(完整版)技校电工学第五版第四章三相交流电路
电工学 第4章
& & & & U BC = U BN − U CN = 3U BN ∠ 30 ° & & & & U CA = U CN − U AN = 3U CN ∠ 30 °
& UCA
& UBN & UCN & UAN
& UAB
& UBC
9
线电压与相电压的通用关系表达式： 线电压与相电压的通用关系表达式：
10
（二） 三角形接法 Z A
•
A
u AB uCA
C
•
B X Y
& & U AB = U AX & & U =U
BC BY
•
B
uBC
& & U CA = UCZ
C
特点：线电压=相电压 特点：线电压 相电压
& & Ul =U p
11
4.2 三相负载
负载也有两种接法: 负载也有两种接法
A Z N B C Z Z B C A Z
...
UL
UP
= 380
220
V
C
则每盏灯上都可得到额定的工作电压 则每盏灯上都可得到额定的工作电压220v。 。 得到额定的工作电压
28
照明电路的一般画法
A B C ... N
一 层 零线上不能加 刀闸和保险
29
...
...
二 层
三 层
讨论 照明电路能否采用三相三线制
供电方式？ 供电方式？
A
讨论
A B C
& EC
& EA
电工学
u u = 311 sin(ωt + 30°)V u w = 311sin(ωt + 150°)V
相量表达式： 相量表达式：
相量图： 相量图：
& UW
& UU
& U U = 220∠30°V & U W = 220∠150°V
& UV
某对称三相电路，线电压380V，对称负载作星形接法， ，对称负载作星形接法， 题4-4 某对称三相电路，线电压
I L = 11 3 A
（接下页） 接下页）
& I WU = 11∠75° A
U P 220 IP = = = 11A 20 Z
题4-7
相电流 === 线电流
& UU 220∠0° & IU = = = 11∠ − 45°A Z 20∠45°
& I V = 11∠ − 165° A
& I W = 11∠75° A
& IW
相电流
& IV
每相负载 上的电流 表示为I 表示为 P
& IU =
& UU ZU
& IV =
& UV ZV
& IW =
& UW ZW
4.2
2
三相电路计算
Y---Y方式 方式 对于U 相来说， 对于 相来说，应 有这样的等效电路： 有这样的等效电路：
N
N′
& U N ′N
& & & U U / ZU + U V / ZV + U W / ZW = 1 / ZU + 1 / ZV + 1 / ZW
电工技术-4章-三相交流电路
E 0 E 1 E 120 E 2
三个正弦交流电动势满足以下特征： 最大值相等 频率相同 相位互差120°
称为“对称三相电动势”
武汉理工大学 电工电子教研室
《电工技术》
第4章 三相交流电路
对称三相电动势的瞬时值之和为 0
e1 e2 e3 0
E E 0 E 1 2 3
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《电工技术》
第4章 三相交流电路
三相负载连接原则 （1） 电源提供的电压=负载的额定电压； （2） 单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。
武汉理工大学 电工电子教研室
《电工技术》
第4章 三相交流电路
武汉理工大学 电工电子教研室
《电工技术》
第4章 三相交流电路
2. 负载星形连接的三相电路
（1）各线电流及中线电流； （2）若中线N-N’断开，求此时各负载电压。 解：由于电源对称，根据 2200V U 1 可直接写出另两相电压 220 120V U
2
220120V U 3
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《电工技术》
第4章 三相交流电路
例4-2：图示三相四线制供电线路，已知电压
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《电工技术》
第4章 三相交流电路
三相电源
风力发电站
水力发电站
火力发电站
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《电工技术》
第4章 三相交流电路
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《电工技术》
第4章 三相交流电路
三相交流输电线 （徐东）
黄色表示A相，绿色表示B相，红色表示C相。
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U 220 120 解： 2 I2 100 R2 2.2 120 A U 3 I 3 R3
《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
电工学第4章三相交流电路介绍
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第4章 供电与用电
例1： 一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电
源线电压 u12 380 2 sin(314 t 30)V 。 负载为
电灯组，若R1=R2= R3 = 5 ，求线电流及中性线电
流 IN ; 若R1=5 , R2=10 , R3=20 ,求线电流及
1. 相电压与线电压的关系
1
+
_
L1
U·12=
U·1
U·31=
·
U3
_
3
2 U+_·23 = U·2 +
L2 L3
根据 KVL 定律:
U·12 = U·1 U·23 = U·2 U·31 = U·3
结论: （1）相电压和线电压都对称。
（2）Up = Ul 且相位对应相同。 ∵∑E·= 0 ∴电源内部无环流
I·L2 I·L3
_ +
U·31 U·12
_
+ U·+_32
根据 KVL 定律:
+
U·1
I·1
Z1
_
I·2Z2
+
_
U·2
_ U·3 Z3 I·3 +
U·12 = U·1 - U·2 U·23 = U·2 - U·3 U·31 = U·3 - U·1
负载承受的电压即相电压是电源的相电压。 若电源电压对称,负载的相电压也是对称的。
第4章 供电与用电
教学基本要求
1. 掌握三相电源和三相负载的联结方式; 2. 理解并掌握对称三相电路中的电压、电流和 功率的计算; 3. 了解三相四线制供电系统中中性线的作用； 4. 了解电力系统的组成； 5. 了解触电的种类和安全用电的重要性； 6. 了解接地和接零保护的作用和使用条件； 7. 了解静电保护和电器防火防爆的常识。
电工技术-三相交流电路
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
电工学-第四章
Z
Z 三角形联结
具体采用何种接法，应根据电源电压和负载 额定电压的大小来决定。 原则上应使负载的实际电压等于其额定相电 压。
一、三相负载的星形连接
把三相负载分别接在三相电源的一根相线和 中线之间的接法（常用“Y”标记）。
三相负载的三个末端联结在一起，接到电源 的中性线上。 三相负载的三个首端分别接到电源的三根相 线上。
eA Em sin t
eB Em sin(t 120)
eC Em sin( t 240)
Em sin( t 120)
eA
eB
eC
S N
• •+ S •
+ N •+ +
A
•
Y +•
S
•Z
S N
C+
N
+• B
+
X
2
0
2 5
7 4 3 5 11
6 3 2 36
6 323 6
t
A相 B相 C相
§4－2 三相负载的连接方式
三相负载——接在三相电源上的负载。
对称三相负载——各相负载相同的三相负载，如三相电动机、
大功率三相电路等。
不对称三相负载——各相负载不同，如三相照明电路中的负载。 L1 L2 L3 N
Z3
Z2
Z1
M
3～
三相负载也有两种接法:
L1
L1
Z
N L2
Z
Z
L2
L3
L3
星形联结
Z
I1
+
IL1
IN
I3
IL2
I2
+
IL3
1.线电流与相电流的有效值关系?
电工学-第四章(三相交流电)PPT课件
.
46
影响触电危险程度的因素
3. 电流作用时间 电流对人体伤害同作用时间密切相关。可
以用电流与时间乘积（又称电击强度）来 表示电流对人体的危害。触电保护器的一 个主要指表就是额定断开时间与电流乘积 〈30mAs。实际产品可以达到3mAs，故 可有效地防止触电事故。
.
47
影响触电危险程度的因素
.
13
§4－2 三相负载的连接方式
三相负载——接在三相电源上的负载。
对称三相负载——各相负载相同的三相负载，如三相电动机、
大功率三相电路等。
不对称三相负载——各相负载不同，如三相照明电路中的负载。 L1 L2 L3 N
Z3
Z2
Z1
M
3～
.
Байду номын сангаас
14
三相负载也有两种接法:
L1
L1
Z
N L2
Z
Z
L2
L3
L3
4. 电流途经
如果电流不经人体脑、心、肺等重要部位， 除了电击强度较大时可能造成内部烧伤外， 一般不会危及生命。但如果电流流经上述 部位，就会造成严重后果。这是由于电击 会使神经系统麻痹而造成心脏停跳，呼吸 停止。例如，电流从一只手到另一只手， 或由手流到脚，就是这种情况。
.
48
影响触电危险程度的因素
拖动作匀速转动。 定子三相绕组切割 转子磁场而感应出 三相交流电动势。
L1 • L2' •
S
• L3'
2. 三相交流电动势的特点 L3
幅值相等 频率相同 相位差 = 120
.
N
L1'
L2
4
三相对称电动势的表达式
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第四章 三相交流电路§4-1 三相交流电一、填空题（将正确答案填写在横线上）1．三相交流电源是三个大小相等、频率相同而相位互差120°的单相交流电源、按一定方式的组合。
2．由三根线相和一根中线所组成的供电线路，称为三相四线制电网。
三相电动势到达最大值的先后次序称为相序。
3．从三相电源始端引出的输电线称为相线或端线，俗称火线。
通常用黄、绿和红三种颜色导线表示；从中性点引出的输电线称为中性线，简称中线，一般用黄绿相间色导线表示。
4．三相四线制电网中，线电压是指相线与相线之间的电压，相电压是指相线与中性线之间的电压，这两种电压的数值关系是U L =3U P ，相位关系是线电压超前相电压30°。
5．目前民用建筑在配电布线时，常采用三相五线制供电，设有两根零线，一根是工作零线，另一根是保护零线。
二、判断题【正确的，在括号内画√；错误的，在括号内画×）1．对于三相交变电源，相电压一定小于线电压。
(√)*2．三相对称电源接成三相四线制，目的是向负载提供两种电压，在低压配电系统中，标准电压规定线电压为380V ，相电压为220V 。
(√)3．当三相负载越接近对称时，中线电流就越小。
(√)4．两根相线之间的电压叫做线电压。
(√)5．三相交流电源是由频率、有效值、相位都相同的三个单个交流电源按一定方式组合起来的。
(×)三、选择题（将正确答案的序号填写在括号内）1．关于三相交流发电机的使用，下列说法正确的是(D )。
A ．三相交流发电机发出的三相交流电，只能同时用于三相交变负载B ．三相交流发电机不可当做3个单相交流发电机C ．三相交流发电机必须是3根火线、一根中性线向外输电，任何情况下都不能少一根输电线D ．如果三相负载完全相同，三相交流发电机也可以用3根线（都是火线）向外输电2．某三相对称电源相电压为380V ，则其线电压的最大值为(C )。
A ．3802 VB ．3803VC ．3806VD ．V 323803．已知对称三相电压中，V 相电压为u v =2202 sin(314t+π)V ，则按正序U 相和W 相电压为(B )。
A ．u U =2202 sin(314t+π/3)V u W =2202 sin(314t-π/3)VB ．u U =2202 sin(314 t-π/3)V u W =2202 sin(314t+π/3)VC ．u U =2202 sin(314t+2π/3)V u W =2202 sin(314t-2π/3)V4．三相交流电相序U-V-W-U 属于(A )。
A ．正序B ．负序C ．零序5．在如图4-1所示三相四线制电源中，用电压表测量电源线的电压以确定零线，测量结果U 12=380V ，U 23=220V ，则(B )。
A ．2号为零线B ．3号为零线C ．4号为零线6．已知某三相发电机绕组连接成星形时的相电压u u =2202sin(314t+30°)V，u v =2202sin(314t-90°)V，u w =2202sin(314t+150°)V，则当t=10s 时，它们之和为(B )。
A ．380VB ．OV c ．3802v D ．V 32380*7．额定电压为220V 的照明负载接于线电压为380V 的三相四线制电源时，必须接成(A )形。
，A.Y B ．△ C ．Y 和△都不可以四、简答与计算题1．和单相交流电相比，三相交流电有哪些优点？答：（1）三相发电机比体积相同的单相发电机输出的功率大。
（2）三相发电机的结构不比单相发电机复杂多少，而使用、维护都比较方便，运行时比单相发电机的振动要小。
（3）在同样条件下输送同样大的功率时，特别是在远距离输电时，三相输电比单相输电节约材料。
（4）从三相电力系统可以方便地获得三个独立的单相交流电。
当有单相负载时，可以使用三相交流电中的任意一相。
2．如果给你一个验电笔或者一个量程为500V 的交流电压表，你能确定三相四线制供电线路中的相线和中线吗？试说出方法。
答：能确定。
方法一：用测电笔依次测量四根线，测电笔不发光的为中线，其余为相线。
方法二：用交流电压表测量1线与其余三根线的电压，若三次结果一样都为220V ，则1线为中线，2、3、4为相线；若两次为380V ，一次为220V ，则1线为相线，结果为220V 那次所接的线为中线，结果为280V 的为相线。
3．已知作星形联结的对称三相电源的电动势e 1=2202sin314tV ，试求：(1)根据习惯相序写出e 2、e 3的解析式；(2)作出e 1、e 2、e 3的相量图。
解：（1） e 1=2202sin314tVe 2=2202sin （314t-120°）V 1234图 4-1e=2202sin（314t+120）V3（2）§4-2 三相负载的连接方式一、填空题（将正确答案填写在横线上）1．三相电路的三相负载可分为三相对称负载和三相不对称负载；在三相电路中负载有星形和三角形两种连接方式。
2．把三相负载分别接在三相电源的相线和中线之间的接法称为三相负载的星形接法，常用符号Y 表示；把三相负载分别接在三相电源的相线和相线之间的接法称为三相负载的三角形接法，常用符号△表示。
3．三相对称负载作星形联结时，U YP =33U YL ，且I YP =1I YL ，此时中性线电流为0。
4．三相对称负载作三角形联结时，U △P = 1U △L ，且I △L =3 I △P ，各线电流比相应的相电流滞后30°。
5．三相对称电源线电压U L =380V ，对称负载每相阻抗Z=10Ω，若接成星形，则线电流I L =22A ，若接成三角形，则线电流I L6．对称三相负载不论是连成星形还是三角形，其总有功功率均为P=3U L I L cos ϕP ，无功功率，视在功率 7380V 时，负载应作Y 联结；当三相电源的线电压为220V 时，负载应作△联结。
8．如图4-2所示三相对称负载，若电压表PV1的读数为380V ，则电压表PV2的读数为220V ；若电流表PA1的读数为10A ，则电流表PA2的读数为10A 。
9．如图4-3所示三相对称负载，若电压表PV1的读数为380V ，则电压表PV2的读数为380V ；若电流表PA1的读数为10A ，则电流表PA2的读数为1033A10．用钳形电流表测量三相三线负载（如三相异步电动机）的电流时，同时钳入两条导线，如图4-4a 所示，则所指示的电流值应为第三条电线的电流。
若是在三相四线系统中，同时钳入三条相线测量，如图4-4b 所示，则指示的电流值为工作零线上的电流。
二、判断题（正确的，在括号内画√；错误的，在括号内画×）1．三相对称负载的相电流是指电源相线上的电流。
(×)2．三相交流电的相电流一定小于线电流。
(×)3．当三相负载越接近对称时，中线电流越小。
(√)4．在对称负载的三相交流电路中，中性线上的电流为零。
(√)5．三相对称负载连成三角形时，线电流的有效值是相电流有效值的3倍，且相位比相应的相电流超前30°。
(×)6．一台三相电动机，每个绕组的额定电压是220V，现三相电源的线电压是380V，则这台电动机的绕组应连成三角形。
(×)三、选择题（将正确答案的序号填写在括号内）1．三相电源星形联结，三相负载对称，则(A)。
A．三相负载三角形联结时，每相负载的电压等于电源线电压B．三相负载三角形联结时，每相负载的电流等于电源线电流C．三相负载星形联结时，每相负载的电压等于电源线电压D．三相负载星形联结时，每相负载的电流等于线电流的1/3 2．三相交流发电机接成星形，负载接成三角形，若负载相电压为380V，则(B)。
A．发电机相电压为380V B．发电机线电压为380VC．负载线电压为220V D．负载相电压为380V3．同一三相对称负载接在同一电源中，作三角形联结时三相电路相电流、线电流、有功功率分别是作星形联结时的(D)倍。
A．3、3、3B．3、3、3C．3、3、3D．3、3、34．如图4-5所示，三相电源线电压为380V，R1=R2=R3=10Ω，则电压表和电流表的读数分别为(C)。
A.220V、22AB.380V、38AC.380V、383A5．在对称三相四线制供电线路上，连接三个相同的灯泡，如图4-6所示，三个灯泡都正常发光。
(1)如果中线NN·断开，那么(C)。
A．三个灯都将变暗B．三个灯都将因过亮而烧毁C．三个灯仍能正常发光D．三个灯立即熄灭(2)如果中线断开后又有一相断路，那么未断路的其他两相中的电灯(A)。
A．两个灯将变暗B．两个灯都将因过亮而烧毁C．两个灯仍能正常发光D．两个灯立即熄灭四、计算题、1．在相电压为220V的对称三相电路中，每相接“220V，60W”的灯泡20盏（自己考虑电灯应接成星形还是三角形）。
画出连接电路图并计算出各相电流和各线电流。
解：应该接成星形。
IP=n×P/U=20×60/220≈5.45A IL =IP=5.45A2．有一块实验板如图4-7所示，你应如何连接才能将额定电压为220V的白炽灯负载接入线电压为380V的三相电源上（每相两盏灯）。
连接好线路后，在Ll相开一盏灯，L2相、L3相均开两盏灯，这时白炽灯能正常发光吗（白炽灯的功率都相等）?解：每两盏灯先并联，再将三组负载采用星形连接。
负载不平衡时能够正常发光。
3．实验板和上题相同，三相电源的线电压为220V，应如何连接才能使额定电压为220V的白炽灯正常发光（每相仍为两盏灯）。
解：每两盏灯先并联，再将三组负载采用三角形连接。
4．一个三相电炉，每相电阻为100Ω，接在相电压为220V的三相交流电源上，试分别计算电炉接成星形和三角形时的相电流和线电流。
解：接成星形时I YP =UP/R=220/100=2.2AI YL =I YP =2.2A接成三角形时I △P =U L /R=380/100=3.8AI △L = 3 I △P = 3×3.8=6.6A5．某三相三线制电路，电源线电压为380V ，每相负载由电阻值为15Ω的电阻和感抗为20Ω的电感串联而成，试分别计算星形联结和三角形联结时的相电流、线电流以及负载的有功功率。
解：（1）接成星形时 Ω=+=+=2520152222L X R ZI YP =U P /Z=220/25=8.8AI YL =I YP =8.8AP=3U P I P cos ϕP =3×220×8.8×R/Z=3×220×8.8×15/25=3484.8W接成三角形时I △P =U L /Z=380/25=15.2AI △L = 3 I △P = 3×15.2=26.3A（P=3U P I P cos ϕP =3×380×15.2×R/Z=3×380×15.2×15/25=10396.8W ）P △=3PY =3×3484.8=10454.4W五、作图题 将图4-8中三组三相负载分别连接为三相三线制星形、三相三线制三角形和三相四线制星形，接入供电线路。