第四章 三相交流电路的分析与计算
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三相交流电路计算
三相交流电路计算一、三相交流电路的基本原理三相交流电路是由三个相位相差120度的交流电源组成的电力系统。
三相电的生成原理是基于电磁感应定律，当三个相位的正弦电流通过线圈时，将产生一个旋转磁场。
通过三相电压和电流的组合，可以实现各种复杂的电力实现。
二、三相交流电路的计算方法1.三相电压和相电压关系在三相交流电路中，线电压（V）和相电压（Vφ）之间的关系可以通过以下公式计算：V=√3×Vφ其中，√3是一个常数。
2.三相电流和相电流关系在三相交流电路中，线电流（I）和相电流（Iφ）之间的关系可以通过以下公式计算：I=Iφ即，线电流和相电流相等。
3.三相功率的计算P = √3 × V × I × cosφ其中，φ是功率因数，表示电流和电压之间的相位差。
功率因数的常见取值范围为0到1之间。
4.每相功率的计算每相功率（Pφ）可以通过以下公式计算：Pφ=P/3即，每相功率等于总功率除以35.三相电力的计算三相电力（S）可以通过以下公式计算：S=√3×V×I即，三相电力等于线电压乘以线电流乘以√36.三相电路的电阻和电抗的计算在三相交流电路中，电阻（R）和电抗（X）的计算方法与单相交流电路相同。
三相电路的电阻可以使用欧姆定律计算：V=I×R三相电路的电抗可以使用单相电路的电抗计算公式计算。
7.三相电路的平衡特性三相电路中，如果各相的电流和电压相等且相角相差120度，称为平衡三相电路。
在平衡三相电路中，线电流和相电流相等，线电压和相电压之间存在√3的倍数关系。
三相平衡电路的功率因数为1，功率因数为1表示电路中没有无功功率，只有有用功率。
三相平衡电路的三相功率相等，每相功率相等。
总之，三相交流电路的计算方法包括三相电压和相电压关系、三相电流和相电流关系、三相功率的计算、每相功率的计算、三相电力的计算、三相电路的电阻和电抗的计算以及三相电路的平衡特性等。
《单相,三相交流电路》计算公式定理归纳
添加标题
公式：I=U/R
定义：导体中的电流与电压成正比，与电阻成反比
适用范围：纯电阻电路
注意事项：电流、电压、电阻必须是同一时刻的数值
基尔霍夫电压定律：在任意一个电路中，任意时刻，沿任意闭合路径绕一周，各段电压的代数和等于零。
适用范围：适用于一切集总参数电路，包括交流电路和直流电路。
定义：基尔霍夫定律是电路的基本定律之一，它包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
定理内容：对于只含线性时不变二端元件的单口网络，其正向和反向的入端阻抗值在正弦交流稳态下一定相等；对于有n个线性时不变二端元件的复杂二端网络正向和反向的入端阻抗矩阵一定相等。
注意事项：在使用互易定理时需要注意其适用范围和限制条件，避免出现误判或错误应用。
汇报人：
无功功率：Q=UIsinθ
阻抗定义：表示电路元件对交流电的阻碍作用
阻抗计算公式：Z=R+jX，其中R为电阻，X为电抗
阻抗与频率的关系：阻抗随频率的变化而变化
阻抗的意义：阻抗的大小决定了电路的性能和稳定性
提高功率因数的方法：采用无功补偿装置、提高设备自然功率因数、采用人工补偿装置
定义：功率因数是指交流电路中电压与电流之间的相位差与功率之间的比值
计算公式：功率因数 = 有功功率 / 总功率
功率因数与电路性能的关系：功率因数越高，电路性能越好，反之则越差
PART THREE
电压计算公式：U=IR
电流计算公式：I=U/R
三相交流电路中，各相电压和电流的幅值相等，相位互差120度
三相交流电路中，线电压是相电压的√3倍，线电流等于相电流
说明：其中P为功率，U为电压，I为电流，cosθ为功率因数
功率因数定义：功率因数是指交流电路中有功功率与视在功率的比值
公式：I=U/R
定义：导体中的电流与电压成正比，与电阻成反比
适用范围：纯电阻电路
注意事项：电流、电压、电阻必须是同一时刻的数值
基尔霍夫电压定律：在任意一个电路中，任意时刻，沿任意闭合路径绕一周，各段电压的代数和等于零。
适用范围：适用于一切集总参数电路，包括交流电路和直流电路。
定义：基尔霍夫定律是电路的基本定律之一，它包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
定理内容：对于只含线性时不变二端元件的单口网络，其正向和反向的入端阻抗值在正弦交流稳态下一定相等；对于有n个线性时不变二端元件的复杂二端网络正向和反向的入端阻抗矩阵一定相等。
注意事项：在使用互易定理时需要注意其适用范围和限制条件，避免出现误判或错误应用。
汇报人：
无功功率：Q=UIsinθ
阻抗定义：表示电路元件对交流电的阻碍作用
阻抗计算公式：Z=R+jX，其中R为电阻，X为电抗
阻抗与频率的关系：阻抗随频率的变化而变化
阻抗的意义：阻抗的大小决定了电路的性能和稳定性
提高功率因数的方法：采用无功补偿装置、提高设备自然功率因数、采用人工补偿装置
定义：功率因数是指交流电路中电压与电流之间的相位差与功率之间的比值
计算公式：功率因数 = 有功功率 / 总功率
功率因数与电路性能的关系：功率因数越高，电路性能越好，反之则越差
PART THREE
电压计算公式：U=IR
电流计算公式：I=U/R
三相交流电路中，各相电压和电流的幅值相等，相位互差120度
三相交流电路中，线电压是相电压的√3倍，线电流等于相电流
说明：其中P为功率，U为电压，I为电流，cosθ为功率因数
功率因数定义：功率因数是指交流电路中有功功率与视在功率的比值
电路课件三相交流电路
无功功率
表示电路与电源之间交换 的功率，计算公式为 Q=UIsinφ。
视在功率
表示电路的总功率，计算 公式为S=UI。
03 三相交流电路的负载
星形连接的负载
总结词
星形连接是一种常见的三相交流电路的负载连接方式，具有对称性和平衡性。
详细描述
星形连接的负载将三个单相负载（如灯泡、加热器等）的一端连接在一起，另一 端分别接到三相电源的三个相线上。由于三个单相负载的阻抗和电流不同，它们 各自分配到的电压和电流也不同，但整体上保持对称和平衡。
稳定性பைடு நூலகம்
三相交流电的频率恒定，一般为50Hz 或60Hz，保证了电力系统的稳定运行 。
三相交流电的应用
工业用电
三相交流电广泛应用于工业生产 中，如电动机控制、加热设备等
。
家庭用电
家庭中的单相用电主要源自三相交 流电的分配，如照明、家电等。
电力系统
三相交流电是现代电力系统的基础 ，保障了整个电力网络的稳定运行 。
04 三相交流电路的变压器
变压器的结构与工作原理
变压器的基本结构
变压器由两个或多个绕组构成， 一个为初级绕组，另一个为次级 绕组，它们被一个共同的铁芯所
环绕。
工作原理
变压器通过电磁感应原理，将初 级绕组中的电能传递到次级绕组
中，实现电压和电流的变换。
变压器的种类
变压器有多种类型，如电力变压 器、音频变压器、中频变压器等
线圈和磁铁
发电机内部有若干线圈和 磁铁，当线圈旋转时，磁 通量发生变化，从而产生 三相交流电。
相位差
三相交流电的相位互差 120度，确保了三相交流 电的平衡和稳定性。
三相交流电的特点
平衡性
电路原理课件_第4章_谐振互感三相 (1)
g g 1 IL U ( ) ( j 0C ) U I C j 0 L
g
g
电感电流与电容电流幅值相同，相位差180°
2）并联谐振品质因数
谐振时电路感纳（容 纳）与电导之比。
1 0 L R
IL C Q R 1 1 IR L U
R
1 U 0 L
R 当 Q 0 L
i2 u22
di2 U12 e12 M dt
3）同名端 二个线圈间绕向不同时，产生的互感电压方向不同。
1
di1 0 ， 图1：当 i1 增加时 dt 线圈2互感电压方向为 2 2 。 di1 u2 M dt
di1 0， dt 线圈2互感电压方向为 2 2。
i1
2
u1
减小电阻或增大电感可使UL变大。电压放大。
对于电流源：采用并联谐振方法 。
IL R Q并 0 L I S
增大电阻或减小电感可使IL变大。电流放大。
4.2 互感耦合电路
1）互感现象 邻近线圈间由于磁通 的交链，一个线圈电流的 变化会在另一线圈产生感 应电势（互感电势），这 一现象为互感偶合。 线圈1中通以电流
dψ1 dL1i1 di1 L1 线圈1 的自感电势 e11 dt dt dt
用电压降表示 线圈2 的互感电势
di1 U11 e11 L1 dt
互感电压 参考方向
dψ21 dMi1 di1 e21 M dt dt dt
用电压降表示
i1 u11
u21
di1 U 21 e21 M dt
同理： 当 i 2 变化时，引起 的变化， 二个线圈中产生感应电势， 线圈2 的自感电势: 用电压降表示:
dl4三相交流电路
已知：
EA 220 0 EB 220 120 EC 220 240
IA
N'
IB
IC
每盏灯的额定值为: 220V、 100W
求：各相电流
用结点电压法
A
EA E
N
B
C EC B
IA
N'
IB
A
ICR
E A B IA R
N E B C IB R
N'
EC
IC R
每盏灯为220V、 100W
X
单相电动势。
定子
Z
•
B 转子
4.1.2 三相电动势的特征
eXA Em sint
eYB Em sint 120 eZC Em sint 240
E msi nt (12 )0
大小相等，频率相同，相位互差120º
4.1.3 三相电动势的瞬时关系
eA eB eC
Em
eA+eB+eC=0
4.1.4 三相电动势的相量关系
分析：
设线电压为380V。 A相断开后，B、C 两相串连， 电压UBC （380V）加在B、C 负载上。如果两相负载对称， 则每相负载上的电压为190V。
A 一层楼
二层楼
B
结果：二、三楼电灯全部变暗， 不能正常工作。
C
...
三层楼
问题2：
若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等 （设二楼灯的数量为三层的1/4 ）结果如何？
RU2 484
P
22 00 22 012022 0120
R
R
R
UN'
2 112
RRR
N
A EE BA B
EA 220 0 EB 220 120 EC 220 240
IA
N'
IB
IC
每盏灯的额定值为: 220V、 100W
求：各相电流
用结点电压法
A
EA E
N
B
C EC B
IA
N'
IB
A
ICR
E A B IA R
N E B C IB R
N'
EC
IC R
每盏灯为220V、 100W
X
单相电动势。
定子
Z
•
B 转子
4.1.2 三相电动势的特征
eXA Em sint
eYB Em sint 120 eZC Em sint 240
E msi nt (12 )0
大小相等，频率相同，相位互差120º
4.1.3 三相电动势的瞬时关系
eA eB eC
Em
eA+eB+eC=0
4.1.4 三相电动势的相量关系
分析：
设线电压为380V。 A相断开后，B、C 两相串连， 电压UBC （380V）加在B、C 负载上。如果两相负载对称， 则每相负载上的电压为190V。
A 一层楼
二层楼
B
结果：二、三楼电灯全部变暗， 不能正常工作。
C
...
三层楼
问题2：
若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等 （设二楼灯的数量为三层的1/4 ）结果如何？
RU2 484
P
22 00 22 012022 0120
R
R
R
UN'
2 112
RRR
N
A EE BA B
电工电子技术电路分析三相交流电路
Um
uA uB
uC
0
2
–Um
对称三相电压相量图
•
UC 120°
120°
•
UA
120°
•
UB
t
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。
分析问题时一般都采 用这种相序。
4.1.2 三相电源的星形联接
中点 或零点
N
相线
+
+– A
uA 中性线
–
uAB
––
N
uB
U• C
U• A
C
Y
•
UB
X U• AB U• CA B U• BC
提供一组三相对称电压U• C•来自UCAU• A
U• B U• BC
U• AB
由于三相电压对称，三相电压之和等于零
eA + eB + eC = 0
•
EA+
E•B+
•
EC
=
0
4.2. 1 负载4.的2 三联相交流电路的分析
接由三相电源供电的负载称为三相负载
= 3 UP30º
U• BC= U•B – U•C
= 3 UP ﹣90º
U• CA= U•C – U•A
Ul = 3 UP
= 3 UP 150º
在大小关系上，线电压是相电压的 3 倍，
在相位上, 线电压比相应的相电压超前30 º。
例4.1.1 发电机绕组星形联接，线电压 U•CA=380120ºV， 试求：U•AB 、U•BC 、U•A、U•B 和 U•C
不对称负载
N 对称负载
4.2. 2 负载星形联接的三相电
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。
三相交流电电路分析
iBC
线 电 流
IIICBA
IIICBAACB
IIIBCACAB
A
uCA
B C
uAB iA iAB
iB
uBC iC
iCA
ZAB
ZBC
ZCA
iBC
（1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。
（2）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），各相电流有
效值相等，相位互差120 。有效值为：
Ul 3Up 30 C
IN IA
IB IC
R
IAN
L
IBN C
ICN
解： (1)
相 电 压
UAN
1 3
UAB
30
1 3
U
l
30
UBN
1 3
UBC
30
1 3
U
l
150
UCN
1 3
UCA
30
1 3
U
l
90
令： Up
1 3 Ul
则相电压为：
A
N IN IA
R
IAN
B C
IB L
IBN C
ICN
B C
中线（零线）：N
2. 三相电源星形接法的两组电压 A
相电压：火线对零线间的电压。
uAN eA uBN eB
ec
uCN eC
e u eC A AN
N
eB
uBN B uCN C
UAN U P0 UBN U P 120 UCN U P120
UP代表电源相电压的有效值
UCN
120
120 120
4.1.1 三相电动势的产生 4.1.2 三相交流电源的连接
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三相电路的功率
(1)负载星形联结时的功率； (2)负载三角形联结时的功率P△。 解：每相阻抗均为
(1)负载星形联结时
第三节
三相电路的功率
第三节
三相电路的功率
(2)负载三角形联结时
第三节
三相电路的功率
第三节
பைடு நூலகம்
三相电路的功率
图4-13 三相交流电源相序指示器
一、电容判别法
第三节
三相电路的功率
假设电容接在U相电源线上，由于电容的移相（指电容两端的电压 比流过它的电流滞后90°)作用，使连接到V相电源线上的白炽灯和W 相电源线上的白炽灯所承受的电压不等，其规律是V相电源线上电 压大于W相电源线上的电压，所以在测试时灯泡较亮的一相就可以 认为是V相，灯泡较暗的则可以认为是W相。 二、电感判别法
第二节
三相负载的连接
(2)U相短路时，其他两相负载每相都承担线电压即
二、三相负载的三角形联结
第二节
三相负载的连接
图4-11 负载的三角形联结
第二节
三相负载的连接
第二节
三相负载的连接
图4-12 三相负载三角形 联结时的相量图
第二节
三相负载的连接
第三节
三相电路的功率
第三节
三相电路的功率
第三节
第三节
三相电路的功率
2)掌握判别三相电源相序的方法。 3)加深对交流电源相序的理解。 二、实训器材 电源开关、电容（2μF/500V）、白炽灯（40W/220V）及接线端子 等。 三、实训内容
1)连接电路。 2)通电前准备。 3)经指导教师同意后方可接通电源，观察实验现象，判断三相电源
相序。 四、实训电路 三相交流电源相序指示器电路如图4⁃18所示。
第四章
三相交流电路的分析与计算
第四章
第一节 第二节 第三节
三相交流电路的分析与计算
三相电源 三相负载的连接 三相电路的功率
第一节 三 相 电 源
一、三相对称电源
图4-1 三相交流发电机的原理
第一节 三 相 电 源
第一节 三 相 电 源
图4-2 三相对称电动势的波形图和相量图
第一节 三 相 电 源
图4-7 三相负载的星形联结
第二节
三相负载的连接
解法一：公式计算法
第二节
三相负载的连接
图4-8 利用相量图求解
解法二：利用相量图求解，如图4-8所示。
第二节
三相负载的连接
第二节
三相负载的连接
图4-9 三相三线制星形联结
第二节
三相负载的连接
图4-10 例4-2图
解：(1)U相断路时,其他两相负载相当于串联分担线电压
图4-14 直流电功率的测量
二、交流有功功率的测量 在交流电路中，通常选用电动式功率表测量电路的有功功率。
第三节
三相电路的功率
图4-15 测量单相交流功率
第三节
三相电路的功率
图4-16 两表法测量三相负载功率
第三节
三相电路的功率
图4-17 三表法测量三相负载功率
一、实训目的 1)熟悉三相交流电源相序指示器的原理。
第一节 三 相 电 源
图4-6 三相电源的 三角形联结
第一节 三 相 电 源
三、三相电源的三角形联结 如图4⁃6所示，将三相交流发电机三相绕组的首尾端依次相连，然 后从三个连接点引出三根导线，这种连接方式称为三相电源的三角 形联结（△联结）。
第二节
三相负载的连接
一、三相负载的星形联结 三相负载的星形联结如图4⁃7所示，把各相负载的一端连在一起接 到三相电源的中性线上，连接点N′称为负载的中性点，另一端分别 接到三相电源的三根相线上。
图4-3 三相电源的星形联结
二、三相电源的星形联结
第一节 三 相 电 源
如图4⁃3所示，将三相交流发电机绕组的末端U2、V2、W2连接在一 起，连接点N称为电源的中性点，引出的导线称为中性线，一般用 浅蓝色表示。
图4-4 三相四线制电源
第一节 三 相 电 源
图4-5 三相电源星形联结时 的电压相量图
将电容判别法中的电容换为电感，由于电感移相与电容移相情况相 反，故判别结果也相反，即在测试时灯泡较暗的一相就可以认为是 V相，灯泡较亮的则可以认为是W相。
一、直流功率的测量
第三节
三相电路的功率
直流功率的测量可以采用电动式功率表（瓦特计）直接测出功率值， 也可以采用间接测量的方式，即根据P=UI，利用直流电流表和直流 电压表测得的数值计算而得。
第三节
三相电路的功率
图4-18 三相交流电源相序指示器电路
五、实训记录 1)写出实训要点、实训时所遇到的问题及解决方法。
第三节
三相电路的功率
2)思考题：如果实训中选用电解电容，会出现什么现象？
图4-19 题4-3图
第三节
三相电路的功率
图4-20 题4-5图