第4章--三相正弦交流电路

第四章三相正弦交流电路§4.1三相正弦交流电源§4.2负载的联结§4.3三相电路分析§4.4三相电路的功率§4.1三相正弦交流电源三相绕组在空间互差120°，当转子以均匀角速度转动时，在三相绕组中产生感应电压，从而形成对称三相电源。对称三相电源通常由三相同步发电机产生。一、三相正弦交流电的产生..定子转子NSI三相同步发电机示意图ººAZBXCYAXCZBYAXYBZCAX1.三相绕组布局及其始末端ABCXYZ始端..末端U1V1W1U2V2W2教材符号AXBYCZ180003600NS12002400转子uA、uB、uCωt磁感应强度按正弦规律分布.2.磁场分布及三相输出0C0B0A2012010UUUUUU)sin()()sin()(sin)(oCoBA120212022tUtutUtutUtu三相电源表达式：3.三相电源特点及相序特点：⑴有效值和角频率都相同⑵在相位上彼此相差120°0CBAeee0CBAEEE即：或⑶任一瞬时3个电压瞬时值之和或相量之和为零。三个电压达到最大值的先后次序叫相序，相序为ABC顺序；若相序为A—C—B逆序。AUBUCU中线（零线）相线（火线）.中点(零点)二、三相电源的连接..+++uAuBuCABCNXYZN星形联结(Y形联结)+++uAuBuCABCXYZABUBCUCAU相电压：AUBUCU线电压：ABUBCUCAU+++ABCNAUBUCU1.相电压和线电压1200AUBUCUACCAUUUBAABUUUCBBCUUUAUUU33020AABcosCCA3UUABUBCUCAU300300同理可得3BBC，UU0303PLUU一般表示ABUBCUCAU+++ABCNAUBUCU2.相电压和线电压的关系1200AUBUCUABUBCUCAU相电压对称，线电压也对称。.ABUBCUCAU+++ABCNAUBUCU0CCA0BBC0AAB303303303UUUUUU0001503903303UUUV3803220V220LPUU时当线电压与相电压的通用关系表达式：303plUU在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为:V220V380PlUU、V127V220PlUU、三相电源绕组还可以连接成三角形，但电源绕组三角接时只能向负载提供一种电压：电源线电压Ul=绕组的感应电压UP。3.三相电源的三角形连结0CABCABUUUABUABUCAU三角形联结形(△形联结)+ABCXZYABUBCUCAUCAU0ABUBCU显著特点BUCUAU讨论（1）电源回路中是否会出现环流？0CBAUUUCUAU+BU－－++－ABC所以回路内不会出现环流。（2）如果其中一相反接会怎样？在回路中将产生很大电流，烧毁绕组。故严禁接错。⒊电源绕组两种接法的比较星形的优点：①发电机绕组的电压较低，绝缘等级也较低②三相四线制可同时提供两种电压。三角形的优点：绕组电流较小，故所用导线较细，可节约导线。数量上线电压是相电压的1.732倍；在相位上超前线电压超前与其相对应的相电压30°.验电笔的正确握法如下图示：你能说出对称三相交流电的特征吗？你会做吗？三相四线制供电体制中，你能说出线、相电压之间的数量关系及相位关系吗？如何用验电笔或400V以上的交流电压表测出三相四线制供电线路上的火线和零线？电笔头与被测导线接触时，使氖管发光的是火线（或端线），不发光的是零线。电表可利用火线与零线之间的数量关系判断出火线和零线。三个最大值相等、角频率相同、相位上互差120°的正弦交流电。§4.2负载的联结1.负载的Y形联结:ACBNZZZuAuBuC线电流iCiBiA相电流Y接负载的端电压等于电源相电压；负载中通过的电流称为相电流IP；plII接时：显然，YiN中线电流火线上通过的电流称为线电流Il；中线上通过的电流称为中线电流IN；ZZZABCNiAiBiCiN1.负载的Y形联结:ACBNZZZuAuBuC线电流iCiBiA相电流iN中线电流三相电源对称、三相Y接负载也对称的情况下，三相负载电流也是对称的，此时中线电流为零。CBANIIII各相负载中通过的电流分别为：CCCBBBAAAZZZUIUIUI；；中线电流：显然2.负载的Δ形连接:uABuBCuCAΔ接负载的端电压等于电源线电压；负载中通过的电流称为相电流IP；plUU接时：火线上通过的电流称为线电流Il；BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII各相负载中通过的电流分别为：CACACABCBCBCABABABZZZUIUIUI；；各线电流与相电流的关系为：ACBZZZ线电流iCiBiA相电流iABiBCiCA三角形联结(△形联结)ACBNZAZCZBZABZCAZBC星形联结(Y形联结)…三相电路是由对称三相电源和三相负载联接起来所组成的系统。工程上根据实际需要可以组成下列各种形式。电源YY△△Y△当电源和负载都对称时，称为对称三相电路。……电源负载负载+++uAuBuCABCZABZCAZBCABCZlZlZl三相四线制Y—△AA'BB'CC'uBuAuC+++---ZAZBZC+++uAuBuCABCNNABCZAZCZBZlZlZl三相四线制Y—YAA'BB'CC'uBuC+uA+-+--ZAZBZCZNZNNN'§4.3三相电路分析)1111(NCBANNZZZZZUZUZUU一、负载作星形联结的三相电路分析..ZZZZZCBA设NAUNBUNCU+－+－+－AUBUCUAIBICI+++NNZAZCZBZNNIABCAR1+us1_+us2_R2R3R4BAR1R2R3R4B2211RuRussR3AR1R2R4B11Rus22Rus？ABumkkmkkskABRRuu111一般表达式mkkmkskABRiu111或14211111RRRR1211RuRussABu013NCBANN）ZZZUUUU()(）（0CBAUUUZUZUZUUZZZZCBANNN1111)(ZZZZZCBA设NAUNBUNCU+－+－+－AUBUCUAIBICI+++NNZAZCZBZNNIABCAUBUCUCU0AUBUAUBUCUAIBICI+++NNZAZCZBZNNIABCNAUNBUNCU+++ANNANAUUUUBNNBNBUUUUCNNCNCUUUUAUBUCUAIBICI+++NNZAZCZBZNNIABCNAUNBUNCU+++AAIZUZUI||0B120II0120IIC三相对称电流0BANCIIII中线电流AIBICIAUBUCUABCNZZZAIBICI例4-1，求各线电流。各相负载阻抗为，相序为正序；对称三相电路，已知Ω2010V022000AZUA202220100220000ZUIAA解：A140221202022000BIA100221202022000CI0CBANIIII)(ZZZZCBA负载对称时问题及讨论Y形连接三相完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制（Y—Y发式）。中线是否可以去掉？答：CuAZCeBuAuZZCB求图中各相的相电流、线电流及中线电流。例4.3.1：解：1.每盏灯的额定电流为：1000.45200NNNPIAAU000123180,9120,18120IAIAIA2.各相相电流和线电流为：0001230(180912018120)(184.57.7995.59)(4.57.8)960NIIIIAjjAjAA13400.4518IIA2200.459IA3.中性线电流为：应用实例--照明电路正确接法:每组灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：V220380PlUU当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，但每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。A...一组二组三组CBN若三相不对称，能否去掉中线？如果三相照明电路的中线因故断开，当发生一相灯负载全部断开时或一相发生短路，电路会出现什么情况？分析如果中线断开，设又发生A相短路，此时B、C相都会与短接线构成通路，两相端电压均为线电压380V，因此B、C相由于超过额定值而烧损。由此可得，中线的作用是使Y接不对称三相负载的端电压保持对称。三相四线制Y接电路中，中线不允许断开！如果中线断开，设A相灯负载又全部断开，此时B、C两相构成串联，其端电压为电源线电压380V。若B、C相对称，各相端电压为190V，均低于额定值220V而不能正常工作；若B、C相不对称，则负载多（电阻小）的一相分压少而不能正常发光，负载少（电阻大）的一相分压多则易烧损。*关于零线的结论负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。相电压=线电压….LPUU一般表示二、负载作三角形联结的三相电路分析..ABUBCUCAU+++ABCZABZCAZBCAUBUCUuABuBCZZZ线电流iCiBiA相电流iABiBCiCAACuCuAuB+++---B线电流线电流iA相电流iCAiABiBCZZZZCABCAB设三相负载对称0AB0II且则，0BC120II0CA120IIAIBICIABIBCICAIABUBCUCAU+++ABCZABZCAZBCAUBUCU1200ABIBCICAIAB0ABA3302IIIcosCAC3II同理可得3BCB，II0AB0II，0BC120II0CA120IIBCCACIIICAABAIIIABBCBIIICIAIBIAIBICIABIBCICAIZABZCAZBC相电流对称，线电流也对称。.1200ABIBCICAICIAIBI0CAC0BCB0ABA303303303IIIIII0303PLUI一般表示ABA3IICAC3II3BCBIIAIBICIABIBCICAIZABZCAZBCCABCAB||ZZZZ设300ABAB，且UU3030AB0AB0ABABABABIZUZUZUI则AIBICIABIBCICAIABUBCUCAU+++ABCZABZCAZBCAUBUCUABABII1200ABBCII1200ABCAII3303303A0AB0ABAIIII12030ABII12030ACII即相电流线电流，求各线电流。各相负载阻抗为，