第3节 三相电源、 三相负载 的连接方法第第12章章 交直流电基础知识交直流电基础知识 图图图图1 1 三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电( (尾端尾端尾端尾端) )+eAeBeCXABYCZ( (首端首端首端首端) )+ +_eeAX 图图图图2 2 三相绕组示意图三相绕组示意图三相绕组示意图三相绕组示意图图图图图3 3 每相电枢绕组及其电动势每相电枢绕组及其电动势每相电枢绕组及其电动势每相电枢绕组及其电动势定子定子转子转子ZAXYNSC-+B三相交流电是由三相发电机产生的。三相发电机主要由定子和转子组成。如图12.3.1. 三相交流电的产生三相交流电的产生定子是固定不动的部分，在定子的槽中嵌入三组线圈，即AX、BY和CZ； 首端分别为A、B、C，末端分别为X、Y、Z。每组称为一相，每相线圈的匝数、形状、参数都相同，在空间上彼此相差120；转子是一个可以旋转的磁极，由永久磁铁或电磁铁组成。在发电机工作时，转子在 外部动力带动下以角速度旋转，三个定子绕组都会感应出随时间按正弦规律变化的电势，这三个电势的振幅和频率相同，且由于三组线圈在空间位置上相差120，故相位差互为120，因此称这组电源为正弦三相对称电压源，可将其表示为定子定子转子转子发电机结构发电机结构铁心铁心（作为导磁路经）（作为导磁路经）三相绕组三相绕组匝数相同匝数相同匝数相同匝数相同空间排列互差空间排列互差空间排列互差空间排列互差120120 : 直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁相量图相量图相量图相量图波形图波形图波形图波形图相量表示相量表示相量表示相量表示U2U1 . .120120120U3 .三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式Ou1u2u32 120240360对称三相电动势的瞬时值之和为对称三相电动势的瞬时值之和为 0三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。最大值相等最大值相等最大值相等最大值相等频率相同频率相同频率相同频率相同相位互差相位互差相位互差相位互差120120 称为对称三相电动势称为对称三相电动势称为对称三相电动势称为对称三相电动势三个正弦交流电动势满足以下特征三个正弦交流电动势满足以下特征供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为 L L1 1 L L2 2 L L3 3 星形接法星形接法AXYCBZN12.3.2. 三相电源的联结：三相电源的联结：也就是发动机的也就是发动机的定子三相线圈的定子三相线圈的连接方式连接方式（中线）中线）（火线）火线）（火线）火线）（火线）火线）AXYCBZN三相四线三相四线制供电制供电火线（相线）火线（相线）:ABC中线（零线）：中线（零线）：N三角接法三角接法AAXYCBZBC相电压相电压相电压相电压 Up ：端线与中性线间（每相绕组）的电压。：端线与中性线间（每相绕组）的电压。：端线与中性线间（每相绕组）的电压。：端线与中性线间（每相绕组）的电压。线电压线电压线电压线电压 UL L：端线与端线间的电压。：端线与端线间的电压。：端线与端线间的电压。：端线与端线间的电压。相电流相电流相电流相电流 p ：端线与中性线间（每相绕组）的电流。：端线与中性线间（每相绕组）的电流。：端线与中性线间（每相绕组）的电流。：端线与中性线间（每相绕组）的电流。线电流线电流线电流线电流 L L：端线与端线间的电流。：端线与端线间的电流。：端线与端线间的电流。：端线与端线间的电流。 12.3.2. 12.3.2. 1 星形Y 连接将A、B、C三相电源的末端连在一起，组成一个公共点N，对外形成A、B、C、N四个端子，这种连接形式称为三相电源的星形连接或Y形连接， 如图下所示。从可知, 星形连接时，线电流与相电流的关系为:即星形连接时线电流和对应的相电流相等。p= L L星形接法的两组电压星形接法的两组电压相电压：相电压：火线对零线间的电压。火线对零线间的电压。ACBN120 120 120 线电压：线电压：火线间的电压。火线间的电压。CABN注意规定的注意规定的正方向正方向线电压和相电压的关系：线电压和相电压的关系：30 同同理：理：星形联结时星形联结时线电压与相电压的通用关系表达式：线电压与相电压的通用关系表达式： -为相电压为相电压 -为线电压为线电压在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为 12.3.2. 12.3.2. 2 三角形连接将三个电源的首尾依次相接组成一个三角形，再从三个端子分别引出端线，这种接法称为三相电源的三角形连接，简记为形连接，如所示。图中AZ、BX、CY分别连在一起，引出端线A、B、C，从而构成连接。 从上图知:线电流和相电流的关系为假设该电路所接负载也是对称的，那么三个相电流 也应是大小相等、相位依次相差120的对称电流，如图下所示。 三角形连接线电流和相电流的相量关系：线电流和相电流的关系为：三角形连接时的电压相量图如图所示：显然，线电压和相电压相等，即UL=Up总结：电源Y-连接p= L电源星形Y 连接电源三角形UL=Up12.3.3 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路三相负载三相负载三相负载三相负载不对称三相负载：不对称三相负载：不对称三相负载：不对称三相负载： 不满足不满足不满足不满足 Z Z1 1 = =Z Z2 2 = = Z Z3 3 如：由单相负载组成的三相负载如：由单相负载组成的三相负载如：由单相负载组成的三相负载如：由单相负载组成的三相负载对称三相负载：对称三相负载：对称三相负载：对称三相负载：Z Z1 1= =Z Z2 2= = Z Z3 3 如：如：如：如：三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机分类分类分类分类单相负载：单相负载：单相负载：单相负载：只需一相电源供电只需一相电源供电只需一相电源供电只需一相电源供电 如：如：如：如： 照明负载、家用电器照明负载、家用电器照明负载、家用电器照明负载、家用电器负载负载负载负载三相负载：三相负载：三相负载：三相负载：需三相电源同时供电需三相电源同时供电需三相电源同时供电需三相电源同时供电 如如如如 ：三相电动机等三相电动机等三相电动机等三相电动机等星形接法星形接法ACB NZZZ三角形接法三角形接法ACBZZZ负载的两种接法负载的两种接法:负载的联接原则负载的联接原则负载的接入原则应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。的联接方式无关。的联接方式无关。的联接方式无关。尽可能使电源的各相负荷均匀、对称，从而使三相电源趋于平衡（星形连接中IN=0,三角形连接中I相量为0）负载的连接方式单相连接三相星形连接三相三角形连接三相负载的额定电压如不特别指明均指线电压负载的额定电压负载的额定电压 = 电源的线电压电源的线电压应作应作 联结联结负载的额定电压负载的额定电压 = 电源线电压电源线电压应作应作 Y 联结联结 三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形：角形：照明负载一般都联结成星形照明负载一般都联结成星形(具有中性线具有中性线)单相负载单相负载主要包括照明负载、生活用电负载及一些单相设备。单相负载常采用三相中引出一相的供电方式。为保证各个单相负载电压稳定，各单相负载均以并联形式接入电路。在单相负荷较大时，如大型居民楼供电，可将所有单相负载平均分为三组，分别接入A、B、C三相电路，如图下所示，以保证三相负载尽可能平衡，提高安全供电质量及供电效率。三相负载连接三相负载连接三相负载连接三相负载连接 (1) (1) 电源提供的电压电源提供的电压电源提供的电压电源提供的电压= =负载的额定电压；负载的额定电压；负载的额定电压；负载的额定电压； (2) (2) 单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。L L1 1L L2 2电源电源电源电源L3保险丝保险丝保险丝保险丝三相四线制三相四线制380/220伏伏N N 额定相电压为额定相电压为220伏的单相负载伏的单相负载 额定线电压为额定线电压为380伏的三相负载伏的三相负载ACBNZZZ相电流相电流(负载上的电流负载上的电流)：线电流线电流(火线上的电流火线上的电流)：负载星形接法负载星形接法 ACBNZZZ星形接法特点星形接法特点相电流相电流=线电流线电流* : 零线电流零线电流*线电压线电压=相电压相电压 , 线电压领先于相电压线电压领先于相电压30。ACBNZZZ1)1)负载端的线电压电源线电压负载端的线电压电源线电压负载端的线电压电源线电压负载端的线电压电源线电压2)2)负载的相电压电源相电压负载的相电压电源相电压负载的相电压电源相电压负载的相电压电源相电压3)3)线电流相电流线电流相电流线电流相电流线电流相电流Y 联结时：联结时：4)4)中线电流中线电流中线电流中线电流负载负载负载负载Y Y联结联结联结联结负载对称时负载对称时,中性线无电流中性线无电流,可省掉中性线。可省掉中性线。对称负载对称负载Y 联结联结所以负载对称时，所以负载对称时，三相电流也对称。三相电流也对称。 负载对称时，负载对称时，只需计算一相电只需计算一相电流，其它两相电流，其它两相电流可根据对称性流可根据对称性直接写出。直接写出。1. 联结形式联结形式12.3.4 负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路线电流线电流线电流线电流: : 流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流相电流相电流相电流相电流: : 流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流 、 、L1+L2L3i1i2i3Z31Z12Z23相量图相量图2312313130负载对称时负载对称时, 相电流对称相电流对称相电流对称相电流对称，即，即，即，即23(3) 线电流线电流由相量图可求得由相量图可求得为此线电流也对称，即为此线电流也对称，即为此线电流也对称，即为此线电流也对称，即 。 线电流比相应的相电流线电流比相应的相电流线电流比相应的相电流线电流比相应的相电流滞后滞后滞后滞后3030 。231231总结：Y- 联结UP = UlY 联结时：联结时：联结时：联结时：三相电源三相电源三相三线制三相三线制三相四线制三相四线制ACBNACBACB三相电源一三相电源一般都是对称般都是对称的，而且多的，而且多用三相四线用三相四线制接法。制接法。三相交流电路的小结三相交流电路的小结三相负载三相负载星形负载星形负载三角形负载三角形负载ACBNZZZACBZZZ三相负载对称时：三相负载对称时：三相功率计算三相功率计算三相总功率三相总功率：负载对称时：负载对称时：和接法和接法无关无关负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，达不到额定电压， （负载电阻越大，负载承受的电压越高），负载电阻越大，负载承受的电压越高），负载电阻越大，负载承受的电压越高），负载电阻越大，负载承受的电压越高），都不都不能正常工作。因为能正常工作。因为照明电路中各相负载不能保证完全照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。保证零线可靠。中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。不允许接保险丝也不允许接刀闸。关于零线关于零线