第3章 三相交流電路

1、第三章第三章 三相交流電路三相交流電路上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)3.1 三相電源三相電源3.2 三相負(fù)載三相負(fù)載3.3 三相功率三相功率返返 回回SN+_eeU1U2定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子+u1u2u3+ + u 1 -上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回鐵心鐵心（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）三相繞組三相繞組: 直流勵(lì)磁的電磁鐵直流勵(lì)磁的電磁鐵定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)UUU 01)23j21(1203 UUU)23j21(1202 UUUtUu sinm1 )120sin(m2 tUu )120sin(m3 tUu 2 三相電壓表示形式三相電壓表示形式上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回U2

2、U1 . .120120120U3 .tUu sinm1 )120sin(m2 tUu )120sin(m3 tUu UUU 01 1202UU 1203UUuOu1u2u32 120240t 上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回三相對(duì)稱正弦電壓的瞬時(shí)值（相量）之和為三相對(duì)稱正弦電壓的瞬時(shí)值（相量）之和為 00321 uuu即：即：0321 UUU或或三相正弦交流電壓滿足以下特征三相正弦交流電壓滿足以下特征上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回N L2 L3L1NU1V1W1(1) 聯(lián)接方式聯(lián)接方式中性點(diǎn)中性點(diǎn)321UUU、312312UUU、 Up UL3u+1u2u12u+31u23u上一頁(yè)上一

3、頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回2112UUU 3223UUU 1331UUU 由相量圖可得由相量圖可得 30303112UU 1U3U2U12U2U L1NL2L3+1u+31u2u3u12u23u121223233131uuuuuuuuu或或上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回LP Y,3,UU結(jié)論：電源形聯(lián)結(jié)時(shí) 線電壓且超30 , 前相應(yīng)的相電壓三相線電壓也是對(duì)稱的. 303223UU 303331UU發(fā)電機(jī)繞組星形聯(lián)接時(shí)，線電壓和相電壓的相量圖發(fā)電機(jī)繞組星形聯(lián)接時(shí)，線電壓和相電壓的相量圖上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回L3三相四線制三相四線制380/220伏伏

4、 額定相電壓為額定相電壓為220伏的單相負(fù)載伏的單相負(fù)載 額定線電壓為額定線電壓為380伏的三相負(fù)載伏的三相負(fù)載上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回+1u2u3u+Z1Z2Z3Ni1i321III、N 電源中性點(diǎn)電源中性點(diǎn)N 負(fù)載中性點(diǎn)負(fù)載中性點(diǎn)1i2i3i321III、上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回P3UUlPIIl 星聯(lián)結(jié)時(shí)：星聯(lián)結(jié)時(shí)：321NIIII 333222111 ZUIZUIZUI +1u2u3u+Z1Z2Z3Ni1i1i2i3i上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回+1u2u3u+ZZZNi1i1i2i3i負(fù)載對(duì)稱時(shí)負(fù)載對(duì)稱時(shí),中性線無(wú)電流中性線無(wú)電流,可省掉中性線?？墒〉糁行跃€

5、。0321N IIII中中線線電電流流123jZZZZRX所以負(fù)載對(duì)稱時(shí)，所以負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相電流也對(duì)稱。三相電流也對(duì)稱。LP3UU負(fù)載對(duì)稱無(wú)中性線時(shí) 負(fù)載對(duì)稱時(shí)，負(fù)載對(duì)稱時(shí)，只需計(jì)算一相電只需計(jì)算一相電流，其它兩相電流，其它兩相電流可根據(jù)對(duì)稱性流可根據(jù)對(duì)稱性直接寫出。直接寫出。A15010A9010 A3010321 III可可知知：如如：p123pUIIIIZ123arctanXR上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回負(fù)載不對(duì)稱電壓和電流相量圖負(fù)載對(duì)稱電壓和電流相量圖上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回例例1 1：燈組，若燈組，若R1=5 , R2=10 , R3=20 ,求線電流及求線電流及中

6、性線電流中性線電流 IN 。 一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對(duì)稱。設(shè)電一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對(duì)稱。設(shè)電源線電壓源線電壓 。負(fù)載為電。負(fù)載為電V)30314sin(238012 tuN+1uN R1R2R3L1L2L32u3u1i2i3iNi上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回解：解： 已知：已知：V3038012 UV02201 UN+1uN R1R2R3L1L2L32u3u1i2i3iNi三相負(fù)載不對(duì)稱三相負(fù)載不對(duì)稱（R1=5 、R2=10 、R3=20 ） 分別計(jì)算各線電流：分別計(jì)算各線電流：上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回中性線電流中性線電流A12011A20120220333

7、RUIA12022A10120220222 RUIA1929 A12011A12022A044321N IIIIA044A50220111 RUI上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回解解: (1) 中性線未斷中性線未斷L1 L1L2 L3 L1L1 R1R3R2L1L2NL3N 上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回第三章第三章 三相交流電路三相交流電路 3+3u 2u 1u L2L3L1 此時(shí)負(fù)載中性點(diǎn)此時(shí)負(fù)載中性點(diǎn)L1V380,V380,0,03313212211 UUUUUUUU上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回L1 L2 、 L3相燈仍承受相燈仍承受220V電壓電壓, 正常工作。正常工作。A

8、7 .1202103803223 RRUIV127107 .1222 IR UV254207 .1233 IR UiL2L3+ R1R3R2L1L2NL3N 上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回3.2.2 三角形聯(lián)接三角形聯(lián)接321III、12I23I31IL1+12u12i23u31uL2L3i1i2i323i31iZ31Z12Z23上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回(2) 相電流相電流121212ZUI 232323ZUI 313131ZUI (1) 負(fù)載相電壓負(fù)載相電壓=電源線電壓電源線電壓UP = UL其其中中相電流：相電流：312312III、線電流：

9、線電流： 321III、L1+12u23u31ui1i2i3Z31Z12Z23L2L312i23i31i上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回對(duì)稱負(fù)載電壓與電流相量圖對(duì)稱負(fù)載電壓與電流相量圖I23I12I30負(fù)載對(duì)稱時(shí)負(fù)載對(duì)稱時(shí), I2I3(3) 線電流線電流L P。II結(jié)結(jié)論論: : 對(duì)對(duì)稱稱負(fù)負(fù)載載聯(lián)聯(lián)接接時(shí)時(shí)線線電電流流3(3(相相電電流流),),且且落落后后相相應(yīng)應(yīng)的的相相電電流流 3030由相量圖可求得由相量圖可求得31121III 12232III 23313III ZUIIIIPP312312 RXarctan312312 123LIIIILPP2cos303IIIU23U12U31

10、31I 1I上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回負(fù)載的額定電壓負(fù)載的額定電壓 = 電源的線電壓電源的線電壓應(yīng)作應(yīng)作 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)負(fù)載的額定電壓負(fù)載的額定電壓 = 電源線電壓電源線電壓31應(yīng)作應(yīng)作 Y 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) 三相電動(dòng)機(jī)繞組可以聯(lián)結(jié)成星形，也可以聯(lián)結(jié)成三三相電動(dòng)機(jī)繞組可以聯(lián)結(jié)成星形，也可以聯(lián)結(jié)成三角形，而照明負(fù)載一般都聯(lián)結(jié)成星形角形，而照明負(fù)載一般都聯(lián)結(jié)成星形(具有中性線具有中性線)。上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回22 SPQvP=P1+P2+P3總無(wú)功功率應(yīng)等于各相無(wú)功功率的代數(shù)和，即總無(wú)功功率應(yīng)等于各相無(wú)功功率的代數(shù)和，即 123QQQQ 總現(xiàn)在功率總現(xiàn)在功率上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回

11、回LLpp1, 3UUII對(duì)稱負(fù)載對(duì)稱負(fù)載 聯(lián)結(jié)時(shí)：聯(lián)結(jié)時(shí)： L LP PPP3cos3cosPU IU I同理同理L Lp ppp 3sin 3sinQU IU ILLpp1, 3UUII對(duì)稱負(fù)載對(duì)稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)時(shí)：聯(lián)結(jié)時(shí)：相電壓與相相電壓與相電流的相位差電流的相位差當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)：當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)：P = 3Up Ipcos p22PPLL 3 3SPQU IU I所以所以上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回 例例 有一臺(tái)三相電阻加熱爐，功率因數(shù)等于有一臺(tái)三相電阻加熱爐，功率因數(shù)等于1，星形聯(lián)接。另有，星形聯(lián)接。另有臺(tái)三相交流電動(dòng)機(jī)，功率因數(shù)等于臺(tái)三相交流電動(dòng)機(jī)，功率因數(shù)等于0.8，三角形聯(lián)接。共同

12、由線電，三角形聯(lián)接。共同由線電壓為壓為380V的三相電源供電，它們消耗的有功功率分別為的三相電源供電，它們消耗的有功功率分別為75kW和和36kW。求電源的線電流。求電源的線電流。 解解 按題意畫出電路圖按題意畫出電路圖 1cos110 0Q 2cos0.8236.9電阻爐的功率因數(shù)電阻爐的功率因數(shù)故無(wú)功功率故無(wú)功功率電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)222tan36 tan36.9 kvar=27kvarQP12(7536)kW=111kWPPP12(027)kvar=27kvarQQQ2222=11127 kV A=114kV ASPQ3LL114 10A=173A1.73 3803SIU電

13、源輸出的總有功功率、無(wú)功功率和視在功率電源輸出的總有功功率、無(wú)功功率和視在功率由此求得電源的線由此求得電源的線電流為電流為上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回3.3.2 三相功率的測(cè)量三相功率的測(cè)量二瓦計(jì)法測(cè)量線路圖二瓦計(jì)法測(cè)量線路圖 在三相三線制電路中，不論負(fù)載接成星形還是三角形，也在三相三線制電路中，不論負(fù)載接成星形還是三角形，也不論負(fù)載對(duì)稱與否，都可以使用兩個(gè)功率表來(lái)測(cè)量三相功率。不論負(fù)載對(duì)稱與否，都可以使用兩個(gè)功率表來(lái)測(cè)量三相功率。兩個(gè)功率表的一種連接方式即二瓦計(jì)法測(cè)量。兩個(gè)功率表讀兩個(gè)功率表的一種連接方式即二瓦計(jì)法測(cè)量。兩個(gè)功率表讀數(shù)的代數(shù)和等于三相負(fù)載的平均功率之和。這種方法稱為二數(shù)

14、的代數(shù)和等于三相負(fù)載的平均功率之和。這種方法稱為二瓦計(jì)法（或兩表法）。瓦計(jì)法（或兩表法）。 上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回證明：證明：兩個(gè)功率表的讀數(shù)分別為兩個(gè)功率表的讀數(shù)分別為P1和和P2，則則 113 1 01dTPu i tT 223 2 01dTPu itTP 12131232 01()dTP Pui u i tT 13 123 2 01() +() dTu u i u u i tT 11223 12 01 +()dTui ui u i itT 112233 01 +dTui ui ui tT 123 01 +dTp p p tT1313uuu2323uuu123iii T為周期為周期由于由于 故故 三相電路的三三相電路的三相平均功率相平均功率 上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回 對(duì)于三相四線制電路的有功功率的測(cè)量則不能采用二瓦計(jì)法，對(duì)于三相四線制電路的有功功率的測(cè)