CHAPTER4三相电路

null第4章 三相电路第4章 三相电路4.1 三相电压4.2 负载星形联结的三相电路4.3 负载三角形联结的三相电路4.4 三相功率第4章 三相电路第4章 三相电路本章要求： 1. 搞清对称三相负载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。 4.1 三相电压4.1 三相电压1. 三相电压的产生 图4.1.1 三相交流发电机示意图工作原理：动磁生电 图4.1.2 三相绕组示意图图4.1.3电枢绕组及其电动势null三相电动势瞬时表示式相量表示: 直流励磁的电磁铁null相量图波形图相量表示null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。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，所以也称地线。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(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°null同理3. 三相电源的三角形联结4.2 负载星形联结的三相电路4.2 负载星形联结的三相电路1. 三相负载三相负载不对称三相负载： 不满足 ZA =ZB = ZC 如由单相负载组成的三相负载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。null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 2. 负载星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结论： 负载 Y联 结时，线电 流等于相电 流。(1) 联结形式N 电源中性点N´负载中性点(2) 负载Y联结三相电路的计算(2) 负载Y联结三相电路的计算1)负载端的线电压＝电源线电压 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, 可将各相分别看作单相电路计算(3) 对称负载Y 联结三相电路的计算(3) 对称负载Y 联结三相电路的计算负载对称时,中性线无电流, 可省掉中性线。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。例1：例1：nullnull(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null例2：照明系统故障分析解: (1) A相短路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。 在上例中，试分析下列情况 (1) A相短路: 中性线未断时，求各相负载电压； 中性线断开时，求各相负载电压。 (2) A相断路: 中性线未断时，求各相负载电压； 中性线断开时，求各相负载电压。null 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。 2) A相短路, 中性线断开时, 此时负载中性点N´即为A, 因此负载各相电压为null (2) A相断路 2) 中性线断开 B、C相灯仍承受220V 电压, 正常工作。1) 中性线未断变为单相电路，如图(b) 所示, 由图可求得结论结论 （1）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，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。 （3）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（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。 例3:例3:求例1电路中性线断开时负载的相电压及相电流。则节点电压负载电压null可见： 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。 4.3 负载三角形联结的三相电路4.3 负载三角形联结的三相电路1. 联结形式2. 分析计算2. 分析计算线电流不等于相电流(2) 相电流(1) 负载相电压=电源线电压即: UP = UL 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UAB=UBC=UCA=Ul=UPnull相量图负载对称时, 相电流对称，即(3) 线电流由相量图可求得线电流比相应的相电流 滞后30。三相负载的联接原则三相负载的联接原则负载的额定电压 = 电源的线电压 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）。4.4 三相功率4.4 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 cosp对称负载 联结时： 同理对称负载Y联结时：相电压与相 电流的相位差当负载对称时：P = 3Up Ipcosp所以正误判断正误判断对称负载 Y联结null对称负载 Y联结正误判断例1:例1: 有一三相电动机, 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。解:null(2) 比较(1), (2)的结果: 有的电动机有两种额定电压, 如220/380 V。 当电源电压为380 V时, 电动机的绕组应联结成星形； 当电源电压为220 V时, 电动机的绕组应联结成三角形。例2:例2:各电阻负载的相电流 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。null负载星形联接时，其线电流为负载三角形联解时，其相电流为(2) 电路线电流一相电压与电流的相量图如图所示null一相电压与电流的相量图如图所示(3) 三相电路的有功功率例3：例3： 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) S 1断、S 2闭合时, 各电流表读数和有功功率P。 解： 解：或：P =I 2R P =UIcos　tg =XL / R(1) 由已知条件可求得null2) 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 kWnullIB = 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 。 IA=IC =10 A+ 5 A= 15A I2 变为 1/2 IP，所以 AB、 BC 相的功率变为原来的1/4 。 P = 1/4 PAB+ 1/4 PBC +PCA = 0.375 W+ 0.375 W+ 1.5 W = 2.25 kW例4：例4： 某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40瓦 日光灯210盏(cos1=0.5)，60瓦白炽灯90盏(cos2=1), 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,线路电流为多少？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解: (1) 该照明系统与电网连接图例5：例5： 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？这楼的电灯是如何联接的？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null (2) 当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，所以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。(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