第五章三相交流电路
第五章 三相电路
电工技术（电工学I）第五章三相电路three phasecircuit江苏大学电气信息工程学院School of electric and information，UJS内容5.1三相电源5.2负载星形连接的三相电路5.3负载三角形连接的三相电路5.4三相电路的功率5.5安全用电相电压与线电压在对称三相电路中的关系三相对称电源和对称负载的概念相电流与线电流在对称三相电路中的关系对称三相电路电压、电流和功率的计算方法重点5.1三相电源电能可以由谏璧发电厂三峡水力发电站秦山核电站深圳展览中心屋顶的太阳能发电站等转换而得。
而各种电站、发电厂，其能量的转换由三相发电机来完成。
水能（水力发电）、热能（火力发电）、核能（核能发电）、化学能（电池）、太阳能（太阳能电站）、新疆达坂城的风力发电机群风能1、三相电源SNCXBAYZ图5.1.1三相交流发电机示意图工作原理：动磁生电定子+_转子+e A e B e C++–––(末端)(首端) ABC X YZ 图5.1.2三相绕组示意图AX 每相电枢绕组_++_ee+⨯⨯⨯三相对称电动势的表达式ωte Ae Be CSN +•++•••+SN SN+•++••A•+ωXYCBZSNA 相B 相C 相三相对称电动势的相量表示法与前面瞬时值表示法和波形曲线表示法对应三相对称正弦交流电也可用相量表示法表示：通常把这三个“幅值相等、频率相同、相位互差120”的电动势称为三相对称电动势。
它们的特点为：E mBe Ae Ce ●三相对称电动势出现最大值的先后顺序称为三相电源的相序：A -B -C -A 称为正相序正相序●供电系统三相电源的相序为A -B -C -A2、三相电源的相序A -C -B -A 称为负相序3、三相电源的星形连接(1) 连接方式在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。
U p U LCA NB NAB C中性线(零线、地线) 中性点端线(相线、火线)相电压：相线与中性线间的电压C B A U U U 、、Au Bu Cu 线电压：相线与相线间的电压CA BC AB U U U 、、ABu CAu BCu(2)线电压与相电压的关系BA AB U U U -=C B BC U U U -=ACA U U U -=C 根据KVL 定律ANB CAu Bu Cu ABu BCu CAu 30°相量图AU CU BU ABU 30°30°CUB CA U由相量图可得303AAB U U =︒=303BBC U U ︒=303CCA U U 同理()AB A B A BU U U U U =-=+- BU AU CU ︒AB U 12L U PU BU- 3L PU U =线电压超前相电压30°UA·UB·UC·UCA·300U AB··-UBUBC·在日常生活与工农业生产中，常用的电压模式127V 220V 220V 380V 380V 660VP L P L P L U U U U U U ======、、、3. 三相电源的三角形连接p连接结论：电源Δ形时 线电压相电压 l U U AB CBCU CAu BC u ABu电力系统的负载，可以分成两类。
三相正弦交流电路基础知识讲解
. UVW
－IW. U
. IU
(a)
(b)
图 5.10 负载的三角形连接及电压、 电流相量图
第5章 三相正弦交流电路
5.2.2 负载的三角形（△）连接（二）
1、负载的相电压等于电源的线电压
•
•
•
2、相电流为
•
I UV
UUV
,
•
I VW
U VW
,
•
I WU
U WU
ZUV
ZVW
ZWU
3、线电流为
•
•
•
U N'N
ZU 1
ZV 1
ZW 1
ZU ZV ZW
若负载对称, 即 ZU ZV ZW Z Z ，则
第5章 三相正弦交流电路
5.2.1 负载的星形（Y）连接（六）
•
•
•
•
U N'N
UU ZU
1
UV UW ZV ZW
11
1
•
(U U
•
UV
•
UW
)
Z 3
0
ZU ZV ZW
Z
•
•
•
UU UV UW
•
•
IV 2 I U 2 120
•
•
I W1 I U1 120 ,
•
•
I W 2 I U 2 120
第5章 三相正弦交流电路
5.3.2 对称三相电路的一般解法（五）
•
•
I UV2
IU2 3
30
•
•
I VW2
IV2 3
30
•
•
I WU2
IW2 3
第五章三相交流电路分析
第五章三相交流电路分析在电力系统中，交流电路是最常见的一种电路类型。
为了正确地分析和设计交流电路，我们需要了解三相交流电路的特性和分析方法。
一、三相交流电路的特性1.三相电源：三相交流电路由三个交流电源组成，每个电源的电压和频率相同，相位差为120度。
常见的三相电源包括三相发电机和三相变压器。
2.平衡载荷：三相交流电路中的负载应该是均衡的，即等压等阻等容。
这意味着每个负载元件都具有相同的电阻、电容或电感值，并且吸收相同的功率。
3.平衡三相电压：在理想情况下，每个负载元件都会获得相等的电源电压。
在实际情况下，由于线路阻抗、电源不平衡等因素，三相电压可能会有轻微的差异。
4.动态平衡：三相交流电路中的电压和电流在时间上是随时间变化的，但在任何给定时刻，三相电源的总功率应该是恒定的。
二、三相交流电路分析方法为了分析三相交流电路，我们可以使用以下方法：1.改为等效单相电路：可以将三相电路转化为等效的单相电路。
这可以简化分析过程，因为单相电路更容易处理。
对于平衡负载情况，可以使用等效电路法将三个相位合并为一个相位。
2.转移功率定理：我们可以使用转移功率定理来计算三相电路的功率。
转移功率定理表明，三相电路的总功率等于单相电路的总功率之和。
3.无功功率的计算：在三相交流电路中，无功功率通常用于表示电路中的电容器和电感器的能量交换。
我们可以使用虚功率和功率角的概念来计算和分析无功功率。
4.常见的三相电路：在实际应用中，有许多常见的三相电路，如三相电动机驱动电路和三相电源变换器。
对于这些常见电路，我们可以使用一些特定的分析方法进行计算和设计。
三、三相交流电路的应用三相交流电路广泛应用于各个领域，特别是在电力系统中。
以下是一些常见的应用：1.电力系统输电：电力系统中的高压输电线路通常使用三相交流电路。
由于三相电路的优点，如功率传输高效和成本低廉，使得三相交流电路成为电力系统的首选之一2.电动机驱动：工业生产中的各种电动机通常使用三相交流电路进行驱动。
电工技术第五章 三相电路习题解答
139第五章 三相电路[练习与思考]5-1-1 对称三相电源的三相绕组作星形联接时，设线电压uAB=380sin(ωt+30o)V ，试写出相电压uB 的三角函数式及相量式。
解：V t u B )120sin(220︒-=ωV U B ︒-∠=∙1202110 5-1-2 三角形联接的对称三相电源，空载运行时三相电源会不会在三相绕组所构成的闭合回路中产生电流？如果一相电源电压极性接反，则闭合回路中是否有电流通过？解：空载运行时，电源回路中无电流通过。
如果一相电源电压极性接反，则闭合回路中有电流通过。
5-2-1 为什么电灯开关一定要接在相线（火线）上？解：因为电灯是单相负载，当开关断开时，电灯灯头不带电，以便于安全维修和更换。
如果开关接在零线上，当其断开时，电灯灯头依然带电（接在火线上），作业时会造成触电事故。
5-2-2 三相四线制电路中，中线阻抗为零。
若星形负载不对称，则负载相电压是否对称？如果中线断开，负载电压是否对称？解：三相四线制电路中，若星形负载不对称，负载相电压仍然对称；如果中线断开，负载电压将不对称。
5-2-3 三相四线制电路中，电源线的中性线上规定不得加装保险丝，这是为什么？ 解：如果电源线的中性线上加装保险丝，一旦由于某种原因造成保险丝熔断，接成Y 型的各组单相负载上的各相相电压将不会对称，有的相电压可能会超过单相负载的额定电压，造成损坏；有的相电压可能会低于额定电压，使得负载不能正常工作。
因此源线的中性线上规定不得加装保险丝。
5-3-1 三相负载对称是指下述三种情况下的哪一种：⑴|Z AB |=|Z BC |=|Z CA |；⑵φAB =φBC =φCA ；⑶Z AB =Z BC =Z CA 。
、解：三相负载对称是指（3）,阻抗模相等，阻抗角相等。
5-3-2 已知对称三角形联接的三相电路中A 相负载线电流A 010∠=∙A I ，试写出其余各相线电流与相电流。
解:A I B ︒-∠=∙12010 A I C ︒+∠=∙12010140A I AB ︒∠=∙308.5 A I BC ︒-∠=∙908.5 A I CA ︒∠=∙1508.55-4-1 同一三相负载，采用三角形联接和星形联接接于线电压相同的三相电源上，试求这两种情况下负载的线电流、相电流及有功功率的比值。
第五章 三相交流电路习题
一、填空题1、三相电源作Y 接时，由各相首端向外引出的输电线俗称 线，由各相尾端公共点向外引出的输电线俗称 线，这种供电方式称为 制。
2、火线与火线之间的电压称为 电压，火线与零线之间的电压称为 电压。
电源Y 接时，数量上U l = U p ；若电源作Δ接，则数量上U l = U p 。
3、火线上通过的电流称为 电流，负载上通过的电流称为 电流。
当对称三相负载作Y 接时，数量上I l = I p ；当对称三相负载Δ接，I l = I p 。
4、中线的作用是使 Y 接负载的端电压继续保持 。
5、对称三相电路中，三相总有功功率P = ；三相总无功功率Q = ；三相总视在功率S = 。
6、当三相电路对称时，三相瞬时功率之和是一个 ，其值等于三相电路的 功率，由于这种性能，使三相电动机的稳定性高于单相电动机。
二、判断下列说法的正确与错误1、三相电路只要作Y 形连接，则线电压在数值上是相电压的3倍。
（ ）2、三相总视在功率等于总有功功率和总无功功率之和。
（ ）3、对称三相交流电任一瞬时值之和恒等于零，有效值之和恒等于零。
（ ）4、对称三相Y 接电路中，线电压超前与其相对应的相电压30°电角。
（ ）5、三相电路的总有功功率ϕcos 3l l I U P =。
（ ）6、三相负载作三角形连接时，线电流在数量上是相电流的3倍。
（ ）7、中线的作用得使三相不对称负载保持对称。
（ ）三、单项选择题（建议每小题2分）1、某三相四线制供电电路中，相电压为220V ，则火线与火线之间的电压为（ ）A 、220VB 、311VC 、380V2、在电源对称的三相四线制电路中，若三相负载不对称，则该负载各相电压（ ）A 、不对称B 、仍然对称C 、不一定对称3、三相对称交流电路的瞬时功率为（ ）A 、一个随时间变化的量B 、一个常量，其值恰好等于有功功率C 、04、某对称三相电源绕组为Y 接，已知︒∠=•15380AB U V ，当t =10s 时，三个线电压之和为（ ）A 、380VB 、0VC 、380/3V5、某三相电源绕组连成Y 时线电压为380V ，若将它改接成Δ形，线电压为（ ）A 、380VB 、660VC 、220V6、已知Ω=6C X 的对称纯电容负载作Δ接，与对称三相电源相接后测得各线电流均为10A ，则三相电路的视在功率为（ ）A 、1800V AB 、600V AC 、600W 7、三相四线制电路，已知︒∠=•2010A I A ，︒-∠=•10010B I A ，︒∠=•14010C I A ，则中线电流N •I 为（ ）A 、10AB 、0AC 、30A8、三相对称电路是指（ ）A 、电源对称的电路B 、负载对称的电路C 、电源和负载均对称的电路（资料素材和资料部分来自网络，供参考。
电工技术(第四版高教版)思考题及习题解答：第五章 三相交流电路 席时达 编.doc
第五章 三相交流电路 5-1-1 在图5-1中，如果发电机的转子逆时针旋转，三相电动势的相序如何？[答] 相序为1→3→2。
5-1-2 已知星形联接的三相电源中u 23=2202sin(ωt －90°)V ，相序为1→2→3。
试写出u 12 、u 31U 、u 1、u 2 、u 3的表达式。
[答] ｕ12= 2202sin(ωt －90°+120°)V= 2202sin(ωt +30°)Vｕ31= 2202sin(ωt －90°－120°)V= 2202sin(ωt －210°)V=2 220sin(ωt +150°)Vｕ1= 2202/3sin(ωt +30°-30°)V= 1272sin ωt Vｕ2 = 1272sin(ωt -120°)Vｕ3= 1272sin(ωt -240°)V = 1272sin(ωt +120°)V5-2-1 若三相负载的阻抗相等，即｜ＺU ｜＝｜ＺV ｜＝｜ＺW ｜，能否说这三相负载一定是对称的呢？为什么？[答] 仅三相负载的阻抗相等，不能说这三相负载一定是对称的，还必须三相负载的阻抗角也相等，才能说这三相负载是对称的。
5-2-2 试判断下列结论是否正确：(1) 当负载作星形联接时，必须有中性线;(2) 当负载作星形联接时，线电流必等于负载相电流;(3) 当负载作星形联接时，电源线电压必为各相负载电压的3倍[答] (1) 不对，当负载作星形联接时，如果三相负载对称，就不需要中性线。
思考题解答 图5-1 U 2 U 1V 1 V 2 W 1W 2ωe 1e 2 e 3(2) 对的。
(3) 当负载作星形联接时，如果接有中性线，则电源线电压必为负载相电压的3倍；但如果没有接中性线，且三相负载又不对称，则电源线电压就不是负载相电压的3倍。
故该结论是错的。
电工学第五章
§5.2 三相电源绕组的连接法
⒉ 电源绕组的三角形接法 特点：将三相绕组的始 末端依次相连， 特点：将三相绕组的始、末端依次相连， 个点引出3条火线 从3个点引出 条火线。 个点引出 条火线。
Ul = U p
位形图： 位形图：
A
& U AB
& UC
－
A
+
B
+ － U + &B
& UA － B
& U CA
§5.2 三相电源绕组的连接法
⒈ 电源绕组的星形接法 ⑵ 对称三相电源线电压和相电压的关系 位形图（ 4(b)所示 所示） ② 位形图（图5-2-4(b)所示）
特点：电路图中各个点的电位在位形图中 特点：电路图中各个点的电位在位形图中 各个点的电位 均有其对应点。 均有其对应点。 对应点 优点：更能清晰而方便地求出各电压相量。 优点：更能清晰而方便地求出各电压相量。
§5.3.1 三相负载的星形连接法
几个术语： 几个术语： ① 星形接法 相电流： ② 相电流：
A + & UA － － － & UB + B & IA N & IB & IC & Z IN A ZC & Ic & Ia ZB & Ib
& UC + C
通过各相负载的电流。 通过各相负载的电流。
线电流：各相线中的电流。 ③ 线电流：各相线中的电流。 I l = I p 中线电流：中性线上的电流。 ④ 中线电流：中性线上的电流。
两端的电压。 两端的电压。
+ & EA & EC － + － － & EB + + & UA A
三相交流电路课件
三角形连接
详细描述：三角形连接具有 以下特点
总结词：三角形连接是将三 相负载的各相依次相连，形
成闭合三角形回路。
01
02
03
每一相负载与其他两相负载 相连，形成完整的回路；
三角形连接适用于不平衡负 载，如三相电炉等；
04
05
在平衡负载情况下，各相电 流相等，且相位差为120度。
两种连接方式的比较
线电流
线电流是指流过每相线的 电流。在三相四线制中， 线电流是相电流的√3倍， 且相位差为120°。
电流平衡
在理想的三相交流电路中， 三相电流的大小相等，相 位差为120°。
电压和电流的关系
相位差
在三相交流电路中，电压和电流 之间存在一定的相位差。相位差 的大小和方向取决于电路的参数
和负载的性质。
在三角形连接中，任意一相的电压有 效值是线电压，线电压是相电压的根 号3倍。
两种连接方式的比较
星形连接和三角形连接各有优缺 点，选择哪种方式要根据实际情
况而定。
在星形连接中，中性点电流较小， 对中性线的依赖较小；在三角形 连接中，线电压等于相电压，线
路损耗和电压降落较小。
在实际应用中，可以根据负载的 性质和要求选择合适的连接方式。
03
三相负载的连接方式
星形连接
总结词：星形连接是一种常见的三相负载连接方式，其 中三相电源的每一相都与负载的一端相连，而负载的另 一端则通过中性线连接在一起。 每一相负载独立于其他相，电流通过中性线形成回路；
星形连接适用于平衡负载，如三相电动机等；
详细描述：星形连接具有以下特点 中性线的电流等于三相电流的矢量和，通常为零； 在不平衡负载情况下，中性线可能会产生较大的电流。
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1.对称负载
设：
ZA= zA∠φA ZB= zB∠φB ZC= zC∠φC
{ 若满足
zA=zB=zC
φA=φB=φC
这样的负载称为对称三相负载。
当电源对称，负载也对称时，
第五章三相交流电路
返回
•
•
IA
UA ZA
UP0
z
IP
•
•
IB
UB Z• B
UP 120
z
IP 120
•
IC
UC ZC
二、三相交流发电机绕组的星形联结
1.星形联结
A.B.C分别为三相绕组的首端,
X.Y.Z分别为三相绕组的尾端,
将三个尾端接在一起用O表示.
三个首. 端.引出. 三根线与负载相联.
电压UA,UB,UC的参考方向
规定首端指向尾端.
第五章三相交流电路
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2.各点与线的名称. O为中性点(零点),由O点引出的线叫中性线 (零线).由A、B、C三端引出的线为端线 (火线). 3. 相、线电压的定义. 相电压:各端线与中性线之间的电压就是 相电压。用有效值UA,UB,UC 表示。 一般用UP表示,如图所示。
1.时域形式: 2.波形图:
3.相量表达式：
4.相量图: 第五章三相交流电路 返回
1.时域形式:
uA = Umsinωt
uB =Umsin (ωt－120°)
uC =Umsin (ωt－240°)
其中uA的初相为零，uB滞后uA120°, uC滞后uB120°，所以相序为A-B-C。
第五章三相交流电路
直接写出。
第五章三相交流电路
返回
2.负载不对称 在三相四线制电路中，不管负载是
否对称，电源的相电压和线电压总是对 称的，所以负载各相电压对称.由于负载 不对称，各相电流不对称，中性线电流 不为零.计算时需要三相分别计算。
第五章三相交流电路
返回
例 .有一对称三相负载星形联结的电路.
三相电源对称.每相负载中,L=25.5mH,
•
•
•
UBC UB UC
•
•
•
UCA UC U A
•
UAB U0 U 120
U
U(
1 2
j
3 2)
U(3 / 2 j 3 2) 3U30
第五章三相交流电路
返回
•
•
UAB 3 UA 30
•
•
UBC 3 UB 30
•
•
UCA 3 UC 30
UA = UB=UC=UP
UAB= UBC= UCA= UL 3UP 可见:在星形联结的对称三相电源中,
线电压:各端线之间的电压为线电压. 用有效值UAB,UBC,UCA表示。 一般用UL表示.如第图五章所三相交示流电.路
返回
A
.
UA
端线
..
UABቤተ መጻሕፍቲ ባይዱUCA
O
.
(X.Y.Z) UB
中性 线
端线
C
B
.
UC
.
UBC 端线
第五章三相交流电路
返回
4. 星形联结的三相电源,相线电压之间的
关系,
•
•
•
由KVL知： U AB U A UB
返回
2.波形图
u
uA uB
uC
第五章三相交流电路
ωt
返回
3.相量表达式：
U. A=.U ∠0°=U
•
13
UB U 120 U( j )
22
•
13
UC U 240 U( j )
22
第五章三相交流电路
返回
4. 相量图:
·UC
120°
120°
·UB
120°
第五章三相交流电路
·UA
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线电压有效值是相电压有效值的√3 倍,
线电压超前相电压30°。
线电压也是对称的。
返回
第五章三相交流电路
相量图为：
.
UC
.
UBC
.
UB
.
UCA . UAB
•
•
•
UAB , UBC, UCA
组成等边三角形
. UL 3UP
UA 线电压之间相位 差仍为120°
第五章三相交流电路
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例：已知星形联结的对称三相电源的相
第五章 三相交流电路
第一节 三相交流电源 第二节 负载星形联结的三相电路 第三节 负载三角形联结的三相电路 第四节 三相电路的功率
第五章三相交流电路
第一节 三相交流电源
三相交流电源 三相交流发电机绕组的星形 联结
第五章三相交流电路
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一．三相交流电源
幅值相等，频率相同，彼此之 间的相位差角相差120°的三个电源 称为对称三相电源.
UP120
z
IP120
IL=IP= UP／z = UL／√3 z
İA、İB、İC互差120°显然三个电流也是 对称关系.
第五章三相交流电路
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. . İO=İA+İB+İC=0
相量图为:
UC IC
φ
. .IB φ
. .φ UA
IA
UB
结论:三相对称负载作星形联结时, 计算
时只需计算一相,另外两相根据对称关系
U 3U L 第五章三相交流电P路
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A○
.
..
UA ZA
UCA
. . UAB O ○
IO ZC
UC
.
C ○.
. IC
UBC
UB
B○
.
IA
. 相电. 压.：
UA UB UC
. ZB
.线电. 压：.
UAB UBC UCA
IB
相电流：
İA İB İC 线电流：
显然， IP=IL
第五章三相交流电路
İA İB İC
电压为6kV，求它的线电压是多少，
如以A相为参考相，试写出所有相
电压与线电压的向量表达式。
解：
•
UP=6kV
∴U• L=√3UP
=10.4kV
UA
•
60kV
U B 6 120kV
U C 6 240 6120kV
•
U AB 10.430kV
•
U •
BC
10.4 90kV
U CA 10.4150kV
R=6Ω.uAB = 380√2sin(314t+30°)(V) 求各相电流 iA ,iB ,iC 。
解:
•
U AB
38030V
•
UA 2200V
ZA=ZB=ZC= R+jXL = R + jωL
=6+ j314×25.5×10－3 = 6+j8Ω
. . =10∠53.1° Ω
IA= UA ZA
=
220∠0° 2
10∠53.1°
=
22
∠
第五章三相交流电路
53.1°A
返回
iA=22√2sin(314t－53.1°) A
根据对称关系有:
iB=22 √2sin(314t－173.1°) A iC=22√2 sin(314t+66.9°) A
第五章三相交流电路
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二．三相三线制. 将三相四线制里的中性线断开, 这时
第五章三相交流电路
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第二节 负载星形联结的三相电路
三相四线制 三相三线制
第五章三相交流电路
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一、 三相四线制（有中性线）
相电压:每相负载两端的电压用UP 表示。 线电压:各端线之间的电压用UL表示. 相电流:每相负载流过的电流用IP 表示. 线电流:电源端线流过的电流用IL表示.
三相四线制电路，电源的相、线电压 就是负载上的相、线电压。电源对称， 则：线电压超前相电压30°,且