電工簡(jiǎn)明教程- 三相電路

2.10三相電路2.10.1

三相電壓2.10.2

負(fù)載星形連接的三相電路2.10.3

負(fù)載三角形連接的三相電路2.10.4

三相功率2.10三相電路本節(jié)要求：

1.搞清對(duì)稱三相負(fù)載Y和△連接時(shí)相、線電壓，相、線電流的關(guān)系。

2.掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負(fù)載的正確連接方法，理解中線的作用。

3.掌握對(duì)稱三相電路電壓、電流及功率的計(jì)算。2.10.1

三相電壓1.三相電壓的產(chǎn)生工作原理：動(dòng)磁生電++__eeU1U2?定子W2U1U2V2NSW1-+V1???轉(zhuǎn)子(尾端)+e1e2e3U2U1V1V2W1W2(首端)++––

–2.10.1

三相電壓鐵心（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）三相繞組尺寸、匝數(shù)相同空間排列互差120

:直流勵(lì)磁的電磁鐵定子轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)定子W2U1U2V2NSW1-+V1???轉(zhuǎn)子ee1e2e3tO三相電動(dòng)勢(shì)波形圖三相電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表示式三相交流電出現(xiàn)正幅值或相應(yīng)零值的順序稱為相序。供電系統(tǒng)三相交流電的相序?yàn)閁

V

W。三相電動(dòng)勢(shì)波形圖ee1e2e3tO相量圖波形圖相量表示E2E1..120°120°120°E3.三相電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表示式e0e1e2e32

120°240°360°對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值之和為0最大值相等頻率相同相位互差120°稱為對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)三個(gè)正弦交流電動(dòng)勢(shì)滿足以下特征電動(dòng)勢(shì)參考方向：繞組尾端→首端(尾端)+e1e2e3U2U1V1V2W1W2(首端)++––

–2.三相電源的星形連接(1)連接方式中性線(零線、地線)中性點(diǎn)端線(相線、火線)在低壓系統(tǒng),中性點(diǎn)通常接地，所以也稱地線。相電壓：端線與中性線間（發(fā)電機(jī)每相繞組）的電壓線電壓：端線與端線間的電壓、Up–+–++–、UlNL2L3L1e1+–e3+–e2+––+–+–+(2)

線電壓與相電壓的關(guān)系根據(jù)KVL定律由相量圖可得相量圖30°L1NL2L3e1+–e3+–e2+–+–+–+––+–+–+同理：3.三相電源的三角形連接–++–+L2L1L3–2.10.2負(fù)載星形連接的三相電路三相負(fù)載不對(duì)稱三相負(fù)載：不滿足Z1=Z2

=

Z3

如由單相負(fù)載組成的三相負(fù)載對(duì)稱三相負(fù)載：Z1=Z2=

Z3

如三相電動(dòng)機(jī)1.三相負(fù)載分類：?jiǎn)蜗嘭?fù)載：只需一相電源供電

照明負(fù)載、家用電器負(fù)載三相負(fù)載：需三相電源同時(shí)供電

三相電動(dòng)機(jī)等三相負(fù)載的連接:

三相負(fù)載也有Y和兩種接法。

2.負(fù)載星形連接的三相電路線電流：流過(guò)端線的電流相電流：流過(guò)每相負(fù)載的電流結(jié)論：負(fù)載Y連接時(shí)，線電流等于相電流。Y:三相三線制Y0：三相四線制(1)連接形式+Z2Z3Z1N'N++–––N電源中性點(diǎn)N′負(fù)載中性點(diǎn)中線電流：流過(guò)中性線的電流(2)負(fù)載Y連接三相電路的計(jì)算1)負(fù)載端的線電壓＝電源線電壓2)負(fù)載的相電壓＝電源相電壓3)線電流＝相電流Y

連接時(shí)：4)中線電流負(fù)載Y連接帶中性線時(shí),可將各相分別看作單相電路計(jì)算+Z2Z3Z1N'N++–––負(fù)載對(duì)稱時(shí),中性線無(wú)電流,

可省掉中性線。(3)

對(duì)稱負(fù)載Y連接三相電路的計(jì)算所以負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相電流也對(duì)稱。負(fù)載對(duì)稱時(shí)，只需計(jì)算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對(duì)稱性直接寫出。+Z2Z3Z1N'N++–––例1：N+++–––N

R1R2R3L1L3L2若R1=R2=R3=5

，求線電流及中性線電若R1=5,R2=10,R3=20,求線電流及一星形連接的三相電路，電源電壓對(duì)稱。設(shè)電源線電壓。負(fù)載為電燈組，流IN;中性線電流IN。中性線電流解：已知：(1)線電流三相對(duì)稱N+++–––N

R1R2R3L1L3L2(2)三相負(fù)載不對(duì)稱（R1=5

、R2=10

、R3=20

）

分別計(jì)算各線電流:中性線電流:例2：照明系統(tǒng)故障分析解:

(1)

L1相短路1)中性線未斷

NR1R3R2L1L2NL3此時(shí)A相短路電流很大，將A相熔斷絲熔斷，而

B相和C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(shí)，求各相負(fù)載電壓；中性線斷開時(shí)，求各相負(fù)載電壓。

(2)L1相斷路:中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓；中性線斷開時(shí)，求各相負(fù)載電壓。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(guò)額定電壓（220V)，這是不允許的。2)中性線斷開時(shí)此時(shí)負(fù)載中性點(diǎn)N′即為A,因此負(fù)載各相電壓為

L1L2NL3N′i1i3i2+++–––

(2)L1相斷路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?yōu)閱蜗嚯娐罚鐖D(b)所示,由圖可求得IL2L3U′2U′3+––+(b)

NR1R3R2L1L2NL3(a)結(jié)論:

（1）不對(duì)稱負(fù)載Y連接又未接中性線時(shí)，負(fù)載相電壓不再對(duì)稱，且負(fù)載電阻越大，負(fù)載承受的電壓越高。（2）中線的作用：保證星形連接三相不對(duì)稱負(fù)載的相電壓對(duì)稱。（3）照明負(fù)載三相不對(duì)稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線（指干線）內(nèi)不允許接熔斷器或刀閘開關(guān)。例3:求例1電路中性線斷開時(shí)負(fù)載的相電壓及相電流。則節(jié)點(diǎn)電壓負(fù)載電壓解：設(shè)NN

R2R3.R1+++++++–––––––結(jié)論：

1.不對(duì)稱三相負(fù)載做星形連接且無(wú)中性線時(shí),三相負(fù)載的相電壓不對(duì)稱。

2.照明負(fù)載三相不對(duì)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。三相負(fù)載連接原則:

（1）電源提供的電壓=負(fù)載的額定電壓；

（2）單相負(fù)載盡量均衡地分配到三相電源上。電源保險(xiǎn)絲L1L2L3三相四線制380/220伏N

額定相電壓為220伏的單相負(fù)載

額定線電壓為380伏的三相負(fù)載1.連接形式2.10.3

負(fù)載三角形連接的三相電路線電流:

流過(guò)端線的電流相電流:

流過(guò)每相負(fù)載的電流

、、Z12Z23Z31L1L3L2+++–––線電流不等于相電流(2)相電流(1)負(fù)載相電壓=電源線電壓即:UP

=UL一般電源線電壓對(duì)稱，因此不論負(fù)載是否對(duì)稱，負(fù)載相電壓始終對(duì)稱,即2.分析計(jì)算相電流：線電流：U12=U23=U31=Ul=UPZ12Z23Z31L1L3L2+++–––負(fù)載對(duì)稱時(shí),

相電流對(duì)稱，即(3)線電流為此線電流也對(duì)稱，即。

注：線電流比相應(yīng)的相電流滯后30

。30o30o30o30o

負(fù)載三角形連接ZaZaZaL1L3L2+++–––

NL1L2L3ZbZbZb+–+––++_+__+NZZZ123abcnZ/3三相負(fù)載連接原則

（1）電源提供的線電壓=負(fù)載的額定電壓；

（2）單相負(fù)載盡量均衡地分配到三相電源上。電源保險(xiǎn)絲L1L2L3三相三線制380伏

額定相電壓為380伏的單相負(fù)載

額定線電壓為380伏的三相負(fù)載負(fù)載的額定電壓=電源的線電壓應(yīng)作

連接負(fù)載的額定電壓=

電源線電壓應(yīng)作Y連接三相電動(dòng)機(jī)繞組可以連接成星形，也可以連接成三角形，而照明負(fù)載一般都連接成星形（具有中性線）。例如圖對(duì)稱三相電路，電源線電壓為380V，|Z1|=10

，cos

1

=0.6(感性)，Z2=–j50

，ZN=1+j2

。求：線電流、相電流。+___++NACBZ1Z2ZNN'解

+_Z1畫出一相計(jì)算圖根據(jù)對(duì)稱性，得B、C相的線電流、相電流：+_Z12.10.4

三相功率無(wú)論負(fù)載為Y或△連接，每相有功功率都應(yīng)為：

Pp=Up

Ip

cosp對(duì)稱負(fù)載

連接時(shí)：對(duì)稱負(fù)載Y連接時(shí)：相電壓與相電流的相位差當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)：P=3UpIpcosp所以總有功功率為：P=P1+P2+P3同理：無(wú)論負(fù)載為Y或△連接，每相無(wú)功功率都應(yīng)為

Qp=Up

Ip

sinp總無(wú)功功率為Q=Q1+Q2+Q3當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)視在功率S=S1+S2+S3×當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)正誤判斷對(duì)稱負(fù)載Y連接

+Z2Z3Z1N'N++–––對(duì)稱負(fù)載Y連接

正誤判斷有一三相電動(dòng)機(jī),每相的等效電阻R=29,等效感抗XL=21.8,試求下列兩種情況下電動(dòng)機(jī)的相電流、線電流以及從電源輸入的功率，并比較所得的結(jié)果：

(1)繞組聯(lián)成星形接于UL

=380V的三相電源上;(2)繞組聯(lián)成三角形接于UL=220V的三相電源上。例1:解:(1)(2)比較(1),(2)的結(jié)果:有的電動(dòng)機(jī)有兩種額定電壓,如220/380V。當(dāng)電源電壓為380V時(shí),電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)連接成星形；當(dāng)電源電壓為220V時(shí),電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)連接成三角形。在三角形和星形兩種連接法中,相電壓、相電流以及功率都未改變，僅三角形連接情況下的線電流比星形連接情況下的線電流增大倍。例2:三相對(duì)稱負(fù)載星形連接，接至線電壓380V的三相電源上。其電流為10A，功率為5700W。求負(fù)載的功率因數(shù)，各相負(fù)載的等效阻抗，電路的無(wú)功功率和視在功率。解:例3:各電阻負(fù)載的相電流由于三相負(fù)載對(duì)稱，所以只需計(jì)算一相，其它兩相可依據(jù)對(duì)稱性寫出。線電壓Ul為380V的三相電源上，接有兩組對(duì)稱三相負(fù)載：一組是三角形連接的電感性負(fù)載，每相阻抗;另一組是星形連接的電阻性負(fù)載，每相電阻R=10,如圖所示。試求：各組負(fù)載的相電流；(2)電路線電流；(3)三相有功功率。設(shè)解：負(fù)載星形連接時(shí)，其線電流為負(fù)載三角形聯(lián)解時(shí)，其相電流為(2)電路線電流一相電壓與電流的相量圖如圖所示(3)三相電路的有功功率-30o-67o-46.7o例4:解法1:有一臺(tái)三相電阻加熱爐，功率因數(shù)為1，星形連接；另有一臺(tái)三相交流電動(dòng)機(jī)，功率因數(shù)為0.8，三角形連接。兩者共同由線電壓380V的三相電源供電，消耗的有功功率分別為75kW和36kW。求電路中線電流的大小?！鳌鳌鹘夥?:三相對(duì)稱負(fù)載作三角形連接，UL

=220V，當(dāng)

S1、S2均閉合時(shí)，各電流表讀數(shù)均為17.3A，三相功率P=4.5kW，試求:

1)每相負(fù)載的電阻和感抗；

2)S1合、S2斷開時(shí),各電流表讀數(shù)和有功功率P；

3)S

1斷、S

2閉合時(shí),各電流表讀數(shù)和有功功率P。例5：Z31A2A1A3S1S2Z12Z23L3L1L2或：P=I2RP=UIcos

tg

=XL/R解：(1)由已知條件可求得Z31A2A1A3S1S2Z12Z23L3L1L22)S1閉合、S2斷開時(shí)

I1=I3=10AI2

=17.32A流過(guò)電流表A1及A3的電流變?yōu)橄嚯娏鱅P，流過(guò)電流表A2的電流仍為線電流IL

。因?yàn)殚_關(guān)S均閉合時(shí)

每相有功功率P=1.5kW

當(dāng)S1合、S2斷時(shí)，Z12、Z23

的相電壓和相電流不變，則P12、P23不變。P=P12+P23

=3kWS1A2A1A3S2Z12Z31Z23L3L1L2L2線電流I2

=0A

3)S1斷開、S2閉合時(shí)變?yōu)閱蜗嚯娐穁12Z23Z31L1L3IaIb

Ia

仍為相電流IP

=10A

，

而Ib

=1/2IP=5A

。

I1=I3

=10+5=15A

Ib

=1/2

IP，所以L12、

L2