章—三相電路

1、教育部高職高專規(guī)劃教材教育部高職高專規(guī)劃教材 電工電子技術(shù)電工電子技術(shù) 陳小虎主編陳小虎主編 （多學(xué)時(shí)）（多學(xué)時(shí)）第一部分第一部分三個(gè)同頻率、同幅三個(gè)同頻率、同幅值、初始相位依次相差值、初始相位依次相差120 三相電路三相電路第一部分第一部分 電工基礎(chǔ)知識(shí)電工基礎(chǔ)知識(shí)第一部分第一部分 電工基礎(chǔ)知識(shí)電工基礎(chǔ)知識(shí) 第第4章章 三相電路三相電路4.14.2 4.3 4.4 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：重點(diǎn)內(nèi)容：重點(diǎn)內(nèi)容：難點(diǎn)內(nèi)容：難點(diǎn)內(nèi)容：一、三相電壓的產(chǎn)生一、三相電壓的產(chǎn)生三相電壓是三相交流發(fā)電機(jī)輸出的電壓。三相電壓是三相交流發(fā)電機(jī)輸出的電壓。 三相交流發(fā)電機(jī)由電樞（定子）和磁極（轉(zhuǎn)子）三相交流發(fā)電機(jī)由電

2、樞（定子）和磁極（轉(zhuǎn)子）組成。組成。圖圖1.4.1 三相交流發(fā)電機(jī)的原理圖三相交流發(fā)電機(jī)的原理圖圖圖1.4.2 電樞繞組電樞繞組一、一、 三相電壓的產(chǎn)生三相電壓的產(chǎn)生以以U相為參考相為參考tEesinm1 )120-(sinm2 tEe )120(sin)240sin(mm3 tEtEe 圖圖1.4.3 電樞繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)電樞繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)01EE)2321(1202jEEE )2321(1203jEEE 一、一、 三相電壓的產(chǎn)生三相電壓的產(chǎn)生Em t01e2e3etEesinm1 )120-(sinm2 tEe )120(sinm3 tEe120o120o120o2E3E1E圖圖1.4.

3、4 三相電動(dòng)勢(shì)的正弦波形和相量圖三相電動(dòng)勢(shì)的正弦波形和相量圖.相序：三相交流電出現(xiàn)正幅值的順序。相序：三相交流電出現(xiàn)正幅值的順序。正序：相序?yàn)檎颍合嘈驗(yàn)閁 V W。若無特殊。若無特殊說明，三相電源為正序。說明，三相電源為正序。逆序：相序?yàn)槟嫘颍合嘈驗(yàn)閁 W V。0321 eee0321 EEE120o120o120o2E3E1EEm t01e2e3e一、一、 三相電壓的產(chǎn)生三相電壓的產(chǎn)生1、三相四線制三相四線制一、一、 三相電壓的產(chǎn)生三相電壓的產(chǎn)生圖圖1.4.5 三相電源的星形聯(lián)結(jié)三相電源的星形聯(lián)結(jié) 如何聯(lián)結(jié)？如何聯(lián)結(jié)？2、相、線電壓及參考方向相、線電壓及參考方向 相電壓：相線與中線間相電壓

4、：相線與中線間的電壓。的電壓。其有效值用其有效值用U1、U2、U3表示（或用表示（或用Up表表示）。參考方向?yàn)槔@組示）。參考方向?yàn)槔@組的始端指向末端（中性的始端指向末端（中性點(diǎn)）。點(diǎn)）。 線電壓：任意兩根相線線電壓：任意兩根相線間的電壓。間的電壓。其有效值用其有效值用U12、U23、 U31表示（或表示（或用用Ul表示）。參考方向表示）。參考方向是用雙下標(biāo)表示的。是用雙下標(biāo)表示的。 如如U12表示自表示自L1端指向端指向L2端。端。一、一、 三相電壓的產(chǎn)生三相電壓的產(chǎn)生3、相電壓與線電壓的關(guān)系相電壓與線電壓的關(guān)系相電壓的相電壓的相量表示相量表示相電壓與線電壓的關(guān)系相電壓與線電壓的關(guān)系相量表示為

5、相量表示為一、一、 三相電壓的產(chǎn)生三相電壓的產(chǎn)生 0p1UU 120p2UU 120p3UU2112uuu 3223uuu 1331uuu 2112UUU 3223UUU 1331UUU 線電壓與相電壓的關(guān)系：線電壓與相電壓的關(guān)系： 903p3223UUUU 1503p1331UUUU 303p2112UUUU結(jié)論：結(jié)論：（1）線電壓大小是相電壓的線電壓大小是相電壓的 倍；倍；3（2）線電壓超前對(duì)應(yīng)的相電壓線電壓超前對(duì)應(yīng)的相電壓30。圖圖1.4.6 相電壓與線電壓的相量圖相電壓與線電壓的相量圖一、一、 三相電壓的產(chǎn)生三相電壓的產(chǎn)生4、三相四線制的特點(diǎn)三相四線制的特點(diǎn)一、一、 三相電壓的產(chǎn)生三相

6、電壓的產(chǎn)生 三相四線制引出中性線，就可以向負(fù)載提供兩種等三相四線制引出中性線，就可以向負(fù)載提供兩種等級(jí)的電壓（相電壓、線電壓），目的是為了滿足用電負(fù)級(jí)的電壓（相電壓、線電壓），目的是為了滿足用電負(fù)載的需要。載的需要。試問：中性線可否去掉試問：中性線可否去掉？5、 三相三線制三相三線制一、一、 三相電壓的產(chǎn)生三相電壓的產(chǎn)生 當(dāng)三相電源連接成星形且不引出中線的供電方式當(dāng)三相電源連接成星形且不引出中線的供電方式稱為稱為三相三線制三相三線制。此時(shí)負(fù)載只能使用線電壓。此時(shí)負(fù)載只能使用線電壓。圖圖1.4.7 三相三線制三相三線制負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路多為三相四線制電路。負(fù)載負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路多為三相四

7、線制電路。負(fù)載接入電源的原則，應(yīng)視其額定電壓而定。接入電源的原則，應(yīng)視其額定電壓而定。 三相四線制電路，設(shè)其線電壓為三相四線制電路，設(shè)其線電壓為380V。電路中各負(fù)載。電路中各負(fù)載按其額定電壓的要求連接。如電路中，通常電燈的額定電按其額定電壓的要求連接。如電路中，通常電燈的額定電壓為壓為220V，則連接在相電壓上；三相電動(dòng)機(jī)的額定電壓為，則連接在相電壓上；三相電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380V，則連接在線電壓上，等等。，則連接在線電壓上，等等。圖圖1.4.8 三相四線制電路三相四線制電路一、相電流、線電流一、相電流、線電流相電流：每相負(fù)載中的電流，有效值相電流：每相負(fù)載中的電流，有效值用用Ip表示。表

8、示。線電流：每根相線中的電流，有效值用線電流：每根相線中的電流，有效值用Il表示。表示。圖圖1.4.9 負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相四線制電路負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相四線制電路二、二、方法：對(duì)三相電路應(yīng)一相一相地分析計(jì)算。方法：對(duì)三相電路應(yīng)一相一相地分析計(jì)算。 在負(fù)載星形聯(lián)在負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時(shí)，相電流就是結(jié)時(shí)，相電流就是線電流，即線電流，即Ip= Il。設(shè)設(shè) 011UU 12022UU 12033UU每相負(fù)載中的電流分別為每相負(fù)載中的電流分別為111111110 IZUZUI)120(12022222222 IZUZUI)120(12033333333 IZUZUI二、二、111ZUI 222ZUI 333ZUI

9、 111arctanRX 222arctanRX 333arctanRX 二、二、每相負(fù)載中每相負(fù)載中電流的有效電流的有效值分別為值分別為每相負(fù)載的每相負(fù)載的電壓與電流電壓與電流的相位差分的相位差分別為別為1111110 ZUZUI222222120 ZUZUI333333120 ZUZUI二、二、以上為一般關(guān)系式，不論負(fù)載情況如何都成立以上為一般關(guān)系式，不論負(fù)載情況如何都成立。321NIIII 中 線 上 的 電 流 可 由中 線 上 的 電 流 可 由KLC得到，即得到，即圖圖1.4.10 負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓電負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓電流相量圖流相量圖【例例4.2.1】在圖在圖1.4.9所示

10、電路中，已知所示電路中，已知:Ul=380V ，Z1=100 ， Z2=j100 ，Z3=-j100 。求三相有功功率。求三相有功功率P 及及 、 、 ，并作出電壓電流的相量圖。，并作出電壓電流的相量圖。1I2I3I【解解】Ul=380V，則則Up=220V。設(shè)設(shè)V02201 UV1202202 UV1202203 U則則各相電流分別為各相電流分別為A02 . 21000220111 ZUIA2102 . 2100120220222 jZUIA2102 . 2100120220333 jZUIA1806 . 1321N IIII中線電流中線電流三相功率三相功率【例例4.2.1】為什么？為什么？

11、 W484321pPPPPP由正弦交流電路的分析可知由正弦交流電路的分析可知 cosUIP 【例例4.2.1】因而因而W484cos1111 IUP0cos2222 IUP0cos3333 IUP故故電壓和電流的相量圖如圖電壓和電流的相量圖如圖1.4.12所示。所示。圖圖1.4.12 例例4.2.1相量圖相量圖 W484321pPPPPP負(fù)載對(duì)稱電路：負(fù)載對(duì)稱電路：負(fù)載對(duì)稱：指各相阻抗相等。負(fù)載對(duì)稱：指各相阻抗相等。ZZZZ 321即阻抗模和相位角相等即阻抗模和相位角相等ZZZZ 321 321特征：特征：設(shè)各相電壓對(duì)稱，則各相電設(shè)各相電壓對(duì)稱，則各相電流將如何？流將如何？二、二、中性線電流中

12、性線電流IN為零的三相電路為零的三相電路。p321UUUU 333ZUI 111ZUI 222ZUI 又又ZUIIIIp321p RXarctan321 結(jié)論：各相電流對(duì)稱，中線電流為零。結(jié)論：各相電流對(duì)稱，中線電流為零。二、二、0321N IIII圖圖1.4.11 1.4.11 對(duì)稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時(shí)的對(duì)稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓電流相量圖電壓電流相量圖 中線電流為零，就可省去中中線電流為零，就可省去中線。若省去中線，三相四線制電線。若省去中線，三相四線制電路就演變成三相三線制電路。路就演變成三相三線制電路。 既然中線電流既然中線電流為零，是否可以取為零，是否可以取消中線？消中線？小結(jié)小結(jié) 對(duì)稱負(fù)載

13、三相電路的計(jì)算，只需計(jì)算一相即可，對(duì)稱負(fù)載三相電路的計(jì)算，只需計(jì)算一相即可，其余兩相可由對(duì)稱關(guān)系推算，即各相功率相等，電其余兩相可由對(duì)稱關(guān)系推算，即各相功率相等，電流和電壓大小相等、相位互差流和電壓大小相等、相位互差120。 對(duì)稱負(fù)載三相電路，各相、線電流對(duì)稱，中對(duì)稱負(fù)載三相電路，各相、線電流對(duì)稱，中線電流為零。線電流為零?！纠?.2.2】星形聯(lián)結(jié)對(duì)稱負(fù)載電路，已知星形聯(lián)結(jié)對(duì)稱負(fù)載電路，已知:每相的電阻每相的電阻R=6，感抗感抗X=8，設(shè)，設(shè)u12=537sin（ t+30）V，求電流及三相功率求電流及三相功率P ，并作出電壓電流的相量圖。，并作出電壓電流的相量圖。【解解】 Ulm=537V

14、，則則Ul=380V、 Up=220V，u1 比比u12滯后滯后30，即，即L1相電流為相電流為A22862202211 ZUIi1 比比u1滯后滯后 角，即角，即 5368arctanarctanRXL 所以所以i1=31.1sin（ t-53）A電流對(duì)稱，則電流對(duì)稱，則i2=31.1sin（ t-173）Ai3=31.1sin（ t+67）AVsin22201tu 【例例4.2.2】功率為三相負(fù)載功率之和，即功率為三相負(fù)載功率之和，即電壓和電流的相量圖如圖電壓和電流的相量圖如圖1.4.13所示。所示。圖圖1.4.13 例例4.2.2相量圖相量圖W8738cos331111321 IUPPP

15、PP【例例4.2.3】電路如圖電路如圖1.4.9所示，已知所示，已知:相電壓相電壓Up=220V，每相，每相負(fù)載分別為負(fù)載分別為R1=5、R2=10、R3=20，試求，試求:（1）電路正）電路正常時(shí)，負(fù)載相電壓、電流及中性線電流；（常時(shí)，負(fù)載相電壓、電流及中性線電流；（2）電路故障）電路故障L1相短路熔斷器被熔斷時(shí)，求負(fù)載電壓。相短路熔斷器被熔斷時(shí)，求負(fù)載電壓。【解解】（1）電路正常時(shí)，設(shè)）電路正常時(shí)，設(shè)V02201 UV1202202 UV1202203 U則則A044111 RUIA1202 . 2222 RUIA12011333 RUIA191 .29321N IIII各相及各相及中性線

16、的電流為中性線的電流為【例例4.2.3】（2）當(dāng)）當(dāng) L1相短路時(shí)，其短路電流很大，將相短路時(shí)，其短路電流很大，將L1相熔斷器相熔斷器熔斷，而熔斷，而L2相、相、L3相未受到影響，其電壓仍為相未受到影響，其電壓仍為220V。 負(fù)載為三角形聯(lián)負(fù)載為三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，負(fù)載的相電結(jié)時(shí)，負(fù)載的相電壓就是電源的線電壓就是電源的線電壓。即壓。即lpUU 但相電流和線電但相電流和線電流不相等。即流不相等。即lpII 有何關(guān)系？有何關(guān)系？圖圖1.4.14 負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路相電流（即各相負(fù)載電流）相電流（即各相負(fù)載電流）121212ZUI 232323ZUI 313131ZUI 線電

17、流線電流 ， ，1I2I3I121212arctanRX 232323arctanRX 313131arctanRX 依據(jù)依據(jù)KCL定律，得到定律，得到31121III 12232III 23313III 如果負(fù)載對(duì)稱，即如果負(fù)載對(duì)稱，即ZZZZ 312312 312312各相電流、線電流對(duì)稱與否？各相電流、線電流對(duì)稱與否？相電流對(duì)稱。即相電流對(duì)稱。即ZUIIIIpp312312 312312線電流也對(duì)稱。線電流也對(duì)稱。在相位上，線電流滯后對(duì)應(yīng)的相電流在相位上，線電流滯后對(duì)應(yīng)的相電流30；在大小上，線電流是相電流的在大小上，線電流是相電流的 倍。倍。3pl3II 即即圖圖1.4.15 對(duì)稱負(fù)載

18、三角形聯(lián)結(jié)時(shí)的對(duì)稱負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓電流相量圖電壓電流相量圖【例例4.3.1】在圖在圖1.4.14所示的負(fù)載不對(duì)稱電路中，已所示的負(fù)載不對(duì)稱電路中，已知知:Ul=380V，Z12=100、 Z23=j100、 Z31=-j100，求，求各相各相電流及功率電流及功率P?！窘饨狻吭O(shè)設(shè)V038012 UV12038023 UV12038031 U則其它兩線（相）則其它兩線（相）電壓依次為電壓依次為各相電流分別為各相電流分別為A08 . 3121212 ZUIA2108 . 3232323 ZUIA2108 . 3313131 ZUI則各線電流為則各線電流為【例例4.3.1】A153 . 7311

19、21 IIIA153 . 712232 IIIA908 . 323313 III電路的功率：電路的功率：312312PPPP W1444cos12121212 IUP0cos23232323 IUP0cos31313131 IUP則則故故W1444312312 PPPP【例例4.3.2】如圖如圖1.4.14所示電路，負(fù)載對(duì)稱三角形聯(lián)結(jié)，所示電路，負(fù)載對(duì)稱三角形聯(lián)結(jié)，已 知已 知 : 每 相 的 電 阻每 相 的 電 阻 R = 6 0 ， 感 抗， 感 抗 X = 8 0 ， 設(shè)， 設(shè)u12=537sin tV，求電流及電路功率求電流及電路功率P ，并作出電壓電，并作出電壓電流的相量圖。流的相

20、量圖。【解解】Ulm=537V則則 Ul= Up=380V每相阻抗每相阻抗Z為為 1 .5310080j60Z由相量形式歐姆定律得由相量形式歐姆定律得A13.538 . 313.531000380AB1212 ZUI【例例4.3.2】A13.538 . 3AB1212 ZUI根據(jù)對(duì)稱關(guān)系，則其它兩相電流為根據(jù)對(duì)稱關(guān)系，則其它兩相電流為A13.1738 . 323 IA87.668 . 331 I線電流分別為線電流分別為A8338 . 331121 IIIA15738 . 312232 IIIA3738 . 323313 III【例例4.3.2】電路的功率電路的功率P為為因此因此312312PP

21、PP 即即 cos3ppIUP 其中其中 53)arctan(RX W260753cos8 . 33803 P作出電壓和電流的相量圖，如圖作出電壓和電流的相量圖，如圖1.4.16所示。所示。圖圖1.4.16 例例4.3.2相量圖相量圖 不論三相電路電源或負(fù)載是何種聯(lián)結(jié)形式（星形聯(lián)不論三相電路電源或負(fù)載是何種聯(lián)結(jié)形式（星形聯(lián)結(jié)或三角形聯(lián)結(jié)），電路總的有功功率必定等于各相有結(jié)或三角形聯(lián)結(jié)），電路總的有功功率必定等于各相有功功率的和。功功率的和。負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，有功功率為有功功率為321PPPP 負(fù)載對(duì)稱時(shí)，負(fù)載對(duì)稱時(shí)，有功功率為有功功率為 cos3pp321IUPPPP 與與Ul、Il有何有何關(guān)系？關(guān)系？一種情況，負(fù)載星形聯(lián)結(jié)：一種情況，負(fù)載星形聯(lián)結(jié)：pl3UU plII 則則 cos3llIUP 另一種情況，負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)：另一種情況，負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)：plUU pl3II 則則 cos3llIUP 結(jié)論：結(jié)論：對(duì)于對(duì)稱負(fù)載三相電路對(duì)于對(duì)稱負(fù)載三相電路 cos3llIUP cos3ppIUP 或或 角為相電壓與相角為相電壓與相電流之間的相位差電流之間的相位差同理：同理： sin3sin3ll