第5章 三相电路 电工学课件(上)
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电工电子技术第五章三相电路优秀课件
A
C B
uA
iA
iN
uB uC
iB
|ZA|
|ZB| |ZC|
iC
三相星形负载的电流计算
对于星形联接的三相电路,每相负载中的电流为：
••
••
II
AA
UU AA ZZ AA
;;
•
•
IB
UB
;
ZB
•
•
IC
UC
。
ZC
15
2021年3月27日星期六
负载电路的星形联接
A
C B
uA
iA
iN
uB uC
iB
|ZA|
相位互差120o。
17
负载电路的星形联接
2021年3月27日星期六
A
C B
uA
iA
iN
uB uC
iB
|ZA|
|ZB| |ZC|
iC
此时中线电流等于零，即：
•
•
•
•
IN IA IB IC 0
.
.
UC IC
C .
UA
在对星形联接三相对称电路进 行计算时，一般只计算一相即
12
负载电路的星形联接
2021年3月27日星期六
我国供电系统提供三相对称电源采用三相四 线制，相电压为220V，线电压为380V，负载接 入电路必须满足其电压的额定值。
其电路如图所示：
A
C B
uA
iA
iN
uB uC
iB
|ZA|
|ZB| |ZC|
iC
下面讨论负载的线电压、相电压、线电流、相
电流及其关系。
.
UB
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。
《电工技术》教学课件——第五章 三相电路
U+– B–U
U AB
CA
–
N
U C
U B
30°
U
+
C+
U–+
BC
B C
根据KVL定律
U B
UUUCABACB
U U U
A B C
UUUCBA
由相量图可得
UAB 3UA 30 UL 30
U AB U A
3UP 30
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
同理 UBC UCA
3UB 30 3UC 30
源线电压 uAB 380 2 sin(314 t 30)V 。 负载为
电灯组，若RA=RB= RC = 5 ，求线电流及中性线电
流 IN ; 若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,求线电流及
中性线电流 IN 。
相量图
.
EC
120° 240° 360°
0
2
120° .
120°
EA
t
120°
.
EB
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
三个正弦交流电动势满足以下特征
最大值相等
频率相同
称为对称三相电动势
相位互差120°
对称三相电动势的瞬时值之和为 0
即：eA eB eC 0
或 E A E B EC 0
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
5.1 三相电压
1. 三相电压的产生
(首端) A B C
工作原理：动磁生电
+ ++
Y •
C
A • S
+
-
N
定子 Z
• 转子
B
U AB
CA
–
N
U C
U B
30°
U
+
C+
U–+
BC
B C
根据KVL定律
U B
UUUCABACB
U U U
A B C
UUUCBA
由相量图可得
UAB 3UA 30 UL 30
U AB U A
3UP 30
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
同理 UBC UCA
3UB 30 3UC 30
源线电压 uAB 380 2 sin(314 t 30)V 。 负载为
电灯组，若RA=RB= RC = 5 ，求线电流及中性线电
流 IN ; 若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,求线电流及
中性线电流 IN 。
相量图
.
EC
120° 240° 360°
0
2
120° .
120°
EA
t
120°
.
EB
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
三个正弦交流电动势满足以下特征
最大值相等
频率相同
称为对称三相电动势
相位互差120°
对称三相电动势的瞬时值之和为 0
即：eA eB eC 0
或 E A E B EC 0
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5.1 三相电压
1. 三相电压的产生
(首端) A B C
工作原理：动磁生电
+ ++
Y •
C
A • S
+
-
N
定子 Z
• 转子
B
第五章三相电路电工学
& I BC
& I CA
A
iA
iCA
ZCA
i AB
Z AB
& U AB = Z
& U BC = Z
& U CA = Z
Z BC
B
C
iB
iC
iBC
三相负载电流对称
电工学
§5-3 负载三角形联接的三相电路
推导相电流和线电流的关系
& & & & & I A = I AB − I CA = I AB − I AB ∠ 1 20 °
1 T P = ∫ pdt = 3UP I P cos φ T 0
= 3PP
§5-4 三相功率 电工学 P = 3 PP = 3U P I P cos ϕ
A
N
iA
iN
ZB
ZA
1）Y联接 1 1 U p = ___U l , I p = __ I l 3
Ul I l cos ϕ = 3U l I l cos ϕ P = 3U p I p cos ϕ = 3 3
• •
& & & & I N = I A + I B + IC
U C UC ∠120° IC = = = I C ∠120° − ϕC ZC ZC ∠ϕC
•
•
电工学
1. 对称负载时
§5-2 负载星形联接三相电路
•
A
•
IA
•
+
A
•
Z A = Z B = ZC = Z
•
_
U
IN
UB
•
Z
N′
& I CA
A
iA
iCA
ZCA
i AB
Z AB
& U AB = Z
& U BC = Z
& U CA = Z
Z BC
B
C
iB
iC
iBC
三相负载电流对称
电工学
§5-3 负载三角形联接的三相电路
推导相电流和线电流的关系
& & & & & I A = I AB − I CA = I AB − I AB ∠ 1 20 °
1 T P = ∫ pdt = 3UP I P cos φ T 0
= 3PP
§5-4 三相功率 电工学 P = 3 PP = 3U P I P cos ϕ
A
N
iA
iN
ZB
ZA
1）Y联接 1 1 U p = ___U l , I p = __ I l 3
Ul I l cos ϕ = 3U l I l cos ϕ P = 3U p I p cos ϕ = 3 3
• •
& & & & I N = I A + I B + IC
U C UC ∠120° IC = = = I C ∠120° − ϕC ZC ZC ∠ϕC
•
•
电工学
1. 对称负载时
§5-2 负载星形联接三相电路
•
A
•
IA
•
+
A
•
Z A = Z B = ZC = Z
•
_
U
IN
UB
•
Z
N′
电工学 第五章 三相交流电路
返回
A UA N (X.Y.Z) B
.
C
UC
.
UB
返回
.
2. 各点与线的名称 N为中性点 零点 由N点引出的线叫中性 为中性点(零点 为中性点 零点),由 点引出的线叫中性 零线)。 线(零线 。由A、B、C三端引出的线为端 零线 、 、 三端引出的线为端 火线)。 线(火线 。 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 各端线与中性线之间的电压就是 相电压。用有效值U 表示。 相电压。用有效值 A、UB、UC 表示。 一般用U 表示，如图所示。 一般用 P表示，如图所示。 线电压:各端线之间的电压为线电压. 线电压:各端线之间的电压为线电压. 用有效值U 表示。 用有效值 AB、UBC、UCA表示。 一般用U 表示，如图所示。 一般用 L表示，如图所示。
CA C A
& UAB = U∠0° U∠ 120° = U U( 1 j 3 2) 2
= U(3/ 2 + j 3 2) = 3U∠30°
返回
& & UAB = 3UA∠30° & & UBC = 3UB∠30°
& & UCA = 3UC∠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, 可见:在星形联结的对称三相电源中, 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° 线电压超前相电压 °。 线电压也是对称的。 线电压也是对称的。
解： U =6kV UL = 3UP =10.4kV P & & = 6∠0°kV UB = 6∠ 120°kV UA & U = 6∠ 240° = 6∠120° kV
A UA N (X.Y.Z) B
.
C
UC
.
UB
返回
.
2. 各点与线的名称 N为中性点 零点 由N点引出的线叫中性 为中性点(零点 为中性点 零点),由 点引出的线叫中性 零线)。 线(零线 。由A、B、C三端引出的线为端 零线 、 、 三端引出的线为端 火线)。 线(火线 。 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 各端线与中性线之间的电压就是 相电压。用有效值U 表示。 相电压。用有效值 A、UB、UC 表示。 一般用U 表示，如图所示。 一般用 P表示，如图所示。 线电压:各端线之间的电压为线电压. 线电压:各端线之间的电压为线电压. 用有效值U 表示。 用有效值 AB、UBC、UCA表示。 一般用U 表示，如图所示。 一般用 L表示，如图所示。
CA C A
& UAB = U∠0° U∠ 120° = U U( 1 j 3 2) 2
= U(3/ 2 + j 3 2) = 3U∠30°
返回
& & UAB = 3UA∠30° & & UBC = 3UB∠30°
& & UCA = 3UC∠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, 可见:在星形联结的对称三相电源中, 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° 线电压超前相电压 °。 线电压也是对称的。 线电压也是对称的。
解： U =6kV UL = 3UP =10.4kV P & & = 6∠0°kV UB = 6∠ 120°kV UA & U = 6∠ 240° = 6∠120° kV
电工学第5章 三相电路
Z ZZ
若各相负载不相等，将如何？
EW
EU
N
EV
IN
IU
IV
IW
R1
N'
I1 I3
R2 I2 R3
已知：每项电压 UP 220V ；负载为点灯组，在额定
电压下 其电阻分别为 R1 5, R2 10, R3 20
求：各负载相电压、负载电流及中性线电流。
灯的额定值为: 220V
解：在负载不对称而有中性线的情况下，负载相电压和 电源相电压相等，也是对称的 ，其有效值为220V。
1 3 Ul 150 U P 150
U CN
1 3
U
l
90
U
P
90
(2) 相电流
U
IU
N IN
R
I1
V
IV
I1
UU R
W
UP 30 R
IW
L
I2 C
I3
I2
UV jX L
UP 150 jX L
UP XL
240
I3
UW jXC
UP90 jXC
UP XC
180
(3) 中线电流 IN I1 I2 I3
IW
Up Z
120
结论：三相电源对称， 负载对称且Y形连接， 则三个线电流也是对称 的。中线电流为0
例：三相电源，Ul 380 V
三相对称负载，Y型接法，每相 Z 3 j4
求：每相负载中的电流及各线电流相量。
解：
Up
Ul 3
380 3
220 V
设 UU 220 0
Z 3 j4 553.1
低压配电系统中： UP=220V Ul=380V
电工基础三相交流电路课件
表示；
2）线电压 U L
即各绕组首端与首端之间的电压，即任意两根相线之间的电压叫做线
电压，其有效值分别用 U UV 、U VW 、U WU 表示。
相电压与线电压参考方向的规定：
相电压的正方向是由首端指向中点N，例如电压U U 是由首端U1指向 中点N；线电压的方向，如电压是由首端U1指向首端V1。如图5.3所示。
eUeVeW0
在图5-2（b）中还可看出三相正弦交流电动势的相量和也等于零，即
E UE VE W0 电工基础三相交流电路课件
5．1．1 三相交流电的产生
把它们称做三相对称电动势，规定每相电动势的正方向是从线圈 的末端指向首端(或由低电位指向高电位)。
5．1．2 三相电源与负载的连接
案例5．2 发电站由三相交流发电机发出的三相交流电，通过三相 输电线传输、分配给不同的用户。一般发电站与用户之间有一定的距 离，因此采用高压传输，而不同用户用电设备不同。如：工厂的用电 设备一般为三相低压用电设备，且功率较大；家庭用电设备一般为单 相低压用电设备，功率小。我们都听说过或看到过三相三线制供电方 式和三相四线制供电方式。它们有何不同？如何连接？
三相交流电与单相交流电相比具有如下优点： （1）三相交流发电机比功率相同的单相交流发电机体积小、重量 轻、成本低； （2）电能输送，当输送功率相等、电压相同、输电距离一样，线 路损耗也相同时，用三相制输电比单相制输电可大大节省输电线有色 金属的消耗量，即输电成本较低，三相输电的用铜量仅为单相输电用 铜量的75%； （3）目前获得广泛应用的三相异步电动机，是以三相交流电作为 电源，它与单相电动机或其它电动机相比，具有结构简单、价格低廉 性能良好和使用维护方便等优点。 因此在现代电力系统中，三相交流电路获得广泛应用。
2）线电压 U L
即各绕组首端与首端之间的电压，即任意两根相线之间的电压叫做线
电压，其有效值分别用 U UV 、U VW 、U WU 表示。
相电压与线电压参考方向的规定：
相电压的正方向是由首端指向中点N，例如电压U U 是由首端U1指向 中点N；线电压的方向，如电压是由首端U1指向首端V1。如图5.3所示。
eUeVeW0
在图5-2（b）中还可看出三相正弦交流电动势的相量和也等于零，即
E UE VE W0 电工基础三相交流电路课件
5．1．1 三相交流电的产生
把它们称做三相对称电动势，规定每相电动势的正方向是从线圈 的末端指向首端(或由低电位指向高电位)。
5．1．2 三相电源与负载的连接
案例5．2 发电站由三相交流发电机发出的三相交流电，通过三相 输电线传输、分配给不同的用户。一般发电站与用户之间有一定的距 离，因此采用高压传输，而不同用户用电设备不同。如：工厂的用电 设备一般为三相低压用电设备，且功率较大；家庭用电设备一般为单 相低压用电设备，功率小。我们都听说过或看到过三相三线制供电方 式和三相四线制供电方式。它们有何不同？如何连接？
三相交流电与单相交流电相比具有如下优点： （1）三相交流发电机比功率相同的单相交流发电机体积小、重量 轻、成本低； （2）电能输送，当输送功率相等、电压相同、输电距离一样，线 路损耗也相同时，用三相制输电比单相制输电可大大节省输电线有色 金属的消耗量，即输电成本较低，三相输电的用铜量仅为单相输电用 铜量的75%； （3）目前获得广泛应用的三相异步电动机，是以三相交流电作为 电源，它与单相电动机或其它电动机相比，具有结构简单、价格低廉 性能良好和使用维护方便等优点。 因此在现代电力系统中，三相交流电路获得广泛应用。
电工基础课程教学课件《第五章三相正弦交流讲义电路》课件
V，UUVUVWUWU
5.2 三 相 负 载
目的与要求
掌握三相负载Y连接与△连接的计算
重点与难点
重点:三相负载Y连接与△连接的计算 难点:三相负载Y连接的计算
5.2.1 负载的星形（Y）连接（一）
1. 三－ U相.U ＋四线I.制U 电路
U
ZU
.
UV
N－
＋
. IV
N′
V
ZV
. UW －＋
. IW
•
•
•
2、 U UU P0, U VU p1 2 , U 0wU p1 20
•
•
•
UUUVUW Up 0Up 120Up 120
Up(112 j
31 j 22
3) 0 2
uU uV uW 0
5.1.1 三相对称正弦交流电压（四）
. UW
..
.
U V ＋ U W ＝ －U U
.
UU
. UV
图 5.3 对称三相正弦量的相量图
UP，线电压 。
•
2、则正U•序UV对= 称三相星形V连，接U•电U 源= ，若
U VW 380 •
30 ,V
V，U W =
V。
•
3、正• 序对称三相三角形• 连接电源， 相电• 压
U W 220 90 V
则U U =
V，U V =
V，U UV =
V，
•
U VW =
=
•
V，U WU =
。
•
•
•
•
U U [1 (1
1
j
3
)]
•
U
U
(
3
j
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e C uA
uC Z X Y
N（中线）或（零线）
uB
B（火线）
C（火线） 三相四线制供电方式
三相电源Y接时可向负载提供两种电压
相电压UP 线电压Ul
相电压：火线对零线间的电压。
u AN u A u BN u B
e C uA
uC Z X Y
u CN u C
uB
A
u AN
N
uCN uBN
B
UCN 120°
第5章 三 相 电 路
5.1 三相电压 5.2 三相负载的联结方式 5.3 三相电路的功率
u
uA
uB
uC
ωt
0
T
对称三相交流电波形图
对称三相交流电 的特征
UC
120°
120°
UA 120°
UB
对称三相电压相量图
大小相等，频率相同，相位互差120º。
2. 三相电源的星形（Y）连接方式
A（火线）
称为三相三线制。
eC uA
A
uC
uB
B
C
Z
Z
Z
应用实例--照明电路
正确接法:每组灯相 A
互并联,然后分别接
至各相电压上。设
电源电压为：
N
Ul UP
380220V
B
若三相不对 称，能否去
掉中线？
一组
...
二组
三组
C
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。
4453.1A
根据对称关系可得：
I B4 417.13A I C4466.9A I NI AI BI C0
由此例可得，对称 三相电路的计算可归结 为一相电路计算，其它 两相根据对称关系可直 接写出。
问题及讨论 负载对称时 (ZAZBZCZ)
I NI AI BI C0
中线是否可以 去掉？
答： Y形连接三相完全对称时，零线可以取消。
由相量图还可看出，在三相对称情况下，线电流是相 电流的1.732倍，相位滞后与其相对应的相电流30°。
Z
B
iB iABZ iBC
uBC iC
相电流
C
各相负载中通过的电流分别为： I AB U Z A AB ； BI BC U Z B BC C ； I CA U Z C CA A
IA IAB ICA
各线电流与相电流的关系为： IB IBC IAB
IC ICA IBC
线、相电流关系式为：
e C uA
ZX
Y
u AB
u CA
N
且超前与其相对应的相电 压30°电角。
UC
A
-UA
N
-
30 UBN
30
UAB
- 30
UCN
uB
B
uBC C
•
•
•
•
•
UABUANUBN UAN(UBN)
•
•
•
•
•
UBC UBNUCN UBN(UCN)
•
•
•
•
•
UCA UCNUAN UCN(UAN)
UBC Ul相量图
相负载电流也是对称的，此时中线电流为零。
例：电源线电压为380V，三相对称负载Y接，Z=3+j4Ω,求：
各相负载中的电流及中线电流。
解：
Up
Ul 38022V 0 33
设 UA22 00V
U B22012V 0 U C22 0120 V
Z3j45 5.1 3
IA
UA Z
2200 553.1
分析 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？
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。
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！
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。
5.2 三相负载的联结方式
负载有两种接法:
A
Z
N
Z
B
Z
C
三相负载的一端连在一起与零 线相接；另一端分别与火线相 接的方式称为：
星形接法
A
Z
Z
B
Z
C
三相负载的首尾相连成一 个闭环，然后与三根火线 相接的方式称为：
三角形接法
1.负载的Y形连接: A
线电流
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； N
IC
IA IAB （ ICA）
-IBC
30
IB IBC （ IAB） -IAB
30
IC ICA （ IBC） IB
30
-ICA
IA
由相量图可看出：
电流相量图
三相电源对称、三相Δ接负载也对称的情况下，三相 负载中的相电流iAB、iBC、iCA也是对称的，火线上通过的 三个线电流iA、iB、iC也对称。
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。
2.负载的Δ形连接:
iA 线电流
A
iCA
Δ接负载的端电压等于电源线电压；
火线上通过的电流称为线电流Il； 负载中通过的电流称为相电流IP；
接时U ： l Up
uAB uCA Z
相、线电压关系式
线电压与相电压的通用关系表达式：
U l 3U p 30
在日常生活与工农业生产中，多数用户的 电压等级为:
U l38 V 、 0U P22 V0 U l22 V 、 0U P12 V7
三相电源绕组还可以连接成三角形，但电 源绕组三角形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。
120°
UA 120° N
C
UAN U P 0 UBN U P 120 UCN U P 120
UBN UP相量图
三个相电压是对称的
线电压：火线对火线间的电压。
注意规定的正方向
A
UAB 3UAN30 Ul30 UBC 3UBN30Ul90
u UCA 3UCN30Ul150 C
三个线电压也是对称的，
中线上通过的电流称为中线电流IN； B
火线上通过的电流称为线电流Il；
Y接时I ： l Ip
C
uA uB
中iA
Z
iC
各相负载中通过的电流分别为：
中线电流： I NI AI BI C
I AU Z A A； I BU Z B B； I CU Z C C
显然
三相电源对称、三相Y接负载也对称的情况下，三