电路基础 教学课件 作者 王俊鹍 第5章.ppt

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1、第5章三相电路5.1三相电源和三相负载5.2对称三相电路的分析5.3三相电路的功率5.1三相电源和三相负载5.1.1对称三相电源目前，电力系统的供电方式，几乎都是采用三相制，即三相发电机产生电能并用三相输电线输送。工程上把三个振幅相同、频率相同，但初相位不同的正弦电源与三组负载按特定方式连接组成的电路，称为三相电路。其中三相发电机每个绕组称为三相电路的一相电源，每组负载称为三相电路的一相负载。采用三相制，从发电、输电和用电各个方面来说，都比单相制具有许多优点。从电路理论角度看，三相电路不过是复杂的正弦稳态电路，可用正弦稳态电路的方法分析计算。但三相电路有它本身

2、的特点，特别是对称三相电路，因此，分析上也有相应的特点。三相交流电压是由三相发电机产生的。通常大、中型发电机磁极是旋转的，绕组是静止的，而小型发电机绕组是旋转的，磁极是静止的，如图5.1所示。图5.1三相发电机模型从图5.1中可以看出，构成转子的是三个互成120°的线圈，每个线圈是一相，三个线圈组成的发电机就是三相发电机。三相发电机的三个线圈是相同的（图5.1中只画出一匝来示意），称为三相绕组。绕组的始端工程上习惯用A、B、C表示，绕组的末端则用X、Y、Z表示，这三个的绕组与单相发电机的绕组一样。当三相绕组组成电枢在N、S磁极间绕转轴旋转时，由于穿过三个绕组中

3、的磁通量的变化，三个绕组中都有按正弦规律变化的交流电压产生。由于三个绕组在转子的位置彼此相差120°，感应电压的初相位由绕组平面与N、S磁极间的相对位置决定。现假定电枢是逆时针方向等速旋转的，AX绕组从水平位置开始移动，则在AX绕组中产生随时间按正弦规律变化的感应电压，它的初相位为零。对于BY绕组，在电枢中位置从旋转方向来讲比AX绕组落后120°，BY绕组中的感应电压也是随时间按正弦规律变化的，但相位上比uA滞后120°。同理，CZ绕组上的感应电压比uB又滞后120°。三个绕组中产生的感应电压最大值相等，都是Um。而三个绕组在电枢中位置彼此相差120°，所以三

4、个感应电压之间的相位差互为120°。在图5.2（a）所示波形图上，三相电压达到同一数值（如正最大值）的先后次序叫做相序。图5.2（a）中这种次序为A-B-C-A，称为顺序或正序。此处A相电压超前B相电压120°，B相电压超前C相电压120°。与正序相反，若C相电压超前B相电压120°，B相电压超前A相电压120°，这种C-B-A-C的相序称为逆序或负序。图5.2对称三相电源的电压波形图和相量图5.1.2三相电源的连接1.三相电源的星形（Y）连接考虑图5.3所示的三相电压源，若将各电压源的末端X、Y、Z连在一起，从三个始端A、B、C引出三根导线至负载，这种接法叫

5、做三相电源的星形连接，如图5.4所示。图5.3三相电源电路模型图5.4三相电源的星形连接星形连接时，从每相电源始端引出的导线叫做相线，又称端线，俗称火线。电源的三个末端连接在一起的那一公共端点，叫做中性点或零点，用N表示。从中性点N引出的导线，叫做中性线，简称中线。当中性点接地时，中线又称为地线或零线。2.三相电源的三角形（△）连接若将各相电源的始末端依次相连接，即X与B、Y与C、Z与A相连接成一个三角形回路，再从三个连接点A、B、C引出三条端线向外送电，这种接法称为三相电源的三角形连接，如图5.6所示。图5.6三相电源的三角形连接对于对称的三相电源一般表达为

6、UL=UP图5.7三相电源三角形连接回路电压测量5.1.3三相负载的连接三相负载是指使用交流电流的用电器的总和。在有中线的情况下构成所谓三相四线制，没中线时称为三相三线制。三相电路中，流过每相负载的电流，称为相电流；流过每根端线的电流，称为线电流。图5.8三相负载的Y形连接图5.9对称负载三相三线线制供电电路2.负载的三角形连接图5.10所示为三相负载的三角形连接。图5.10三相负载的三角形连接图5.11对称三相三角形连接负载的电压、电流相量图如果三相异步电动机的铭牌上标明连接方式是220／380V、△／Y，当电源的线电压为380V时，电动机的三相绕组必须接成

7、星形（Y），当电源的线电压为220V时，电动机的三相绕组必须接成三角形（△），否则会使负载因电压过高而烧毁或因电压过低而不能正常工作。5.2对称三相电路的分析三相电路实质上是一种特殊的复杂正弦电路，前面讨论过的正弦稳态电路的分析方法对三相电路也完全适用，但由于三相电路结构上的特点，尤其是对称三相电路的分析计算又有自身特点，利用这些特点，可以大大简化计算。5.2.1负载星形接法的三相电路三相电源一般为星形连接，因此，负载星形接法时三相电路为Y－Y的对称三相电路，一般采用三相四线制系统，如图5.12所示。图5.12Y－Y连接对称三相电路根据Y－Y连接对称三相电路的

8、上述特点及线电量与相电量之间的关系，Y