1、第3章上頁下頁返回3.1 三相電源 概述3 3 三相電路三相電路3.2 三相負載3.3 三相功率第3章上頁下頁返回概述概述 目前世界上電力系統的供電方式，絕大多目前世界上電力系統的供電方式，絕大多數采用的是三相制。數采用的是三相制。 所謂三相制，是由所謂三相制，是由三個幅值相等、頻率相三個幅值相等、頻率相同、相位互差同、相位互差120120 的的單相交流電源作為電源的單相交流電源作為電源的供電體系，簡稱三相電源。由三相電源構成的供電體系，簡稱三相電源。由三相電源構成的電路，稱為三相交流電路。電路，稱為三相交流電路。第3章上頁下頁返回3.1 三相電源三相電源1. 三相交流電源的產生三相交流電源的

2、產生三相交流發電機的構造三相交流發電機的構造：定子、轉子定子、轉子。定定子子AXYBZCAYBZXC三個定子繞組完三個定子繞組完全相同，空間位全相同，空間位置互差置互差120120 第3章上頁下頁返回 t O eA AYBZCXN S t O eC t O eB 三相交流發電機三相交流發電機 原動機驅動原動機驅動 第3章上頁下頁返回三相電源電動勢三相電源電動勢AmBmCmsinsin120sin120eEteEteEtEmAeBeCe t第3章上頁下頁返回AmBmCmsinsin120sin120eEteEteEtEA = E0o.EB = E -120O.EC = E120O.EmAeBeC

3、e t特征：特征： 三相對稱電動勢三相對稱電動勢 - -幅值相等、頻率相同、相位互差幅值相等、頻率相同、相位互差120120。02mEE 第3章上頁下頁返回相序：相序： 三相電源每相電壓出現最大值(或最小值)的先后次序稱為相序。如A -B -C 稱為正相序。EA = E0o.EB = E-120O.EC = E120O.120o120o120oEA.EB.EC.00 CBACBAeeeEEE& & & &第3章上頁下頁返回中性線或零線端線或火線火線火線相電壓：相電壓：火線與中性線間的電壓 ABC, , uuu線電壓：線電壓：火線與火線間的電壓 。ABBCCA,

4、, uuu2 2. .三相四線制電源三相四線制電源ABNC中性點中性點N：X、Y、Z 的公共點。 Z+YuBuCuBCuABuCA+uAX第3章上頁下頁返回相電壓相量表示式相電壓相量表示式：線電壓與相電壓的關系：線電壓與相電壓的關系：UA = U0o.UB = U-120O.UC = U120O.UAB=UA.UB._UBC=UB.UC._UCA=UC.UA._ABNCZ+YuBuCuBCuABuCA+uAX第3章上頁下頁返回AU&BU&CU&BU&ABU&A32U120C30 CABU&BU&AU&BU&BCU&

5、CAU&線電壓與相電壓的關系：線電壓與相電壓的關系：UAB=UA.UB._UBC=UB.UC._UCA=UC.UA._UAB= 3 UA.30oUBC= 3 UB.30oUCA= 3 UC.30o第3章上頁下頁返回線電壓與相電壓的關系：線電壓與相電壓的關系：UAB= 3 UA.30oUBC= 3 UB.30oUCA= 3 UC.30oAU&BU&CU&BU&ABU&BCU&CAU&30o30o30oUAB= 3 Up.30oUBC= 3 Up.30o 120o= 3 Up-90oUCA= 3 Up.30o+ 120o= 3 Up

6、150o第3章上頁下頁返回3.2 3.2 三相負載三相負載三相負載（如三相交流電動機、三相負載（如三相交流電動機、三相變壓器等）三相變壓器等）。三相電路的負載單相負載（如家用電器、實驗單相負載（如家用電器、實驗儀器、電燈等）儀器、電燈等）。 * * 工農業生產與生活用電多為三相四線制電源提供。負載接入電源的原則，應視其額定電壓而定。第3章上頁下頁返回如：如：額定電壓為220V的電燈，應接在火線與中性線之間;額定電壓380V的三相電動機，應接在三根火線上。 通常三相負載的連接方式有兩種：星形聯結和三角形聯結。ABCN三三相相負負載載L L單單相相負負載載第3章上頁下頁返回1 1. .負載星形聯結

7、負載星形聯結相電流=線電流,lpII上式為一般關系式，不論負載情況如何都成立上式為一般關系式，不論負載情況如何都成立。IA=UAZaIB=UBZbIC=UCZC相電流相電流：Ia.Ib.Ic.，線電流線電流：IA.,IB.,IC.IA.=Ia.,IB.=Ib.,IC.=Ic.IN.=IA.+IB.IC.+NZaZcZbN+-UA.UB.UC.Ib.Ia.Ic.IC.IB.IN.IA.第3章上頁下頁返回（1）負載對稱負載對稱特特征征：ZaZbZC= = =a = =b= = c 設各相電壓對稱，則各相電設各相電壓對稱，則各相電流將如何？流將如何？感性負載UA.UB.UC.AI&BI&am

8、p;CI&IA.ZaZcZbIB.IC.IN.+Ua._+_+_Ub.Uc.ZaZbZC C= = = =Z第3章上頁下頁返回又又 UA UBUC ZaZbZcZ IA =IB =ICA= B120= C240 因此各相電流對稱，即：IN.=IA.+IB.IC=0.+ 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？UAIA=Za . .; UBIB=Zb . .UCIC=Zc . .IA.ZaZcZbIB.IC.IN.+Ua._+_+_Ub.Uc.第3章上頁下頁返回負負 載載 CiBiAi三三相相三三 線線制制 如果省去如果省去中線電流中線電流，則則為為三相三

9、線制三相三線制電路。電路。IA.ZaZcZbIB.IC.IN.+Ua._+_+_Ub.Uc.IA.ZaZcZbIB.IC.+Ua._+_+_Ub.Uc.第3章上頁下頁返回求：各相電流?圖示三相電路, 每相負載為,電源電壓對稱，AB380 2sin30ut 例例3.2.13.2.1IA.ZaZcZbIB.IC.IN.+Ua._+_+_Ub.Uc.W8LXW , 6RAI&BI&CI&CAU&ABU&BCU&UA.第3章上頁下頁返回解：解：以以A A相為例相為例ABA 380 30 220 0UU &AA22A220 2253 A868arc

10、tan6UIZ&A 222 sin53itAI&BI&CI&CAU&ABU&BCU&UA.IA.ZaZcZbIB.IC.IN.+Ua._+_+_Ub.Uc.第3章上頁下頁返回根據對稱關系，可得根據對稱關系，可得BC22 2sin5312022 2sin173 A22 2sin5312022 2sin67 Aittitt A 22 2sin53 Ait 星形聯星形聯結有中線結有中線且負載對且負載對稱時，僅稱時，僅計算一相計算一相即可即可。小結小結IA.ZaZcZbIB.IC.IN.+Ua._+_+_Ub.Uc.第3章上頁下頁返回(2)負載不

11、對稱 此時，此時，有中性線時有中性線時: :負載的額定電壓等于負載的額定電壓等于電源的相電壓電源的相電壓, ,相電壓仍然是對稱的。相電壓仍然是對稱的。ZaZbZC C= = =NZaZcZbN+-UA.UB.UC.Ib.Ia.Ic.IC.IB.IN.IA.第3章上頁下頁返回當三相負載不對稱時，中線斷開Ia.根據根據KCLKCL和和KVLKVL可列出可列出ABCAaAN NBbBN NCcCN N0IIIUZ IUUZ IUUZ IU&CabcN Nabc111ABUUUZZZUZZZ&N N0U&NZaZcZbN+-UA.UB.UC.Ib.Ic.IC.IB.UNN.IA

12、.第3章上頁下頁返回 例例3.2.23.2.2 星形聯結的三相負載分別為：星形聯結的三相負載分別為：ZA100，ZB80j80 ，ZC80j60，接至三相對稱電源，電源線，接至三相對稱電源，電源線電壓電壓Ul380V，采用三相四線制。，采用三相四線制。(1) 求負載相電壓、線電流及中線電流，并畫出相量圖；求負載相電壓、線電流及中線電流，并畫出相量圖；(2) 當中線斷開時，求各相負載電壓。當中線斷開時，求各相負載電壓。IA.ZAZCZBIB.IC.IN.+UA._+_+_UB.UC. 解解：(1)(1) 以以A A相電壓為參考相量，相電壓為參考相量，則各相電壓為：則各相電壓為：ABC220 0

13、V220120 V220 120 VUUU&第3章上頁下頁返回UA.UB.UC.AI&BI&CI&NI&70.783.1165線電流為：線電流為：AAA220 0A2.2 0 A100UIZ&CCC220 120A2.283.1 A80j60UIZ&BBB220120A1.94165 A80j80UIZ&中線電流為：中線電流為：CABCN NABC65.497.5 V111ABUUUZZZUZZZ&N1.78 70.7 AABCIIII&(2)(2) 當中線斷開時，當中線斷開時，各相負載電壓為：各相負載電壓為：AA

14、N NBBN NCN N23816 V275112 V162 129 VCUUUUUUUUU &電壓過高電壓過高電壓過低電壓過低第3章上頁下頁返回1.負載不對稱且無中性線時，負載相電壓不負載不對稱且無中性線時，負載相電壓不對稱，有可能超過用電器的額定電壓，這是對稱，有可能超過用電器的額定電壓，這是不允許的。不允許的。2.中性線的作用，在于使星形聯結不對稱負中性線的作用，在于使星形聯結不對稱負載的相電壓保持對稱；為了保證負載相電壓載的相電壓保持對稱；為了保證負載相電壓對稱，中性線在運行中不允許斷開（中性線對稱，中性線在運行中不允許斷開（中性線不允許接保險絲）。不允許接保險絲）。小結小結第

15、3章上頁下頁返回2.2.負載三角形聯結負載三角形聯結相電流：相電流：負載三角形負載三角形聯結時：聯結時：負載的負載的相電壓等于電源的線電壓。相電壓等于電源的線電壓。Iab.=Uab.ZabIbc.=Ubc.ZbcIca.=Uca.Zca線電流：線電流：IA.IB.IC.,ACZabZbcZcaIbc.Ica.Uab.+-+-Ubc.Uca.IB.IC.IA.Iab.B第3章上頁下頁返回依依KCL列方程：列方程：CAU&ABU&BCU&感性負載當負載對稱時，當負載對稱時，分析線電流和相分析線電流和相電流的關系電流的關系：IB.=Iab.Ibc._IA.=Ica.Iab._

16、IC.=Ibc.Ica._Iab.Ica.Ibc.AI&300-Ica.Iab 3IA.ACZabZbcZcaIbc.Ica.Uab.+-+-Ubc.Uca.IB.IC.Iab .B第3章上頁下頁返回負載作 連結且對稱時，線電流和相電流的一般關系式： 記住上述公式記住上述公式CAU&ABU&BCU&Iab 3Iab.Ica.Ibc.300IC.IB.300-Ica.300IA.IA= 3Iab-30oIB= 3Ibc.-30oIC= 3Ica.-30oIC.IB.IB.=Iab.Ibc._IA.=Ica.Iab._IC.=Ibc.Ica._第3章上頁下頁返回 例

17、例3.2.33.2.3 將下面的電路接至線電壓為將下面的電路接至線電壓為380V的三相對稱電的三相對稱電源，源，R10， ，求，求 10 3 30Z W解：解：設設各電流的參考方向如圖所示。各電流的參考方向如圖所示。其中其中 是一組三是一組三相對稱的量，則相對稱的量，則AB380 0 VU&ABBCCA,III&ABAB380 0A=2230 A10 3 30UIZ&BC22150 AI&CA22 90 AI&ABC,II I& &ABC,II I& & 也是一組也是一組三相對稱的量三相對稱的量AAB330 3860 AI

18、I&B38180 AI &C38 60 AI &ACZZZBABI&CAI&BCI&AI&RBI&CI&BI&AI&RI&第3章上頁下頁返回A3860 AI &B38180 AI &C38 60 AI &ABR380 0A38 0 A10UIR&A3860 A+38 0 A=38 330 A=6630 AARIII&BBR38180 A38 0 A=76 180 AIII&由基爾霍夫電流定律可得由基爾霍夫電流定律可得ACZZZBABI&CAI&

19、amp;BCI&AI&RBI&CI&BI&AI&RI&第3章上頁下頁返回 3.3 3.3 三相功率三相功率ABCA AAB BBC CCcoscoscosPPPPU IU IU I 一般關系式：一般關系式：有功功率有功功率對稱負載：對稱負載：pp3cosPU IIA.ZaZcZbIB.IC.IN.+UA._+_+_UB.UC.第3章上頁下頁返回星形接法對稱負載星形接法對稱負載：cos3llIUP pp3cosPU I注意：注意： 角仍然角仍然是相電壓與相電流是相電壓與相電流間的相位差角！間的相位差角！pp 3llUUII，IA.ZaZcZ

20、bIB.IC.IN.+UA._+_+_UB.UC.第3章上頁下頁返回三角形接法對稱負載三角形接法對稱負載：cos3llIUP p p3cosPU Ipp 3llIUUI，ACZabZbcZcaIbc.Ica.Uab.+-+-Ubc.Uca.IB.IC.IA.Iab.B第3章上頁下頁返回依照相同的方法可得三相對稱電路的無功 功率及視在功率：三相對稱負載有功功率一般表達式：三相對稱負載有功功率一般表達式：sin3llIUQ 無功功率：llIUS3視在功率：注意：注意： 角均是角均是相電壓與相電流間相電壓與相電流間的相位差角！的相位差角！cos3llIUP pp3cosPU I第3章上頁下頁返回AY

21、3coslYPIU已知：三相已知：三相電路中電路中Ai求：求： 1 1、星形負載、星形負載線電流：線電流：求解求解思路：思路：例例3.3.1IA. .IAB.ZYACBZIYIICA.IBC.VUoAB30380P =10kW ，cos =1YYP =5kW ，cos = 0.5（感性） 60Y Ycos =0.5（感性），第3章上頁下頁返回AYI&UA. .60ZYACBZIYIICA.IBC.IA. .IIIAAYAAtAi)30sin(23 .262 2、三角形負載、三角形負載)( 1cos阻性0線電流：線電流：3cosAlPIUABU&30AI&30 ABI&a

22、mp;AI&ABI&第3章上頁下頁返回對稱負載：對稱負載：（不論星形聯結還是三角形聯結）電壓對稱、 電流對稱，只需計算一相。 小結小結 不對稱負載：不對稱負載：每相分別計算。星形聯結三角形聯結三角形聯結電源p3 lUUp lUU對稱對稱負載負載plIIp3 lIIp3 lUUp lUU線電壓超前所對應的相電壓30線電流滯后所對應的相電流30，第3章上頁下頁返回 1 某三相對稱負載采用三角形聯結，接于線電壓某三相對稱負載采用三角形聯結，接于線電壓 為為 220 V 的三相電源上；或采用星形聯結，接于線電壓的三相電源上；或采用星形聯結，接于線電壓 為為 380 V 的三相電源上，試分析這兩種情況的電流和功的三相電源上，試分析這兩種情況的電流和功 率的關系。率的關系。 (1) 相電流的比值為（相電流的比值為（ ）(2) 線電流的比值為（線電流的比值為（ ）(3) 有功功率的比值為（有功功率的比值為（ ）。）。 a. 1 b. 1/3 c. 3 d. e. a 3 1/ 3 d a 第3章上頁下頁返回 2 某三相對稱負載采用三角形聯結，接于線電壓某三相對稱負載采用三角形聯結，接于線電壓 為為 220 V