电工技术电工技术 t O uU U1V2V1W2W1U2 t O uW t O uV NS第第6 6章章 三相交流电路三相交流电路 电工技术电工技术 第第 6 6 章章 三相交流电路三相交流电路 6.1 6.1 三相正弦交流电源三相正弦交流电源 6.3 6.3 负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路 6.2 6.2 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路 6.4 6.4 三相电路的功率三相电路的功率 课堂讨论课堂讨论 下一章 上一章 返回主页制作6.1 6.1 三相正弦交流电源三相正弦交流电源 一、正弦交流电动势的产生 1. 三相交流发电机的工作原理 对称三相绕组：第6章 三相交流电路N S 定子 横截面 U1U2V2V1W2W1转子 原动机驱动 t O e1 U1V2V1W2W1U26.1 三相正弦交流电源N S t O e3 t O e2 三相交流发电机 原动机驱动 2. 对称三相电动势 O t e 相序e1e2e3e1 正序。e1 = Emsin t e2 = Emsin ( t 120o ) e3 = Emsin ( t120o )e1 e2 e36.1 三相正弦交流电源热电厂1 煤传送带 2 加煤机 3 粉碎机 4 锅炉 5 煤渣 6 空气预热器 7 静电除尘 8 烟囱 9 汽轮机 10 冷凝器 11变压器 12 冷却塔 13 发电机 14 输电线6.1 三相正弦交流电源火力发电 燃 烧 室燃料锅炉的 炉膛循环水汽轮机发电机3 000r/min升压变 压器超热高压蒸汽电能输出电能的产生电能的产生火力发电 6.1 三相正弦交流电源励磁机 发电机 水轮机 水力发电 6.1 三相正弦交流电源小浪底电站水轮机组安装 6.1 三相正弦交流电源三峡电站首台机组安装 6.1 三相正弦交流电源U1、U2、U3二、三相供电方式1. 三相电源的星形联结E1E2E3 L1 L3 L2 相线 相线 相线 U12 U23 U31 线电压： U12、U23、U31 三相三线制N 中性线 U1 U2U3 相电压： 三相四线制U1U3U2 U12U31U2U23 U12 = 3 U1 30o 6.1 三相正弦交流电源30o 30o 30o U23 = 3 U2 30o U31 = 3 U3 30o UL = 3 UP 2. 三相电源的三角形联结U12 = E1 U23 = E2 U31 = E3 三相三线制 E1 E2 E3 L1 L3 L2 6.1 三相正弦交流电源U12 U23 U31 E1E2E3 = 0 6.2 6.2 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载 分为三相负载和单相负载两类 。 单相负载平均分为三组，构成三相负载，尽可能使三 相电源供电均衡。 L1 L2 L3 NM 3第6章 三相交流电路一、 非对称负载 1. 负载上的电压忽略中性线的阻抗，则有 U1 = U2 = U3 = UP 2. 相电流 6.2 负载星形联结的三相电路 L2L3L1NZ1 Z2 Z3 U U3 U2 I1I2I3I1 = U1 Z1 I2 = U2 Z2 I3 = U3 Z3 3. 线电流 即 IP = IL 4. 中性线电流 IN = I1I2I3 IL1 = I1 6.2 负载星形联结的三相电路 L2L3L1NZ1 Z2 Z3 U U3 U2 I1I2I3INIL1IL2IL3IL2 = I2 IL3 = I3 二、对称负载 Z1 = Z2 = Z3 6.2 负载星形联结的三相电路 Z1 Z2 Z3 L2L3L1N U U3 U2 I1I2I3INIL1IL2IL3= | Z | Z Z Z U1U2U3I1I2I3IN = I1I2I3 = 0 对称电感性负载 中性线 可以去掉? R1 R2 R3 L2L3L1N6.2 负载星形联结的三相电路 INIL1IL2IL3例6.1 分析在照明系统中，中性线的作用。 分析： (1) 有中性线时 无论负载是否对称， 负载电压始终为电源相电压 UP 。 分析： (1) 有中性线时 无论负载是否对称， 负载电压始终为电源相电压 UP 。 (2) 无中性线时 若负载对称，则与有 中性线时一样； 若负载不对称，则每一相负载上的电压不相同。两相负载串联， 分压不同，亮度不同 R1 R2 R3 L2L3L1N6.2 负载星形联结的三相电路 INIL1IL2IL3例6.1 分析在照明系统中，中性线的作用。 结论 无中性线时，星形联结的不对称负载上的相 电压不对称。 中性线的作用是保证星形联结的不对称负载上的 相电压对称。 中性线上不允许单独安装开关或熔断器等。 6.2 负载星形联结的三相电路 R1 R2 R3 L2L3L1NINIL1IL2IL36.3 6.3 负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路第6章 三相交流电路L2 L3 L1 Z1 Z3 Z2 U1 U2 U3 一、负载三角形联结的特点 当负载的额定电压 UN 等于电源的线电压 UL 时，要采取三角形联结方式。 U1 = UL1 U2 = UL2 U3 = UL3 无论负载是否对称， 负载上 承受的电压 是对称的线电压。 6.3 负载三角形联结的三相电路 二、相电流和线电流 I1 = U1 Z1 I2 = U2 Z2 I3 = U3 Z3 L2 L3 L1 Z1 Z3 Z2 IL3 U1 U2 U3 I1 IL2 IL1 I2I3 IL1 = I1I3 IL2 = I2I1 IL3 = I3I2 IL1IL2IL3 = 0 广义结点1. 相电流 2. 线电流 I3 I3 6.3 负载三角形联结的三相电路 3. 对称负载时 U1 U2 U3 I1 I2 对称电感性负载 Z1 = Z2 = Z3= | Z | 30o IL2 IL3 IL1 IL = 3 IP IL1 = 3 I1 30o IL2 = 3 I2 30o IL3 = 3 I3 30o I1 = I2 = I3 = IP IL1 = IL2 = IL3 = IL 30o 30o 一、非对称负载三相电路的功率 1. 三相有功功率P = P1P2P3 2. 三相无功功率Q = Q1Q2Q3 3. 三相视在功率6.4 6.4 三相电路的功率三相电路的功率 S1S2S3第6章 三相交流电路S = P2Q2 二、对称负载三相电路的功率 P1 = P2 = P3 = UP IP cos Q1 = Q 2 = Q3 = UP IP sin P = 3 UP IP cos Q = 3 UP IP sin 1. 对称星形联结的三相负载 6.4 三相电路的功率 3 UPIP cos = 3 IL cos UL 3 = 3 UL IL cos 3 UPIP sin = 3 IL sin UL 3 = 3 UL IL sin 6.4 三相电路的功率 P = 3 UL IL cos Q = 3 UL IL sin S = 3 UL IL P = 3 UP IP cos Q = 3 UP IP sin S = 3 UP IP 用相值计算的公式 用线值计算的公式 2. 对称三角形联结的三相负载 3 UPIP cos = 3 UL cos IL 3 = 3 UL IL cos 3 UPIP sin = 3 UL sin IL 3 = 3 UL IL sin AB Z2 Z2 Z2 例6.2 如图所示，在 380 V 的三相电源上接 有两组对称负载。已知负载 A 是星形联结的三 相电阻炉，UN = 380 V，P1 = 75 kW，cos1 = 1。 负载 B 是三角形联结的电感性负载，UN = 380 V， P2 = 36 kW，cos2 = 0.8 。求电源提供的电流。 解法一：6.4 三相电路的功率 L2 L3 L1 IL1 R1 R1 R1 IL11 IL12 IL11 =P13 UN cos1 = 113.95 A IL21 =P23 UN cos2 = 68.37 A U12 U12U1IL11I21IL12IL1IL1 = IL11IL12 230o6.4 三相电路的功率 AB Z2 Z2 Z2 U1L2 L3 L1 IL1 I21 R1 R1 R1 IL11 IL12 IL1 = IL11 + IL12 ?1 = arccos1 = 0o 2 = arccos 0.8 = 36.87o 30o IL12 = 68.37 66.87o A IL11 = 113.95 30o A 设 U12 = 380 0o V IL1 = IL11IL12 = 173.6 43.67o A 即电源提供的电流为 173.6 A。 解法二：用功率三角形求解。 P = P1P2 = 111 kW Q = Q1Q2 = P1 tan1P2 tan2= 027 = 27 kvar = 114.24 kVA = 173.6 A 6.4 三相电路的功率 S = P2Q2 IL = S 3 UN 课课 堂堂 讨论讨论第6章 三相交流电路6.1 某三相对称负载采用三角形联结，接于线电压 为 220 V 的三相电源上；或采用星形联结，接于线电压 为 380 V 的三相电源上，试分析这两种情况的电流和功 率的关系。 (1) 相电流的比值为（ ） (2) 线电流的比值为（ ） (3) 有功功率的比值为（ ）。 a. 1 b. 1/3 c. 3 d. e. a 3 1/ 3 d a 课 堂 讨 论6.2 某三相对称负载采用三角形联结，接于线电压 为 220 V 的三相电源上；或采用星形联结，接于线电压 为 220 V 的三相电源上，试分析这两种情况的电流和功 率的关系。 (1) 相电流的比值为（ ） (2) 线电流的比值为（ ） (3) 有功功率的比值为（ ）。 a. 1 b. 1/3 c. 3 d. e. d 3 1/ 3 c c 课 堂 讨 论6.3 三相交流发电机的三个绕组接成星形时，若 线电压 则相电