1、第3章-3相正弦交流電路電能的產生、傳輸和分配大多采用的是三相正弦交流電形式。由三相正弦交流電源供電的電路稱為三相電路。與上一章介紹的單相正弦交流電路相比，三相電路具有輸電經濟、三相電機性能好、效率高、成本低等優點。本章主要討論三相正弦交流電源的聯接、負載的聯結、三相電路的分析以及三相電路的功率問題。3.1 三相電壓W1U2V1U1V2SN+_+W2 圖3.1.1 三相交流發電機示意圖3.1 三相電壓1. 三相電壓的產生工作原理：動磁生電+_eeU1U2 圖3.1.2 三相繞組示意圖圖3.1.3 每相電樞繞組定子轉子(尾端)+e1e2e3U1(首端)+ U2V2V1W1W2三相電壓瞬時表示式相

2、量表示鐵心（作為導磁路經）三相繞組匝數相同空間排列互差120: 直流勵磁的電磁鐵定子轉子發電機結構相量圖波形圖相量表示UvUu . .120120120Uw .三相電壓瞬時表示式uOuuuvuw2120240360對稱三相電動勢的瞬時值之和為 0三相交流電到達正最大值的順序稱為相序。最大值相等頻率相同相位互差120稱為對稱三相電動勢三個正弦交流電動勢滿足以下特征供電系統三相交流電的相序為 L1 L2 L3 N B CANU1V1W12. 三相電源的星形聯結(1) 聯接方式中性線(零線、地線)中性點端線(相線、火線)在低壓系統,中性點通常接地，所以也稱地線。相電壓：端線與中性線間（發電機每相繞組

3、）的電壓線電壓：端線與端線間的電壓 Up Ul+(2)線電壓與相電壓的關系根據KVL定律由相量圖可得相量圖 30L1NL2L3+同理3. 三相電源的三角形聯結+BAC3.2 負載星形聯結的三相電路1. 三相負載三相負載不對稱三相負載： 不滿足 ZA =ZB = ZC 如由單相負載組成的三相負載對稱三相負載：ZA=ZB= ZC 如三相電動機分類單相負載：只需一相電源供電 照明負載、家用電器負載三相負載：需三相電源同時供電 三相電動機等三相負載的聯接 三相負載也有 Y和 兩種接法，至于采用哪種方法 ，要根據負載的額定電壓和電源電壓確定。三相負載連接原則 (1) 電源提供的電壓=負載的額定電壓； (

4、2) 單相負載盡量均衡地分配到三相電源上。AB電源C保險絲三相四線制380/220伏N 額定相電壓為220伏的單相負載 額定線電壓為380伏的三相負載+NN+ZAZBZC 2. 負載星形聯結的三相電路線電流：流過端線的電流相電流：流過每相負載的電流結論： 負載 Y聯結時，線電流等于相電流。Y: 三相三線制Y0：三相四線制(1) 聯結形式N 電源中性點N負載中性點(2) 負載Y聯結三相電路的計算1)負載端的線電壓電源線電壓2)負載的相電壓電源相電壓3)線電流相電流Y 聯結時：4)中線電流負載 Y 聯結帶中性線時, 可將各相分別看作單相電路計算+NN+ZAZBZC+NN+ZAZBZC負載對稱時,中

5、性線無電流,可省掉中性線。(3)對稱負載Y 聯結三相電路的計算所以負載對稱時，三相電流也對稱。 負載對稱時，只需計算一相電流，其它兩相電流可根據對稱性直接寫出。例1：燈組，若RA=RB= RC = 5 ，求線電流及中性線電流IN ; 若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,求線電流及中性線電流 IN 。 一星形聯結的三相電路，電源電壓對稱。設電源線電壓 。負載為電N+NRARBRCABC中性線電流解：已知：(1) 線電流 三相對稱N+NRARBRCABC(2) 三相負載不對稱（RA=5 、RB=10 、RC=20 ） 分別計算各線電流中性線電流例2：照明系統故障分析解: (1) A相短路

6、1) 中性線未斷 此時 L1 相短路電流很大, 將L1相熔斷絲熔斷, 而 L2 相和 L3 相未受影響，其相電壓仍為220V, 正常工作。 在上例中，試分析下列情況 (1) L1相短路: 中性線未斷時，求各相負載電壓； 中性線斷開時，求各相負載電壓。 (2) L1相斷路: 中性線未斷時，求各相負載電壓； 中性線斷開時，求各相負載電壓。 R1R3R2L1L2NL3N L1L2NL3Ni1i3i2+ 此情況下，L2相和L3相的電燈組由于承受電壓上所加的電壓都超過額定電壓(220V) ，這是不允許的。 2) L1相短路, 中性線斷開時, 此時負載中性點N即為L1, 因此負載各相電壓為 (2) L1相

7、斷路 2) 中性線斷開 L2 、 L3相燈仍承受220V電壓, 正常工作。1) 中性線未斷變為單相電路，如圖(b)所示, 由圖可求得iL2L3u2u3+(b) R1R3R2L1L2NL3N結論 （1）不對稱負載Y聯結又未接中性線時，負載相電壓不再對稱，且負載電阻越大，負載承受的電壓越高。 （2） 中線的作用：保證星形聯結三相不對稱負載的相電壓對稱。 （3）照明負載三相不對稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線（指干線）內不允許接熔斷器或刀閘開關。 例3:求例1電路中性線斷開時負載的相電壓及相電流。則節點電壓負載電壓NNRBRC.RA+解：設可見： 1. 不對稱三相負載做星形聯結且無中性線時,

8、 三相負載的相電壓不對稱。 2. 照明負載三相不對稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線上不允許接刀閘和熔斷器。 1. 聯結形式3.3 負載三角形聯結的三相電路線電流: 流過端線的電流相電流: 流過每相負載的電流 、 、A+BCiAliBliClZCAZABZBC線電流不等于相電流(2) 相電流(1) 負載相電壓=電源線電壓即: UP = Ul 一般電源線電壓對稱，因此不論負載是否對稱，負載相電壓始終對稱, 即2. 分析計算相電流：線電流： UAB=UBC=UCA=Ul=UPL1+iAliBliClZCAZABZBCL2L3相量圖BCABCA30負載對稱時, 相電流對稱，即BLCL(3) 線

9、電流由相量圖可求得為此線電流也對稱，即 。 線電流比相應的相電流滯后30。BCABCA三相負載的聯接原則負載的額定電壓 = 電源的線電壓應作 聯結負載的額定電壓 = 電源線電壓=電源相電壓應作 Y 聯結 應使加于每相負載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的聯接方式無關。 三相電動機繞組可以聯結成星形，也可以聯結成三角形，而照明負載一般都聯結成星形(具有中性線)。3.4 三相功率無論負載為 Y 或聯結，每相有功功率都應為 Pp= Up Ip cosp對稱負載 聯結時： 同理對稱負載Y聯結時：相電壓與相電流的相位差當負載對稱時：P = 3Up Ipcosp所以 有一三相電動機, 每相的等效電阻R =

10、 29, 等效 感抗XL=21.8, 試求下列兩種情況下電動機的相電流、 線電流以及從電源輸入的功率，并比較所得的結果： (1) 繞組聯成星形接于Ul =380 V的三相電源上; (2) 繞組聯成三角形接于Ul =220 V的三相電源上。例1:解:(1)(2) 比較(1), (2)的結果: 有的電動機有兩種額定電壓, 如220/380 V。當電源電壓為380 V時, 電動機的繞組應聯結成星形；當電源電壓為220 V時, 電動機的繞組應聯結成三角形。在三角形和星形兩種聯結法中, 相電壓、相電流以及功率都未改變，僅三角形聯結情況下的線電流比星形聯結情況下的線電流增大 倍。例2:各電阻負載的相電流 由于三相負載對稱，所以只需計算一相，其它兩相可依據對稱性寫出。L1L2L3 線電壓Ul為380 V的三相電源上，接有兩組對稱三相電源：一組是三角形聯結的電感性負載，每相阻抗