电路基础与实践 教学课件 作者 刘科 第5章三相交流电路.ppt

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1、5.1三相交流电源5.2对称三相电路的计算5.3不对称三相电路的计算5.4三相电路的功率及其测量5.5实践项目三相电路的连接和测量小结第5章三相交流电路时域分析5.1.1对称三相电压三相交流电路（简称三相电路）是由三相电源和三相负载所组成的电路整体的总称。所谓三相电源是指能同时产生三个频率相同、最大值相同、相位互差120º的正弦电动势（或电压）的交流电源总体，这一概念也是对称电源的概念。三相交流发电机就是一种应用最普遍的三相电源。三相交流发电机，它主要由定子和转子两大部分组成，定子内圆表面的槽内装有

2、三个结构完全相同、彼此在空间相隔120°。电角度的绕组A（首端）X（末端）、B（首端）Y（末端）、C（首端）Z（末端），运行时转子绕组通以直流电，产生磁场，当原动机驱动转子匀速转动时，定子的三相绕组依次切割磁力线，就会产生三相对称感应电动势，即三相电动势的幅值相等、频率相同、相位彼此相差120°。这是由于定子内的三个绕组结构完全相同，转子的旋转速度相同，三个绕组分布的位置不同感应电动势不可能是同相所致。当电动机没有带负载时，定子各相绕组的电压就等于各相的电动势，即三相定子绕组上产生了三相对称电压。其

3、波形图如图5-1（a）所示。（a）（b）图5-1对称三相电源的波形图和相量图（a）波形图（b）相量图设转子以角速度ω旋转，则A、B、C三相电压的解析式为（5-1）其中为相电压的振幅，U为相电压的有效值。5-1式具有相同的振幅、相同的角频率、相位依次相差120°的电压称为对称三相电压。如果用相量表示，则上述对称三相电压的相量式为（5-2）对应的相量图如图5-1（b）所示。对称三相电压的特点是：在任一时刻，对称三相电压之和恒等于零。即利用三角函数公式不难得出对称三相电压相量之和为零的结论，即在图5-1（

4、b）中任意两个电压的相量和一定与第三个电压相量大小相等，方向相反。因而得证。5.1.2三相电源的星形和三角形连接图5-2三相电源的星形连接在三相电路中，对称三相电源有星形（Y）和三角形（Δ）两种联接方式，以组成一定的供电体系向负载供电。1．三相电源的星形联接如图5-2所示，如将三相电源的三个末端（即负极性端）X、Y和Z连接起来形成一个公共点O，O点称为三相电源的中性点，从这一点引出的线称为中性线（简称中线），俗称零线；从三相电源的三个首端（即正极性端）A、B和C引出的供电线称为端线，也称相线，俗称火

5、线。这样就构成了三相电源的星形联接。火线与零线之间的电压称为相电压，如图5-2中用相量表示的、、，用有效值表示即为、、。相电压的参考方向是火线指向零线。火线与火线之间的电压称为线电压，如图5-2中用相量表示的、、，用有效值表示即，，。线电压的参考方向是从火线A指向火线B；线电压的参考方向是从火线B指向火线C；线电压的参考方向是从火线C指向火线A。如图5-2，根据基尔霍夫电压定律，可得线电压与相电压的关系为（5-3）根据式5-2与式5-3可画出相量图如图5-3所示，由相量图可得（5-4）式5-4也可表

6、示为（5-5）由式5-5可得出三相电源作星形联接时的结论如下：在三相电源作星形联接时，若相电压是对称的，那么线电压也是对称的。并且线电压有效值（幅值）是相电压有效值（幅值）的倍；在相位关系上线电压超前于对应项相电压的30°。如，超前。图5-3三相电源星形联接时的相量图2．三相电源的三角形联接如图5-4所示，如将三相电源的首端（即正极性端）和末端（即负极性端）顺次相接构成一个回路，从联接点A（Z）、B（X）和C（Y）引出供电线。这样就构成了三相电源的三角形联接。三相电源作三角形联接时可得出如下结论：在

7、三相电源作三角形连接时，由于每两根火线之间接的就是三相电源的每相绕组，所以线电压有效值（幅值）等于对应的相电压有效值（幅值）。在相位关系上线电压与对应的相电压同相。用相量可以表示为：、、。必须注意，三相电源作三角形联接时，各相电源的极性要正确联接，使电源组成的闭合回路中，这样不会产生环流。如接错，，而三相电源的内阻抗很小，在闭合回路中会产生很大的环流，以致烧毁三相电源设备。三相电源的电压一般指的是线电压的有效值。图5-4三相电源的三角形联接5.1.3三相电压的相序改变三相异步电动机的旋转方向只需改变

8、接在电动机绕组上的三相电源的相序即可；再如两台交流发电机并联供电，相序必须相同，否则将损害发电机。所以了解三相电源的相序非常重要。例5-1已知三相电源的相序为CBA，，求和。解：此相序为CBA，也即ACB，是逆序。从逆序可知应滞后120°，应滞后120°，因此的幅角应为0°-120°=-120°，那么；，的幅角应为-120°-120°=-240°，。5.2.1概述前面研究了三相电源的两种联接方式。在三相电路中，由三相电源供电的负载一般也是三相的，每一个负载称为三相负载