辽宁工业大学 电工学 三相交流电路

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第

5

章

三相电路5.1

三相电压

5.2

负载星形联结的三相电路5.3负载三角形联结的三相电路

5.4三相功率

下一页章目录返回上一页退出第5章三相电路

本章要求：1.

搞清对称三相负载Y

和

△联结时相线电压、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、电流及功率的计算。

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W 1

U 2

V 1

U 1

V 2

S

N +

_

+

+

+

W 2

图5.1.1 三相交流发电机示意图

5.1三相电压

1. 三相电压的产生

工作原理：动磁生电

+

+

_

_

e

e

U 1

U 2

?

图5.1.2 三相绕组示意图

图5.1.3 每相电枢绕组

定子

转子

(尾端)+e 1e 2

e 3

U 1

(首端)++–

–

–

U 2V 2V 1

W 1

W 2

下一页章目录返回上一页退出三相电压瞬时表示式

相量表示

铁心（作为导磁路经）

三相绕组匝数相同空间排列互差120?

: 直流励磁的电磁铁定子转子发电机结构t E u ωsin m 1=)120sin(m 2?-=t E u ω)120sin(m 3?+=t E u ωU U U =?=01 )23j 21(1203+-=?+=U U U )23j 21(1202--=?-=U U U

下一页章目录返回上一页退出相量图

波形图相量表示U 2

U 1..120°120°120°

U 3

.三相电压瞬时表示式t

U u ωsin m 1=)

120sin(m 2?-=t U u ω)

120sin(m 3?+=t U u ωU U U =?=01 ?-=1202U U ?+=1203U U u O u 1u 2u 32ππ120°240°360°t ω

下一页章目录返回上一页退出对称三相电动势的瞬时值之和为0三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。0

321=++u u u 即：03

21=++U U U 或最大值相等

频率相同相位互差120°

称为对称三相电动势三个正弦交流电动势满足以下特征供电系统三相交流电的相序为L 1L 2L 3

下一页章目录返回上一页退出N L 2L 3L 1N

U 1V 1W 12. 三相电源的星形联结

(1) 联接方式中性线(零线、地线)中性点端线(相线、火线)

在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压

线电压：端线与端线间的电压321U U U 、、31

2312U U U 、、U p U l 3u –+–++–1u 2u 12u –+–+–+31u 23u

下一页章目录返回上一页退出(2)线电压与相电压的关系

2112U U U -=3223U U U -=1331U U U -=根据KVL 定律由相量图可得相量图30° 30

3112U U =1U 3U 2U 12U 2U -L 1N L 2L 3

+–+–+–1

u –+–+–+31u 2u 3u 12u 23u

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3. 三相电源的三角形联结

p 相电压线电压 时结结论：电源Δ形联U U l =且超

线电压形联结时结论：电源,3,Y P U U l =。

三相线电压也是对称的前相应的相电压 ,30 ?

=303223U U ?=3033

31U U –

++–+L 2L 1

L 3

12u BC U –31u 23u

下一页章目录返回上一页退出 5.2 负载星形联结的三相电路

三相负载不对称三相负载：不满足Z 1=Z 2=Z 3如由单相负载组成的三相负载对称三相负载：Z 1=Z 2=Z 3

如三相电动机

1. 三相负载

分类单相负载：只需一相电源供电

照明负载、家用电器

负载三相负载：需三相电源同时供电

三相电动机等

三相负载的联接

三相负载也有Y 和 两种接法，至于采用哪种方法，要根据负载的额定电压和电源电压确定。

三相负载连接原则

(1) 电源提供的电压=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。L1

L2

电源

L3

保险丝

三相四线制

380/220伏

N

额定相电压为220伏的单相负载

额定线电压为380伏的三相负载

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u 2u 3

u ++–––Z 1Z 2Z 3N

i 1i 2. 负载星形联结的三相电路

线电流：流过端线的电流3

21I I I 、、相电流：流过每相负载的电流

结论：负载Y 联结时，线电流等于相电流。

Y: 三相三线制Y 0：三相四线制(1) 联结形式

N 电源中性点N ′负载中性点1

i 2

i 3

i

下一页章目录返回上一页退出(2) 负载Y 联结三相电路的计算1)负载端的线电压＝电源线电压2)负载的相电压＝电源相电压3)线电流＝相电流P 3U U l =P I I l =Y 联结时：

3

21N I I I I ++=4)中线电流3332

221

11 Z U I Z U I Z U I ===负载Y 联结带中性线时, 可将各相分别看作单相电路计算

+N '

N 1u 2u 3u ++–––Z 1

Z 2Z 3N i 1i 1

i 2i 3i

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u 2u 3

u ++

–––Z 1Z 2Z 3N

i 1i 1

i 2i 3

i 负载对称时,中性线无电流,

可省掉中性线。

(3)对称负载Y 联结三相电路的计算0321N =++=I I I I 中线电流C B A Z Z Z ==因为三相电压对称，且所以负载对称时，三相电流也对称。P 3U U l =负载对称无中性线时负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。A 15010A 9010 A 3010321?+=?-=?=I I I 可知：如：

下一页章目录返回上一页退出例1：灯组，若R 1=R 2= R 3= 5Ω，求线电流及中性线电流I N ; 若R 1=5 Ω, R 2=10 Ω, R 3=20 Ω,求线电流及中性一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压。负载为电V )30314sin(238012?+=t u 线电流I N 。N

+++

–––1

u N 'R 1R 2R 3L L 2L 32u 3u 1i 2i 3

i N i

下一页章目录返回上一页退出中性线电流03

21N =++=I I I I 解：已知：V 3038012

?=U V 02201?=U A 044A 50220111 ?=?==R U I (1) 线电流三相对称A 120442?-=I A 120443?+=I N +++–––1u N 'R 1R 2R 3L 1L 2L 32u 3u 1

i 2i 3

i N

i

下一页章目录返回上一页退出(2) 三相负载不对称（R 1=5Ω、R 2=10 Ω、R 3=20 Ω）分别计算各线电流中性线电流A 12011A 20

120220333?+=?+==R U I A 12022A 10120220222?-=?-==R U I A

1929?-=A 12011A 12022A 044321N ?++?-+?=++=I I I I A 0A 50220111?=?==R U I

下一页章目录返回上一页退出例2：照明系统故障分析解:(1)A 相短路1) 中性线未断此时L 1 相短路电流很大, 将L 1相熔断丝熔断, 而L 2 相和L 3 相未受影响，其相电压仍为220V , 正常工作。在上例中，试分析下列情况

(1) L 1相短路: 中性线未断时，求各相负载电压；

中性线断开时，求各相负载电压。

(2) L 1相断路: 中性线未断时，求各相负载电压；

中性线断开时，求各相负载电压。R 1R 3R 2L 1L 2N L 3

N

下一页章目录返回上一页退出L 1

L 2N

L 3N ′i 1

i 3i 2+++–––3u '2u '1u '此情况下，L 2相和L 3相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压(220V) ，这是不允许的。

2) L 1相短路, 中性线断开时,

此时负载中性点N ′即为L 1, 因此负载各

相电压为V 380,V 380,0,033132122

11

='='=''='='='U U U U U U U U

下一页章目录返回上一页退出(2) L 1相断路

2) 中性线断开

L 2、L 3相灯仍承受220V 电压, 正常工作。

1) 中性线未断

变为单相电路，如图(b)所示, 由图可求得A 7.1202103803223=+=+=R R U I V 127107.1222

=?=='IR U V 254207.1233=?=='IR U i L 2L 3u ′2u ′3+––+(b)

R 1R 3R 2

L 1L 2N L 3N '

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