电工学B课件-第五章-三相电路.ppt

1、第第五五章章 三相电路三相电路第一节第一节 三相电源三相电源第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算教学要求：教学要求：第第五五章章 三相电路三相电路1、理解对称三相负载、理解对称三相负载Y和和联结时相线电压、联结时相线电压、相线电流关系。相线电流关系。2、掌握三相四线制供电系统中单相及三相负、掌握三相四线制供电系统中单相及三相负 载的正确联接方法，理解中线的作用。载的正确联接方法，理解中线的作用。3、掌握对称三相电路电压、电流及功率的计、掌握对称三相电路电压、电流及功率的计 算。算。第一节第一节 三相电源三相电源一、三相电源的构成一、三相电源的构成三相电源是由三相交流发电机产生的，

2、发电机的三三相电源是由三相交流发电机产生的，发电机的三个绕组产生的电压可分别用个绕组产生的电压可分别用u uA A、u uB B、u uC C，称为，称为A A相、相、B B相、相、C C相的相电压。相的相电压。(尾端尾端)+uAuBuCXABYCZ(首端首端)+ZAXYNSC-+B第一节第一节 三相电源三相电源一、三相电源的构成一、三相电源的构成uA为参考正弦量，则为参考正弦量，则A2sinuUtB2sin(120)uUtC2sin(120)uUt第一节第一节 三相电源三相电源一、三相电源的构成一、三相电源的构成相量表示：相量表示：A0UUB120UUC120UU相量图表示：相量图表示：由三

3、个由三个对称三相电压的瞬时值之和为对称三相电压的瞬时值之和为 0ABC0uu即：uABC0UUU或三相交流电压出现正幅值（或相应零值）的顺序三相交流电压出现正幅值（或相应零值）的顺序称为称为相序相序。顺序为顺序为A B C，称为，称为正序正序顺序为顺序为A C B，称为，称为负序负序供电系统三相交流电的相序一般采用供电系统三相交流电的相序一般采用正序。正序。第一节第一节 三相电源三相电源一、三相电源的构成一、三相电源的构成第一节第一节 三相电源三相电源二、二、三相电源的连接三相电源的连接CUAU中性点中性点XYZNBCA+ABU+BCU+CAUBU在配电装置的母线上，以黄、绿、红在配电装置的母

4、线上，以黄、绿、红 3种颜色种颜色分别表示分别表示A、B、C三相。三相。第一节第一节 三相电源三相电源二、二、三相电源的连接三相电源的连接CUAUXYZNBCA+ABU+BCU+CAUBU相电压相电压：端线与中性：端线与中性线间（发电机每相绕线间（发电机每相绕组）的电压组）的电压线电压线电压：端线与端线：端线与端线间的电压间的电压CBAUUU、CABCABUUU、Up、Ul第一节第一节 三相电源三相电源二、二、三相电源的连接三相电源的连接BAABUUU CBBCUUU ACCAUUU 根据根据KVL定律：定律：CUAUXYZNBCA+ABU+BCU+CAUBU由相量图可得：由相量图可得：相量图

5、相量图 30BU ABUAUCUBUABU303PU 30LU 第一节第一节 三相电源三相电源二、二、三相电源的连接三相电源的连接同理同理150150330390903303lPCCAlPBBCUUUUUUUU303AU且超线电压形联结时结论：电源,3,PUUlY 。三相线电压也是对称的前相应的相电压,30 发电机（或变压器）的绕组连成星形时，不一定都发电机（或变压器）的绕组连成星形时，不一定都引出中性线。如果只引出三根相线，为引出中性线。如果只引出三根相线，为三相三线制三相三线制供电方式。如果引出三根相线及一根中性线，为供电方式。如果引出三根相线及一根中性线，为三三相四线制相四线制供电方式。

6、如果引出三根相线、二根中性供电方式。如果引出三根相线、二根中性线（其中一根只用做地线），为线（其中一根只用做地线），为三相五线制三相五线制供电方供电方式。式。第一节第一节 三相电源三相电源二、二、三相电源的连接三相电源的连接第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算三相负载三相负载对称三相负载：对称三相负载：ZA=ZB=ZC 如如三相电动机三相电动机单相负载：单相负载：只需一相电源供电只需一相电源供电，如如 照明负载、家用电器照明负载、家用电器负载负载三相负载：三相负载：需三相电源同时供电，需三相电源同时供电，如如 三相电动机等三相电动机等不对称三相负载：不对称三相负载：不满足不满足

7、ZA=ZB=ZC 如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载负载分类：负载分类：三相负载的联接三相负载的联接 三相负载也有三相负载也有 Y和和 两种接法，至于采用哪种两种接法，至于采用哪种方法方法，要根据负载的额定电压和电源电压确定。，要根据负载的额定电压和电源电压确定。第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算三相负载连接原则三相负载连接原则（1）电源提供的电压电源提供的电压=负载的额定电压；负载的额定电压；（2）单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。C三相四线制三相四线制380/220380/220伏伏 额定相电压为额定相电压为220伏的

8、单相负载伏的单相负载 额定线电压为额定线电压为380伏的三相负载伏的三相负载第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算 一、负载星形联结的三相电一、负载星形联结的三相电路路N 电源中性点电源中性点N 负载中性点负载中性点NIaIAIBICI+ZBZCZAAUBUCU+NI线电流：线电流：流过端线流过端线的电流的电流CBAIII、相电流：相电流：流流过每相负载过每相负载的电流的电流aIAIBICI+ZBZCZANNAUBUCU+第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算 一、负载星形联结的三相电一、负载星形联结的三相电路路结论：结

9、论：负载负载 Y联结时，线电流等于相电流。联结时，线电流等于相电流。cbaIII、第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算NIaIAIBICI+ZBZCZAAUBUCU+(1)(1)负载端的线电压电源线电压负载端的线电压电源线电压(2)(2)负载的相电压电源相电压负载的相电压电源相电压(3)(3)线电流相电流线电流相电流CBANIIII(4)(4)中线电流中线电流PL3UUPLII Y 联结时：联结时：第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算 一、负载星形联结的三相电一、负载星形联结的三相电路路CCCBBBAAA ，ZUI，ZUIZUI1 1、Y Y0 0 联接且负载对称联

10、接且负载对称120 ,120 ,0 CBAPPPUUUUUU 设设ZZZZCBA因为三相电压对称，且注：注：负载负载 Y 联结带中性线时联结带中性线时,可将各相分别看作可将各相分别看作单相电路计算单相电路计算120CCCZUZUIP第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算 一、负载星形联结的三相电一、负载星形联结的三相电路路ZUZUIP AAA120BBBZUZUIP结论：结论：负载对称时，负载对称时，三三相电流也对称。负载对相电流也对称。负载对称时，只需计算一相电称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根流，其它两相电流可根据对称性直接写出。据对称性直接写出。0CBAN IIII中线

11、电流结论：结论：负载对称时负载对称时,中线无电流中线无电流,可省掉中线。可省掉中线。第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算 一、负载星形联结的三相电一、负载星形联结的三相电路路PU3U,L负载端的时记：负载对称无中性线NI+ZBZCZAAUBUCU+aIAIBICI第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算 一、负载星形联结的三相电一、负载星形联结的三相电路路 2 2、Y Y0 0联接且负载不对称联接且负载不对称NIaIAIBICI+ZBZCZAAUBUCU+CCBBAAZZZZZZZZZCBACBA互互不不相相等等、三三相相负负载载不不对对称称，即即AAPZUZUI AA

12、ABBPZUZUI120BBBCCPZUZUI120CCC第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算 一、负载星形联结的三相电一、负载星形联结的三相电路路得：得：0CBANIIII 中线电流中线电流结论：结论：第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算 一、负载星形联结的三相电一、负载星形联结的三相电路路 3 3、Y Y联接且负载不对称联接且负载不对称CUNNUZBZCZANNAIBICIAUBUCUAUBU0CBACCBBAANNZ1Z1Z1ZUZUZUU由节点电压法：由节点电压法：第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算 一、负载星形联结的三相电一、负载星形联结的

13、三相电路路则，各相负载电压：则，各相负载电压：N NN NA A A AU UU UU UN NN NB B B BU UU UU UN NN NC C C CU UU UU U得相量图：得相量图：AUCUBUAUCUBUNNN NN NU U第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算 一、负载星形联结的三相电一、负载星形联结的三相电路路线电流线电流CUNNUZBZCZANNAIBICIAUBUCUAUBUBNNBBBBZUUZUIAAZZN NN NA A A AA AU UU UU UI ICCZZN NN NC C C CC CU UU UU UI I结论：结论：1 1、由相量图

14、可知，、由相量图可知，Y Y联接且负载不对称时，负联接且负载不对称时，负载的相电压可以不等于电源相电压。载的相电压可以不等于电源相电压。电压大的相电压大的相可能烧坏电器设备。所以三相四线制可能烧坏电器设备。所以三相四线制Y0 联接的中联接的中线不能随意断开，中线上不能接入熔断器或闸刀线不能随意断开，中线上不能接入熔断器或闸刀开关。开关。2、由于负载的相电压不对称，三个相电流也是、由于负载的相电压不对称，三个相电流也是不对称。不对称。0C CB BA AI II II I KCL 方方程程，有有但但是是由由第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算 一、负载星形联结的三相电一、负载星形联

15、结的三相电路路正误判断正误判断ZUIll BAABAZZUI BAABAZZUI ZUIlP P3IIl PUUl P3UUl ZUIPP NIaIAIBICI+ZBZCZAAUBUCU+例例1 1：(1)若若RA=RB=RC=5 ，求线电流及中线电，求线电流及中线电(2)若若RA=5 ,RB=10 ,RC=20 ,求线电流及求线电流及 一星形联接的三相电路，电源电压对称。设电一星形联接的三相电路，电源电压对称。设电源线电压源线电压 。负载为。负载为V)30314sin(2380AB tu电灯组，电灯组，流流 IN;中线电流中线电流 IN;(3)BICIAININ RARBRC+CUN+AUB

16、UACB第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算中性线电流中性线电流0CBAN IIII解：解：已知：已知：V30380AB UV0220A U(1)线电流线电流 A A04450220AAARUI 根据对称性根据对称性A12044B IA12044C IN+BICIAINIAUBUCUN RARBRCACB(2)三相负载不对称三相负载不对称（RA=5 、RB=10 、RC=20 ）分别计算分别计算各线电流各线电流:中性线电流中性线电流:A12011A20120220CCC RUIA12022A10120220BBB RUIA1929 A12011A12022A044CBAN III

17、IA044A50220AAA RUI则节点电压则节点电压设设,V0220A UCBACBACCBBAA111201202201012022050220111RRRRRRRURURUUNNA193.85A)2.27j6.78(BICIAIN RARBRC+CUN+AUBUACB+AUBUCUA08.28A511144AAA RUIA13994.24A101394.249BBB RUIA1314.14A20131288CCC RUIV131288NCCNUUUV0249NBBNUUUV0144NAANUUU（1）不对称负载）不对称负载Y联接又未接中性线时，负载相联接又未接中性线时，负载相电压不再对

18、称，且负载电阻越大，负载承受的电电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。压越高。（2）中线的作用：保证星形联结三相不对称负中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。载的相电压对称。（3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。断器或刀闸开关。第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算 一、负载星形联结的三相电一、负载星形联结的三相电路路第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算二、负载三角形联接的三相电路、负载三角形联接的三相

19、电路ZABZBCZCAACB+CAUABUBCUBCIABICAIAIBICI线电流线电流:流过端线的电流流过端线的电流CBAIII、相电流相电流:流过每相负载的电流流过每相负载的电流 、ABIBCICAI第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算二、负载三角形联接的三相电路、负载三角形联接的三相电路ZABZBCZCAACB+CAUABUBCUBCIABICAIAIBICI(1)负载相电压负载相电压=电源线电压电源线电压即即:UP=UL(2)相电流：相电流：ABABABZUIBCBCBCZUICAACAZUIC记：记：负载对称时，相电流是对称，负载不对称，则负载对称时，相电流是对称，负

20、载不对称，则相电流是不对称的。相电流是不对称的。第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算二、负载三角形联接的三相电路、负载三角形联接的三相电路(3)线电流线电流CAABAIII ABBCBIII BCCACIII IBCIABIUBCUABUCA30AICAI IBIC相量图相量图由相量图知由相量图知:负载对称时负载对称时线电流也对称，且线电流也对称，且PPCBA330cos2IIIIIIl线电流比相应的相电流相位滞后线电流比相应的相电流相位滞后30。第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算二、负载三角形联接的三相电路、负载三角形联接的三相电路 负载不对称时负载不对称时,相

21、电流和线电流都不对称，但相电流和线电流都不对称，但对线电流仍有对线电流仍有:0 C CB BA AI II II I对称负载对称负载联接时有以下结论：联接时有以下结论：（1 1）不论负载是否对称，负载相电压始终对称。）不论负载是否对称，负载相电压始终对称。（2 2）线电流不等于相电流，线电流和相电流都）线电流不等于相电流，线电流和相电流都 是对称的。是对称的。（3 3）线电流）线电流 （相电流），且落后相应（相电流），且落后相应 相电流相位相电流相位3030。PI3Il三相负载的联接原则三相负载的联接原则:应作应作 联结联结应作应作 Y 联结联结 应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而应使

22、加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。与电源的联接方式无关。三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，而照明负载一般都联结成星形（带中性线）。而照明负载一般都联结成星形（带中性线）。第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算二、负载三角形联接的三相电路、负载三角形联接的三相电路负载的额定电压负载的额定电压=电源的线电压电源的线电压负载的额定电压负载的额定电压=电源线电压电源线电压31对称负载对称负载 联结：联结：AAB3ZUIA 正误判断正误判断AABA330ZUI AABA330ZUI 例例2：对称对称Y

23、形三相电源向对称形三相电源向对称 形负载供电的电路如形负载供电的电路如图所示。已知工频电源的相电压为图所示。已知工频电源的相电压为220V，负载复阻抗，负载复阻抗试求：当三相对称电源为正相序时，试求：当三相对称电源为正相序时，负载的相电流和负载端的线电流，并写出它们的瞬时负载的相电流和负载端的线电流，并写出它们的瞬时值表达式。值表达式。.60/380ZZZZACB+CAUABUBCUBCIABICAIAIBICI第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算解：解：根据对称三相电源线根据对称三相电源线电压和相电压的关系，可电压和相电压的关系，可知知VUUPl38022033当电源为正相序时

24、，设当电源为正相序时，设,0/3800VUAB则VUBC0120/380 VUCA0120/380ZZZACB+CAUABUBCUBCIABICAIAIBICI因为负载的相电压即电源的线电压，所以因为负载的相电压即电源的线电压，所以AZUIABAB00060/1060/380/380第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算AIBC0180/10 AICA060/10再根据对称三相负载线电流和各单相电流的关系得负载再根据对称三相负载线电流和各单相电流的关系得负载端的线电流端的线电流AIIABA000090/3.173060/10330/3AIB0000150/3.17210/3.171

25、2090/3.17AIC00030/3.1712090/3.17瞬时值表达式分别为瞬时值表达式分别为AtiAB060314cos102第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算AtiBC0180314cos102AtiA090314cos23.17AtiCA060314cos102AtiB0150314cos23.17AtiC030314cos23.17第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算三、三、三相电路的功率三相电路的功率无论负载为无论负载为 Y Y 或或联接，每相有功功率都应为联接，每相有功功率都应为llIIUU31

26、,pp 对称负载对称负载 联接时：联接时：llIIUU pp ,31对称负载对称负载Y Y联接时：联接时：当负载对称时：当负载对称时：P=P=3 3U Up p I Ip pcoscos p pPp=Up Ip cos pPPPPcos3cos3llIUIUP所以所以相电压与相相电压与相电流的相位差电流的相位差第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算三、三、三相电路的功率三相电路的功率同理同理ppppsin3 sin3 llIUIUQ LLPP223 3 IUIUQPS PPPPcos3cos3llIUIUP Wcos23202203803 PWcos53202203803 P Wc

27、os53202202203 P 5320V30380ABZU三相负载对称三相负载对称已知：已知：正误判断正误判断例例3：有一三相电动机有一三相电动机,每相的等效电阻每相的等效电阻R=29,等效感等效感抗抗XL=21.8,求下列两种情况下电动机的相电流、线电求下列两种情况下电动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：(1)绕组联成星形接于绕组联成星形接于UL=380 V的三相电源上的三相电源上;(2)绕组联成三角形接于绕组联成三角形接于UL=220 V的三相电源上。的三相电源上。解解:(1)A1.6A8.212922022PP ZUIW

28、8.2129291.63803cos322LL IUPWk2.38.01.63803 第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算Wk2.3W8.05.102203cos3LL IUPA1.6A8.212922022PPZUI(2)A5.103PL II 比较比较(1),(2)的结果的结果:有的电动机有两种额定电压有的电动机有两种额定电压,如如220/380 V。当电源电压为当电源电压为380 V时时,电动机的绕组应联结成星形；电动机的绕组应联结成星形；当电源电压为当电源电压为220 V时时,电动机的绕组应联结成三角形电动机的绕组应联结成三角形。在三角形和星形两种联结法中在三角形和星形两

29、种联结法中,相电压、相电流相电压、相电流以及功率都未改变以及功率都未改变，仅，仅三角形联结情况下的线电流三角形联结情况下的线电流比星形联结情况下的线电流增大比星形联结情况下的线电流增大 倍倍。3第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算例例4：今测得对称三相星形负载（感性）的线电压，今测得对称三相星形负载（感性）的线电压，线电流及平均功率分别为线电流及平均功率分别为,380VUl,10AIl.7.5KWP（1）求三相负载的等效阻抗；（）求三相负载的等效阻抗；（2）设）设C 相短路，再求各相电流、线电流。相短路，再求各相电流、线电流。解解：（1）根据cos3llIUP 有866.0103

30、8035700llIUP3cos阻抗角为030866.0arccos第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算对称三相负载的等效电路对称三相负载的等效电路如右图所示，各相阻抗为如右图所示，各相阻抗为0030/1022030/PPIUZ030/22（2）C 相负载短路时的相负载短路时的电路图如右下图所示。电路图如右下图所示。这时这时 A、B 两相负载均承两相负载均承受线电压。取受线电压。取 为参考为参考正弦量。正弦量。ABUN AIBICIN 第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算VUAB00/380VUBC0120/380 VUCA0120/380则则于是于是AZUZUII

31、CANANAA00090/3.1730/22120/380AZUZUIIBCNBNBB000150/3.1730/22120/380AIIIBAC060/30第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算AIA1IA2IPU+第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算AIA1IA2IPU+A605.02204070A2 IA6046.25 A5.464.30A2A1A IIIA012206030A1 IA01818.8 VU .设设 =220 0第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯

32、都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因因？P 三三层层二层二层CU+一层一层第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算(2)当当P处断开时，二、三层楼的灯串联接处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，电压，所所以以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不电压亮度不变。变。(3)因为因为三楼灯多于二楼灯即

33、三楼灯多于二楼灯即 ,所以三楼灯比所以三楼灯比二楼灯暗。二楼灯暗。P 三层三层二层二层一层一层CU+第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算1 1、单相功率的测量单相功率的测量在交流电路中在交流电路中cos1UIP*i1i2u电流线圈电流线圈电压线圈电压线圈负负载载第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算四、四、三相电路的功率测量三相电路的功率测量电压与电流的相位差电压与电流的相位差第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算四、四、三相电路的功率测量三相电路的功率测量2 2三相功率的测量三相功率的测量 三相总功三相总功率为三个率为三个功率表测功率表测得数据的得数据的

34、总和总和。1W*2W*3W*负 载A AC CB BN N（1 1）三瓦法：三相四线制接法，用三个功率表测量）三瓦法：三相四线制接法，用三个功率表测量（2）二瓦法：三相三线制电路中，用二个功率表测量）二瓦法：三相三线制电路中，用二个功率表测量二瓦法测量功率的原理：二瓦法测量功率的原理：BCBACACBBCAACCBBAAuiuiuuiuuiiuiuiupBACiii第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算四、四、三相电路的功率测量三相电路的功率测量三相总功率等于两表测得数据之和三相总功率等于两表测得数据之和BuCiBiAiACuBCuACBCuAuAZBZCZ2W*1W*接线图接线图第二节第二节 三相交流电路的计算三相交流电路的计算四、四、三相电路的功率测量三相电路的功率测量第第五五章章 三相电路三相电路课后作业：课后作业：5-15-1，5-25-2，5-35-3，5-55-5，5-105-10，5-165-16