电工与电子技术-第3章 三相交流电

化学工业出版社章三相交流电路学习要点•三相电源的产生•三相负载的连接方式•线电压与相电压的关系•线电流与相电流的关系•对称三相电路的计算•三相电路的功率与测量第3章三相交流电路3.1三相电源三相发电机示意图中性面CNY120120ZASBX在电枢上对称的安置了三个相同的绕组，即AX、BY和CZ。A、B、C三端称为“相头”，X、Y、Z三端称为“相尾”。三个相头在空间上一定要相隔120°。化学工业出版社BUCU+_++__三相电压源电压的瞬时值表达式为V)cos(2tUuPAV)120cos(2tUuPBV)120cos(2tUuPC上式中以A相电压uA作为参考正弦量。它们对应的相量形式为PAUU0PBUU120PCUU120化学工业出版社电压的有效值相等、角频率相同、相位互差的三相电源120对称三相电源对称三相电压的特点是0CBAuuu0CBAUUU三相电源各相波形图三相电压相量图uAuBuCu2t0120120120AUBUCU三相电压依次达到最大值的先后次序叫做“相序”。上述三相电压的相序是A、B、C称为“正序”。与此相反，则三相电压的相序是A、B、C称为“逆序”。化学工业出版社BUCUABUBCUCAUABC)(NNXYZ+_+_+_从三个电压源正极性端子A、B、C向外引出的导线。端线（火线）：将三个电压源负极性端子X、Y、Z联接起来所形成的节点，用N表示。中性点：化学工业出版社从中性点引出的导线。中线：端线A、B、C之间（即端线之间）的电压。如上页图中的电压线电压：每一相电源的电压。如上页图中的电压相电压：、ABU、BCUCAU、AU、BUCU各相电压源中的电流。线电流：流经端线的电流。相电流：对称三相电源做星接时相、线电压有如下关系：BAABuuuCBBCuuuACCAuuu化学工业出版社相量关系为：BAABUUUCBBCUUUACCAUUU星形联结时相量图AUCUBUABUBCUCAU120120300AABUU330BBCUU330CCAUU330由相量图可以看出：化学工业出版社UL——线电压的有效值，单位为V；UP——相电压的有效值，单位为V。电源做星接时相、线电流有如下关系PLIIIL——线电流的有效值，单位为A；IP——相电流的有效值，单位为A。AU、ABU、BCU。CAU星形联接的对称三相电源，如图所示，已知相电压为127V，试求其线电压。若以为参考相量，写出【例】V2203UUpl127AU0V解：若线电压AUBUCUABUBCUCAUABC)(NNXYZ+_+_+_化学工业出版社BUCUABUCAUBCU+_+_+_三相电源作三角形联接时，线电压与相电压的关系是：AABuuBBCuuCCAuu相量关系为AABUUBBCUUCCAUU220ABU30V220BCU90V220CAU150V则化学工业出版社CUBUBCBUUCACUU角形联接三相电源的线电压与相电压有效值的关系是：PLUU3.2.2三相电路的联接三相电源所接的负载一般也是三相的，即由三个负载经星形联接或三角形联接而形成的。若每相的负载都是相同的，称为对称三相负载。三相电源与负载之间有以下联接方式。化学工业出版社星-星联接星-星联接，即电源和负载均作星形联接。其中又分两种，即有中线的联接，称为三相四线制；无中线的联接，称为三相三线制。AUBUCUAIBICINIABC'A'B'C'Z'Z'ZZZZN'NNZ+_+_+_三相四线制电路星-角联接，即电源是星形联接，负载是三角形联接。属于三相三相制。2.星-角联接角-角联接，即电源是三角形联接，负载也是三角形联接。3.角-星联接4.角-角联接角-星联接，即电源是三角形联接，负载是星形联接。化学工业出版社三相电路的计算在三相交流电路中，如果对称的三相电源和对称的三相负载相联，且端线阻抗相等，则称为对称三相电路。对称三相电路的一些特点，可以简化对称三相电路的分析计算。3.3.1对称三相电路AUBUCUAIBICINIABC'A'B'C'Z'Z'ZZZZN'NNZ+_+_+_对称三相四线制电路由弥尔曼定理，以点为参考节点，可得NCBANNNUUUZZUZZZ''131'对称三相电路做星-星联接时化学工业出版社CBAUUU0'NNU因为所以从图中可以看出，各相电源和各相负载中的电流等于线电流，它们分别是'''ZZUZZUUIANNAA''ZZZZUIBB120AU''ZZZZUICC120AU可见，由于三相电源电压对称，三相电流也是对称的，所以中线电流为零，即0CBANIIII综上所述，由于则不论有无中线，各相电流独立，彼此无关；又由于三相电源、三相负载对称，因此，相电流构成对称组。所以，只要分析计算三相中的任意一相，其它两相的电压、电流就能根据对称性写出。这就是对称三相电路归结为一相的计算方法。0'NNU化学工业出版社AI0'NNUN'N'AAZ'Z+_（1）线电压、相电压，线电流、相电流都是对称的；（2）线电流等于相电流；（3）线电压等于倍的相电压，线电压超前对应的相电压综上所述，Y形联接负载对称三相电路负载电压、电流的特点是：3。30对称三相电路负载做三角形联接时对称三相电路负载作三角形联结AIBICIABICAIBCIABCZZZ化学工业出版社设是对称的，由图中看出，负载的三个相电流也是对称的。0ZZUIABABPU120ZZUIBCBCPUZZUICACAPU120、ABU、BCUCAU三个线电流为ABAII330CACII330BCBII330负载作三角形联结时相量图AIBICIABIBCICAI0303030120化学工业出版社可见，线电流也是对称的，其有效值为相电流的倍，其相位均滞后于相应的相电流。303综上所述，负载作三角形联接的对称三相电路负载电压、电流的特点是：（1）相电压、线电压、相电流、线电流均是对称的；（2）相电压等于线电压；（3）线电流的有效值为相电流有效值的倍，线电流的相位滞后于相应的相电流。330三角形联结的对称负载,每相负载阻抗为接于线电压为380V的星接三相电源上，试求负载的相电流和线电流。【例】)86(jZ解：由于负载对称，因此可归结为一相来计算10)86(jZ1.53V380LPUUA3810380ZUIPPA8.653833PLII相电压与相电流的相位差1.53化学工业出版社不对称三相电路在三相电路中，只要有一部分不对称就称为不对称三相电路。一般来讲，三相电源总可以认为是对称的。不对称主要是指负载的不对称，或者对称三相电路的某一条端线断开，或者虽然三相阻抗相等，但某一相负载发生了短路或开路，电路就失去了对称性，成为不对称的三相电路。AIBICIAUBUCUNNI''AUAZBZCZ'BU'CUABCSN'N+_+_+_+_+_+_电路中三相电源是对称的，但负载不对称N'NNNU'AUBUCU'ANU'BNU'CNU相量图化学工业出版社各相负载的电流为'AAAUYI'BABUYI'CCCUYI中线电流为CBANIIII0'NNUN'NN'N由于负载不对称，则即点和点的电位不同了。从相量图中可以看出，点和不重合，出现了中点电压，这种现象叫中点位移。开关S闭合（即接上中线）时0'NNU尽管电路是不对称的，但可使各相保持独立性，各相的工作互不影响，可以分别独立计算。所以，在负载不对称的情况下，有中线是十分重要的。这时，因为相电流是不对称的，所以，中线电流一般不为零。0CBANIIIINNAAUUU''NNBBUUU''NNCCUUU''各相负载的电压CBACCBBAANNYYYYUYUYUU'开关S打开（即不接中线）时化学工业出版社三相电路功率的计算三相电路中，三相负载总的瞬时功率为各相负载瞬时功率之和。单位：瓦（W）、千瓦（kW）1.瞬时功率在三相电路中，不论负载是星形联接还是三角形联结，三相负载所消耗的总的有功功率为各相有功功率之和。单位：瓦（W）、千瓦（kW）。CCBBAACBAiuiuiupppp2.有功功率三相负载的无功功率为各相无功功率之和。单位：乏（Var）、千乏（KVar）。3.无功功率CCCBBBAAACBAIUIUIUQQQQsinsinsinCBACCCBBBAAAPPPIUIUIUPcoscoscos化学工业出版社单位：伏安（VA）。当三相负载对称时,三相负载的各相有功功率相等。5.对称三相电路的功率cosPPCBAIUPPP三相负载总的有功功率为cos33PPACBAIUPPPPP可见，在对称三相电路中，三相负载的有功功率为每相负载有功功率的三倍。对称负载无论作星接还是作角接cos3cos3LLPPIUIUP化学工业出版社同样，对称负载无论作星接还是作角接，三相无功功率sin3sin3LLPPIUIUQ三相视在功率LLIUQPS322由于对称三相电路的电压和电流都对称，可以推导出CCBBAACBAiuiuiuppppcos3AAIU可见，对称三相电路的瞬时功率是一个常量，其值等于平均功率。化学工业出版社三相功率的测量在交流电路中，功率的测量通常使用功率表。三相电路有功功率的测量，要根据负载的联接方式和对称与否采用不同的测量方法。其常用的测量方法有一表法、二表法和三表法。1．一表法WZZZ**ABCN一表法仅适用于三相对称负载的三相功率的测量，此时表的读数为单相功率由于三相功率相等，因此，三相功率为,APAPP3一表法测三相功率化学工业出版社在三相三线制系统中，不论负载是星形联接还是角形连接，也不论负载是否对称，都可采用二表法来测三相功率。2．二表法****三相负载1W2WABCAIBICI二表法测三相功率三相总功率为和的和，即P1P2P21PPP可见，三相功率可以用两个功率表进行测量，且两个功率可以接在三相的任意两相上。三表法适用于三相四线制负载对称和不对