第三章三相正弦交流電路

3.1三相正弦交流電動勢3.2三相負載的聯(lián)接3.3三相功率第三章三相正弦交流電路學習目的與要求

了解三相交流電的基本概念；熟悉三相電源和三相負載的兩種連接方式；掌握對稱三相交流電的概念及對稱三相電路的分析與計算；理解中線的作用和兩種連接方式下線、相電壓，線、相電流之間的關系；熟悉對稱與不對稱三相電路的基本分析方法。

三相交流電路

現(xiàn)代電力工程上幾乎都采用三相四線制。三相交流供電系統(tǒng)在發(fā)電、輸電和配電方面較單相供電具有很多不可比擬的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在：

1.三相電機產(chǎn)生的有功功率為恒定值，因此電機的穩(wěn)定性好。

2.三相交流電的產(chǎn)生與傳輸比較經(jīng)濟。

3.三相負載和單相負載相比，容量相同情況下體積要小得多。由于上述優(yōu)點，使三相供電在生產(chǎn)和生活中得到了極其廣泛的應用。

三相定子繞組對稱嵌放在定子鐵心槽中。定子鐵心尾端：

XYZ↓↓↓3.1三相電源的連接方式

三相交流電是由三相發(fā)電機產(chǎn)生的。發(fā)電機主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分構成。AXBYCZ定子繞組首端：

ABC+－轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組通電后產(chǎn)生磁場。轉(zhuǎn)軸NS

三相定子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場相切割，感應對稱三相電動勢。

原動機帶動轉(zhuǎn)子繞軸旋轉(zhuǎn)，形成氣隙旋轉(zhuǎn)磁場。

電路分析中很少用電動勢，通常用電壓來表示。以A相繞組的感應電壓為參考正弦量，則發(fā)電機感應的對三相電壓分別為：

1.

對稱三相交流電的特點uAuBuCu0Tωt對稱三相交流電最大值相等，頻率相同，相位互差120o。120°UBUAUC120°120°相序的意義三相交流電達到正的最大值（或零值）的順序稱為相序。A—B—C正相序簡稱正序A—C—B逆序（反序）正常運行的三相交流發(fā)電機發(fā)出的都是正序交流電。三相電源Y接時的三個相電壓顯然是對稱的！2.三相電源的星形（Y）連接方式XYZACBNuAuBuC三相電源尾端連在一起三相電源首端分別向外引出端線，俗稱火線。尾端公共點稱為中性點或零點，向外引出的導線稱為中線，中線俗稱零線。顯然火線與零線之間的電壓等于發(fā)電機繞組的三相感應電壓—相電壓

火線與火線之間的電壓稱為線電壓。uABuBCuCA結論：三相電源繞組作Y形連接時，可以向負載提供兩種電壓。此種供電系統(tǒng)稱為三相四線制。

數(shù)量上，線電壓uAB是相電壓uA的1.732倍；相位上，線電壓超前與其相對應的相電壓30°電角！三相電源Y接時線、相電壓之間的關系三個相電壓對稱電源的中性點總是接地的，因此相電壓在數(shù)值上等于各相繞組首端電位。線電壓與相電壓之間的關系UBUAUC120°120°120°電壓等于兩點電位之差-UBUAB30°同理可得UBCUCA顯然，電源Y接時的三個線電壓也是對稱的！UC-30°UA-30°3.三相電源的三角形（Δ）連接方式顯然發(fā)電機繞組作Δ接時只能向負載提供一種電壓！三相電源首尾相接構成閉環(huán)在電源的三個連接點處分別外引三根火線。

顯然，電源繞組作Δ接時，線電壓等于發(fā)電機繞組的三相感應電壓。

發(fā)電機三相繞組作Δ接時，不允許首尾端接反！否則將在三角形環(huán)路中引起大電流而致使電源過熱燒損。uABuBCuCA結論：三相電源繞組作Δ接時，線電壓等于電源繞組的感應電壓。此種供電系統(tǒng)稱為三相三線制。通常電源繞組的連接方式為星形。XYZuAuCuBABCBCA日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級為:

三相電源繞組連接成Y接方式的最大優(yōu)越性就是可向負載提供兩種不同的電壓，且其中線電壓是發(fā)電機一相繞組感應電壓的1.732倍！

三相四線制供電系統(tǒng)兩種電壓一般表示為或第二節(jié)三相負載的聯(lián)接一、三相電路的負載（一）對稱三相負載三相負載的復阻抗大小相等，阻抗角相等。（二）不對稱三相負載三相負載的阻抗大小不相等或其阻抗角不相同。三相負載也有Y形和Δ形兩種連接方式。1.三相負載的Y形連接ZACB

NZZiA線電流由連接方式?jīng)Q定了相電流uAuBuCY接時負載端電壓等于電源相電壓(1)對稱三相負載滿足稱為對稱三相負載。Y接對稱三相負載中通過的電流iNY接對稱三相電流對稱，因此對稱負載Y接時，由于中線電流為零，中線不起作用，可以拿掉！電源線電壓為380V，對稱三相負載Y接，Z=3+j4Ω，求：各相負載中的電流及中線電流。解例設根據(jù)對稱關系：對稱三相電路的計算可歸結為一相電路計算，其它兩相根據(jù)對稱關系可直接寫出。結論：則有解得中線電流實用中，三相電動機、變壓器等都是對稱三相負載。已知電源線電壓為380V。三相Y接照明負載均為“220V、40W”白熾燈50盞，求：U相開路，V相開25盞，W相燈全開時各相電流及中線電流。(2)不對稱三相負載時，稱之為不對稱三相負載。求解不對稱三相負載電路時，只要電路中有中線，就可把各相按照單相電路的分析方法分別計算，注意此時中線電流不等于零！解U相開路相當于斷路，UVWN………有中線，V相和W相正常工作，電流分別為：應用實例—照明電路UVWN………UBUAUC顯然，中線保證了Y接不對稱三相負載的相電壓平衡。有了中線，各相情況互不影響。中線電流由相量圖分析問題及討論上述照明電路若中線因故斷開，且發(fā)生：(1)一相斷路；(2)一相短路；情況又如何？分析(1)無中線一相斷路時，其余兩相相當于串聯(lián)接于380V線電壓上：V相、，W相均不能正常工作！問題及討論分析(2)無中線一相短路時；UVWN………此時，V相和W相均通過短路相分別形成回路，各相端電壓為380V，高于額定電壓220V，顯然都會被燒損。負載不對稱而又沒有中線時，負載上可能得到大小不等的電壓，當有的超過用電設備的額定電壓時，可能燒損或減少使用壽命；而有的達不到額定電壓不能正常工作。如前面所講到的照明電路，由于中線斷開且一相發(fā)生故障，由此造成各相負載的不對稱。換句話講，如果有中線，當一相發(fā)生故障時，其它無故障負載相仍能正常工作。因此，對通常工作在不對稱情況下的三相電路而言，中線絕對不允許斷開！而且必須保證中線可靠。為確保中線在運行中不斷開，中線上不允許安裝保險絲和開關。關于中線的討論2.負載的Δ形連接ACB線電流三相負載首尾相接構成一個閉環(huán)，相電流對三個結點列KCL方程可得：相量圖分析

Δ接時負載的端電壓等于電源線電壓。由于三個線電壓對稱，因此三個相電流對稱。ZZZiA由三個聯(lián)結點分別向外引出端線。iABiBiCiBCiCA(1)三相負載對稱時-IBCIAICA-IBIAB-