第八章 三相正弦交流电路
三相正弦交流电路
三相正弦交流电路三相正弦交流电路引言三相电路是现代电力系统中最常见的电路之一，它由三个相位相差120度的正弦波组成。
三相电路具有许多优点，例如功率因数高、稳定性好等。
在这篇文章中，我们将讨论三相正弦交流电路的基础知识、构造和应用。
一、基础知识1. 三相交流电源三相交流电源是由三个单独的正弦波组成的。
这些波形分别称为A、B 和C相。
在一个完整的周期内，每个相位都会完成一次完整的周期。
2. 相序在三相系统中，每个相位都有一个特定的顺序，称为相序。
通常情况下，我们使用ABC或123来表示不同的相序。
3. 交流负载与单相系统不同，三相系统中通常使用更大型号的负载设备。
这些负载设备包括大型机器、发动机和变压器等。
二、构造1. 三线制系统最常见的三线制系统由A、B和C线组成。
这些线被连接到一个称为“星形连接”的中心节点上。
2. 四线制系统四线制系统由A、B和C线以及一个称为“中性线”的线组成。
这些线被连接到一个称为“星形连接”的中心节点上。
3. 三相变压器三相变压器是一种用于将电能从一个电路传输到另一个电路的设备。
它由三个独立的线圈组成，每个线圈都与不同的相位相连。
三、应用1. 电力系统三相交流电路在现代电力系统中得到了广泛应用。
它们通常用于输送大量的电能，例如在高压输电线路中。
2. 工业和制造业许多工业和制造业过程需要使用大型机器和设备。
这些设备通常需要大量的电能才能运行，因此使用三相交流电路是非常重要的。
3. 交通运输许多交通运输系统，如地铁、高速列车和飞机等，都使用三相交流电路来提供动力。
结论综上所述，三相正弦交流电路是现代电力系统中最常见的类型之一。
它由三个正弦波组成，并具有许多优点，例如功率因数高、稳定性好等。
在许多领域中都得到了广泛应用，包括工业、制造业、交通运输等。
第八章 三相正弦交流电试题及答案
第八章三相正弦交流电试题及答案下列不属于用电保护装置的是（）。
[单选题] *A、漏电保护器B、空气熔断器C、电能表(正确答案)2．下列说法正确的是（）。
[单选题] *A、它们同时到达最大值。
B、它们的相位相同。
C、它们的频率相同。
(正确答案)3．下列三相对称电动势说法不正确的是（）。
[单选题] *A、它们同时到达最大值。
B、它们的相位相同。
(正确答案)C、它们的频率相同。
4．任意两种相线之间的电压称为（）。
[单选题] *A、相电压B、线电压(正确答案)A、 C、中线电压5．三相四线制供电系统中，线电压和相电压是（）。
[单选题] *A、对称的(正确答案)B、不对称的C、无法确定6．保护接地主要应用在中性点（）的电力系统中。
[单选题] *A、直接接地B、不接地(正确答案)C、无法确定7．保护接零主要应用在中性点（）的三相四线制供电系统中。
[单选题] *A、直接接地(正确答案)B、不接地C、无法确定8．中性线（或零线）一般用（）色线或淡蓝色线表示。
[单选题] *A、红B、黄C、黑(正确答案)9．在三相发电机中一般用（）色线表示U相线（或火线）。
[单选题] *A、黄(正确答案)B、绿C、红10．在三相发电机中一般用（）色表示V相线（或火线）。
[单选题] *A、黄B、绿(正确答案)C、红11．在三相发电机中一般用（）色表示W相线（或火线）。
[单选题] *A、黄B、绿C、红(正确答案)12．线电压的相位（）相应的相电压30。
[单选题] *A、超前(正确答案)B、滞后C、无法确定13．三相四线制供电系统通常在（）系统中采用。
[单选题] *A、高压输电B、低压配电(正确答案)C、无法确定14．在（）系统中，通常三相三线制供电系. [单选题] *A、高压输电(正确答案)B、低压配电C、无法确定15．三相三线制供电系统由三根（）组成的，用符号“Y”表示。
[单选题] *A、零线B、中性线C、相线(正确答案)16．三相四线制供电系统由三根（）和一根中性线组成的，用符号“Y0”表示。
三相正弦交流电路
三相正弦交流电路三相正弦交流电路是一种用于供电的电力系统，它由三个相位相差120度的正弦波电压组成。
这种电路常用于工业领域，如工厂、矿山等地方，在这些地方需要大量电力供应。
下面将介绍一下三相正弦交流电路的基本组成和工作原理。
三相正弦交流电路由三个相互独立的相位电源组成，每个电源的电压和电流都是正弦波形式。
这三个电源相互连接，形成一个闭合的电路，形成一个三角形的电路结构。
电源之间的电压相位差为120度，这样可以保证电流在电路中的连续性。
在三相正弦交流电路中，有三种重要的参数，分别是相电压、线电压和线电流。
相电压是指每相的电压大小，在正弦波中呈周期性变化；线电压是指每两相之间的电压大小，在正弦波中也呈周期性变化；线电流是指三个电源之间的电流大小，在正弦波中也呈周期性变化。
这些参数之间有一定的关系，可以通过一些公式进行计算。
三相正弦交流电路的工作原理是基于电压和电流之间的相位差。
在每个周期内，电源会按照一定的频率和相位差的规律变化。
这样可以达到电流在电路中的连续性，保证电路的稳定工作。
当三相正弦交流电路连接到负载上时，负载会根据电路的电压和电流来消耗能量，完成所需要的功率输出。
三相正弦交流电路的优点是功率输出稳定，电流连续性高，适用于大功率供电。
与之相比，单相交流电路可能会存在电流断续现象，功率输出不稳定的问题。
因此，三相正弦交流电路在工业领域得到了广泛应用。
总之，三相正弦交流电路是一种稳定可靠的电力供应系统，它通过三个相位相差120度的正弦波电压来提供电能。
这种电路具有高稳定性、高效率和高功率输出的特点，广泛应用于工业领域。
通过以上介绍，相信对三相正弦交流电路有了更进一步的了解。
三相正弦交流电路是一种常见且重要的电路系统，其广泛应用于各个工业领域。
在这些领域，需要大量而稳定的电力供应，而三相正弦交流电路能够提供这样的稳定和高效率的电力输出。
接下来，将从三相正弦交流电路的重要性、特点和应用领域等方面继续探讨。
第八章正弦交流电路第一节纯电阻电路
三、相位关系
电阻的两端电压u与通过它的电流i同相，其波形图和
相量图如图8-1所示。
图8-1 电阻电压u与电流i的 波形图和相量图
【例8-1】在纯电阻电路中，已知电阻 R = 44 ，交流电压u = 31流的解析式。 解：解析式 i u 7.07 sin(314t + 30) A，大小(有效值)为
是正弦交流电流的振幅。这说明，正弦交流电压和电流的 振幅之间满足欧姆定律。
二、电压、电流的有效值关系
电压、电流的有效值关系又叫做大小关系。 由于纯电阻电路中正弦交流电压和电流的振幅值之间 满足欧姆定律，因此把等式两边同时除以 2 ，即得到有 效值关系，即
U I R 或 U RI
这说明，正弦交流电压和电流的有效值之间也满足欧姆 定律。
R
I
7.07 2
5A
第一节
纯电阻电路
一、电压、电流的瞬时值关系
二、电压、电流的有效值关系
三、相位关系
只含有电阻元件的交流电路叫做纯电阻电路，如含有 白炽灯、电炉、电烙铁等电路。
一、电压、电流的瞬时值关系
电阻与电压、电流的瞬时值之间的关系服从欧姆定律。 设加在电阻R上的正弦交流电压瞬时值为u = Umsin( t)， 则通过该电阻的电流瞬时值为 u Um i sin( t ) I m sin( t ) R R Um Im 其中 R
三相正弦交流电路
IA
IC 3ICA 30 U BC
所以负载对称时三角形接法旳特点:
A
iA
uCA uAB
iAB
iCA
B
iB
C uBC iC
iBC
负载对称三角
形接法，负载
两端旳电压等
于电源旳线电
压；线电流是 相电流旳 3倍， 相位落后相应 旳相电流30°。
U Il
p负载3IpU l
30
各电流旳计算
A
每相负载电流
S Y•
CZ 首端 末端
C
N 三线圈空间位置
各差120o
X
转子装有磁极并以
旳速度旋转。三个
线圈中便产生三个单相电动势。
定子 Z
•
B 转子
二、对称三相正弦量旳体现式
一般以A相电压uA为参照正 弦量
记为uA 2U sin tV
uB 2U sin(t 120 )V uC 2U sin(t 120 )V
星形接法时： Ul 3U p Il I p
三角形接法时： Ul U p Il 3I p
P 3 Ul Il cos
在三相负载对称旳条件下，三相电路旳功率：
有功功率：P 3Ul Il cos 无功功率：Q 3Ul Il sin
视在功率：S 3Ul Il
瞬时功率p
p uAiA uBiB uCiC
2.5 三相正弦交流电路
§2.5.1 对称三相正弦量
三相制： 三个电压源，频率相同，波形相同，相位不 同， 由它们构成旳供电体系。 对称三相正弦量:三个频率相同，幅值相同，相位互 差120度旳正弦电流或电压。
一：对称三相正弦量旳产生
由三相交流发电机产生。
对称三相交流电旳产生
三相正弦交流电路课件
三相交流电的特点
三相交流电是指在供电系统中使用的三个相位的交流电，每个相位之间相差 120度。
三相交流电比单相交流电更加稳定和高效，可以提供更大的功率，用于供电 工业和商业设备。
三相正弦交流电路的构成要素
1 发电机
将机械能转化为电能的设备。
3 开关和保护设备
用于控制和保护路课件
欢迎来到三相正弦交流电路课件！本课件将带您深入了解交流电的基本概念， 三相交流电的特点，以及三相正弦交流电路的构成要素和工作原理。
交流电的基本概念
交流电是指电流方向和大小周期性变化的电流，交流电的频率通常以赫兹 （Hz）为单位表示，如50Hz。
交流电的基本特点是其电流和电压随时间呈正弦变化，形成一条连续的正弦 曲线，也称为正弦波。
用于调整电压水平的设备。
4 负载
消耗电能的设备或部件。
三相正弦交流电路的工作原理
三相正弦交流电路通过三个相位交替地提供电压和电流，以供应给负载。 通过相位差的变化，使三个交流电波形在时间上相互平衡，确保电力的连续 供应和稳定性。
三相正弦交流电路的基本计算方法
计算三相交流电路中的电压、电流、功率等参数需要使用欧姆定律、功率公式和复数计算方法。 根据负载的性质和三相电路的连接方式，可以计算出所需的电路元件和参数。
电力输送
用于输送远距离的电能，减少能源损耗和线路 压降。
电信设备
用于供电通信基站和数据中心，提供稳定和可 靠的电力。
三相电力的电压和电流关系
连接方式 星型连接 三角连接
电压关系 相电压 = 线电压 相电压 = 线电压 × √3
电流关系 相电流 = 线电流 相电流 = 线电流 × √3
三相正弦交流电路的实际应用
工业生产
第八章 正弦交流电路 练习题答案
电工技术基础与技能第八章 正弦交流电路 练习题班别：高二（ ） 姓名： 学号： 成绩：一、是非题1、电阻元件上电压、电流的初相一定都是零，所以它们是同相的。
（ ）2、正弦交流电路，电容元件上电压最大时，电流也最大。
（ ）3、在同一交流电压作用下，电感L 越大，电感中的电流就越小。
（ ）4、端电压超前电流的交流电路一定是电感性电路。
（ ）5、有人将一个额定电压为220V 、额定电流为6A 的交流电磁铁线圈误接在220V 的直流电源上，此时电磁铁仍将能正常工作。
（ ） 6、某同学做荧光灯电路实验时，测得灯管两端电压为110V ，镇流器两端电压为190V ，两电压之和大于电源电压220V ，说明该同学测量数据错误。
（ ） 7、在RLC 串联电路中，U R 、U L 、U C 的数值都有可能大于端电压。
（ ） 8、额定电流100A 的发电机，只接了60A 的照明负载，还有40A 的电流就损失了。
（ ） 9、在RLC 串联电路中，感抗和容抗数值越大，电路中的电流也就越小。
（ ） 10、正弦交流电路中，无功功率就是无用功率。
（ ）二、选择题1、正弦电流通过电阻元件时，下列关系式正确的是（ ）。
A.t R U i R ωsin =B. R U i R =C. R U I R =D. )sin(ϕω+=t RUi R2、纯电感电路中，已知电流的初相角为-60°，则电压的初相角为( )。
A.30°B.60°C.90°D.120° 3、加在容抗为100Ω的纯电容两端的电压V t )3sin(100u c πω-=，则通过它的电流应是（ ）。
A. A t )3sin(i c πω+= B. A t )6sin(i c πω+=C. A t )3sin(2i c πω+=D. A t )6sin(2i c πω+=4、两纯电感串联，X L1=10Ω，X L2=15Ω，下列结论正确的是（ ）。
《电路》第五版原著：邱关源修订：罗先觉(内蒙古工业大学用
重点
相
1、正弦交流电源
2、正弦交流电路
量
3、电路元件相量形式的VAR
§8 — 1 正弦交流电的基本概念
一、正弦交流电源
定义：大小、方向随时间作正弦周期性变化的电源。
1、产生
2、表示方法
A
ºI N w
ºS
X
瞬时值 u(t)=Umcos(w t +yu ) i(t)=Imcos(w t +yi)
u 波t
3、 正弦量的三要素：
(1) 幅值 (amplitude) (振幅、 最大值、峰 值) Um Im、
反映正弦量的大小
(2) 角频率(angular frequency) w
w 2 f 2 T
反映正弦量的变化速度
(3) 初相位(initial phase angle) y (w t +y ) 相位
u, i
• >0， u 领先(超前)i ，
或i 落后(滞后) u。
u i
•<0， i 领先(超前) u，
或u 落后(滞后) i。
0
yu yi
相位比较
wt
特殊相位关系：
= 0 ， 同相
u, i u
i
0
wt
= ( 180o ) ，反相
u, i u
0
iw t
u, i u i
0
= + 90° 正交
=A cos（wt + y ）+ j A sin （wt+ y ）
复函数
旋转矢量在横轴的投影
与正弦量A cos（wt + y ） 相似
可以用复数表示正弦量。
表示正弦量的复数称相量。
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三相异步电动机星形和三角形两种接法练习
第三节 三相交流电路的功率
【教学目标】
1.了解对称三相电路功率的概念 。 2.学会对称三相电路功率的计算。
【教学重点】
对称三相电路有功功率的计算
【教学难点】
三相电路功率计算公式的理解
【课时安排】
2课时
【观察与思考】
三相异步电动的铭 牌上标着“750瓦”、
用万用表的电阻挡 对所连接电路进行 短路或断路的检查， 直到电路连接正确 为止。
小提示：①电流表应选择交流电流表。②交 流电流表的量程应大于电路中的被测电流值， 使用前必须先进行估算。
任务三 线路中电压与电流的测量1.测量有中性线时Fra bibliotek相负载的电流与电压
操作步骤： ①检查电路连接无误后，接通三相电源，此时，三个小灯泡均点亮， 如果不是，再次检查电路连接的可靠性。
将各相负载的末端U2、V2、W2连在一起接到三相电源的中性线上，把各 相负载的首端U1、V1、W1分别接到三相交流电源的三根相线上，这种连 接方式称为三相负载有中性线的星形联结法，用符号“Y0”表示。
三相负载有中性线的星形联结图
三相负载的连接 3.电路特点
①负载的相电压等于电源相
电压（UYP＝UP）
电压
用电保护
3. 使用漏电保护装置
漏电保护装置的作用是防止由漏电引起的触电事故和 单相事故；其次是防止由漏电引起的火灾事故以及监视 或切除一相接地故障。有的漏电保护装置还能切除三相 电动机的断相运行故障。
【课堂小结】 1.用电设备的保护接地 2.用电设备的保护接零 3.使用漏电保护装置
【课堂练习】 教材中思考与练习第1、2、3题
，将其星形联结，接在线电压为380 V的对称三相电源上，试求电路 的线电压、线电流、负载的相电压、相电流及有功功率。
，
【课堂小结】 1.三相交流电路的功率： P 3U L I L cos Q 3U L I L sin
S 3U L I L S P2 Q2
第四节 用电保护
【教学目标】
1.掌握保护接地的方法，了解其原理与应用。 2.理解保护接零的原理，了解其应用。
第八章 三相正弦交流电路
第一节 三相正弦交流电源 第二节 三相负载的连接 第三节 三相交流电路的功率 第四节 用电保护
实训项目十二 三相对称负载星形联结电 压、电流的测量
第一节 三相正弦交流电源
【教学目标】
1.理解三相正弦对称电源、相序的概念。 2.了解电源星形连结的特点，能绘制其电压矢 量图。 3.了解我国电力系统供电制，说出相电压与线 电压的关系。
任务三 线路中电压与电流的测量
2.测量无中性线时各相负载的电流与电压
操作步骤： ①在切断电源的情况下，断开三相四线制中的中性线。 重复以上① 、②、③、④步骤。
三相对称负载星形联结时电压与电流测试技训表
【实训小结】
把“三相对称负载星形联结电压、电流测量”的方法与步骤、收获 与体会及实训评价填入实训小结表
②负载的线电压与相电压的 关系为
UL＝ 3UYP
③线电流等于相电流，即
IYL＝IYP
④中线电流等于零，即
IN IU IV IW 0
在这种情况下，中性 线没有电流通过，去 掉中性线也不影响三 相电源的正常工作， 为此常采用三相三线
制电路
【例1】星形联结的对称三相负载，每相的电阻R＝6，感抗XL＝8，接
中性点不直接接地的供电系统危险性
保护接地措施
用电保护
2.用电设备的保护接零
将电气设备在正常情况下不带电的金属外壳及金属支架与供电系统的 中性线连接，称为保护接零。保护接零主要应用在中性点直接接地的 三相四线制供电系统中。
保护接零的安全作用
用电保护
小提示：接地和接零不能混用
当M2发生碰壳 事故时，若人 同时触到接地 设备外壳和接 零设备外壳， 人体将承受相
三相四线制供电系统
小提示：通常在低压配电系统中采用三相四线制供电系统；在高压输 电系统中，通常采用只由三根相线组成的三相三线制供电系统。
二、三相电源的连接
2.相电压与线电压
相电压：是相线与中性线之间的电压，分别用符号“UU、UV、UW”表 示U、V、W各相电压的有效值，通常用UP泛指相电压。 线电压：是指相线与相线之间的电压，分别用符号“UUV、UVW、UWU” 表示UV、VW、WU各线电压的有效值，通常用UL泛指线电压。
线电压、线电流
三相对称负载的无功功率和视在功率的计算公式为：
Q 3U L I L sin
S 3U L I L
三者间的关系为： S P2 Q2
小知识：三相负载铭牌上标注的功率是额定有功功率，电压为 额定线电压，电流为额定线电流。
【例1】有一个对称三相负载，每相负载的电阻R＝60，感抗XL=80
三相负载的连接
5.三相异步电动机星形（Y）和三角形（△）两种接法实例
U1、V1、W1接 三相电源
U2 、 V2 、 W2 短接
（a）定子绕组的Y联结
U1 、 V1 、 W1 接三相电源
U1接W2 V1接U2 W1接V2
保护 接地线
（b）定子绕组的△联结
【课堂小结】 1.三相负载 2.三相负载的星形联结 3.电路特点 4.中性线的作用 5.三相异步电动机星形和三角形两种接法实例
三相异步电动机的接线盒
三相负载的连接 1.三相负载
三相负载：是指用三相电源供电的设备，如三相异步电动机、 三相电炉等。
在三相交流电路中，各相负载的大小和性质都相等（即ZU＝ZV＝ZW）
的三相负载称为三相对称负载，如三相异步电动机、三相电炉等。否则， 称为三相不对称负载，如三相照明电路中的负载。
三相负载的连接 2.三相负载的星形联结
【例2】我们把额定电压为220V，功率为100W、40W和60W的三个白炽灯A、
B、C作星形联结，然后接到相电压为220V的三相四线制电源上。在U、V、W三
根相线上分别装有开关SU、SV、SW，为了便于说明问题，在中线上也装有开关SN， 如下图（a）所示。试分析：
（1）开关SU、SV、SW、SN都闭合时，白炽灯A、B、C是否都能正常发光？ （2）开关SU断开，开关SV、SW、SN闭合时，白炽灯A、B、C能否正常发光？ （3）开关SU、SV断开，开关SW、SN闭合时，白炽灯A、B、C能否正常发光？ （4）开关SN、SW断开，开关SU、SV闭合时，白炽灯A、B、C能否正常发光？
实训项目十二 三相对称负载星形联 结电压、电流的测量
【教学目标】
1.掌握三相负载星形联结方法。 2.掌握三相对称负载星形联结电压、电流的测量 方法与步骤。 3.进一步了解中性线的作用。
【教学重点】
三相对称负载星形联结电压、电流的测量方 法与操作步骤。
【教学难点】
电流的测量
【课时安排】
2课时
任务一 对照原理图，识别元器件
三相对称电源的解析式：
uU U m sin t uV U m sin(t 120 ) uW U m sin(t 120 )
设U相的 初相为
零
三相正弦对称电源的波形图和矢量图
一、三相正弦交流电
2.三相交流电的相序
三相交流电随时间按正弦规律变化，它们到达最大值（或零值）的先后
次序叫做相序。
正序：把U－V－W－U的顺序称为正
【教学重点】
保护接地与保护接零的重要性
【教学难点】
保护接地与保护接零原理的理解
【课时安排】
2课时
【观察与思考】
你知道这个 孔有什么作
用吗？
你知道为什 么电动机工 作时必须可 靠接地？
用电保护
1.用电设备的保护接地
将电气设备在正常情况下不带电的金属外壳及金属支架与大地作电气 连接，称为保护接地。保护接地主要应用在中性点不接地的供电系统 中。
“380伏”、 “1.68安”分别指 该电动机的额定功 率、额定线电压、 额定线电流，那么， 你知道铭牌上的额 定功率与额定线电 压、额定线电流之 间有什么样的关系
呢？
三相交流电路的功率
在对称三相电路中，三相对称负载消耗的总功率为：
P 3U P I P cos
相电压、相电流
P 3U L I L cos
【教学重点】
三相电源星形联结的特点及相电压与线电压 的关系
【教学难点】
相电压与线电压的关系
【课时安排】
2课时
【观察与思考】
单相 三相
单相、三相电动机铭牌
你能说出电动 机铭牌上标注 的“单相”、 “三相”分别 表示什么意思 吗?
一、三相正弦交流电
1.三相正弦对称电源
工程上，把频率相同、最 大值相等、相位彼此相差 120的三个正弦交流电源 称为三相正弦对称电源。
①线电压是相电压的 3倍 ②线电压的相位超前相应的相电 压30 ③相电压和线电压都是对称的
三相四线制电源电压矢量图
【例1】已知三相四线制供电系统中，V相电源的瞬时值表达式为
uV 220 2 sint V，按正序写出的 uU 、uW 瞬时值表达式。
、
【课堂小结】 1.三相正弦交流电 2.三相电源的连接
【课堂练习】 教材中思、 考与练习第1、2题
第二节 三相负载的连接
【教学目标】
1.了解对称负载与不对称负载的概念。 2.了解对称负载星形联结的特点。 3.了解中性线的作用。
【教学重点】
负载星形联结的特点
【教学难点】
中性线的作用
【课时安排】
2课时
【观察与思考】
你知道这六个接 线柱该如何接？ 又如何把其接到 三相四线制供电 系统中去呢？
1.电气原理图
由三相四线制 电压、三个完 全对称的灯泡、 三个交流电流
表组成
三个灯泡作星形联结时的电气原理图