1、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 三相负载的功率,第5章 三相电路,本章要求：1. 理解对称三相负载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。,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,: 直流励磁的电磁铁,图5.1.2 三相绕组示意图,相量图,波形图,相量表示,三相电动势瞬时表示式,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
2、。,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,2. 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，所以也称接地点。,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,、Up,、UL,(2) 线电压与相电压的关系,根据KVL定律,由相量图可得,相量图,30,A,X,Y,Z,N,B,C,eA,+,eC,+,+,+,+,+,+,+,同理,3. 三相电源的三角形联结,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 ZA =ZB = ZC如由
3、单相负载组成的三相负载,1. 三相负载,负载的分类,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。,2. 负载星形联结的三相电路,线电流：流过端线的电流,结论：负载 Y联 结时，线电 流等于相电 流。,(1) 联结形式,N,N 电源中性点,N负载中性点,N,相电流：流过每相负载的电流,中线电流：流过中线的电流,(2) 负载Y联结三相电路的计算,2)负载的相电压电源相电压,3)线电流相电流,负载 Y 联结带中性线时, 将各相分别看作单相电
4、路计算,中线电流不为零时，中线不能去掉，此时的电路称为三相四线制,1)中线电流,所以负载对称时,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,所以负载对称时，三相电流也对称。,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。,Y: 三相三线制,Y: 三相三线制（负载对称无中线） Y0：三相四线制（负载不对称有中线）,故三相电路的连接方法有以下两种：,例1：,（1）若RA=RB= RC = 5 ，求线电流及中性,（2）若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,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,电灯组，,线电流 IN ;,求线
5、电流及中性线电流 IN 。,所以中性线电流,由 三相对称,所以：,解：,（1）若RA=RB= RC = 5 ，求线电流及中性线电IN,(2) 三相负载不对称（RA=5 、RB=10 、RC=20 ）分别计算各线电流,中性线电流,由,例2:,求例1电路，负载不对称时，中性线断开时负载的相电压及相电流。 （RA=5 、RB=10 、RC=20 ， ）,解：,例2:,求例1电路，负载不对称时，中性线断开时负载的相电压及相电流。 （RA=5 、RB=10 、RC=20 ， ）,例2:,求例1电路，负载不对称时，中性线断开时负载的相电压及相电流。 （RA=5 、RB=10 、RC=20 ， ）,负载电压
6、,故：不对称三相负载做星形 联结且无中性线时, 三相负载 的相电压不对称。,结论：1. 不对称三相负载做星形联结且无中性线时, 三相负载的相电压不对称。2. 照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。,中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。,相电流,例2:,求例1电路，负载不对称时，中性线断开时负载的相电压及相电流。 （RA=5 、RB=10 、RC=20 ， ）,例3：照明系统故障分析,(1)中性线未断: A相短路时，求各相负载电压；A相断路时，求各相负载电压(2)中性线断开: A相短路时，求各相负载电压；A相断路时，求各相负载电压。,在上
7、例中，若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,，试分析下列情况,解:,(1) 中性线未断,此时A相短路电流很大，将A相熔断丝熔断. 而 B相和C相未受影响，其相电压仍为220V, 正常工作。,1) A相短路,2) A相断路,B、C相灯仍承受220V 电压, 正常工作。,此情况下，B相和C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。,1) A相短路,此时负载中性点N即为A, 因此负载各相电压为,N,iC,iB,+,+,+,(2) 中性线断开,2) A相断路,变为单相电路，如图(b) 所示, 由图可求得,结论,（1）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相电压
8、不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。（2） 中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。,1. 联结形式,5.3 负载三角形联结的三相电路,线电流: 流过端线的电流,相电流: 流过每相负载的电流 、 、,线电流不等于相电流,(2) 相电流,(1) 负载相电压=电源线电压,一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称, 即,2. 分析计算,相电流：,UAB=UBC=UCA,负载对称时, 相电流对称,相量图,负载对称时, 相电流对称,为此负载对称时,线电流也对称，即,由相量图可求得,线电流比相应的相电流滞后30。,(3) 线电流,三相负载的联接原则,负载的额定电压
9、 = 电源的线电压,负载的额定电压 = 电源线电压,应使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。,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（具有中性线）。,5.4 三相功率,无论负载为 Y 或联结，每相有功功率都应为Pp= Up Ip cosp,对称负载 联结时：,同理,对称负载Y联结时：,相电压与相 电流的相位差,无论负载为 Y 或联结，当负载对称时，总的有功功率：P = 3Up Ipcosp,所以,正误判断,对称负载 Y联结,对称负载 Y联结,正误判断,例1: 有一三相电动机,额定电压为220V， 每相的等效电阻R = 29, 等效
10、感抗XL=21.8, 试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：(1) 绕组联成星形接于UL =380 V的三相电源上;(2) 绕组联成三角形接于UL=220 V的三相电源上。,解: (1),(2),例1: 有一三相电动机,额定电压为220V， 每相的等效电阻R = 29, 等效感抗XL=21.8, 试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：(1) 绕组联成星形接于UL =380 V的三相电源上;(2) 绕组联成三角形接于UL=220 V的三相电源上。,比较(1), (2)的结果:,当电源线电压为380 V时, 电动机
11、的绕组应联结成星形；当电源线电压为220 V时, 电动机的绕组应联结成三角形。,例2:,负载星形联接时，其相电流(即线电流)为,负载三角形联解时，其相电流为,例2:,由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。,解：,(1)求各组负载的相电流:,(2) 电路线电流,负载星形联接时，其线电流即为相电流,例2:,则线电流为,(3) 三相电路的有功功率,例2:,三相对称负载作三角形联结，Ul =220V，当S1、S2 均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率P = 4.5 kW，试求: 1) 每相负载的电阻和感抗； 2) S1合、S2断开时, 各电流表读数和有功功率P； 3)
12、 S 1断、S 2闭合时, 各电流表读数和有功功率P。,例3：,解：,(1) 由已知条件可求得,(2) S1闭合、S2断开时, IA = IC = 10A IB =17.32 A,流过电流表 A 、 C的电流变为相电流 IP，流过电流表B 的电流仍为线电流Il 。,因为开关S均闭合时每相有功功率 P =1.5 kW,当 S1合、S2断时，ZAB、ZBC 的相电压和相电流不 变，则PAB、PBC不变。,P = PAB+PBC = 3 kW,IB = 0A,(3) S1断开、 S2闭合时,变为单相电路,I1 仍为相电流 IP ，I2 变为 1/2 IP 。, I2 变为 1/2 IP，所以AB、
13、BC 相的功率变为原来的1/4 。,P = 1/4 P12+ 1/4 P23 +P31 = 0.375 W+ 0.375 W+ 1.5 W = 2.25 kW, IA=IC =10 A+ 5 A= 15A,某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装60瓦白炽灯90盏(cos1=1), 40瓦日光灯210盏(cos2=0.5)，它们的额定电压都是220V，由380V/220V的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下,线路线电流为多少？,例4：,解: (1) 该照明系统与电网连接图,解: (1) 该照明系统与电网连接图,(2) 计算线电流,例5：,如图某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？,解: (1) 本系统供电线路图,三层,二层,一层,(2) 当P处断开时，一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变，但二、三层楼的灯串联接380V 电压，所以亮度变暗。,(3) 因为三楼灯多于二楼灯即 R3 R2 , 所以三楼灯比 二楼灯暗。,解：(1)本系统供电线路图,5.4 5.7 5.8 5.15 5.17 5.19,第五章习题,
