1、第五章 三相交流电路,目录,5.1 三相电源 5.2 三相电路的电压电流关系 5. 3 三相功率 5.4三相电力系统,学习目标,理解三相电源的两种联结方式，星形联结和三角形联结 掌握三相负载的两种联结方式，星形联结和三角形联结理解三相电路的功率的计算,5.1 三相电源,概述,目前，世界各地的电力系统绝大多数采用三相制供电方式,三相制就是以三个大小和频率相同，而相位彼此相差120的三相正弦电源供电体系。,说明：三相电路也可看作按一定规律组成的复杂交流电路，故前面讨论的交流电路的一般规律和计算方法，在此仍然适用。,5.1.1 三相电源的产生,根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由U1U2
2、。,交流电动势的产生,在两磁极中间，放一个线圈,合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。,三相交流电源的产生,三相交流发电机利用电磁感应原理将机械能转变为电能，产生三相电源,三相交流发电机主要组成部分：,电枢和磁极,又称定子，是固定的，定子铁心内圆周表面冲有槽，用以放入三组电枢绕组。,电枢：,磁极：,又称转子，是旋转的。转子铁心上绕有励磁绕组，用直流电流励磁。,三相绕组,n,单相绕组,+,+,铁心,绕组,U1,U2,转子装有磁极并以 的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。这种电动势幅值相等, 频率相同, 彼此之间相位差相同为120，称为三相对称电动势,三相
3、电动势的表示式,三角函数式,三相电动势的特征,相量表示式,瞬时值之和,相量之和,大小相等，频率相同，相位互差120。,三相对称电动势的波形图和相量图,三相对称电动势的相序,三个电动势在相位上的先后次序称为相序,在电力系统中一般用黄、绿、红 区别U、V、W 三相。,UVWU为顺相序（也称正序），UWVU为逆相序（也称负序）。,5.1.2 三相电源的连接方式,三相电源的三角形联结,将三相交流发电机绕组的始末端依次相连，构成一个闭合的三角形，从两两的连接点引出输出端，这种连接方法称为三角形联结（也称形联结）,三角形联结仅在三相变压器中采用,三相电源的星形联结,将三相交流发电机绕组的三个末端U2、V2
4、、W2联在一起，从始端U1、V1、W1引出作输出端，这种联接方法称为三相电源的星形联结（也称Y形联结）,中线（零线）,相线（火线）,相线（火线）,相线（火线）,三相四线制,三相四线 制供电,火线（相线）,中线（零线）N,三相三线制供电中没有中线,三相四线制,三相三线制,目前，我国供电系统线电压 380V，相电压220V。,三相电压,电动势,相电压,线电压,三相电压,三相电动势对称,相电压对称,线电压对称,电压关系,Y型联结时线电压和相电压的相量图,线电压和相电压的关系：,同理,得,星型联结时，在相位上，线电压超前相应的相电压30，在数值上线电压是相电压的 倍,5.2 三相电路电压与电流的关系,
5、如果每相负载的阻抗不相等，则称为三相不对 称负载，如照明负载等。,概述,三相负载是由三个单相负载组合起来的。,根据构成三相负载的负载性质与大小不同， 将负载分成三相对称负载和三相不对称负载。,如果每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等， 则为对称负载，如三相异步电动机。,负载的两种接法:,5.2 三相电路电压与电流的关系,5.2.1 三相负载的星形联结,三相四线制电路将三相负载的每相的末端联成一点，并与电源中性点N相联，将每相负载的始端分别接到电源三根相线上。,ZV,ZW,ZU,三相负载的星形联结电路,星形联结电路,5.2.1 三相负载的星形联结,相电流：通过每相负载的电流,线电流：每根相线上通过的
6、电流,相电流,线电流,中性线电流,根据三相负载的星形联结电路图知：忽略输电线上的阻抗，三相负载的线电压就是电源的线电压；三相负载的相电压就是电源的相电压。线电流就是相电流。,因此：, 相电压与线电压的关系, 相电流与线电流的关系, 相电压和相电流的关系（依据向量形式的欧姆定律）,中线电流及中线的作用,中性线电流是三相相电流之和，即：,三相负载对称时，三个相电流对称,中线不起作用，取消中线不会影响电路的正常工作。,三相负载不对称时，三个相电流不对称,中线不能取消，否则会影响电路的正常工作。,说明：高压输电系统采用三相三线制供电（如三相电动机）；低压配电系统中采用三相四线制供电（如三相照明电路）。
7、,三相负载星形联结时电流向量图,解:因为三相负载对称， 则每相电压为,因为是星形联结，所以线电流等于相电流，为,例5.2.1 如图所示的电路中，有一星形联结的三相对称负载，已知每相电阻 ，电感 现把它接入线电压 的三相线路中，求通过每相负载的电流和线路上的电流。,5.2.2 三相负载的三角形联结,三角形联结电路,方法：依次把一相负载的末端和次一相负载的始端 相连，构成一个封闭的三角形，引出三根端线，将 引出的三根端线接在三相电源U、V、W三根相线上,因此：负载的相电压=电源的线电压,由图知：每相负载的两端跨接在两根电源的相线之间,三角形联结电路中的电压电流关系,相电流与线电流的关系,相电压和相
8、电流的关系,有效值,相位,三角形联结电路中的电压电流关系,相位上线电流滞后相应的相电流30,电压电流相量图,三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定。,当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联结；,当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联结。,注意,三 相 四 线 制,三角 形联 结,星形联结,5.3 三相电路的功率,三相电路功率的一般表达式,5.3.1 三相电路的功率的计算,三相电路总的有功功率,各相相电压的有效值,各相相电流的有效值,各相负载的功率因数,三相电路总无功功率Q,三相电路中总的视在功率S,注意：,有功功率：,无功功率：,视在功率：,三相对称电路的功率,总有功功率,每相负载
9、的有功功率,负载的阻抗角,例5.3.1 有一个三相对称感性负载，其中每相的,，接在线电压为,的三相电源上。, 负载作星形联结时，计算, 负载改成三角形联结，再计算上述各量； 并比较两种接法的计算结果。,；,解 :每相负载的阻抗模为,负载的功率因数为, 负载作星形联结时, 负载作三角形联结时, 两种联结方法计算结果比较如下,5.3.2 三相功率的测量,在工程上，除用三相功率表测量三相功率外，还可用单相功率表示测量三相功率，其测量方法有三表法、一表法和二表法三种。,三表法：,用于测量三相四线制不对称负载的功率。,一表法：,用来测量三相对称负载电路中，三相负载是对称的负载的功率,二表法：,用来测量三
10、相三线制对称或不对称负载的功率。,5.3 三相电力系统,电能由发电厂产生，通过输电线作远距离或近距离的输送，最后分配给各个工厂企业及其他用户，这样就构成了发电、输电和配电的完整系统，这个系统称为电力系统。,电力系统导线的选择,允许载流量（安全载流量）是指不超过最高工作 温度的条件下，允许长期通过的最大电流。,安全用电,人身安全,电击是指因电流通过人体而使内部器官受伤的现象。 电伤主要是指人体外部遭受电弧等造成烧伤的现象。,触电, 单相触电, 两相触电, 跨步电压触电, 接触电压触电,单相触电,两相触电,跨步电压触电,安全措施,凡是电气设备或设施的任何部分（不论带电与不带电）， 人为地或自然地与具有零电位的大地相接通的方式， 便称为电气接地，简称接地。, 工作接地, 安全接地, 保护接零,工作接地,由于运行和安全需要，为保证电网在正常情况或 事故情况下都能可靠的工作而将电气回路中性点 与大地相连，称为工作接地。,作用,降低触电电压,迅速切断故障设备,降低电气设备对地的 绝缘要求,安全接地（保护接地）,将电气设备在正常情况下不带电的金属部分（如外壳）与接地装置实行良好的金属性连接，这种方式称为保护接地,保护接零,保护接零是将电气设备的金属外壳接到零线（或称 中性线）上，适用于中性点接地的低压系统中,
