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1、本章要求： 1. 搞清对称三相负载Y和联结时相线电压、相线电流的关系。 2. 掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正确联接方法，理解中线的作用。 3. 掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。,第5章 三相电路,工作原理：动磁生电,发电机结构,1. 三相电压的产生,三相电动势瞬时表示式,三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。,5.1 三相电压,相量式,相量图,对称三相电动势的瞬时值之和为 0,最大值相等 频率相同 相位互差120,称为对称三相电动势,三个正弦交流电动势满足以下特征,发电机三相绕组的连接,可以接成三个单相电路，但不经济。,2. 三相电源的星形联结,(1) 联接方式,中性线(零
2、线、地线),端线(相线、火线),(在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。),相电压：端线与中性线间的电压,线电压：端线与端线间的电压,Up,Ul,由相量图可得,同理,相量图,(2) 线电压与相电压的关系,3. 三相电源的三角形联结,三相负载,不对称三相负载： 不满足 Z1 = Z2 = Z3 （如由单相负载组成的三相负载）,对称三相负载：Z1 = Z2 = Z3 （如三相电动机）,单相负载：只需一相电源供电 (照明负载、家用电器等),负载,三相负载：需三相电源同时供电 (三相电动机等),三相负载的联接也有 Y和 两种接法。,5.2 负载星形联结的三相电路,1. 三相负载,2. 负载星形联结
3、的三相电路,线电流：流过端线的电流,相电流：流过每相负载的电流,结论：负载 Y联结时，线电流等于相电流,(1) 联结形式,中线电流：流过中性线的电流,(2) 负载Y联结三相电路的计算,1)负载端的线电压电源线电压 2)负载的相电压电源相电压,3)线电流相电流,4)中线电流,结论：负载 Y 联结带中性线时, 可将各相分别看作单相电路计算,结论：负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。,负载对称时，三相电流也对称，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。,(3) 对称负载Y 联结三相电路的计算,若R1=R2= R3 = 5 ，求线电流及中性线电流 IN ;,若R1=5 , R2=10
4、, R3=20 ,求线电流及中性线电流 IN 。,负载为电灯组，,解：,已知：,三相对称,例1：一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压,三相负载不对称,解: (1) L1相短路,1) 中性线未断：,A相电流很大,A相熔断丝熔断,而 B相和C相相电压仍为220V, 正常工作。,(1) L1相短路: 中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。 (2) L1相断路: 中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。,例2：照明系统故障分析，在上例中，试分析下列情况,2) 中性线断开:,负载中性点N即为L1, 负载各相电压为,L2相和L3相的电灯组承受电压都超过
5、额定电压（220V) ，这是不允许的。,(2) L1相断路,2) 中性线断开：,L2、L3相灯仍承受220V电压, 正常工作。,1) 中性线未断：,变为单相电路，由图可求得,结论： 1. 不对称三相负载做星形联结且无中性线时, 三相负载的相电压不对称。,2. 负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。,习题:求例1电路的中性线断开时负载的相电压及相电流。,1. 联结形式,线电流: 流过端线的电流,相电流: 流过每相负载的电流,5.3 负载三角形联结的三相电路,(2) 相电流,(1) 负载相电压=电源线电压,即: UP = UL,一般电源线电压对称，因此负载相电
6、压对称, 即,U12=U23=U31=Ul=UP,2. 分析计算,(3) 线电流,负载对称时, 相电流对称，即,线电流也对称，即,线电流比相应的相电流滞后30。,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。,负载的额定电压 = 电源的线电压,应作 联结,负载的额定电压 = 电源线电压,应作 Y 联结,三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。,无论负载为 Y 或联结，每相有功功率都应为Pp= Up Ip cosp,对称负载 联结时：,对称负载Y联结时：,当负载对称时：P = 3Up Ipc
7、osp,所以,总有功功率为 P = P1 + P2 + P3,5.4 三相功率,同理：,无论负载为 Y 或联结，每相无功功率都应为Qp= Up Ip sinp,总无功功率为 Q = Q1 + Q2 + Q3,当负载对称时,当负载对称时,例1:有一三相电动机, 每相的等效电阻R = 29, 等效感抗XL=21.8, 试求下列两种情况下电动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果： (1) 绕组联成星形接于UL =380 V的三相电源上; (2) 绕组联成三角形接于UL=220 V的三相电源上。,解:,(1),(2),比较(1), (2)的结果:,有的电动机有两种额定电压, 如22
8、0/380 V。当电源电压为380 V时, 电动机的绕组应联结成星形；当电源电压为220 V时, 电动机的绕组应联结成三角形。,在三角形和星形两种联结法中, 相电压、相电流以及功率都未改变，仅三角形联结情况下的线电流比星形联结情况下的线电流增大 倍。,例2: 三相对称负载星形联接，接至线电压380V的三相电源上。其电流为10A，功率为5700W。求负载的功率因数，各相负载的等效阻抗，电路的无功功率和表观功率。,解:,例3: 三相对称负载作三角形联结，UL =220V，当S1、S2 均闭合时，各电流表读数均为17. 3A，三相功 率P = 4.5 kW。试求: 1) 每相负载的电阻和感抗；2)
9、S1合、S2断开时, 各电流表读数和有功功率P；3) S 1断、S 2闭合时, 各电流表读数和有功功率P。,或：P =I 2R P =UIcos tg =XL / R,解：,1),2) 流过电流表 A、C 的电流变为相电流 IP，流过电流表B 的电流仍为线电流IL 。, I1 = I3 = 10A I2 = 17.32 A,因为开关S均闭合时， 每相有功功率 P =1.5 kW,当 S1合、S2断时，Z12、Z23 的相电压和相电流不变，则P12、P23不变。,P = P12+ P23 = 3 kW,3),变为单相电路,I31 仍为相电流 IP ， I12 变为 1/2 IP 。, I1 =
10、I3 = 10 + 5 = 15A, I12 变为 1/2 IP，所以 L12、 L23 相的功率变为原来的1/4 。,P = 1/4 P12+ 1/4 P23 +P31 = 0.375 W+ 0.375 W+ 1.5 W= 2.25 kW,I2=0,习题：某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？,当P处断开时, 二、三层楼的灯串联接380V 电压, 所以亮度变暗, 但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。,因为三楼灯多于二楼灯即 R3 R2 , 所以三楼灯比 二楼灯暗。,习题:线电压Ul为380 V的三相电源上，接有两组对称三相负载：一组是三角形联结的电感 性负载，每相阻抗 ; 另一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻R =10 试求： (1)各组负载的相电流；(2) 电路线电流；(3) 三相有功功率。,(1),(2),(3),习题:有一台三相电阻加热炉，功率因数为1，星形联接；另有一台三相交流电动机，功率因数为0.8，三角形联接。两者共同由线电压380 V的三相电源供电，消耗的有功功率分别为75kW和36kW。求电路中线电流的大小。,