第4章 三相电路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电工基础,*,2026/1/30 周五,电工基础,1,第,4,章 三相电路,4.1,三相电源,4.2,三相负载的连接,4.3,三相电路的功率,2026/1/30 周五,电工基础,2,4.1,三相电源,能力知识点,1,三相交流电动势的产生,三相交流电源是由三个频率相同、幅度相同、相位上互差,120,的正弦电压源所构成的。,三相交流电动势是由三相交流发电机产生的,如图,4.1,是一台三相发电机示意图。设第一相初相为0,，第二相为-120,，第三相为120,，则三相瞬时电动势为：,这样的电动势称为对称三相电动势。其相量图和波形图见图,4.2,。,2026/1/30 周五,电工基础,3,4.1,三相发电机,4.2,三相电动势的相量图和波形图,由相量图可知，对称三相电动势相量和为零，即：,由波形图可知，三相电动势对称时任一瞬间的代数和为零，即：,2026/1/30 周五,电工基础,4,能力知识点,2,三相电源,的连接方法,1.,星形连接,将发电机三相绕组的末端,X,、,Y,、,Z,连接在一起，成为一个公共点，由三个首端,A,、,B,、,C,分别引出三条导线，如图,4.3,所示。,4.3,星形连接方式,其中，公共点称为中性点或零点，用,N,表示；从中性点引出的导线称为中性线或者零线。从首端引出的三根导线称为相线，俗称火线。这种具有中性线的供电方式称为三相四线制，如果没有中性线而只从三个首端引出三根导线的供电方式称为三相三线制。通常低压供电网都采用三相四线制。,2026/1/30 周五,电工基础,5,相线和中线之间的电压，叫相电压，其瞬时值用,u,1,、,u,2,、,u,3,表示，通用,表示。任意两相线之间的电压，叫线电压，瞬时值用,u,12,、,u,23,、,u,31,表示，通用,表示。,即,u,12,=u,1,-u,2,u,23,=u,2,-u,3,u,31,=u,3,-u,1,作出线电压和相电压的相量图，如图,4.4,所示。,4.4,线电压和相电压的相量图,2026/1/30 周五,电工基础,6,构成等腰三角形，所以：,所以,由此看出，当发电机绕组作星形连接时，线电压的大小是相电压的,倍，其公式为：,U,L,=U,p,在相位上，线电压超前相应的相电压,30,。,2026/1/30 周五,电工基础,7,2.,三角形连接,将发电机三相绕组的各相末端与相邻绕组的首端依次相连，,X,与,B,、,Y,与,C,、,Z,与,A,相连，使三相绕组构成一个闭合的三角形，如图,4.5,所示。,图,4.5,三角形连接方式,三角形连接只能引出三条相线向负载供电，由于不存在中性点，所以引不出零线。故三角形连接的供电方式只能向负载提供一种电压，即,U,L,=U,p,2026/1/30 周五,电工基础,8,4.2,三相负载的连接,能力知识点,1,三相负载的星形连接,1,三相对称负载的星形连接,图,4.6,（,a,）所示是三相负载作星形连接时的电路图，三相交流电源（变压器输出或交流发电机输出）有三根火线接头,A,、,B,、,C,，一根中性线接头,N,。设三相负载的阻抗分别为,Z,A,、,Z,B,和,Z,C,，各电流的参考方向如图,4.6,（,a,）所示。,（,a,）,（,b,）,图,4.6,三相负载的星形连接,2026/1/30 周五,电工基础,9,对于对称三相负载的星形连接，即每一相的负载大小和性质完全相同，电路中通过每一相负载的电流称为相电流，分别用,、,、,表示，一般用,I,P,表示。通过每根相线的电流称为线电流，分别用,、,、,表示，一般用,I,L,表示，流过中性线的电流用,表示。,从图,4.6,（,a,）中可知，三相负载星形连接的线电流等于相电流，即,当给定电源线电压,U,L,时，由于加在各负载上的电压是相电压,U,P,，所以当负载为对称负载时，各相电压与线电压的关系为,当三相电路中的负载完全对称时，在任意一个瞬间，三个相电流中，任意一相电流与其余两相电流之和大小相等，方向相反，所以，通过中性线的电流等于零，即,2026/1/30 周五,电工基础,10,在三相对称星形电路中，由于通过中性线的电流等于零，所以中性线可以去掉，三相四线制就可以变成三相三线制供电，如图,4.6,（,b,）所示。通常在高压输电时，由于三相负载都是对称的三相变压器，所以都采用三相三线制供电。,例,4.1,负载为星形连接的对称三相电路，电源线电,380V,，每相阻抗,=10,，求负载的相电压、相电流及线电流。,解,由于负载为星形连接,所以，线电压,相电压,相电流,(A),线电流,A,2026/1/30 周五,电工基础,11,2,三相不对称负载的星形连接,工程实际使用中遇到的问题是由于许多单相负载大小和性质不同，接到三相电路中构成的三相负载不可能对称，在这种情况下中性线显得尤为重要。有了中性线，每相负载两端的电压总等于电源的相电压，不会因为负载的不对称而变化，就如同每一相电源单独对每一相的负载供电一样，各负载均能正常工作。,如图,4.6,（,a,）所示，在各相电压的作用下，便有电流分别通过各相线、负载和中性线回到电源。显然，在星形连接中，线电流等于相电流，即,由于有中性线，在三相负载不对称的情况下，各相负载与电源独自构成回路，互不干扰。所以，各相电流的计算可按单相电路逐相进行，即,2026/1/30 周五,电工基础,12,中性线电流可根据,KCL,的相量形式计算,一般情况下，中性线电流总是小于线电流，而且各相负载越接近对称，中性线电流就越小。,而如果在负载不对称的情况下而又没有中性线，就形成不对称负载的三相三线制供电。由于负载的大小和性质不同，相电流也不对称，负载相电压也不能对称。有的相电压可能超过负载的额定电压，造成负载的损坏；有的相电压可能低于额定值，造成负载不能正常工作。,2026/1/30 周五,电工基础,13,能力知识点,2,三相负载的三角形连接,当用电设备的额定电压为电源线电压时，负载电路应按三角形（）连接。连接的电路如图,4.9,所示。,4.9,三相负载的三角形连接,2026/1/30 周五,电工基础,14,将三相负载分别接在三相电源的两根相线之间，称为三相负载的三角形连接。不论负载对称与否，各相负载承受的电压均为对称的电源线电压。,对于对称三相负载，相电压等于线电压，即,相电流也是对称的，即,2026/1/30 周五,电工基础,15,同时，各相电压与各相电流的相位差也相同。即三相电流的相位差也互为,120,。由,KCL,可知,作出线电流和相电流的相量，如图,4.10,所示。,4.10,对称负载三角形连接时线电流和相电流的相量图,2026/1/30 周五,电工基础,16,从图中看出，各线电流在相位上比各相电流滞后,30,。由于相电流对称，所以线电流也对称，各线电流之间相差,120,，即,由此可见，对称三相负载呈三角形连接时，线电流的有效值为对应相电流有效值的,倍，线电流在相位上滞后于对应相电流,30,。,例,4.2,有一台三相异步电动机，已知定子每相绕组的额定电压为,380V,，等效复阻抗为,，,电源的线电压为,380V,，电动机的电子绕组应作如何连接？求电动机额定运行时的相电流以及线电流。,2026/1/30 周五,电工基础,17,解,要使电动机正常工作，必须保证其每相绕组的电压为,380V,，因此，只有采取三角形连接，才能满足其额定电压。,设,A,相绕组上的电压,，则,，,因为,则每相绕组中的电流为,各线电流为,2026/1/30 周五,电工基础,18,4.3,三相电路的功率,能力知识点,1,不对称负载的三相功率,对于三相不对称负载的星形连接，如图,4.6,（,a,）图所示，将每一相负载分别用,Z,A,，,Z,B,，,Z,C,复阻抗表示，若忽略线路上的压降，各相负载两端的电压,，分别等于电源的相电压,。,由于有中性线，在三相负载不对称的情况下，各相负载与电源独自构成回路，互不干扰。所以，各相电流的计算可按单相电路逐相进行，这里不再一一列举。,各相负载的有功功率分别为,2026/1/30 周五,电工基础,19,式中，,为各相负载的电压与对应电流的相位差。功率因数可由下列公式求得,而三相总有功功率为,因此，不对称三相负载作星形连接时，各相功率应分别计算，三相总有功功率等于各相有功功率之和。,各相无功功率和视在功率与单相电路的计算完全相同，各相负载的无功功率分别为,2026/1/30 周五,电工基础,20,总无功功率为,各相负载的视在功率分别为,值得注意的是总的视在功率一般应为,2026/1/30 周五,电工基础,21,对于三相负载的三角形连接，如图,4.9,中，如果,，即三相负载不对称，各相负载的电流可按单相电路分别计算，即,各相有功功率,和无功功率,应按照：,逐相计算；三相总有功功率,P,和三相总无功功率,Q,分别为各相之和，即,三相总视在功率为：,2026/1/30 周五,电工基础,22,能力知识点,2,对称负载的三相功率,对于三相对称负载的星形连接，如图,4.6,（,b,）所示，由于三相负载对称，即,所以每相负载消耗的功率均相等，因此，三相对称负载消耗的总功率为其一相的,3,倍，即：,若已知线电压,U,L,、线电流,I,L,，则总有功功率,、总无功功率,和总视在功率,计算如下：,同理,2026/1/30 周五,电工基础,23,各相功率因数为：,对于对称负载的三角形连接，如图,4.9,所示，由于三相负载对称，即,，所以其自电源取用的总功率为每一相的,3,倍，即,若已知线电压、线电流，则总有功功率,、总无功功率,和总视在功率,计算如下,同理,2026/1/30 周五,电工基础,24,各相功率因数为,例,4.3,有一对称三相负载，每相电阻为,6,，电抗为,8,，电源线电压为,380V,，试计算负载星形连接和三角形连接的有功功率。,解 每相负载的阻抗模为,星形连接时,所以有功功率为,2026/1/30 周五,电工基础,25,三角形连接时,负载功率因数不变，所以,可见，在相同线电压下，负载作三角形连接的有功功率是星形连接有功功率的,3,倍。对于无功功率和视在功率有同样的结论。,祝大家,学习愉快,