下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页正弦交流电路正弦交流电路天津理工大学海运学院2013.4下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页第二节第二节 正弦交流电正弦交流电路路一、正弦交流电的基本概念一、正弦交流电的基本概念一、正弦交流电的基本概念一、正弦交流电的基本概念二、交流电路中的电阻、电感、电容元件二、交流电路中的电阻、电感、电容元件二、交流电路中的电阻、电感、电容元件二、交流电路中的电阻、电感、电容元件三、三相交流电源基本概念三、三相交流电源基本概念三、三相交流电源基本概念三、三相交流电源基本概念四、三相负载的连接方式四、三相负载的连接方式四、三相负载的连接方式四、三相负载的连接方式下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1. 1. 理解正弦量的理解正弦量的理解正弦量的理解正弦量的特征特征特征特征及其各种及其各种及其各种及其各种表示方法表示方法表示方法表示方法；2. 2. 理解电路基本定律的理解电路基本定律的理解电路基本定律的理解电路基本定律的相量形式相量形式相量形式相量形式及及及及阻抗阻抗阻抗阻抗； 熟练掌握计算正弦交流电路的熟练掌握计算正弦交流电路的熟练掌握计算正弦交流电路的熟练掌握计算正弦交流电路的相量分析法，相量分析法，相量分析法，相量分析法， 会会会会画相量图。；画相量图。；画相量图。；画相量图。；3. 3. 掌握掌握掌握掌握有功功率有功功率有功功率有功功率和和和和功率因数功率因数功率因数功率因数的计算的计算的计算的计算, , , ,了解瞬时了解瞬时了解瞬时了解瞬时 功率、无功功率和视在功率的概念；功率、无功功率和视在功率的概念；功率、无功功率和视在功率的概念；功率、无功功率和视在功率的概念；4. 4.了解串、并联谐振的条件及特征；了解串、并联谐振的条件及特征；了解串、并联谐振的条件及特征；了解串、并联谐振的条件及特征；5. 5.了解提高功率因数的意义和方法。了解提高功率因数的意义和方法。了解提高功率因数的意义和方法。了解提高功率因数的意义和方法。基本要求基本要求基本要求基本要求下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页基本要求：基本要求：基本要求：基本要求： 1. 1. 搞清对称三相负载搞清对称三相负载搞清对称三相负载搞清对称三相负载Y Y和和和和联结时相线电压、联结时相线电压、联结时相线电压、联结时相线电压、 相线电流关系。相线电流关系。相线电流关系。相线电流关系。 2. 2. 掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载 的正确联接方法，理解中线的作用。的正确联接方法，理解中线的作用。的正确联接方法，理解中线的作用。的正确联接方法，理解中线的作用。 3. 3. 掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页一、正弦交流电的基本概念一、正弦交流电的基本概念正弦量：正弦量：正弦量：正弦量： 随时间按正弦规律做周期变化的量。随时间按正弦规律做周期变化的量。随时间按正弦规律做周期变化的量。随时间按正弦规律做周期变化的量。Ru+ +_ _ _ _ _ _i iu u+_正弦交流电的优越性：正弦交流电的优越性：正弦交流电的优越性：正弦交流电的优越性： 便于传输；易于变换便于传输；易于变换便于传输；易于变换便于传输；易于变换 便于运算；便于运算；便于运算；便于运算； 有利于电器设备的运行；有利于电器设备的运行；有利于电器设备的运行；有利于电器设备的运行； . . . . . . . . .正正正正半周半周半周半周负半周负半周负半周负半周Ru+ +_ _1.瞬时值瞬时值下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页设正弦交流电流：设正弦交流电流：设正弦交流电流：设正弦交流电流：角频率：角频率：角频率：角频率：决定正弦量变化快慢决定正弦量变化快慢决定正弦量变化快慢决定正弦量变化快慢幅值：幅值：幅值：幅值：决定正弦量变化的大小决定正弦量变化的大小决定正弦量变化的大小决定正弦量变化的大小 幅值、角频率、初相角幅值、角频率、初相角幅值、角频率、初相角幅值、角频率、初相角称为正弦量的称为正弦量的称为正弦量的称为正弦量的三要素。三要素。三要素。三要素。初相角：初相角：初相角：初相角：决定正弦量起始位置决定正弦量起始位置决定正弦量起始位置决定正弦量起始位置 I Im m 2 TiO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.幅值（最大值）与有效值幅值（最大值）与有效值幅值（最大值）与有效值幅值（最大值）与有效值有效值：有效值：与交流与交流热效应热效应相等的直流定义为交流相等的直流定义为交流电的有效值。电的有效值。幅值：幅值：Im、Um、Em则有则有交流交流交流交流直流直流直流直流幅值必须大写幅值必须大写幅值必须大写幅值必须大写, ,下标加下标加下标加下标加 mm。同理：同理：有效值必有效值必有效值必有效值必须大写须大写须大写须大写 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页注意：注意：注意：注意：交流电压、电流表测量数据为交流电压、电流表测量数据为交流电压、电流表测量数据为交流电压、电流表测量数据为有效值有效值有效值有效值交流设备名牌标注的电压、电流均为交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值有效值下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.频率与周期频率与周期周期周期周期周期T T：变化一周所需的时间变化一周所需的时间变化一周所需的时间变化一周所需的时间 （s s）角频率：角频率：角频率：角频率：（rad/srad/s）频率频率频率频率f f：（HzHz）T T* * 无线通信频率：无线通信频率：无线通信频率：无线通信频率： 30 kHz 330 kHz 30 0 0 0GMHzGMHz* * 电网频率：电网频率：电网频率：电网频率：我国我国我国我国 50 Hz50 Hz ，美国美国美国美国 、日本、日本、日本、日本 60 Hz60 Hz* * 高频炉频率：高频炉频率：高频炉频率：高频炉频率：200 300 200 300 kHZkHZ* * 中频炉频率：中频炉频率：中频炉频率：中频炉频率：500 8000 Hz500 8000 Hzi iO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 给出了观察正弦波的起点或参考点给出了观察正弦波的起点或参考点给出了观察正弦波的起点或参考点给出了观察正弦波的起点或参考点。 :4.初相位与相位差初相位与相位差相位：相位：相位：相位： 初相位：初相位：初相位：初相位： 表示正弦量在表示正弦量在表示正弦量在表示正弦量在 t t =0=0时的相角。时的相角。时的相角。时的相角。 反映正弦量变化的进程。反映正弦量变化的进程。反映正弦量变化的进程。反映正弦量变化的进程。iO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页如：如：若若电压超前电压超前电压超前电压超前电流电流电流电流 两两两两同频率同频率同频率同频率的正弦量之间的初相位之差。的正弦量之间的初相位之差。的正弦量之间的初相位之差。的正弦量之间的初相位之差。相位差相位差 ：uiu i tO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电流超前电压电流超前电压电流超前电压电流超前电压电压与电流电压与电流电压与电流电压与电流同相同相同相同相 电流超前电压电流超前电压电流超前电压电流超前电压 电压与电流反相电压与电流反相电压与电流反相电压与电流反相uitui90OuituiOtuiuiOuitui O下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 不同频率的正弦量比较无意义。不同频率的正弦量比较无意义。 两同频率的正弦量之间的相位差为常数，两同频率的正弦量之间的相位差为常数， 与计时的选择起点无关。与计时的选择起点无关。注意注意注意注意: : tO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页5.相量图相量图瞬时值表达式瞬时值表达式前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。波形图波形图 . .正弦量的表示方法正弦量的表示方法正弦量的表示方法正弦量的表示方法重点重点重点重点必须必须必须必须小写小写小写小写相量相量uO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2.2.2.正弦量用旋转有向线段表示正弦量用旋转有向线段表示正弦量用旋转有向线段表示正弦量用旋转有向线段表示设正弦量设正弦量:若若: :有向线段长度有向线段长度 = 有向线段以速度有向线段以速度 按逆时针方向旋转按逆时针方向旋转则则: :该旋转有向线段每一瞬时在纵轴上的投影即表示相该旋转有向线段每一瞬时在纵轴上的投影即表示相应时刻正弦量的瞬时值。应时刻正弦量的瞬时值。有向线段与横轴夹角有向线段与横轴夹角 = 初相位初相位u0xyOO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页+j+1Abar03. 3. 正弦量的相量表示正弦量的相量表示正弦量的相量表示正弦量的相量表示复数表示形式复数表示形式设设A为复数为复数:(1) (1) 代数式代数式代数式代数式 A =a + jb复数的模复数的模复数的辐角复数的辐角实质：用复数表示正弦量实质：用复数表示正弦量实质：用复数表示正弦量实质：用复数表示正弦量式中式中:(2) (2) 三角式三角式三角式三角式下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(3) (3) 指数式指数式指数式指数式 可得可得: (4) (4) 极坐标极坐标极坐标极坐标式式式式由欧拉公式由欧拉公式:下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页设正弦量设正弦量:相量相量: 表示正弦量的表示正弦量的复数复数称相量称相量电压的有效值相量电压的有效值相量电压的有效值相量电压的有效值相量相量表示相量表示相量表示相量表示: :相量的模相量的模相量的模相量的模= =正弦量的有效值正弦量的有效值正弦量的有效值正弦量的有效值 相量辐角相量辐角相量辐角相量辐角= =正弦量的初相角正弦量的初相角正弦量的初相角正弦量的初相角相量的模相量的模相量的模相量的模= =正弦量的最大值正弦量的最大值正弦量的最大值正弦量的最大值 相量辐角相量辐角相量辐角相量辐角= =正弦量的初相角正弦量的初相角正弦量的初相角正弦量的初相角或：或：电压的幅值相量电压的幅值相量电压的幅值相量电压的幅值相量实际应用中，多采用实际应用中，多采用有效值相量有效值相量下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。注意注意注意注意: :？=只有正弦量才能用相量表示，只有正弦量才能用相量表示，只有正弦量才能用相量表示，只有正弦量才能用相量表示， 非正弦量不能用相量表示。非正弦量不能用相量表示。只有只有同频率同频率的正弦量才能画在同一相量图上。的正弦量才能画在同一相量图上。 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页相量的书写方式相量的书写方式相量的书写方式相量的书写方式 模模用最大值表示用最大值表示 ，则用符号：，则用符号：相量的两种表示形式相量的两种表示形式相量的两种表示形式相量的两种表示形式 相量图相量图: 把相量表示在复平面的图形把相量表示在复平面的图形 实际应用中，模多采用有效值，符号：实际应用中，模多采用有效值，符号：可不画坐标轴可不画坐标轴可不画坐标轴可不画坐标轴如：已知如：已知则则或或相量式相量式:下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页“j”j”j”j”的数学意义和物理意义的数学意义和物理意义的数学意义和物理意义的数学意义和物理意义设相量设相量设相量设相量+1+jo旋转旋转 因子：因子： 相量相量 乘以乘以 ， 将顺时针旋转将顺时针旋转 ，得到，得到 相量相量 乘以乘以 ， 将逆时针旋转将逆时针旋转 ，得到，得到下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页？正误判断正误判断1. 1.已知：已知：已知：已知：？有效值有效值有效值有效值？3. 3.已知：已知：已知：已知：复数复数复数复数瞬时值瞬时值瞬时值瞬时值j45 ？最大值最大值最大值最大值？ 负号负号负号负号2.已知：已知：4. 4.已知：已知：已知：已知： 正弦量的三种表示法正弦量的三种表示法三角函数式三角函数式波形图波形图 T反映正弦反映正弦量的全貌量的全貌包括三个包括三个要素。要素。相量式相量式反映正弦反映正弦量两个要量两个要素。素。返回I.相量图相量图U.相量表相量表示法示法下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1. 1. 电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系设设大小关系：大小关系：大小关系：大小关系：相位关系相位关系相位关系相位关系 ： u u、i i 相位相同相位相同相位相同相位相同 频率相同频率相同频率相同频率相同相位差相位差 ：相量图相量图Ru+_相量式：相量式：1. 电阻元件的交流电路电阻元件的交流电路二、交流电路中的电阻、电感、电容元件二、交流电路中的电阻、电感、电容元件二、交流电路中的电阻、电感、电容元件二、交流电路中的电阻、电感、电容元件下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页大小关系：大小关系：大小关系：大小关系：相位关系相位关系相位关系相位关系 ： u u、i i 相位相同相位相同相位相同相位相同相量图相量图Ru+_相量形式的欧姆定律相量形式的欧姆定律下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页瞬时功率在一个周期内的平均值瞬时功率在一个周期内的平均值瞬时功率在一个周期内的平均值瞬时功率在一个周期内的平均值 大写大写大写大写平均功率平均功率( (有功功率有功功率) )P单位单位:瓦（瓦（W）PRu+_pptO注意：通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。注意：通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。注意：通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。注意：通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。功率的计算与直流电路一样功率的计算与直流电路一样下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 基本基本关系式：关系式： 频率相同频率相同频率相同频率相同 U =I L 电压超前电流电压超前电流电压超前电流电压超前电流9090 相位差相位差1. 1. 电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系2. 电感元件的交流电路电感元件的交流电路设：设：+-eL+-Lutu iiO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页或或或或则则: : 感抗感抗感抗感抗()()()() 电感电感L具有通直阻交的作用具有通直阻交的作用直流：直流：直流：直流： f = 0, XL =0，电感电感L视为视为短路短路定义：定义：定义：定义：有效值有效值有效值有效值: :交流：交流：交流：交流：fXL下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页感抗感抗感抗感抗X XL L是频率的函数是频率的函数是频率的函数是频率的函数电感元件相量形式的欧姆定律电感元件相量形式的欧姆定律电感元件相量形式的欧姆定律电感元件相量形式的欧姆定律相量图相量图超前超前根据：根据：O大小关系大小关系：U =I LIXL 相位关系：电感电压超前电流相位关系：电感电压超前电流相位关系：电感电压超前电流相位关系：电感电压超前电流9090 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页储能储能储能储能p 0分析：分析：瞬时功率瞬时功率 ：ui+-ui+-ui+-ui+-+p 0p 0充电充电充电充电p 0充电充电充电充电p XC 时，时， 0 ，u 超前超前 i 呈呈感性感性当当 XL XC 时时 ， 0 ， u 滞后滞后 i 呈呈容性容性当当 XL = XC 时时 ， = 0 ， u. i 同相同相 呈呈电阻性电阻性 由电路参数决定。由电路参数决定。由电路参数决定。由电路参数决定。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页阻抗三角形、阻抗三角形、电压三角形、电压三角形、功率三角形功率三角形SQP将电压三角形的有效值同除将电压三角形的有效值同除I得到阻抗三角形得到阻抗三角形将电压三角形的有效值同乘将电压三角形的有效值同乘I得到功率三角形得到功率三角形R下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页平均功率平均功率平均功率平均功率P P （有功功率）有功功率）有功功率）有功功率）单位单位: W总电压总电压总电流总电流u 与与 i 的夹角的夹角coscos 称为功称为功率因数，用来率因数，用来衡量对电源的衡量对电源的利用程度。利用程度。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页无功功率无功功率无功功率无功功率Q Q单位：单位：var总电压总电压总电流总电流u 与与 i 的夹角的夹角根据电压三角形可得：根据电压三角形可得：电阻消耗电阻消耗的电能的电能根据电压三角形可得：根据电压三角形可得：电感和电电感和电容与电源容与电源之间的能之间的能量互换量互换下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页正误判断正误判断？在在RLC串联电路中，串联电路中， ？ ？ ？设设下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页谐振谐振 在同时含有在同时含有L 和和C 的交流电路中，如果总电压和的交流电路中，如果总电压和总电流同相，称电路处于总电流同相，称电路处于谐振谐振状态。此时电路与电状态。此时电路与电源之间不再有能量的交换，电路呈源之间不再有能量的交换，电路呈电阻电阻性。性。串联谐振：串联谐振：串联谐振：串联谐振：L 与与 C 串联时串联时 u、i 同相同相并联谐振：并联谐振：并联谐振：并联谐振：L 与与 C 并联时并联时 u、i 同相同相 掌握谐振时电路的掌握谐振时电路的特点特点谐振的概念：谐振的概念：谐振的概念：谐振的概念：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页同相同相 由定义，谐振时：由定义，谐振时：或：或：即即谐振条件：谐振条件：谐振时的角频率谐振时的角频率谐振时的角频率谐振时的角频率串联谐振电路串联谐振电路1. 1. 谐振条件谐振条件谐振条件谐振条件RLC+_+_+_+_下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页或或电路发生谐振的方法：电路发生谐振的方法：(1)电源频率电源频率 f 一定一定，调调参数参数L、C 使使 fo= f；2. 2. 谐振频率谐振频率谐振频率谐振频率 (2)电路参数电路参数LC 一定一定，调调电源频率电源频率 f，使使 f = fo 或：或：可得可得谐振频率谐振频率谐振频率谐振频率为：为：根据谐振条件：根据谐振条件：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3. 3. 串联谐振特征串联谐振特征串联谐振特征串联谐振特征(1)(1) 阻抗最小阻抗最小阻抗最小阻抗最小当电源电压一定时：当电源电压一定时： (2) (2) 电流最大电流最大电流最大电流最大电路呈电阻性，能量全部被电阻消耗，电路呈电阻性，能量全部被电阻消耗， 和和 相互相互补偿。即电源与电路之间不发生能量互换。补偿。即电源与电路之间不发生能量互换。(3(3) ) 同相同相同相同相下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(4) (4) 可能出现高电压可能出现高电压可能出现高电压可能出现高电压电阻电压：电阻电压：UR = Io R = U大小相等、相位相差大小相等、相位相差大小相等、相位相差大小相等、相位相差180180 电容、电感电压：电容、电感电压：当当 时：时：有：有：UC 、UL将大于将大于电源电压电源电压U下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页令：令：表征串联谐振电路的谐振质量表征串联谐振电路的谐振质量品质因数，品质因数，品质因数，品质因数，所以串联谐振又称为所以串联谐振又称为电压谐振。电压谐振。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页注意注意谐振时谐振时谐振时谐振时: :与与相互抵消，但其本相互抵消，但其本身不为零，而是电源电压的身不为零，而是电源电压的Q倍。倍。相量图：相量图：相量图：相量图：如如Q=100,U=220V,则在谐振时则在谐振时所以电力系统应避免发生串联谐振。所以电力系统应避免发生串联谐振。所以电力系统应避免发生串联谐振。所以电力系统应避免发生串联谐振。但在无线电工程中常利用谐振获得较高电压但在无线电工程中常利用谐振获得较高电压但在无线电工程中常利用谐振获得较高电压但在无线电工程中常利用谐振获得较高电压下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页4. 4.串联谐振应用举例串联谐振应用举例串联谐振应用举例串联谐振应用举例接收机的输入电路接收机的输入电路：接收天线接收天线：组成谐振电路组成谐振电路电路图电路图 为来自为来自3个不同电台个不同电台(不同频率不同频率)的电动势信号；的电动势信号；调调C，对对所需信号所需信号频率产生频率产生串联谐振串联谐振等效电路等效电路+-最大最大则则下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页5.5.功率因数功率因数的的提高提高5.1功率因数功率因数:对电源利用程度的衡量对电源利用程度的衡量对电源利用程度的衡量对电源利用程度的衡量。+-的的意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角，意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角， 功率因数角功率因数角时时时时, ,电路中发生能量互换电路中发生能量互换电路中发生能量互换电路中发生能量互换, ,出现无功出现无功出现无功出现无功当当当当功率功率这样引起两个问题这样引起两个问题这样引起两个问题这样引起两个问题: :SQP下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(1) (1) 电源设备的容量不能充分利用电源设备的容量不能充分利用电源设备的容量不能充分利用电源设备的容量不能充分利用若用户：若用户： 则电源可发出的有功功率为：则电源可发出的有功功率为： 若用户：若用户： 则电源可发出的有功功率为：则电源可发出的有功功率为： 而需提供的无功功率为而需提供的无功功率为:所以所以所以所以 提高提高提高提高 可使发电设备的容量得以充分利用可使发电设备的容量得以充分利用可使发电设备的容量得以充分利用可使发电设备的容量得以充分利用无需提供无功功率。无需提供无功功率。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页（2 2）增加线路和发电机绕组的功率损耗）增加线路和发电机绕组的功率损耗）增加线路和发电机绕组的功率损耗）增加线路和发电机绕组的功率损耗(费电费电)设输电线和发电机绕组的电阻为设输电线和发电机绕组的电阻为 :要求要求:(、定值定值)时时所以所以所以所以提高提高提高提高 可减小线路和发电机绕组的损耗。可减小线路和发电机绕组的损耗。可减小线路和发电机绕组的损耗。可减小线路和发电机绕组的损耗。( (导线截面积导线截面积) )5.25.2 功率因数功率因数功率因数功率因数coscos 低的原因低的原因低的原因低的原因 日常生活中多为日常生活中多为感性负载感性负载-如电动机、日光灯，如电动机、日光灯，其等效电路及相量关系如下图。其等效电路及相量关系如下图。 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页相量图相量图+-+-+-感性等效电路感性等效电路40W220V40W220V白炽灯白炽灯白炽灯白炽灯 例例40W220V日光灯日光灯 供电局一般要求用户的供电局一般要求用户的供电局一般要求用户的供电局一般要求用户的 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(2) (2) 提高功率因数的措施提高功率因数的措施提高功率因数的措施提高功率因数的措施: : : :5.35.3提高提高提高提高功率因数的功率因数的功率因数的功率因数的方法方法方法方法 必须保证必须保证原负载的工作状态不变。原负载的工作状态不变。即：即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。加至负载上的电压和负载的有功功率不变。 在感性负载两端并电容在感性负载两端并电容I(1) (1) 提高功率因数的原则：提高功率因数的原则：提高功率因数的原则：提高功率因数的原则：+-下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 结论结论结论结论并联电容并联电容并联电容并联电容C C后：后：后：后：(2)(2) 原感性支路的工作状态不变原感性支路的工作状态不变原感性支路的工作状态不变原感性支路的工作状态不变: : : :不变不变感性支路的感性支路的功率因数功率因数感性支路的电流感性支路的电流I I1 1不变不变(3)(3) 电路总的有功功率不变电路总的有功功率不变电路总的有功功率不变电路总的有功功率不变因为电路中电阻没有变，因为电路中电阻没有变，因为电路中电阻没有变，因为电路中电阻没有变，所以消耗的功率也不变。所以消耗的功率也不变。所以消耗的功率也不变。所以消耗的功率也不变。(1) 电路的总电流电路的总电流 ，电路总功率因数，电路总功率因数I电路总视在功率电路总视在功率S下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页4. 4. 并联电容值的计算并联电容值的计算并联电容值的计算并联电容值的计算相量图相量图:又由相量图可得：又由相量图可得：又由相量图可得：又由相量图可得：即即:+-下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 图图图图4.1.1 4.1.1 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三、三相交流电源基本概念三、三相交流电源基本概念三、三相交流电源基本概念三、三相交流电源基本概念1. 三相电压的产生三相电压的产生工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：电磁感应定律电磁感应定律电磁感应定律电磁感应定律( (尾端尾端尾端尾端) )+eAeBeCXABYCZ( (首端首端首端首端) )+ +_eeAX 图图图图4.1.2 4.1.2 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4.1.34.1.3电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势定子定子转子转子ZAXYNSC-+B下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式相量表示相量表示相量表示相量表示铁心铁心（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定子定子转子转子发电机结构发电机结构下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页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三相交流电到达正最大值的顺序称为三相交流电到达正最大值的顺序称为三相交流电到达正最大值的顺序称为相序相序相序相序。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 称为称为称为称为对称对称对称对称三相电动势三相电动势三相电动势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 A A B B C C下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2. 三相电源的星形联接三相电源的星形联接(1) 联接方式联接方式中性线中性线中性线中性线( (零线、地线零线、地线零线、地线零线、地线) )中性点中性点端线端线端线端线( (相线、火线相线、火线相线、火线相线、火线) )相电压相电压相电压相电压：端线与中线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中线间（发电机每相绕组）的电压线电压线电压线电压线电压：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：端线与端线间的电压、Up+、UlXYZNBCAeA+eC+eB+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(2)(2) 线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系根据根据根据根据KVLKVL定律定律定律定律由相量图可得由相量图可得相量图相量图相量图相量图 30AXYZNBCeA+eC+eB+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页同理同理 30下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3. 三相电源的三角形联接三相电源的三角形联接+BACA(A(Z Z) )B(B(X X) )C(C(Y Y) )结论：三相电源结论：三相电源形联接时，线电压相电压形联接时，线电压相电压下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页四、三相负载的连接方式四、三相负载的连接方式四、三相负载的连接方式四、三相负载的连接方式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 ZA A = =Z ZB B = = Z ZC C 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 ZA A= =Z ZB B= = Z ZC C 如如如如三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机三相负载三相负载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 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 三相电动机等三相电动机等三相电动机等三相电动机等三相负载的联接三相负载的联接三相负载的联接三相负载的联接 三相负载也有三相负载也有三相负载也有三相负载也有 Y Y和和和和 两种接法，至于采用哪种方两种接法，至于采用哪种方两种接法，至于采用哪种方两种接法，至于采用哪种方法法法法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。，要根据负载的额定电压和电源电压确定。，要根据负载的额定电压和电源电压确定。，要根据负载的额定电压和电源电压确定。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页三相负载连接原则三相负载连接原则三相负载连接原则三相负载连接原则（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。A AB B电源电源电源电源C保险丝保险丝保险丝保险丝三相四线制三相四线制380/220380/220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下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 1. 负载星形联结的三相电路负载星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结论：结论：结论：结论： 负载负载负载负载 Y Y联联联联结时，线电结时，线电结时，线电结时，线电流等于相电流等于相电流等于相电流等于相电流。流。流。流。Y: Y: 三相三线制三相三线制三相三线制三相三线制Y Y0 0：三相四线制三相四线制三相四线制三相四线制(1) (1) 联结形式联结形式联结形式联结形式+ZBZCZAN NN N+N 电源中性点电源中性点N负载中性点负载中性点下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页Y: Y: 三相三线制三相三线制三相三线制三相三线制+ZBZCZAN NN N+负载对称负载对称负载对称负载对称相电流对称相电流对称相电流对称相电流对称ZBZCZAN NN N下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(2) (2) 对称对称对称对称负载负载负载负载Y Y联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算1)1)1)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)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)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)4)4)中线电流中线电流中线电流中线电流+ZBZCZAN NN N+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页对称对称对称对称负载负载负载负载 Y Y 联结带中性线时联结带中性线时联结带中性线时联结带中性线时, , 可将各相看作单相电路计算可将各相看作单相电路计算可将各相看作单相电路计算可将各相看作单相电路计算+ZBZCZAN NN N+ZA+ 负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。根据对称性直接写出。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页结论结论 （1 1）不对称负载不对称负载不对称负载不对称负载Y Y联结又未接中性线时，负载相电压联结又未接中性线时，负载相电压联结又未接中性线时，负载相电压联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。 （2 2） 中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。相电压对称。相电压对称。相电压对称。 （3 3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。关。关。关。 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 1.对称三相负载星形联结时对称三相负载星形联结时, 三相负载的电压对称，三相负载的电压对称，且中线电流为零，此时可省去中线。且中线电流为零，此时可省去中线。 2.不对称三相负载星形联结且无中性线时不对称三相负载星形联结且无中性线时, 三相负载三相负载的相电压不对称。的相电压不对称。 3. 照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。式，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1. 联结形式联结形式2. 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 、 、ZABZBCZCAACB+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(1) 负载相电压负载相电压=电源线电压电源线电压即即: UP = UL 一般电源线电压对称，一般电源线电压对称，一般电源线电压对称，一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，因此不论负载是否对称，因此不论负载是否对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称负载相电压始终对称负载相电压始终对称负载相电压始终对称, , 即即2. 分析计算分析计算ZABZBCZCAACB+相电流：相电流：线电流：线电流： U UABAB= =U UBCBC= =U UCACA= =U Ul l= =U UP P下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页线电流不等于相电流线电流不等于相电流线电流不等于相电流线电流不等于相电流(2) 相电流相电流 (ZAB=ZBC=ZCA=Z)ZABZBCZCAACB+相电流：相电流：线电流：线电流： (3) 线电流线电流下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页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线电流也对称线电流也对称线电流也对称线电流也对称30下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页三相负载的联接原则三相负载的联接原则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 应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与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。电源的联接方式无关。电源的联接方式无关。电源的联接方式无关。