《电工电子技术基础》第4章三相交流电路

第4章三相交流电路——三相负载的联结
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第4章三相交流电路——三相负载的联结
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第4章三相交流电路——三相负载的联结
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第4章三相交流电路——三相负载的联结
[例题] 图中所示的对称三相电路中，端线阻抗 ZL 1 j1 ,负载
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第4章三相交流电路——三相负载的联结
中性线电流
I&N I&A I&B I&C
(44 0 22 12011 120)A
[解] ⑴各相负载中流过的电流
IU
UU RU
220 0 5 0
A
44
0A
29 19 A
IV
UV RV
220 120 A 10 0
22
120 A
IW IU 120 IP 120
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第4章三相交流电路——三相负载的联结
b.负载三相三线制联结
+
U NN
-
相电流流过每相负载的电流
线电流流过端线的电流
IU、IV、IW
特点线电流=相电流
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第4章三相交流电路——三相负载的联结
（1）负载三相三线制联结三相电路计算等效电路图
(2)不对称负载三相四线制联接三相电路计算
三相电源对称，三相负载不对称，各相负载中电流表达式：
IN IU IV IW 0
I
U
UU ZU
UP 0
ZU U
UP ZU
0 U
I
V
UV ZV
UP 120
ZV V
UP ZV
120 V
I
W
UW ZW
UP 120
ZW W
UP ZW
120 W
第4章三相交流电路
教学目标
1. 了解三相电产生原理，理解三相电对称性特点。 2. 理解对称三相负载星形联结和三角形联结时线电压与相电压、线电流与相电流关系。 3. 掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载连接方法，了解中性线作用。 4. 掌握对称三相电路电压、电流及功率计算。 5. 了解安全用电重要性及注意事项。
线电压
UUV U L 30 UVW U L 90
UWU U L 150
UL 3UP
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第4章三相交流电路——三相电源
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第4章三相交流电路——三相负载的联结
负载对称时，只需计算一相电流，其他两相电流可根据对称性直接写出。
中性线电流
根据相量形式的欧姆定律
IU
UU ZU
UP ZU
0
U
UP 0
Z
IP
I&N I UI VI W
0A
IV IU 120 IP 120 负载对称时,中性线可省掉
(c)感生电流
(d) U相电压的波形图
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第4章三相交流电路——三相电源
u uU uv uw
O 120°• 240•° 360•°
t
(a)对称三相电源的波形图
(b)对称三相电源的相量图
对称三相电源的特点:瞬时值之和为0
即 uU uV uW 0
或 UU UV UW 0
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第4章三相交流电路——三相电源
2.线电压与相电压关系
UU
U UV
设UU UP 0 ，则 UV UP 120 相电压
UV
U WU
UW UP 120
U W U VW
相电压线电压
根据KVL定律 U L UUV UU UV 3U P 30
电源Y形联结时，线电压是相电 UVW UV UW 3U P 90
IW
UW RW
220 120 20 0
A
11
120 A
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第4章三相交流电路——三相负载的联结
⑵U相短路，中性线又未断开时，由于短路电流极大，将U相中熔断器熔断，因此U相中无电流流过。V相和W相未受影响，即
1)负载端的线电压＝电源线电压
2)负载的相电压＝电源相电压
3)线电流＝相电流
I
U
UU ZU
UL 3UP IL IP
4)中性线电流
I&N I U I V I W
IV
UV ZV
IW UW ZW
负载Y联接带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算。
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第4章三相交流电路——三相负载的联结
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第4章三相交流电路——三相负载的联结
求： ⑴ 负载相电压、相电流及中性线电流； ⑵ U相短路而中性线未断开时各相负载的相电压和相电流； ⑶ U相短路而中性线又断开时各相负载的相电压和相电流； ⑷ U相断开而中性线未断开时各相负载的相电压和相电流； ⑸ U相断开而中性线又断开时各相负载的相电压和相电流。
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第4章三相交流电路——三相负载的联结
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第4章三相交流电路
第一节三相电源第二节三相负载的联结第三节三相功率第四节安全用电
第4章三相交流电路
思政引例不畏浮云遮望眼，自缭身在最高层。
——王安石
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思政引例
自从19世纪末俄罗斯学者多利沃多布罗沃利斯基始创三相电以来，三相电路就一直占据着交流电力系统大部分领域。
如由单相负载组成的三相负载
2.三相负载的联结方法: 星形和三角形接法
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第4章三相交流电路——三相负载的联结
3.三相负载联接原则:电源提供的电压=负载额定电压单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。
电源保险丝
A B C N
三相四线制 380/220V
额定相电压为额定线电压为 220V的单相负载 380V的三相负载
在生产和生活中，会发现采用三相四线制供电的同一栋楼内的灯有某一层或几层彻底熄灭，其他层灯却能正常工作。有时会发现某几层的灯突然暗下来，其他层灯能够正常工作。有时还会发现某几层的灯彻底熄灭，而另外几层的灯均暗下来等不正常的现象。发生故障的原因是什么？如何解决？。
相比于工业和民用供电系统，飞机对于发电设备的重量、体积、结构、效率及电动机启动、力矩、可靠性等有更高要求，因此交流供电系统飞机目前基本上都采用三相制。本章介绍三相电源的星形和三角形联结出发，引出相线、中性线、相电压和线电压概念，导出相电压和线电压关系。由于负载有对称和不对称之分，分析三相三线制和三相四线制接法，介绍三相交流电分析方法；最后介绍安全用电基本知识，为理解电能产生、传输、变换和安全使用打下基础。
+
U NN
-
IU
UU
I V U U
U V I W U V
UW
U U
U NN
根据结点电压法可得
根据KVL可得
UU UV UW
U NN
ZU ZV ห้องสมุดไป่ตู้W 11 1
ZU Z V Z W
章目录
I&U
U& NN U& U ZU
I&V
U& NN U& V ZV
I&W
U& NN U& W ZW
三、三相电源三角形联结由图可得
U UV UU
U VW U V
U WU U W
结论三角形联结的三相电源，其线电压等于相应的相电压。
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第4章三相交流电路——三相电源
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第4章三相交流电路——三相电源
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第4章三相交流电路——三相电源
UU ZL Z
220 0 A (1 j1) (6 j8)
UU
220 0 A 11.4 52.1
＋
U UN
－
19.3 52.1A
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第4章三相交流电路——三相负载的联结
U相负载相电压为
UUN IUNZ 19.3 52.1 (6 j8)V 193 1V
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第4章三相交流电路——三相电源
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第4章三相交流电路——三相电源
二、三相电源星形联结
1. 联结方式
UU
U UV
UV
UW
U WU
U VW
相电压线电压
相线(端线、火线) 中性线(零线、地线)
相电压：相线与中性线之间的电压 UU UV UW Up 线电压：相线与相线之间的电压 UUV UVW UWU U L
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第4章三相交流电路——三相电源
这组电压可用三个电压源 uU、uV 、uW 表示。
其瞬时值表达式如下
uU Um sin( t) 2U sin( t)
uV Um sin( t 120 ) 2U sin( t 120 )

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电工与电子技术基础第4章三相供电电路及安全用电电子

4.2.2 Δ-Δ联接的三相电路
电源与负载都联接成三角形，用三条线路将其相联，即构成—联接的三相三线制电路，如图示。
每相负载的相电压等于线电压；流过负载的电流为相电流，分别用IAB、IBC、ICA表示。由基尔霍夫电流定律可知各相的线电流为对应的相电流之差，在三相电路对称的情况下，由图示相量图的分析可得线电流与相电流有效值关系
如果三相电路对称，则三相电路的视在功率为 S = 3UPIP =√3ULIL 在计算不对称三相电路的视在功率时，应注意由
于视在功率不满足能量守恒，所以 S SA的等效电阻R = 29，等效感抗XL = 21.8，三相对称电源的线电压 UL=380V。求（1）电动机接成星形时的平均功率和无功功率，（2）电动机接成三角形时的平均功率和无功功率。
IL =√3IP=√3×10.47=18.13 A 电动机的平均功率
P=ULILcos
=380×18.13×cos36.9=9542.5 W =9.543 kW 电动机的无功功率
P=ULILsin = 380×18.13×sin36.9
=7164.7Var=7.165 kVar
由上例的计算结果可见，电动机接成三角形比接成星形时，线电流、平均功率与无功功率都大了三倍。实际中较大功率的三角形联接电动机，为了减小启动电流，启动时常把三角形变为星形联接，启动以后再变回三角形。
如果三相电路对称，不论电路是星形联接还是三角形联接，其三相电路的无功功率为
Q =3UPIPsin =√3ULILsin 其中角仍为相电压与相电流的相位差。
4.4.3 视在功率
在三相电路中不论三相电路对称与否，其三相的视在功率仍为
S P2 Q2
其中P为三相电路的平均功率，Q为三相电路的无功功率。

电工技术基础第四章第一节三相正弦交流电路的基本概念

对称三相交流电源: 相位差= 120、幅值相等、频率相同
第一篇电路分析三、三相电源的连接
2.三相电源三角形连接
U
AB
UA
UBC UB
UCA UC
线电压 =相对应的相电压
△连接方式
第一篇电路分析四、三相负载的连接
Y连接方式
△连接方式
对称负载的阻抗关系为
ZA ZB ZC ZY
第一篇电路分析
第四章三相正弦交流电路的分析
第一节三相正弦交流电路的基本概念第二节对称三相正弦交流电路的分析第三节对称三相正弦交流电路的功率第四节安全用电简介
第一篇电路分析
第一节三相正弦交流电路的基本概念
一、对称三相电源二、三相电源的相序三、三相电源的连接四、三相负载的连接
我国供配电系统中，用的是正相序，并分别用黄（A相）、绿（B相）、红（C相）三种颜色标定三相电源的相序。
第一篇电路分析三、三相电源的连接 1.三相电源星形连接
三相四线制：三相供电制中用四根联线三相三线制：三相供电制中用三根联线中线：中线点N引出的线称中线火线：首端a、b、c引出的线线电流：火线中的电流相电流：负载中通过的电流
Y0连接方式
线电压：两火线间的电位差相电压：每相负载的电位差
Y连接方式
第一篇电路分析三、三相电源的连接 1.三相电源星形连接线电压
U AB
UA
U
B
UBC UB UC
U CA
UC
U
A
UAB UBC UCA
3U 3U
A 30 B30
U l 30 Ul 90
3UC30 Ul150
ZAB ZBC ZCA Z△

《电工电子技术》课件第4章三相电路

让线圈以的速度顺时针旋转。A
e
根据右手定则可知，线圈中产 X S
生感应电动势，其方向由AX
合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。
eAX 2Esi nt
青岛大学电工电子实验教学中心
3
电工电子技术III
2、三相交流电动势的产生
定子
定子中放三个线圈：
A•
S
Z
首端 A B C Y •
（3）根据以上分析，照明电路能否采用三相三线制供电方式？
A B C
... N
一
层青岛大学电工电子实验教学中心
... ...
二三
层
层 25
电工电子技术III
解：（1）若一楼全部断开，二、三楼仍然接通。
若中线尚未断开，则二、三楼工 A
作状态不变。照明不受影响。
一层楼 ...
若中线断开，A相断开后，B、C
计算时，只需计算一相，推出另外两相即可。
（2）负载不对称时，各相单独计算。
青岛大学电工电子实验教学中心
19
电工电子技术III
例1 已知：三相负载 R、L、C以及三相线电压：
A
IA
U U 0°
AB
l
U U - 120 °
BC
l
U U 120 °
CA
l
N IN
B IB
C
IC
R IA L IB C IC
X XX
（5）A相断开，中线断开
N
解：（1）IA
UA RA
22044A 5
IA4 40A
IB
UB RB
22022A 10
I B2 2-12 A 0

电工技术第4章三相交电路

可见上述三个电压，同幅值、同频率、相位互差120。
三个电压达最大值的先后次序叫相序，图示为a b c
ua (t)
a+– x
ub (t)
b+– y
uc (t)
c+– z
二. 三相电源的连接
1. Y连接
第4章 4.1
中性点
相线
U AN N-
+
A
-中性线 U AB N
+
U CN
U BN +
4.4 三相电路的功率
A
一有功功率
P PA PB PC
3U phI ph cos
B
3Ul Il cos
二无功功率
C
Q QA QB QC
N
3U phI ph sin
3Ul Il sin
A
三复功率
B
S SA SB SC P jQ C
电流表A2的读数=5A
电流表A1、A3的读数= 5 / 3 2.89A
例：在有中性线和无中性线两种情况下，分析A 第4章 4.3 相负载发生短路或断路时电路的工作情况。
（1）有中性线 , A相负载发生短路仅A相熔断器熔断, B相、C相负载仍正常工作。
熔断
短路
A
FU
U• A
N
• IA
很=0大
I• N
(6) 求变换之前电路中的电量.
4.3 不对称三相电路的概念
第4章 4.3
对称三相电路的充要条件之一,不满足 (1) 电源电压对称; (2) 负载复数阻抗相等; (3) 三根端线上的线路阻抗相等.
第4章 4.3
1. 开关打开时的情况

《电子电工技术》课件——第四章三相电路

2
I 3I 30
L3
3
U 31
I
3
I 3
I
U 12
1
I 2 U
I
2 I 3
I L1
23
负载对称时三角形接法的特点
L1
U 31 L2 L3
I L1
U 12
I 1
I
L2
U I
23
L3
I 3
ZZ Z
I 2
每相负载电压=电源线电压
I 3I
l
p
各线电流滞后于相应各相电流30°
第三节三相负载的功率每相负载
定子 W2
•
V1 转子
三相电动势分别称为U、V、W相或1、2、3相
e E sin t
1
m
e E sint 120
2
m
e E sint 240
3
m
Em sin( t 120)
E E0 1
E E 120 2
E3 E 120
三相电动势的特征：大小相等，频率相同，相位互差120º
称为对称电动势。
e 2
3
L2
L3
L1
e 1
e
L2
2
L3
(2)三相负载
星形负载
Z
Z
Z
三角形负载
Z
Z
Z
(3)三相电路计算
负载不对称时：各相电压、电流单独计算。负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。
电流其余按对称原则，相线电流的关系一一写出。
三相电路的计算要特别注意相位问题。
负载Y形接法
I I
l
P
负载Y形接法有中线时

电工技术-三相交流电路

eA eB eC
Em
ωt
Eɺ A = E ∠ 0 ° Eɺ B = E ∠ − 120 ° Eɺ C = E ∠120 °
Eɺ A + EɺB + EɺC = 0
EɺC Eɺ A
EɺB
6
三相交流电源的相序
eA eB eC
Em
顺相序
三相交流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 称为顺相序 A - C - B 称为逆相序
IɺC
− +A
R
E−ɺ A + B IɺA R
N
Eɺ−B
IɺB R
+C
N'
Eɺ C
IɺC R
30
每盏灯为 220V、 100W
− +A
R
E−ɺ A + B IɺA R
R = U2 = 484Ω N Eɺ−B + C IɺB R
N'
P
Eɺ C
IɺC R
220∠0° R
+
220∠ −120° R
+
220∠120° R
差120º的电动势。
4
2.三相电动势
e XA = Em sin ωt
eYB = Em sin (ωt − 120 °) eZC = Em sin (ωt − 240 °)
= E m sin( ω t + 120 °)
三相电动势的特征：大小相等，频率相同，相位互差120º
5
三相电动势的相量关系：
32
照明电路的一般画法
A B C
N
零线上不能加刀闸和保险
...
一层

电工电子技术基础知识点详解第4单元 -三相交流电路(自学版)

无功功率：Q = 3Q1 = 3UP IP sin =√3UL IL sin
视在功率：S =√3UL IL = 3UP IP
33
[例4.3.1] 电路中有两个负载，其中负载 2 为感性，负载 1： UN = 380 V，P1 = 75 kW， cosφ1 = 1， Y 接。负载 2：UN = 380 V ，P2 = 36 kW， cosφ2 = 0.8，△ 接。求: 电源提供的电流？
三相负载不对称而又没有中性线时三相负载的相电压不会对称导致有的相电压超过负载的额定相电压有的低于额定相电压致使负载不能正常工作甚至损坏因此在三相四相制电路中中性线不允许断开也不允许安装熔断器等短路或过电流保护装置
“电工电子技术基础”在线
开放课程
第 4 单元三相交流电路（自学版）
郑航电工电子类课程组
二、电击对人体的伤害程度与以下因素有关： 1. 通过人体电流的大小 2. 电流通过人体的途径。手—手、手—脚最为危险 3. 触电时间的长短通过心脏的电流达到50 mA·S 即致人死地 4. 电流的频率工频电流对人体的危害最大
41
触电：指人体接触带电体时，电流流经人体造成的伤害。 1. 直接触电指人体直接接触到电气设备正常带电部分引起的触电事故
[解]
P = P1 + P2 = 111 kW Q = Q1 + Q2
= P1 tanφ1 + P2 tanφ2 = 27 kvar
S = √P2 + Q2 = 114 kV·A
Il
=
S √3 Ul
= 173 A
IL1
IL12
L1
IL11
Z
L2
Z
L3 RR R
Z

电工电子第4章三相交流电路

Um
uA
uB
uC
UA
120°
•
0 –Um

2
t
UB
三相交流电压出现正幅值（或相应零值）的顺序称为相序。在此相序为A B C 。三相交流电路分析时一般都采用这种相序。
4.1.2 三相电源的星形联接
相线
电源三相绕组首端与末端之间的电压称为相电压; 其有效值用UA 、 UB、 UC表示或一般用UP 表示。两条相线之间的电压称为线电压。其有效值用 UAB、UBC、 UCA表示或一般用Ul 表示。线、相电压之间的关系
30o IAB
•
IB = 3 IBC
• IC = 3 ICA __ Il = 3 I P
•
•
-30 -30
UBC
•
__ 在大小关系上，线电流是相电流的 3 倍，在相位上,线电流比相应的相电流滞后30º。
IA
•
ICA
•
4.3 三相电路的功率
i u 无源
2
U
2I
•
S
•
Q
u=
Usint i=
2、不对称负载星形联接的三相电路
A
+ iA uA ZA iN – N N – – ZB uB iB ZC + B uC + iC
C
负载不对称时电压、电流的相量图
UC
•
IC
•
IB
UB
•
•
IN
•
UA IA
•
•
图中，若负载不对称，即各相负载的复数阻抗不相同，则各相负载的相电流不对称。
UA IA = —— ZA
•
ZA
N

电工电子技术基础单元测试第四章自测题-三相交流电路

Z1 Z2 D. 1 1 1
Z Z1 Z2 四、计算题
1. 如图所示电路中，已知对称三相电源的线电压为 380V，负载 Z1=4+j3Ω， Z2=-j9Ω，求电流表 A1 和 A2 的读数及三相负载所吸收的总功率。
[解] 所示的电路为三相交流电 Y 型和△型连接对称负载电路，A1 电流表的读数
弦电流 i 6sin(t 30 ) A 的最大值相量式（极坐标式）（）。
2. 三相交流电路中采用三角形联接时，线电压与相电压关系式为（）。 3. 三相交流电路中采用星形联接时，线电流与相电流关系式为（）。三、选择题 1. 三相电源星形联接时，线电压与相电压之间的关系是（）。 A. UL= 3 UP
因 Z2 为纯电容电路，不消耗三相交流电路的功率，图 2.41 所示的电路只有
Z1 负载有消耗三相交流电路的功率，根据计算三相交流电路的关系式可得
P 3I 2 R 3[ U ]2 R 3 ( 220)2 4 23.232KW
| Z1 |
5
3
B. UP = 3 UL
C. UL= 2 UP D. UP= 2 UL 2. 三相电源星形联接时，线电流与相电流间的关系是（）。 A. IL =IP
B. IP = 3 IL
C. IL= 2 IP D. IP= 2IL 3. 三相电源三角形联接时，线电流与相电流之间的关系是（）。
1
A. IL = 3 IP B. IP = 3 IL C. IL= 2 IP D. IP= 2 IL 4. 三相电源三角形联接时，线电压与相电压之间的关系是（）。 A. UL =UP B. UP = 3 UL C. UL= 2 UP D. UP= 2 UL 5. 图示为三相负载的（）形连接。

电工技术课件第四章三相交流电路

U CA
U AB
U BN
U AB U AN U BN U BC U BN U CN U CA U CN U AN
U BC
U BC
U AN
U AB
30 U AB 3U AN30 U BC 3U BN30 UCA 3UCN30
10
例1：发电机绕组星形联接，已知线电压
• UCA
=380
线电压：端线A、B、C之间（端线之间）的电压。相电压：每相电源（或负载）的电压。
线电流：流过端线（或火线）的电流。
6
<二> 三相电源的三角形连接方式
A(Z)
A
uA B(X)
uC
uB C(Y)
Z Z B
Z C
四、三相负载的连接方式 <一> 三相负载的星形连接方式（或Y形）对称三相负载：3个阻抗相等， ZA ZB ZC
N
U C
IC
C
Z 1
C
Z
N
取N为参考点：
IN Z
N
( Z
3 Z1
1 ZN
)U NN
Z
3 Z1
(U A
U B
U C )
U NN 0
IA
U A U NN Z Z1
U A Z Z1
IB
U B Z Z1
2IA
IC
U C Z Z1
IA
IN IA IB IC 0
15
U A
IA
A
*
IA
* W1
B
* IB
* W2
IC
C
P1 P2 Re[U ACIA* U BCIB* ] Re[U A IA* U C IA* U B IB* U C IB* ]

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