第章三相交流电路

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1、第三章第三章 三相交流电路三相交流电路上一页上一页下一页下一页3.1 三相电源三相电源3.2 三相负载三相负载3.3 三相功率三相功率返返 回回SN+_eeU1U2定子定子转子转子+u1u2u3+u 1 -上一页上一页下一页下一页返返 回回铁心铁心（作为导磁路经）（作为导磁路经）三相绕组三相绕组:直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁定子定子转子转子发电机结构发电机结构UUU 01)23j21(1203 UUU)23j21(1202 UUUtUu sinm1)120sin(m2 tUu)120sin(m3 tUu 2 三相电压表示形式三相电压表示形式上一页上一页下一页下一页返返 回回U2U1.120

2、120120U3.tUu sinm1)120sin(m2 tUu)120sin(m3 tUu UUU 01 1202UU 1203UUuOu1u2u32 120240t 上一页上一页下一页下一页返返 回回三相对称正弦电压的瞬时值（相量）之和为三相对称正弦电压的瞬时值（相量）之和为 00321 uuu即：即：0321 UUU或或三相正弦交流电压满足以下特征三相正弦交流电压满足以下特征上一页上一页下一页下一页返返 回回N L2 L3L1NU1V1W1(1)联接方式联接方式中性点中性点321UUU、312312UUU、Up UL3u+1u2u12u+31u23u上一页上一页下一页下一页返返 回回21

3、12UUU 3223UUU 1331UUU 由相量图可得由相量图可得 30303112UU 1U3U2U12U2U L1NL2L3+1u+31u2u3u12u23u121223233131uuuuuuuuu或或上一页上一页下一页下一页返返 回回LP Y,3,UU结论：电源形联结时 线电压且超30,前相应的相电压三相线电压也是对称的.303223UU 303331UU发电机绕组星形联接时，线电压和相电压的相量图发电机绕组星形联接时，线电压和相电压的相量图上一页上一页下一页下一页返返 回回上一页上一页下一页下一页返返 回回L3三相四线制三相四线制380/220伏伏 额定相电压为额定相电压为220伏

4、的单相负载伏的单相负载 额定线电压为额定线电压为380伏的三相负载伏的三相负载上一页上一页下一页下一页返返 回回+1u2u3u+Z1Z2Z3Ni1i321III、N 电源中性点电源中性点N 负载中性点负载中性点1i2i3i321III、上一页上一页下一页下一页返返 回回P3UUlPIIl 星连接时：星连接时：321NIIII 333222111 ZUIZUIZUI +1u2u3u+Z1Z2Z3Ni1i1i2i3i上一页上一页下一页下一页返返 回回+1u2u3u+ZZZNi1i1i2i3i负载对称时负载对称时,中性线无电流中性线无电流,可省掉中性线。可省掉中性线。0321N IIII中中线线电电

5、流流123jZZZZRX所以负载对称时，所以负载对称时，三相电流也对称。三相电流也对称。LP3UU负载对称无中性线时 负载对称时，负载对称时，只需计算一相电只需计算一相电流，其它两相电流，其它两相电流可根据对称性流可根据对称性直接写出。直接写出。A15010A9010 A3010321 III可可知知：如如：p123pUIIIIZ123arctanXR上一页上一页下一页下一页返返 回回负载不对称电压和电流相量图负载对称电压和电流相量图上一页上一页下一页下一页返返 回回例例1 1：灯组，若灯组，若R1=5 ,R2=10 ,R3=20 ,求线电流及求线电流及中性线电流中性线电流 IN。一星形连接的

6、三相电路，电源电压对称。设电一星形连接的三相电路，电源电压对称。设电源线电压源线电压 。负载为电。负载为电V)30314sin(238012 tuN+1uN R1R2R3L1L2L32u3u1i2i3iNi上一页上一页下一页下一页返返 回回解：解：已知：已知：V3038012 UV02201 UN+1uN R1R2R3L1L2L32u3u1i2i3iNi三相负载不对称三相负载不对称（R1=5 、R2=10 、R3=20 ）分别计算各线电流：分别计算各线电流：上一页上一页下一页下一页返返 回回中性线电流中性线电流A12011A20120220333 RUIA12022A10120220222 R

7、UIA1929 A12011A12022A044321N IIIIA044A50220111 RUI上一页上一页下一页下一页返返 回回解解:(1)中性线未断中性线未断L1 L1L2 L3 L1L1 R1R3R2L1L2NL3N 上一页上一页下一页下一页返返 回回 3+3u 2u 1u L2L3L1 此时负载中性点此时负载中性点L1V380,V380,0,03313212211 UUUUUUUU上一页上一页下一页下一页返返 回回L1 L2、L3相灯仍承受相灯仍承受220V电压电压,正常工作。正常工作。A7.1202103803223 RRUIV127107.1222 IR UV254207.12

8、33 IR UiL2L3+R1R3R2L1L2NL3N 上一页上一页下一页下一页返返 回回上一页上一页下一页下一页返返 回回3.2.2 三角形连接三角形连接321III、12I23I31IL1+12u12i23u31uL2L3i1i2i323i31iZ31Z12Z23上一页上一页下一页下一页返返 回回(2)相电流相电流121212ZUI 232323ZUI 313131ZUI(1)负载相电压负载相电压=电源线电压电源线电压UP=UL其其中中相电流：相电流：312312III、线电流：线电流：321III、L1+12u23u31ui1i2i3Z31Z12Z23L2L312i23i31i上一页上一

9、页下一页下一页返返 回回对称负载电压与电流相量图对称负载电压与电流相量图I23I12I30负载对称时负载对称时,I2I3(3)线电流线电流L P。II结结论论:对对称称负负载载联联接接时时线线电电流流3(3(相相电电流流),),且且落落后后相相应应的的相相电电流流 3030由相量图可求得由相量图可求得31121III 12232III 23313III ZUIIIIPP312312 RXarctan312312 123LIIIILPP2cos303IIIU23U12U3131I 1I上一页上一页下一页下一页返返 回回负载的额定电压负载的额定电压=电源的线电压电源的线电压应作应作 连接连接负载的

10、额定电压负载的额定电压=电源线电压电源线电压31应作应作 Y 连接连接 三相电动机绕组可以连接成星形，也可以连接成三三相电动机绕组可以连接成星形，也可以连接成三角形，而照明负载一般都连接成星形角形，而照明负载一般都连接成星形(具有中性线具有中性线)。上一页上一页下一页下一页返返 回回22 SPQvP=P1+P2+P3总无功功率应等于各相无功功率的代数和，即总无功功率应等于各相无功功率的代数和，即 123QQQQ 总现在功率总现在功率上一页上一页下一页下一页返返 回回LLpp1,3UUII对称负载对称负载 连接时：连接时：L LP PPP3cos3cosPU IU I同理同理L Lp ppp 3

11、sin 3sinQU IU ILLpp1,3UUII对称负载对称负载Y连接时：连接时：相电压与相相电压与相电流的相位差电流的相位差当负载对称时：当负载对称时：P=3Up Ipcos p22PPLL 3 3SPQU IU I所以所以上一页上一页下一页下一页返返 回回 例：例：有一台三相电阻加热炉，功率因数等于有一台三相电阻加热炉，功率因数等于1，星形联接。另，星形联接。另有有台三相交流电动机，功率因数等于台三相交流电动机，功率因数等于0.8，三角形联接。共同由，三角形联接。共同由线电压为线电压为380V的三相电源供电，它们消耗的有功功率分别为的三相电源供电，它们消耗的有功功率分别为75kW和和3

12、6kW。求电源的线电流。求电源的线电流。解解 按题意画出电路图按题意画出电路图 1cos110 0Q 2cos0.8236.9电阻炉的功率因数电阻炉的功率因数故无功功率故无功功率电动机的功率因数电动机的功率因数222tan36 tan36.9 kvar=27kvarQP12(7536)kW=111kWPPP12(027)kvar=27kvarQQQ2222=11127 kV A=114kV ASPQ3LL114 10A=173A1.73 3803SIU电源输出的总有功功率、无功功率和视在功率电源输出的总有功功率、无功功率和视在功率由此求得电源的线由此求得电源的线电流为电流为上一页上一页下一页下

13、一页返返 回回3.3.2 三相功率的测量三相功率的测量二瓦计法测量线路图二瓦计法测量线路图 在三相三线制电路中，不论负载接成星形还是三角形，也不在三相三线制电路中，不论负载接成星形还是三角形，也不论负载对称与否，都可以使用两个功率表来测量三相功率。论负载对称与否，都可以使用两个功率表来测量三相功率。两个功率表读数的代数和等于三相负载的平均功率之和。这两个功率表读数的代数和等于三相负载的平均功率之和。这种方法称为二瓦计法（或两表法）。种方法称为二瓦计法（或两表法）。上一页上一页下一页下一页返返 回回证明：证明：两个功率表的读数分别为两个功率表的读数分别为P1和和P2，则则 113 1 01dTP

14、u i tT 223 2 01dTPu itTP 12131232 01()dTP Pui u i tT 13 123 2 01()+()dTu u i u u i tT 11223 12 01+()dTui ui u i itT 112233 01+dTui ui ui tT 123 01+dTp p p tT1313uuu2323uuu123iii T为周期为周期由于由于 故故 三相电路的三三相电路的三相平均功率相平均功率 上一页上一页下一页下一页返返 回回 对于三相四线制电路的有功功率的测量则不能采用二瓦计法，对于三相四线制电路的有功功率的测量则不能采用二瓦计法，因为在一般情况下，因为在一般情况下，1230iii 当负载不对称时，可用一只功率表分别测量当负载不对称时，可用一只功率表分别测量L1相、相、L2相、相、L3相相电路的有功功率，取其总和就是三相四线制电路的有功功率。当电路的有功功率，取其总和就是三相四线制电路的有功功率。当负载对称时，只需要测量单相功率，三相功率为单相功率的负载对称时，只需要测量单相功率，三相功率为单相功率的3倍。倍。注意注意上一页上一页下一页下一页返返 回回