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1、三相交流电第1页，共27页，编辑于2022年，星期三引言引言 目前电力工程上普遍采用目前电力工程上普遍采用三相制供电，三相制供电，三相制供电，三相制供电，由三个幅值相由三个幅值相等、频率相同（等、频率相同（我国电网频率为我国电网频率为50HZ），彼此之间相位互），彼此之间相位互差差120o的正弦电压所组成的供电相系统。的正弦电压所组成的供电相系统。三相制供电比单相制供电优越三相制供电比单相制供电优越 在发电方面：在发电方面：三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大。电机容量大。在输电方面：在输电方面：如果以同样电压将同样大小的功率输送到如果以同样电压将
2、同样大小的功率输送到同样距离，三相输电线比单相输电线节省材料。同样距离，三相输电线比单相输电线节省材料。在用电设备方面：在用电设备方面：三相交流电动机比单相电动机结三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、运行特性好等等。因而三相制是目前构简单、体积小、运行特性好等等。因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。世界各国的主要供电方式。第2页，共27页，编辑于2022年，星期三3.1 三相三相电源电源3.1.1 三相交流发电机三相交流发电机3.1.2 三相电源三相电源第3页，共27页，编辑于2022年，星期三三相交流发电机三相交流发电机三相交流发电机三相交流发电机主要组成部分：主要组成部分：主要
3、组成部分：主要组成部分：磁极磁极三相绕组三相绕组n单相绕组单相绕组（是转动的，亦称（是转动的，亦称转子转子）三相绕组的三相电动势幅值相三相绕组的三相电动势幅值相等等,频率相同频率相同,彼此之间相位彼此之间相位相差相差120。+SN铁心绕组+SN+SN+SN+SN+SN+SN+SN3.1.1 三相交流发电机三相交流发电机电枢电枢（是固定的，亦称（是固定的，亦称定子定子）：定子铁心内圆周表面）：定子铁心内圆周表面 有槽，放入三相电枢绕组。有槽，放入三相电枢绕组。第4页，共27页，编辑于2022年，星期三3.1.2 三相电源三相电源 三相电源是由三相发电机产生的频率相同、幅值相三相电源是由三相发电机
4、产生的频率相同、幅值相等、相位互差等、相位互差120120的三相对称正弦电压。的三相对称正弦电压。U Um mUUm m t t0 02 2 u u1 1u u3 3u u2 2 三相交流电压出现三相交流电压出现正幅正幅 值（或相应零值）值（或相应零值）的顺序称为的顺序称为 相序相序相序相序。在。在此相序为此相序为1-2-3-11-2-3-1称为称为顺相序。顺相序。顺相序。顺相序。在电力系统中一在电力系统中一般用般用黄、绿、红黄、绿、红黄、绿、红黄、绿、红区别区别1 1、2 2、3 3三相。三相。第5页，共27页，编辑于2022年，星期三也可用相量表示：也可用相量表示：120120U U1 1
5、 U U3 3 U U2 2 120120120120三相电压相量图三相电压相量图对称三相电源对称三相电源特点为：特点为：频率相同、幅值相等、频率相同、幅值相等、相位互差相位互差120120的三相电源称的三相电源称为为对称三相电源对称三相电源。第6页，共27页，编辑于2022年，星期三3.2 三相三相电源的连电源的连接接3.2.1 Y 形联接形联接3.2.2 形联接形联接第7页，共27页，编辑于2022年，星期三3.2.1 Y 形联接形联接N N中点中点或零点或零点N N 把发电机三相绕组的末端把发电机三相绕组的末端 联接成一点。联接成一点。而把始端而把始端 作为与外电路相联接的端点。作为与外
6、电路相联接的端点。这种这种联接方式称为电源的联接方式称为电源的星形联接星形联接。火线火线中线中线(零线零线)火线火线火线火线线电压线电压相电压相电压目前，我国供电系统目前，我国供电系统线电压线电压 380V，相电压相电压220V。三相四线制三相四线制第8页，共27页，编辑于2022年，星期三N NN N线、相电压关系式线、相电压关系式相量图相量图U U1 1 U U3 3 U U2 2 3030o o3030o o3030o o 线电压的有效值用线电压的有效值用 表示表示,相电压的有效值用相电压的有效值用Up表示。表示。由由相量图可知它们的关系为相量图可知它们的关系为:三个线电压也是三相对称电
7、压三个线电压也是三相对称电压第9页，共27页，编辑于2022年，星期三3.2.2 形联接形联接 发电机三相绕组发电机三相绕组依次首尾相联，引依次首尾相联，引出三条线，称为三出三条线，称为三角形联接。角形联接。注意注意不能将每相电源正负接错，不能将每相电源正负接错，否则烧坏电源否则烧坏电源第10页，共27页，编辑于2022年，星期三3.3 三相三相负载的连负载的连接接3.3.1 Y 形联接形联接3.3.2 形联接形联接第11页，共27页，编辑于2022年，星期三交流电路中的用电设备，大体可分为两类：交流电路中的用电设备，大体可分为两类：一一类类是是需需要要接接在在三三相相电电源源上上才才能能正正
8、常常工工作作的的叫叫做做三三相相负负载载,如如果果每每相相负负载载的的阻阻抗抗值值和和阻阻抗抗角角完完全全相等，则为相等，则为对称负载对称负载，如，如三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机。另另一一类类是是只只需需接接单单相相电电源源的的负负载载，它它们们可可以以按按照照需需要要接接在在三三相相电电源源的的任任意意一一相相相相电电压压或或线线电电压压上上。对对于于电电源源来来说说它它们们也也组组成成三三相相负负载载，但但各各相相的的复复阻阻抗一般不相等，所以不是三相对称负载。如抗一般不相等，所以不是三相对称负载。如照明灯。照明灯。照明灯。照明灯。第12页，共27页，编辑于2022年，星期三3
9、.3.1 Y 形联接形联接N Ni i2 2i i3 3i iN Ni i1 1N N 每相负载中的每相负载中的电流为电流为:中性线中的电流为中性线中的电流为:若负载对称，即若负载对称，即U U1 1 U U3 3 U U2 2 I I3 3 I I1 1 I I2 2 对称负载相量图对称负载相量图对称负载可以去掉中线。对称负载可以去掉中线。对称负载可以去掉中线。对称负载可以去掉中线。三相交流电三相交流电动机动机第13页，共27页，编辑于2022年，星期三 如果三相负载对称如果三相负载对称,中线中无电流中线中无电流,故可将中线除故可将中线除去去,而成为三相三线制系统。而成为三相三线制系统。如果
10、三相负载不对称如果三相负载不对称,中线上就有电流中线上就有电流IN通过通过,此时中此时中线是不能被除去的线是不能被除去的,否则电气设备不能正常工作。否则电气设备不能正常工作。第14页，共27页，编辑于2022年，星期三解解:相电压相电压选选为参考相量为参考相量,则则:i i2 2i i3 3i iN Ni i1 1N N N N 例例 3.1 在如图（在如图（a）所示的三相四线制电路中）所示的三相四线制电路中,线电压线电压U=380 V,试求各相负载电流及中线电流试求各相负载电流及中线电流。中线电流为中线电流为第15页，共27页，编辑于2022年，星期三 例例3.2(p55 3.1)3.2(p
11、55 3.1)图中电源电压对称，图中电源电压对称，线电压线电压U=380 V ，负载为电灯，负载为电灯组，每相电灯（额定电压组，每相电灯（额定电压220V220V）负载的电阻）负载的电阻400400。试计算：。试计算：求负载相电压、相电流；求负载相电压、相电流；(2)(2)如果如果1 1相断开相断开时，其他两相负载相电压、相电流；时，其他两相负载相电压、相电流；(3)(3)如果如果1 1短路短路时，其他两相负载相电压、相电流；时，其他两相负载相电压、相电流；(4)(4)如果采用了三相四线制，当如果采用了三相四线制，当1 1相断开、短路时其他两相负载相电压、相电流。相断开、短路时其他两相负载相电
12、压、相电流。i i2 2i i3 3i i1 1N N N N 解：解：（1）负载对称负载对称时，可以不接中线，时，可以不接中线，负载的相电压与电负载的相电压与电 源源 的相电压相等的相电压相等（在额定电压下工作）（在额定电压下工作）。第16页，共27页，编辑于2022年，星期三(2)(2)如果如果1 1相断开相断开时，其他两相负载相电压、相电流；时，其他两相负载相电压、相电流；i i2 2i i3 3i i1 1N N(3)(3)如果如果1 1短路短路时，时，其他两相负载相电压、其他两相负载相电压、相电流；相电流；超过了的额定电压，灯将被损坏。超过了的额定电压，灯将被损坏。(4)(4)如果采
13、用了三相四线制，当如果采用了三相四线制，当1 1相断开、短路时其他两相负相断开、短路时其他两相负载相电压、相电流。载相电压、相电流。因有中线，其余两相未受影响，电压仍为因有中线，其余两相未受影响，电压仍为220V。但但1相短相短路电流很大将熔断器熔断。路电流很大将熔断器熔断。中线上不允许接开关或熔断器中线上不允许接开关或熔断器中线上不允许接开关或熔断器中线上不允许接开关或熔断器 中线的作用是中线的作用是什么？什么？第17页，共27页，编辑于2022年，星期三i i2 2i i3 3i i1 1N N3.3.2 形联接形联接每相负载中的电每相负载中的电流为流为:各线电流为各线电流为:若负载对称，
14、即若负载对称，即I I1 1 I I2 2 I I3 3 I I3131 I I1212 I I2323 U U1212 U U3131 U U2323 对称负载对称负载相量图相量图第18页，共27页，编辑于2022年，星期三 例例 3.3 如图如图 所示的三相三线制电路中所示的三相三线制电路中,各相负载的复阻各相负载的复阻抗抗Z=(6+j8),外加线电压外加线电压380V,试求正常工作时负载的相试求正常工作时负载的相电流和线电流。电流和线电流。i i2 2i i3 3i i1 1式中式中,每相阻抗每相阻抗为：为：则则线电流线电流为：为：解：解：由于是由于是对称电路对称电路对称电路对称电路,所
15、所以以 每相相电流为：每相相电流为：第19页，共27页，编辑于2022年，星期三三相负载采用何种联接方式由三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压负载的额定电压负载的额定电压负载的额定电压决定。决定。当负载额定电压等于电源当负载额定电压等于电源线线电压时采用电压时采用三角形三角形联接；联接；当负载额定电压等于电源当负载额定电压等于电源相相电压时采用电压时采用星形星形星形星形联接。联接。注意注意第20页，共27页，编辑于2022年，星期三3.4 三相三相电路的功电路的功率率3.4.1 有功功率有功功率3.4.2 无功功率无功功率3.4.2 视在功率视在功率第21页，共27页，编辑于2022年，星
16、期三3.4.1 有功功率有功功率三相总的有功功率等于各相功率之和。三相总的有功功率等于各相功率之和。当负载对称时当负载对称时当负载对称时当负载对称时，三相总功率为，三相总功率为当对称负载是星形联接时，当对称负载是星形联接时，当对称负载是三角形联接时，当对称负载是三角形联接时，是是相电压相电压与相电流的与相电流的相位差角相位差角对称不论负载是何种联接对称不论负载是何种联接方式总功率为：方式总功率为：是是相电压与相电相电压与相电流的相位差角流的相位差角 也也是是Z的辐角的辐角第22页，共27页，编辑于2022年，星期三3.4.2 无功功率无功功率 三相总的无功功率等于各相功率之和。三相总的无功功率
17、等于各相功率之和。当当负载对称负载对称负载对称负载对称时，三相总功率为时，三相总功率为:3.4.2 视在功率视在功率当当负载对称负载对称时，三相总功率为时，三相总功率为:三相总的视在功率三相总的视在功率第23页，共27页，编辑于2022年，星期三 例例3.4 三相对称负载三相对称负载(),接在接在线电线电压上压上,试求负载为星形试求负载为星形（）（）接法和三角形接法和三角形（）接法时接法时,三相电路的总有功功率。三相电路的总有功功率。i i2 2i i3 3N N i i1 1N N解解：则三相总功率为：则三相总功率为：（1）接接接接（2）接接接接i i2 2i i3 3i i1 1注意：注意
18、：在电源电压不变时在电源电压不变时,同一负载同一负载由星形改接为三角形联接时由星形改接为三角形联接时,功率增功率增加到原来的加到原来的 3 倍。倍。第24页，共27页，编辑于2022年，星期三 小小小小 结结结结第第 3章章第25页，共27页，编辑于2022年，星期三 1.1.在电力系统中三相电源是频率相同、幅值相等、相位在电力系统中三相电源是频率相同、幅值相等、相位互差互差120120的的三相对称正弦电压，三相对称正弦电压，一般用一般用黄、绿、红黄、绿、红区别区别1 1、2 2、3 3三相。三相。2.星形联接星形联接的电源的电源 3.3.在低压配电系统中，通常采用在低压配电系统中，通常采用三
19、相四线制三相四线制（三根（三根火线，一根中线），如果为火线，一根中线），如果为三相对称负载，可以不接中线三相对称负载，可以不接中线三相对称负载，可以不接中线三相对称负载，可以不接中线，如果如果三相负载不对称，必需接中线三相负载不对称，必需接中线才能保证负载正常工作，才能保证负载正常工作，所以，中线不允许接开关或熔断器。所以，中线不允许接开关或熔断器。4.4.三相负载可以星形联接，也可以三角形联接，采三相负载可以星形联接，也可以三角形联接，采用何种用何种联接方式由负载的额定电压联接方式由负载的额定电压决定。决定。第26页，共27页，编辑于2022年，星期三 5.5.三相对称负载星形联接三相对称负载星形联接 6.6.三相对称负载三角形联接三相对称负载三角形联接 7.7.三相对称负载的功率三相对称负载的功率相电压与相电相电压与相电流的相位差角流的相位差角第27页，共27页，编辑于2022年，星期三