电工电子技术及应用 第三章 三相交流电路

第三章三相交流电路第一节对称三相正弦量第二节三相电源和负载的连接第三节三相电路的计算第四节对称三相电路的功率第一节对称三相正弦量对称三相正弦电压是由三相发电机产生的，它们的频率相同、振幅相等、相位彼此相差120°，这样一组正弦电压称为对称三相正弦电压。三相分别称为U相、V相和W相，三相电源的始端(也叫相头)分别标以U1,V1,W1，末端(也叫相尾)分别标以U2、V2、W2，如图3-1所示。波形图和相量图分别如图3-2所示。对称三相正弦电压瞬时值之和恒为零，这是对称三相正弦电压的特点，也适用于其他对称三相正弦量。返回第二节三相电源和负载的连接一、三相电源的星形连接如图3-3所示，把三相电源的负极性端即末端接在一起成为一个公共点，叫做中性点，用N表示，由始端U1、V1、W1引出三根线作为输电线，这种连接方式称为星形连接。由始端U1、V1、W1引出的三根线叫做端线(相线)。从中性点引出的线叫做中性线。每相电源的电压称为电源的相电压端线之间的电压称为线电压。相电压和线电压的相量图如图3-4所示流过端线的电流叫做线电流。下一页第二节三相电源和负载的连接二、三相电源的三角形连接如图3-5所示，将三相电源的始端和末端依次连接，即U相的末端与V相的始端连接，V相的末端与W相的始端连接，W相的末端与U相的始端连接。组成一个三角形，从三角形的三个顶点引出三根线作为输电线，这种连接方式称为三角形连接。如果电源的三个相电流是一组对称正弦量，那么相量图如图3-6所示，由图可知，三个线电流也是一组对称正弦量。下一页上一页第二节三相电源和负载的连接二、三相电源的三角形连接总之，当三相电流对称时，线电流的有效值是相电流有效值的倍，线电流滞后对应的相电流30°，即下一页上一页303303303U3第二节三相电源和负载的连接三、三相负载的连接交流电器设备种类繁多，按其对电源的要求可分为两类。一类是只需单相电源即可下作，称为单相负载;另一类必须接上三相电源才能正常下作，称为三相负载。三相负载中，如果每相的复阻抗相等，则称为对称三相负载，否则就是不对称三相负载。为了满足负载对电源电压的不同要求，三相负载也有星形和三角形两种连接方式。如图3-7(a)所示为三相负载的星形连接，N’为负载中性点，如图3-7(b)所示为三相负载的三角形连接。上一页返回第三节三相电路的计算一、对称三相电路的计算由对称三相电源和对称三相负载组成的电路称为对称三相电路。在三相四线制电路中，线电流的参考方向是由电源端流向负载端，而中性线电流的参考方向规定为负载端流向电源端，如图3-9所示。对称三相电路中，线电流、相电流、线电压和相电压都是对称的，因此三个线电流的相量和等于零，即中性线电流为零。下一页第三节三相电路的计算二、中性线的作用在三相电路中，只要有一部分不对称就成为不对称三相电路。一般情况下，三相电源认为总是对称的，输电线阻抗也是对称的。不对称主要是因为负载的不对称，使三相电路失去对称特点。在照明电路中，常把单相设备组合成三相负载。如某栋大楼的单相用电设备分组分别接在L1，L2，L3三相上，虽然设计时尽量使它们均衡，但使用中仍然无法平衡，这就造成负载的不对称。尤其是电路发生故障时，负载的不对称程度更加严重。上一页返回第四节对称三相电路的功率在三相交流电路中，三相负载消耗的总功率就等于各相负载消耗的功率之和，即每相负载的功率在对称三相电路中，各相负载的功率相同，三相负载的总功率为下一页WVUPPPPcospppIUPcos3ppIUP第四节对称三相电路的功率不论负载是星形连接还是三角形连接，对称三相负载消耗的功率都可以表示为对称三相电路的无功功率为对称三相电路的视在功率为上一页sin3sin311IUIUQppcos311IUP112233IUIUQPSpp返回图3-1三相电源返回图3-2对称三相电压波形图与相量图返回图3-3三相电源的星形连接返回图3-4星形连接相电压与线电压的相量图返回图3-5三相电源的三角形连接返回图3-6三角形连接的电流相量图返回图3-7三相负载的星形连接与三角形连接返回图3-9三相四线制电路返回