電工電子技術(shù)第3章

第3章三相電路及其應(yīng)用本章從三相電壓的特點(diǎn)出發(fā)，介紹三相電源的星形、三角形聯(lián)接；介紹了對(duì)稱三相電路的構(gòu)成及分析方法。讀者應(yīng)理解三相電路星形聯(lián)接、三角形聯(lián)接的特點(diǎn)，掌握簡(jiǎn)單對(duì)稱三相電路的計(jì)算及應(yīng)用。

第3章第1課在本次課中，將介紹三相交流發(fā)電機(jī)的原理、三相電壓的特點(diǎn)、對(duì)稱三相電路的分析方法等。一．三相電壓的產(chǎn)生工藝上保證定子與轉(zhuǎn)子之間磁感應(yīng)強(qiáng)度沿定子內(nèi)表面按正弦規(guī)律分布。在各相繞組的始端和末端間產(chǎn)生隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電壓三相電壓由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生其發(fā)電原理是電磁感應(yīng)（變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)）定子的槽中嵌有三組繞阻，每組稱為一相，分別稱為A相、B相和C相定子轉(zhuǎn)子是一個(gè)磁極，當(dāng)轉(zhuǎn)子以角速度ω順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，將在三相繞組產(chǎn)生感應(yīng)電壓繞組的始端之間或末端之間彼此相隔120°。當(dāng)轉(zhuǎn)子以角速度ω順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，將在三相繞組產(chǎn)生頻率相同、幅值相同，彼此間的相位相差120°的三相電壓定子轉(zhuǎn)子三相電壓的時(shí)間表達(dá)式三相電壓的相量表達(dá)式三個(gè)頻率相同、幅值相同、彼此相位相差120°的電壓，稱為對(duì)稱三相電壓

三相電路中的電源一般都是對(duì)稱的

對(duì)稱三相電壓的相量圖及波形如圖3-1-2、圖3-1-3

三相電壓的時(shí)間表達(dá)式三相電壓的相量表達(dá)式上述三相電壓到達(dá)正幅值（或相應(yīng)零值）的先后次序稱為相序。

圖3-1-2示三相電壓的相序?yàn)锳→B→C，稱為正序或順序。與此相反，如B相超前A相120°，C相超前B相120°，這種相序稱為負(fù)序或逆序。今后如無(wú)特殊聲明，均按正序處理由相量式知，上面定義的三相電壓的相量和為0二．三相繞組的星形聯(lián)接三相電源相當(dāng)于三個(gè)獨(dú)立的正弦電源

在實(shí)踐應(yīng)用中，三相發(fā)電機(jī)的三相繞組一般都要按某種方式聯(lián)接成一個(gè)整體后再對(duì)外供電如果把發(fā)電機(jī)的三個(gè)定子繞組的末端聯(lián)接在一起，對(duì)外形成A、B、C、N四個(gè)端，稱為星形聯(lián)接

星形聯(lián)接的三相電源（簡(jiǎn)稱星形電源）的每一相電壓（火線與零線間的電壓）稱為相電壓，其有效值用UA、UB、UC表示，一般通用Up表示。中點(diǎn)N引出的導(dǎo)線稱為中線或零線

A、B、C三端分別向外引出三根導(dǎo)線，稱為端線，俗稱火線相電壓的定義如式3-1-1所示相量圖如圖3-1-2相電壓、線電壓都是同頻率的正弦量，相量圖如圖3-1-5（MATLAB仿真分析圖）

相電壓的有效值用UA、UB、UC表示，一般通用Up表示。相電壓的定義，相量圖見(jiàn)上1頁(yè)中點(diǎn)N引出的導(dǎo)線稱為中線或零線A、B、C三端端線俗稱火線

端線A、B、C之間的電壓（火線與火線之間的電壓）稱為線電壓，其有效值用UAB、UBC、UCA表示，一般通用Ul表示。圖中假定相電壓有效值為220V

可見(jiàn)，三相線電壓也是一組對(duì)稱正弦量，線電壓超前相電壓30O

，有三．對(duì)稱Y-Y聯(lián)接三相電路三相負(fù)載也有星形接法。星形電源常與星形負(fù)載聯(lián)接（Y-Y聯(lián)接）各相負(fù)載的電流稱為相電流，端線中的電流稱為線電流若每相負(fù)載都相同，稱為對(duì)稱負(fù)載對(duì)稱三相電源和對(duì)稱三相負(fù)載相聯(lián)接，稱為對(duì)稱三相電路三相電源向外引出了四根導(dǎo)線，所以這種輸電方式為三相四線制在對(duì)稱Y-Y電路中，負(fù)載中點(diǎn)與電源中點(diǎn)是等電位點(diǎn)，各相電路相互獨(dú)立，三相電路可歸結(jié)為單相（通常為A相）的計(jì)算

因?yàn)樨?fù)載中點(diǎn)與電源中點(diǎn)是等電位點(diǎn)，所以在對(duì)稱Y-Y電路中，流過(guò)中線的電流為0，如同開路，中性線在許多場(chǎng)合下可以不要。這種輸電方式稱為三相三線制四．三相繞組的三角形聯(lián)接如果將發(fā)電機(jī)的三個(gè)定子繞組的始端，末端順次相接再?gòu)母髀?lián)接點(diǎn)向外引出三根導(dǎo)線，稱為三角形聯(lián)接一般情況下，三角形聯(lián)接的三相電源電壓是對(duì)稱的，所以，回路電壓相量之和為零

必須指出，三相電源各繞組作三角形聯(lián)接時(shí)，每相始端、末端應(yīng)聯(lián)接正確，否則三個(gè)相電壓之和不為零，在回路內(nèi)將形成很大的電流而燒壞繞組。

相量圖如上圖所示三角形接法沒(méi)有中點(diǎn)，對(duì)外只有三個(gè)端子顯然，三角形聯(lián)接的三相電源的線電壓、相電壓相同五．對(duì)稱△-△聯(lián)接三相電路三相對(duì)稱△-△聯(lián)接三相電路如下圖相電流可由相電壓相量求出，根據(jù)基爾霍夫電流定律的相量形式，可以寫出線電流與相電流間的關(guān)系由此可做出電流相量圖如上（MATLAB仿真分析圖）由于每相負(fù)載直接聯(lián)接在每相電源的兩端線之間，所以三角形聯(lián)接的線電壓等于相電壓但線電流并不等于相電流可見(jiàn)，線電流也是一組對(duì)稱正弦量，線電流滯后相電流30O線電流相電流有效值關(guān)系六．本課的重點(diǎn)

重點(diǎn)：

三相電壓的特點(diǎn)、對(duì)稱三相電路的分析第三章第2課在本次課中，我們將介紹三相電路的功率、三相電路的計(jì)算、發(fā)電、輸電及工業(yè)企業(yè)配電及安全用電等。上一課內(nèi)容回顧

三相電源有星形、三角形兩種聯(lián)接方式，三相負(fù)載也存在星形、三角形兩種聯(lián)接方式，負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路線電流等于相電流，電壓相量圖如左上：在對(duì)稱Y-Y三相電路中，負(fù)載中點(diǎn)與電源中點(diǎn)是等電位點(diǎn)，流過(guò)中線的電流為零，每相電路相互獨(dú)立，對(duì)稱Y-Y三相電路可歸結(jié)為單相的計(jì)算

負(fù)載三角形聯(lián)接的三相電路線電壓等于相電壓，電流相量圖如右上。對(duì)稱△-△三相電路也可歸結(jié)為單相的計(jì)算。一．三相電路的功率每相不但相電壓有效值相等，相電流有效值相等，而且每相電壓與電流的相位差也相等，所以，有功功率可表示為

正弦交流電路中功率的守恒性也適用于三相交流電路一個(gè)三相負(fù)載吸收的有功功率應(yīng)等于其各相所吸收的有功功率之和，一個(gè)三相電源發(fā)出的有功功率等于其各相所發(fā)出的有功功率之和對(duì)稱三相電路中每組響應(yīng)都是與激勵(lì)同相序的對(duì)稱量因此，無(wú)論對(duì)稱星形接法或?qū)ΨQ三角形接法，三相電路總有功功率為

對(duì)于對(duì)稱星形接法對(duì)于對(duì)稱三角形接法無(wú)功功率可表示為

視在功率可表示為

二．三相電路的計(jì)算

對(duì)于對(duì)稱三相電路，可取一相來(lái)計(jì)算。單相的計(jì)算電路圖，就是基本元件組成的串聯(lián)交流電路可通過(guò)幾個(gè)例題理解

【例1】有一星形負(fù)載接到線電壓為380V的三相星形電源上，如左圖所示。每相負(fù)載阻抗Z=8+