三相交流电路 主要授课内容 三相电源、负载连接方式及其电路分析 第1章

三相交流电路 现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流供电系统在发电、输电和配电方面都具有很多优点，因此在生产和生活中得到了极其广泛的应用。 学习本章要求理解对称三相交流电的概念；熟悉三相电路中相、线电压电流的关系；掌握对称三相电路的分析和计算方法；重点理解中线的作用；了解不对称三相电路的简单分析方法。 第1章

第3章 三相交流电路 3.1 三相电源的连接方式 3.2 三相负载的连接方式 3.3 三相电路的功率 第1章

3.1 三相电源的连接方式 A Z Y  C B X 1. 对称三相交流电 三绕组在空间位置互差120o N S 定子 • 首端： A B C 三绕组在空间位置互差120o 定子 • × ↓ ↓ ↓ Z 尾端： X Y Z Y N S  转子装有磁极并以 的速度旋。三个线圈中便产生三个单相电动势。 转子 C B X 三相交流发电机示意图 第3页

大小相等，频率相同，相位互差120º。 UC UA 120° UB 对称三相交流电 的特征 u uA uB uC 对称三相交流电波形图 T uA uB uC ωt 120° UB UA UC 对称三相交流电波形图 对称三相交流电 的特征 对称三相电压相量图 大小相等，频率相同，相位互差120º。 第3页

A X Z N Y B C 三相四线制供电方式 2. 三相电源的星形（Y）连接方式 （火线）或（相线） uA （中线）或（零线） uC uB uC N （中线）或（零线） B C 三相四线制供电方式 相电压UP 三相电源Y接时可向负载提供两种电压 线电压Ul 第3页

A 相电压： X Z N Y B C 三个相电压是对称的 UP相量图 火线对零线间的电压。 uA uC uB UCN UAN 120° UBN UAN UCN 三个相电压是对称的 UP相量图 第3页

A 线电压： X Z N Y B C - - 相、线电压关系式 火线对火线间的电压。 uA uC uB Ul相量图 注意规定的正方向 X Y Z uA uB uC A C B N 线电压： 火线对火线间的电压。 三个线电压也是对称的，且超前与其相对应的相电压30°电角。 UCA -UBN UAB UAN - UCN - 相、线电压关系式 Ul相量图 UBC 第3页

线电压与相电压的通用关系表达式： 在日常生活与工农业生产中，多数用户的 电压等级为: 三相电源绕组还可以连接成三角形，但电源绕组三角接时只能向负载提供一种电压： 电源线电压Ul=绕组的感应电压UP。 第3页

三相四线制供电体制中，你能说出线、相电压之间的数量关系及相位关系吗？ 如何用验电笔或400V以上 的交流电压表测出三相四线制 供电线路上的火线和零线？ 数量上线电压是相电压的1.732倍；在相位上超前线电压超前与其相对应的相电压30°. 验电笔的正确握法如下图示： 你能说出对称三相交流电的特征吗？ 电笔头与被测导线接触时，使氖管发光的是火线（或端线），不发光的是零线。 你会做吗？ 电表可利用火线与零线之间的数量关系判断出火线和零线。 三个最大值相等、角频率相同、相位上互差120°的正弦交流电。 第3页

3.2 三相负载的连接方式 星形接法 三角形接法 A A B B C C 负载有两种接法: N Z A C B Z 三相负载的一端连在一起与零线相接；另一端分别与火线相接的方式称为： 星形接法 三相负载的首尾相连成一个闭环，然后与三根火线相接的方式称为： 三角形接法 第3页

iN 显然 1.负载的Y形连接: A C B N iC iB iA uA uB uC 线电流 1.负载的Y形连接: A C B N Z iC iB iA 相电流 uA uB uC iN 中线电流 Y接负载的端电压等于电源相电压； 负载中通过的电流称为相电流IP； 中线上通过的电流称为中线电流IN； 火线上通过的电流称为线电流Il； 各相负载中通过的电流分别为： 中线电流： 显然 三相电源对称、三相Y接负载也对称的情况下，三相负载电流也是对称的，此时中线电流为零。 第3页

例： 解： 设 电源线电压为380V，三相对称负载Y接，Z=3+j4Ω,求：各相负载中的电流及中线电流。 根据对称关系可得： 由此例可得，对称三相电路的计算可归结为一相电路计算，其它两相根据对称关系可直接写出。 第3页

问题及讨论 负载对称时 中线是否可以去掉？ 答： Y形连接三相完全对称时，零线可以取消。 称为三相三线制。 A Z C B 第3页

应用实例--照明电路 A 正确接法:每组灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为： N ... B C 若三相不对称，能否去掉中线？ 应用实例--照明电路 正确接法:每组灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为： A ... 一组 二组 三组 C B N 当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，但每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。 第3页

* 分析 三相四线制Y接电路中，中线不允许断开！ 如果三相照明电路的中线因故断开，当发生一相灯负载全部断开时或一相发生短路，电路会出现什么情况？ 如果中线断开，设A相灯负载又全部断开，此时B、C两相构成串联，其端电压为电源线电压380V。 若B、C相对称，各相端电压为190V，均低于额定值220V而不能正常工作；若B、C相不对称，则负载多（电阻小）的一相分压少而不能正常发光，负载少（电阻大）的一相分压多则易烧损。 如果中线断开，设又发生A相短路，此时B、C相都会与短接线构成通路，两相端电压均为线电压380V，因此B、C相由于超过额定值而烧损。 由此可得，中线的作用是使Y接不对称三相负载的端电压保持对称。 * 三相四线制Y接电路中，中线不允许断开！ 第3页

关于零线的结论 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，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，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。 第3页

A B C iC iB iA 1.负载的Δ形连接: iAB iBC iCA uAB uBC uCA Δ接负载的端电压等于电源线电压； Z 线电流 iC iB iA 1.负载的Δ形连接: A C B Z 相电流 iAB iBC iCA Δ接负载的端电压等于电源线电压； uAB uBC uCA 火线上通过的电流称为线电流Il； 负载中通过的电流称为相电流IP； 各相负载中通过的电流分别为： 各线电流与相电流的关系为： 第3页

- - 由相量图可看出： 线、相电流关系式为： 电流相量图 IC 线、相电流关系式为： -IBC IAB - IB IA ICA - 由相量图可看出： 电流相量图 三相电源对称、三相Y接负载也对称的情况下，三相负载中的相电流iAB、iBC、iCA也是对称的，火线上通过的三个线电流iA、iB、iC也对称。 由相量图还可看出，在三相对称情况下，线电流是相电流的1.732倍，相位滞后与其相对应的相电流30°。 第3页

3.3 三相电路的功率 和接法有 无关系？ 三相总有功功率： 负载对称时： 星形接法时：  三角形接法时：  第3页

有功功率： 无功功率： 视在功率： 在三相负载对称的条件下，三相电路的功率： 测量方法如图示 在两瓦计法测量中，单独一个功率表的读数无意义！ U ＊ V W M 3～ W1 W2 如何用两个瓦特表测三相电路的功率？ 测量方法如图示 在两瓦计法测量中，单独一个功率表的读数无意义！ 第3页

2.接地保护规定用于中性点不接地的三相供电系统中。 安全用电 1.接零保护规定用于380V/220V三相中性点接地的供电系统中。 在三相四线制中点接地的系统中，低压电气设备按Y连接时，从负载中点引出导线，连接某些测量、保护作信号电路；或者让电源中点（零线）与设备外壳连接，这种保护称为接零保护。 2.接地保护规定用于中性点不接地的三相供电系统中。 将电气设备的金属外壳及构架，与接地装置良好连接的保护称为接地保护。当电气设备的绝缘损坏使设备的金属外壳带电时，由于人体是与接地装置并联，且人体电阻（最小800Ω）远大于接地电阻（4Ω），因此人接触到带电的外壳并不会触电。 一些家用电器常常没有接零保护，室内单相电源插座也往往没有保护零线插孔。这时在室内电源进线上，用漏电保护自动开关，可以起到安全保护作用。 第3页