電工技術(shù)第五章三相交流電路

1、第五章 三相交流電路 一、內(nèi)容提要三相電路在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用。而發(fā)電機(jī)和輸配電一般都采用三相制；在用電方面最主要的負(fù)載是交流電動(dòng)機(jī)，而交流電動(dòng)機(jī)多數(shù)是三相的。所以本章重點(diǎn)討論三相制電源的線電壓和相電壓、線電流與相電流的關(guān)系，對(duì)稱三相負(fù)載的連接和取用的功率問題。二、 基本要求1、三相對(duì)稱電路中相電壓（電流）與線電壓（電流）之間的關(guān)系以及不對(duì)稱電路的概念；2、三相負(fù)載的基本連接方法；星形接法和三角接法；3、掌握三相電路的分析與計(jì)算方法4、了解三相電功率的計(jì)算及測量；5、掌握安全用電技術(shù)。三、 學(xué)習(xí)指導(dǎo)由三相電源供電的電路叫三相電路，三相電源可以接成星形，也可以接成三角形。接星形有中線時(shí)可以向外

2、提供兩種電壓，即線電壓和相電壓且=，而三角形接法時(shí)僅能向外提供一種電壓，且。1. 三相對(duì)稱交流電壓幅值相等，頻率相同，彼此的相位差為，這種電壓稱為三相對(duì)稱交流電壓。即，其相量表示式為：，三相交流電的瞬時(shí)值或相量之和為零，即2.三相電源的連接方式1）Y型連接法（如圖5-1所示） 圖5-1電壓源Y型連接及相量圖線電壓：兩火線之間的電壓，有效值用或，通式表示。相電壓：火線與中線之間的電壓，有效值用或，通式表示。有些參考書也用來表示。線電壓與相電壓之間的關(guān)系為：或同理或，或總之，對(duì)稱三相電源Y型連接時(shí)，每相線電壓都超前各自相電壓。2）型接法（如圖5-2所示）線電壓與相電壓之間的關(guān)系為：注意：對(duì)稱三相電

3、壓源接成三角形時(shí)，須注意正確接線，以保證在沒有輸出的情況下。電源內(nèi)部沒有環(huán)流，避免造成重大事故。 圖5-2電源型接法3.三相負(fù)載的接法三相負(fù)載的接法，也有星形連接和三角形連接兩種。1）Y型連接當(dāng)負(fù)載星形連接時(shí)，線電壓與相電壓之間的關(guān)系為：，每相線電壓都超前各自相電壓。并且2）型接法當(dāng)負(fù)載型連接時(shí)，線電壓與相電壓之間的關(guān)系為：，如果負(fù)載對(duì)稱時(shí)，每相線電流都滯后各自相電流。并且對(duì)于三相四線制的供電系統(tǒng)，當(dāng)三相負(fù)載的額定相電壓等于電源的相電壓時(shí)，負(fù)載需星形連接，當(dāng)三相負(fù)載的額定相電壓等于電源的線電壓時(shí)，負(fù)載需三角形連接。4.求解三相交流電路的方法求解三相交流電路的方法與單相交流電路相同，即可用相量圖

4、法，也可用復(fù)數(shù)法。但無論采用哪種方法，最好在運(yùn)算過程中能及時(shí)畫出有關(guān)電壓、電流的相量圖，尤其在一開始就畫出三相電壓的相量圖是非常重要且必要的。因?yàn)樵谇蟾飨嚯娏鲿r(shí)，總是要以相應(yīng)得相電壓為計(jì)算依據(jù)。只要把相量圖當(dāng)成一個(gè)工具，就可以做到概念清晰，避免可能發(fā)生的疏忽和錯(cuò)誤。畫電壓相量圖時(shí)，必須考慮三相電壓的相序。（注意：在沒有特殊說明時(shí)，指的是正相序，即1-2-3-1，或A-B-C-A）。5.中線的作用由單相負(fù)載連接成星形的三相電路，一般是不對(duì)稱的，如果將其接于沒有中線的三相三線制電源，負(fù)載的相電壓就不對(duì)稱。這勢必引起有的電壓過高，高于負(fù)載的額定電壓；有的相電壓過低，低于負(fù)載的額定電壓，因而不保證三相

5、負(fù)載的正常運(yùn)行，所以，必須設(shè)法保證負(fù)載的三相電壓對(duì)稱。中線的作用就在于使星形連接的三相不對(duì)稱負(fù)載的相電壓對(duì)稱。為此，不應(yīng)讓中線斷開，也就是說，中線起著均壓作用，它保證電源中性點(diǎn)和負(fù)載中性點(diǎn)點(diǎn)位相同。因此，低供電系統(tǒng)（多為照明負(fù)載）廣泛采用三相四線制，且中線（指干線）內(nèi)不接入熔斷器或閘刀開關(guān)。但中線的實(shí)際阻抗不為零，當(dāng)中性線有電流通過時(shí)，使得負(fù)載中性點(diǎn)和電源中性點(diǎn)電位不同。故此，在配電用電時(shí)，應(yīng)盡量使負(fù)載對(duì)稱運(yùn)行。6.對(duì)稱三相電路的計(jì)算對(duì)稱三相電路由對(duì)稱三相電源和對(duì)稱三相負(fù)載所組成。對(duì)稱三相電路的計(jì)算可先取一相，求得該相的電壓和電流后，再利用對(duì)稱關(guān)系，決定其它相數(shù)值。1）三相對(duì)稱負(fù)載三相對(duì)稱負(fù)載

6、接成星形時(shí)，無論有無中線，負(fù)載的相電壓都等于電源線電壓的倍，負(fù)載的相電流等于線電流。三相對(duì)陳負(fù)載接成三角形時(shí)，負(fù)載的相電壓等于電源的線電壓，負(fù)載的相電流等于線電流的倍。因此，三相負(fù)載接成星形還是三角形，取決于每相負(fù)載的額定電壓是電源線電壓的倍，還是等于電源的線電壓。2）不對(duì)稱三相電路在三相電路中，只要有一相不對(duì)稱，就稱之為不對(duì)稱三相電路。一般情況下，它失去了對(duì)稱性的特點(diǎn)。負(fù)載不對(duì)稱的原因一般有兩方面：（1）在系統(tǒng)中的任何處發(fā)生短路或斷路故障；（2）單項(xiàng)負(fù)載難以安排對(duì)稱。對(duì)于不對(duì)稱三相負(fù)載，只能根據(jù)每相電壓和每相阻抗求解相電流，進(jìn)而求得每線電流。當(dāng)不對(duì)稱三相負(fù)載接于星形三相三線制電源時(shí)，負(fù)載中性

7、點(diǎn)到電源中性點(diǎn)間的電壓可由“節(jié)點(diǎn)電位法”求得然后，各相負(fù)載的電壓由KVL求得其中為三相電源電壓；為三相負(fù)載電壓。進(jìn)而可求得各相電流為分別為三相負(fù)載的阻抗。 7關(guān)于三相電功率的計(jì)算）對(duì)于不對(duì)稱三相電路）若三相負(fù)載對(duì)稱，不論接成星形或三角形，其功率的計(jì)算式均為其中，角為相電壓與相電流之間的相位差。）三相電功率的測量在三相四線制中，一般采用三瓦特表法，在三相三線制中，一般采用瓦特表法。）要點(diǎn)領(lǐng)會(huì)并區(qū)別工作接地、保護(hù)接地、重復(fù)接地、保護(hù)接零這幾種安全用電措施。P115 習(xí)題五5-1 對(duì)稱星形連接的三相負(fù)載阻抗，對(duì)稱電源線電壓為：。求各相電流，并繪相量圖。解：A所以： 相量圖如下：題5-1相量圖5-2

8、對(duì)稱三相負(fù)載每相阻抗為，每相負(fù)載額定電壓為380V。已知三相電源線電壓為380V。問此三相負(fù)載應(yīng)如何聯(lián)結(jié)？試計(jì)算相電流和線電流。 解：只能連接所以：則：又故 5-3 有兩組對(duì)稱三相負(fù)載，一組連接成星形，每相阻抗為；一組連接成三角形，每相阻抗為，接到線電壓為380V的電源上，試求三相電路的線電流。解：設(shè)，則又 所以：連接時(shí)所以：則：故： 習(xí)題5-3供電圖5-4 對(duì)稱星形連接的三相感性負(fù)載，接到線電壓為380V的對(duì)稱三相電源上，測得線電流為5A，負(fù)載吸收的三相功率為1650W。若把這組負(fù)載改作三角形聯(lián)結(jié)，并接在同一電源上，此時(shí)線電流和三相功率各為多少？解：當(dāng)Y形連接時(shí)，由當(dāng)聯(lián)接;。5-5 如題圖所

9、示，三相四線制電路，電源對(duì)稱，負(fù)載不對(duì)稱。已知：，。求 （1） 當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)的各相負(fù)載電流； （2）當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)的中性點(diǎn)間電壓，各相負(fù)載電壓及電流。 習(xí)題5-5供電圖解：（1） 當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，（2）當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，所以：5-6 電路如圖所示，為一不對(duì)稱星形連接負(fù)載，接至380V對(duì)稱三相電源上，U相電感L=1H,V相和W相都接220V、60w的燈泡，試判斷V相和W相哪個(gè)燈亮，并畫出有關(guān)相量圖。 習(xí)題5-6圖解：而：所以：.故： ,5-7 如圖所示的三相對(duì)稱負(fù)載，經(jīng)三相輸電線接到對(duì)稱三相電源上，已知負(fù)載端的線電壓為380V，負(fù)載功率為20W，功率因數(shù)為，輸電線阻抗為，求電源線電壓。 習(xí)題5-

10、7圖解 ：由 設(shè)，則 電源線電壓為467.31V。5-8 星形聯(lián)結(jié)的三相電動(dòng)機(jī)接在380V的對(duì)稱電源上，線電流為9.8A，電動(dòng)機(jī)取用的功率為5.5kW。求負(fù)載的功率因數(shù)和每相阻抗。解：由又因?yàn)樨?fù)載星形聯(lián)結(jié)；所以：所以：，故：5-9 一個(gè)三角形聯(lián)結(jié)的3kW的三相電動(dòng)機(jī)，其每組繞組的電阻為，感抗為?，F(xiàn)將其接在380V的三相對(duì)稱電源上。求負(fù)載的功率因數(shù)、相電流和線電流。解：由于負(fù)載聯(lián)結(jié)：所以且負(fù)載對(duì)稱性，所以：5-10 如圖所示電路中，電源線電壓為380V，各相負(fù)載的阻抗值均為。求（1）三相負(fù)載是否對(duì)稱？（2）試求各相電流，并用相量圖計(jì)算中線電流；（3）試求三相平均功率P。 習(xí)題5-10圖解： （1）不對(duì)稱（2）畫相量圖，由星形聯(lián)接習(xí)題5-10相量圖故：從相量圖中，設(shè)(3)所以：5-11 三相四線制電路，電源線電壓為380V，不對(duì)稱星形聯(lián)結(jié)負(fù)載，各相復(fù)阻抗為，。試計(jì)算：（1）中線正常時(shí)各相負(fù)載電壓、電流和中性線電流；（2）中性線斷開時(shí)，各相負(fù)載的電壓和電流。解：（1）中性線正常時(shí)，負(fù)載端電壓對(duì)稱，即：所以：，而中線電流需相量式計(jì)算，設(shè)則：而：故：(2)中性線斷開時(shí)，電路如下圖， ，5-12 一個(gè)三相電源