1、4-1第四章三相交流電路4-2第四章第四章 三相交流電路三相交流電路 4.1 三相交流電源三相交流電源 4.1.1 三相電動勢的產生三相電動勢的產生 4.1.2 三相交流電源的連接三相交流電源的連接4.2 三相負載及三相電路的計算三相負載及三相電路的計算 4.2.1 星形接法及計算星形接法及計算 4.2.2 三角形接法及計算三角形接法及計算4.3 三相電路的功率三相電路的功率4-34.1 三相交流電源三相交流電源4.1.1 三相電動勢的產生三相電動勢的產生NS AXe在兩磁極中間，放一個線圈。在兩磁極中間，放一個線圈。根據右手定則可知，線根據右手定則可知，線圈中產生感應電動勢，圈中產生感應電動

2、勢，其方向由其方向由AX。讓線圈以讓線圈以 的速度順時的速度順時針旋轉。針旋轉。 合理設計磁極形狀，使磁通按正弦規律分布，合理設計磁極形狀，使磁通按正弦規律分布，線圈兩端便可得到線圈兩端便可得到單相單相交流電動勢。交流電動勢。tEeAXsin24-4一、三相交流電動勢的產生一、三相交流電動勢的產生AXYCBZSN定子定子轉子轉子 定子中放三個線圈：定子中放三個線圈：A XB YC Z首端首端末端末端三線圈空間位置三線圈空間位置各差各差120o 轉子裝有磁極并以轉子裝有磁極并以 的速度旋轉。三個的速度旋轉。三個線圈中便產生三個單相電動勢。線圈中便產生三個單相電動勢。4-5二、三相電動勢的表示式二

3、、三相電動勢的表示式三相電動勢的特征：三相電動勢的特征： 大小相等，頻率相同，相位互差大小相等，頻率相同，相位互差120。240sin120sinsintEetEetEemZCmYBmXA)120sin(tEm1. 三角函數式三角函數式4-6AEBECE2. 相量表示式及相互關系相量表示式及相互關系0CBAEEE1201200EEEEEECBAEm BeAeCe4-74.1.2 三相交流電源的連接三相交流電源的連接一、星形接法一、星形接法AeCeBeAXYCBZN 1. 連接方式連接方式4-8Ce（中線）（中線）（火線）（火線）（火線）（火線）（火線）（火線）ceBeAXYCBZNAe三相四線

4、三相四線制供電制供電火線（相線）火線（相線）:ABC中線（零線）：中線（零線）：N4-9 2. 三相電源三相電源星形接法的兩組電壓星形接法的兩組電壓CCNBBNAANeueueu相電壓相電壓：火線對零線間的電壓。火線對零線間的電壓。2401200PCNPBNPANUUUUUUCeceBeACBNAe120 120 120 ANUBNUCNUANuBNuCNu4-10線電壓線電壓：火線間的電壓。火線間的電壓。ANCNCACNBNBCBNANABUUUUUUUUUABuBCuCAuCABCABuuuCABN注意規定的注意規定的正方向正方向4-11BNUABU線電壓和相電壓的關系：線電壓和相電壓的關

5、系：BNUANUCNU30 BNANBNANABUUUUU303ANABUU4-1230 330 3CNANCNCABNCNBNBCUUUUUUUU 同理：同理：303ANBNANABUUUUBNUANUCNUABUBCUCAU4-13線電壓與相電壓的通用關系表達式：線電壓與相電壓的通用關系表達式：30 3plUUlU pU -為相電壓為相電壓 -為線電壓為線電壓在日常生活與工農業生產中，多數用戶的電壓等級為在日常生活與工農業生產中，多數用戶的電壓等級為V380 V220lPUU、4-14CZCABYBCAXABUUUUUU plUU二、三角接法二、三角接法ACAuAXYCBZABuBCuBC

6、特點：特點：線電壓線電壓=相電壓相電壓4-15短路短路+E三個電源串接三個電源串接能否造成短路？能否造成短路？直流電源行嗎？直流電源行嗎？AAeCeBeXYZBC問題討論問題討論+-EEE直流電源串接不行，直流電源串接不行，三相交流電源可以，三相交流電源可以， 為什么？為什么？4-16AAeCeBeXYZBCEmAeBeCe三相交流電源中三個三相交流電源中三個電源可以串接的原因電源可以串接的原因在于：在于： 三個電源的電壓任三個電源的電壓任何瞬間相加均為零。何瞬間相加均為零。4-17星形接法星形接法ACB NZZZ4.2 三相負載及三相電路的計算三相負載及三相電路的計算三角形接法三角形接法AC

7、BZZZ負載也有兩種接法負載也有兩種接法:4-18ACBNZZZANuBNuCNuAiCiBiANiCNiBNi相電流相電流(負載上的電流負載上的電流)：CNBNANIII 、4.2.1 星形接法及計算星形接法及計算線電流線電流(火線上的電流火線上的電流)：CBAIII 、4-19lpII CNCBNBANAIIIIIIACBNZZZNiAiCiBiANiCNiBNi一、星形接法特點一、星形接法特點相電流相電流=線電流線電流* CNBNANNIIIINI: 零線電流零線電流4-20*線電壓線電壓=相電壓相電壓 3, 線電壓領先于相電壓線電壓領先于相電壓30。BNUANUCNUABUBCUCAU

8、ACBNZZZANUABUCNUBNUCAUBCU30 330 3CNCABNBCUUUU303ANABUU4-21BiAiACBNZAZBZCNiCiANiCNiBNiCeceBeAe二、負載星形接法時的一般計算方法二、負載星形接法時的一般計算方法解題思路：解題思路： 一般線電壓一般線電壓 為已知，然后根據電壓和負載求為已知，然后根據電壓和負載求電流。電流。luZUIIuuuupplpLppl4-221. 負載不對稱時，各相單獨計算。如：負載不對稱時，各相單獨計算。如： 已知：已知： 三相負載三相負載 R、L、C 以及以及 三相線電壓：三相線電壓：120 120 0lCAlBClABUUUU

9、UU求：各相、各線及中線電流求：各相、各線及中線電流CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNI4-23解：解：(1) CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNI120 120 0lCAlBClABUUUUUU903130 311503130 31303130 31lCACNlBCBNlABANUUUUUUUUU相相電電壓壓線線電電壓壓4-24CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNIlpUU31令：令：則相電壓為：則相電壓為：90903115015031303031PlCNPlBNPlANUUUUUUUUU4-25(2) 相電流相電流CI CRA B NLC

10、AINIBIANIBNICNI30RURUIPANAN18011j901jCUCUCUIPPCNCN240j150jLULULUIPPBNBN4-26CAUABUBCU(3) 中線電流中線電流CBANIIIINICNUANUBNUBNICNIANI(4) 各電流相量關系各電流相量關系18024030CPCNLPBNPANXUIXUIRUI4-27AIBICI2. 負載對稱時，只需計算一相。負載對稱時，只需計算一相。ZZZZCBA 如：如：AANANIZUI則：則：240120ANCCNANBBNIIIIII據此可直接得出另兩相電流：據此可直接得出另兩相電流：0CBAOIIII（中線電流為（中線

11、電流為0）CNUANUBNU3. 負載對稱，只要求電流、電壓大小時，僅算一相負載對稱，只要求電流、電壓大小時，僅算一相 有效值即可。有效值即可。4-280CBANIIII)(ZZZZCBA負載對稱時負載對稱時問題及討論問題及討論零線是否零線是否可以取消？可以取消？答：三相完全對稱時，零線可以取消。稱為答：三相完全對稱時，零線可以取消。稱為 三相三線制。三相三線制。ceACBZZZCeBeAe4-294. 三相三線制供電時各相電流的計算三相三線制供電時各相電流的計算ANNAIBICIAEBECECB求：各相電流。求：各相電流。已知已知：240220 120220 0220CBAEEE每盞燈的額定

12、值為每盞燈的額定值為: 220V、 100W4-30用節點電位法用節點電位法ANNAIBICIAEBECECBAEBECERRRRNNABCAIBICI4-31RRRRRRUN21121202201202200220 每盞燈為每盞燈為220V、 100W4842PURAEBECERRRRNNABCAIBICI、V 12055NUAIBICI、代入代入R值得：值得：4-32應用實例應用實例-照明電路照明電路ACB.一層樓一層樓二層樓二層樓三層樓三層樓N 正確接法正確接法:每層樓的燈相每層樓的燈相互并聯互并聯,然后分然后分別接至各相電別接至各相電壓上。設電源壓上。設電源電壓為：電壓為：V22038

13、0PlUU則每盞燈上都可則每盞燈上都可得到額定的工作電壓得到額定的工作電壓220V。4-33照明電路的一般畫法照明電路的一般畫法零線上不能加零線上不能加刀閘和保險刀閘和保險ABCN. . . . . . .一一層層二二層層三三層層4-34討論討論照明電路能否采用三相三線制照明電路能否采用三相三線制供電方式？供電方式？ACB.一層樓一層樓二層樓二層樓三層樓三層樓N不加零線不加零線會不會出會不會出現問題現問題?4-35 設線電壓為設線電壓為380V。A相斷開后，相斷開后，B、C 兩相兩相串連，電壓串連，電壓UBC （380V）加在加在B、C負載上。如果負載上。如果兩相負載對稱，則每相負兩相負載對稱

14、，則每相負載上的電壓為載上的電壓為190V。問題問題1：若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通, 情況如何情況如何?ACB.一層樓一層樓二層樓二層樓三層樓三層樓分析：分析：結果二、三樓電燈全部變暗，不能正常工作。結果二、三樓電燈全部變暗，不能正常工作。4-36 問題問題2：若一樓斷開，二、三樓接通。但兩層樓若一樓斷開，二、三樓接通。但兩層樓 燈的數量不等（設二樓燈的數量為三層的燈的數量不等（設二樓燈的數量為三層的 1/4 ）結果如何？）結果如何？結果：二樓燈泡上的電壓超過額定電壓，結果：二樓燈泡上的電壓超過額定電壓， 燈泡被燒毀；三樓的燈不亮。燈泡被燒毀；三樓的燈不亮

15、。ACBR2R3V 76380513RUV 304380542RU分析分析4-37關于零線的結論關于零線的結論負載不對稱而又沒有中線時，負載上可能得到大負載不對稱而又沒有中線時，負載上可能得到大小不等的電壓，有的超過用電設備的額定電壓，有的小不等的電壓，有的超過用電設備的額定電壓，有的達不到額定電壓，都不能正常工作。比如，達不到額定電壓，都不能正常工作。比如，照明電路照明電路中各相負載不能保證完全對稱，所以絕對不能采用三中各相負載不能保證完全對稱，所以絕對不能采用三相三相制供電，而且必須保證零線可靠。相三相制供電，而且必須保證零線可靠。中線的作用在于，使星形連接的不對稱負載得到中線的作用在于，

16、使星形連接的不對稱負載得到相等的相電壓。為了確保零線在運行中不斷開，其上相等的相電壓。為了確保零線在運行中不斷開，其上不允許接保險絲也不允許接刀閘。不允許接保險絲也不允許接刀閘。4-384.2.2 三角形接法及計算三角形接法及計算ABiCAiBCiCiBiAiCAuABuBCuACBlLpUU 特點特點：負載相電壓負載相電壓=線電壓線電壓4-39各電流的計算各電流的計算BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACACACACABCBCBCABABABZUIZUIZUI相電流相電流BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII線電流線電流4-4

17、0（2）負載對稱時（）負載對稱時（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），），各相電流有各相電流有 效值相等，相位互差效值相等，相位互差120 。有效值為：。有效值為：ZUIIIIlPCABCABBiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACBZABZBCZCA（1）負載不對稱時，先算出各相電流，然后計算線電流。）負載不對稱時，先算出各相電流，然后計算線電流。4-41CAABAIII303ABAIICAUABUBCUBICIABICAIBCI303303CACBCBIIII同理：同理：0lABUU設：負載為阻性的，阻抗角為設：負載為阻性的，阻抗角為 0 。負載對稱時，三角形接法線、相電流的相位關

18、系負載對稱時，三角形接法線、相電流的相位關系CAIAIABCABICAIAI4-42負載對稱時三角形接法的特點負載對稱時三角形接法的特點BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACB lLpUU 303plII注意電路注意電路中規定的中規定的正方向正方向4-43負載對稱時：負載對稱時：cos3pLpIUP 4.3 三相電路的功率三相電路的功率CBAPPPP三相總有功功率：三相總有功功率： 由負載由負載性質決定性質決定 3plLplIIUU星形接法時：星形接法時： 3 plLplIIUU三角形接法時：三角形接法時：cos3llIUP 4.3.1 三相電路的功率的計算三相電路的功率的計算4

19、-44llllllIUSIUQIUP3sin3cos3有功功率：有功功率：無功功率：無功功率：視在功率：視在功率：在三相負載對稱的條件下，三相電路的功率：在三相負載對稱的條件下，三相電路的功率：4-45（書（書 P502）*i1i2u負負載載一、單相功率的測量一、單相功率的測量 電動式瓦特計電動式瓦特計在交流電路中在交流電路中cos1UkI其中，其中， 為為 間的夾角。間的夾角。ui ,1指針偏指針偏轉角度轉角度電流線圈電流線圈電壓線圈電壓線圈i2和和 u 成正成正比，且近似比，且近似同相同相4.3.1 三相電路的功率的測量三相電路的功率的測量4-46二、三相功率的測量二、三相功率的測量 1W

20、*2W*3W*負 載ACBN三相總功率為三個功率表測得數據的總和。三相總功率為三個功率表測得數據的總和。三相四線制接法，用三個功率表測量：三相四線制接法，用三個功率表測量：4-47三相總功率等于兩表測得數據之和。三相總功率等于兩表測得數據之和。BuCiBiAiACuBCuACBCuAuAZBZCZ2W*1W*三相三線制的電路中，用二表法測功率：三相三線制的電路中，用二表法測功率：4-48兩表法測量功率的原理：兩表法測量功率的原理：BCBACACBBCAACCBBAAuiuiuuiuuiiuiuiupBACiii結論：結論：三相總功率等于兩表測得數據之和。每單個功三相總功率等于兩表測得數據之和。

21、每單個功率表的讀數沒有意義。率表的讀數沒有意義。實驗用的實驗用的 三相瓦特計實際上就是根據三相瓦特計實際上就是根據“二表法二表法”的原理設計的。的原理設計的。4-49求：功率表求：功率表W1、W2的讀數。的讀數。例例2W*電機電機AICICBUACBABU1W* 已知：已知： 電機的功率為電機的功率為 2.5 kW, 。 866.0cos （設電機為星形接法，（設電機為星形接法，N為其中點。）為其中點。） 電源線電壓為電源線電壓為380V，各相，各相對稱。對稱。4-502W*電機電機AICICBUACBABU1W*A386. 4866. 03803105 . 2cos3cos33llllUPI

22、IUP（1）求電流大小）求電流大小4-512W*AICICBUACBABU1W*ZBZAZCNAUV0220NAU設：設：ANUABUBCUCAUCBU（2）求電流、電壓的相位關系）求電流、電壓的相位關系V90380V90380V30380CBBCABUUU則：則：4-522W*AICICBUACBABU1W*ZBZAZCNAUABUANUAIABAUI、間的相位差間的相位差6011已知電機的已知電機的866.0cos30866.0cos-1A30386.4AI4-53AUABUBCUCAUCBUAIBICIW3 .83360cos386.4380cos11AABIUPW7 .16660cos386. 4380cos22CCBIUPA90386.4CI同理，由相量圖可得同理，由相量圖可得02CBCUI、間的相位差間的相位差W1的讀數為的讀數為833.3瓦瓦W2的讀數為的讀數為1666.7瓦瓦4-54相序的判定相序的判定 三相交流電動勢出現最大值三相交流電動勢出現最大值的先后順序稱為三相電源的相的先后順序稱為三相電源的相序。序。 A - B