电工基础 教学课件 作者 王迎尉 第五章.ppt

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1、第5章三相正弦交流电路学习目标三相交流电的特点；三相四线制中相电压、线电压的关系；三相电路负载的连接形式及特点；三相电路的分析；防触电措施；学习难点向量法分析电压电流关系；三相负载星形、三角形连接形式下相电压、线电压、相电流、线电流的计算；5.1三相正弦交流电源5.1.1三相正弦交流电源三相绕组匝数相同，在空间位置上互差1200，以同方向相同的角速度切割磁力线而产生的三个振幅相等、频率（角频率）相同、相位互差1200的三个正弦交流电称为对称三相正弦交流电源。我们习惯称之为U相、V相和W相，其输出电压分别为U相：V相：W相：三相电压波形和向量图如下：（1）波形图（2）向量图

2、由图形分析可知，三个相电压具有如下特点：三个相电压达到相同状态（最大值或零）的先后顺序称为三相电源的相序。上述相电压到达相同状态的顺序依次是U相、V相、W相，我们把这样的相序称为正序。相序在三相交流电路中是一个重要的概念，如在三相异步电动机中，可通过改变相序改变电动机的转向。5.1.2三相正弦交流电源的连接三相正弦交流电源的连接形式有星形和三角形两种，在这里我们主要讨论三相电源的星形连接（如下图）。将三相绕组的末端连于一点，始端分别与负载连接的形式称为三相电源的星形（Y形）连接。三个末端相连接的点称为中性点或零点，用字母“N”表示，从中性点引出的导线叫做中性线或零线。从始

3、端分别引出的三根导线叫做相线或端线，我们也常称之为火线。由三根相线与中性线组成的输电方式叫做三相四线制，常用于低压配电系统；只由三根相线组成的输电方式叫做三相三线制，常用于高压输电系统。相线与中性线之间的电压称为相电压。三个相电压最大值相等，频率相同，相位互差1200，即为对称相电压，其有效值通常用UP表示。任意两相线之间的电压叫做线电压。三个线电压也是对称的，其有效值通常用UL表示。根据线电压和相电压的关系，可作出线电压和相电压向量图，如下图所示。由向量图分析可知：在星型连接中，各线电压有效值为相电压有效值的倍，线电压比对应相电压在相位上超前300。5.2三相负载的连接

4、根据负载对电源的要求，我们所使用的负载可分为单相负载和三相负载。单相负载是指仅需单相电源供电的负载，负载接在三相电源的任一相线与中性线之间，如日常生活中使用的电灯、电烙铁及常用家用电器。三相负载是指需要三相电源供电的负载，根据每相负载的额定电压，三相负载有星形连接和三角形连接之分。在三相负载中，如果每相负载的电阻、电抗分别相等，则称为三相对称负载。每相负载上的电压称为负载上的相电压；流过三相电源相线的电流称为线电流；流过每相负载的电流称为相电流；流过中性线的电流称为中性线电流。5.2.1负载的星形连接负载星型连接如下图所示（a）（b）其中（a）图为三相四线制连接，（b）图

5、为三相三线制连接。两种连接形式的区别在于三相四线制中无论每相负载对称与否，负载上的相电压始终保持对称，等于电源的相电压；而三相三线制中只有在三相对称负载情况下，负载上的相电压才对称。因此，对于不对称三相负载，要使其正常工作，必须使用三相四线制。下面以三相四线制为例来分析对称三相电路。首先，在不考虑输电线上压降时，每相负载上的相电压等于电源相电压，即又故由电路特点可知，线电流等于相电流因为各负载上相电压对称，所以相电流大小相等，即各相电流与对应相电压相位差相等，即可见，相电流也是对称的。故根据KCL，可知由此可见，在三相四线制对称三相电路中，中性线上电流为零，故可省去中性线

6、。当三相负载不对称时，各相电流不对称，中性线上电流不为零，不能省去中性线。对三相不对称负载，中性线的存在可保证负载上的相电压对称，负载仍能正常工作；一旦去掉中性线，阻抗小的负载分得电压会低于其额定电压，而阻抗大的负载分得电压会高于其额定电压，导致负载均不能正常工作，甚至造成严重事故。因此，在中性线上不准安装保险丝和开关，另外需尽可能是三相负载对称，以减小中性线电流。5.2.2负载的三角形连接负载的三角形连接如下图所示由图可见，三角形连接中，每相负载分别接在两根相线之间。因此，无论负载对称与否，各相负载上的相电压均等于电源线电压，即当三相负载对称时，因为各负载上的相电压对称

7、，所以相电流大小相等，即各相电流与对应线电压相位差相等，即可见，相电流也是对称的。根据KCL可知，线电流与相电流满足下列关系写成向量形式即为根据线电流和相电流的关系，可作出线电流和相电流向量图，如下图所示。由向量图分析可知：在三角形连接中，线电流有效值为相电流有效值的倍，各线电流滞后对应相电流300。当三相负载对称时，各相负载上的功率相等，故5.3三相电路的功率三相电路的功率是指各相电路功率之和，即当负载作星形连接时，因故当负载作三角形连接时，因故可见，不论三相对称负载作何种形式连接，其有功功率均可写成按上述有功功率的分析方法