2004年 8月制作 曾令琴主编 曾令琴第 1章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
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
1,对称三相交流电
N
S
X
B
Y
C
Z
A 三绕组在 空间位置互差 120o
定子转子 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。
三相交流发电机示意图 )1 2 0s i n (2
)1 2 0s i n (2
s i n2
PC
PB
PA
tUu
tUu
tUu
尾端,X Y Z
首端,A B C
↓ ↓ ↓
第 3页对称三相交流电波形图
u
0
T
uA uB uC
ωt
大小相等，频率相同，相位互差 120o。
对称三相交流电的特征
120°
120°
120°
UB
UA
UC
对称三相电压相量图第 3页三相电源 Y接时可向负载提供两种电压
2,三相电源的星形（ Y）连接方式
（中线）或（零线）
（火线）或（相线）
（火线）
（火线）
三相四线制供电方式
A
C
B
N
相电压 UP
线电压 Ul
Ce X
Y
Z
uA
uB
uC
第 3页
CCN
BBN
AAN
uu
uu
uu
火线 对 零线 间的电压。
1 2 0
1 2 0
0
CN
BN
AN
P
P
P
UU
UU
UU
ANu
BNuCNu
三个相电压是对称的UP相量图
Ce X
Y
Z
uA
uB
uC
A
C
B
N
相电压,
120°
120°
120°
UBN
UA
N
UCN
第 3页
)(
)(
)(
ANCNANCNCA
CNBNCNBNBC
BNANBNANAB
UUUUU
UUUUU
UUUUU
火线 对 火线 间的电压。
1 5 0303
90303
30303
CNCA
BNBC
ANAB
l
l
l
UUU
UUU
UUU
ABu
BCu
CAu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。
Ul相量图
Ce X
Y
Z
uA
uB
uC
A
C
B
N
线电压,
-
UBN
UAB
UCN-
UBC
UA
N
-
UC
A
注意规定的正方向相、线电压关系式
30
30
30
第 3页线电压与相电压的通用关系表达式：
30 3 pl UU
在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为,
V220 V380 Pl UU,
V1 2 7 V2 2 0 Pl UU,
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？
你会做吗？
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？
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 。
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：
星形接法负载有两种接法,
A
C
B
N
Z
Z
Z
A
C
B
Z
Z
Z
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
1.负载的 Y形连接,A
C
B
N
Z
Z
Z
uA
uB
uC
线 电流
iC
iB
iA
相 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；
pl II接时：Y
iN
中线 电流三相电源 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 。
火线上通过的电流称为 线电流 Il；
中线上通过的电流称为 中线电流 IN；
CBAN IIII
各相负载中通过的电流分别为：
C
C
C
B
B
B
A
A
A Z Z Z
UIUIUI ；；
中线电流：
显然第 3页电源线电压为 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。
V2 2 033 8 03 lp UU
设 V02 2 0
AU?
V1 2 02 2 0BU?
V1 2 02 2 0CU?
1.53543 jZ
A1.5344
1.535
0220A
A
Z
UI
例,
解,根据 对称关系 可得：
A1.1 7 344BI?
A9.6644CI?
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。
0CBAN IIII
第 3页
0CBAN IIII
)( ZZZZ CBA
负载对称时问题及讨论
Y形连接三相完全对称时，零线可以取消。
称为三相三线制。
中线是否可以去掉？
答：
Cu
A Z
Ce
Bu
Au
ZZ
C
B
第 3页应用实例 --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：
V2 2 03 8 0?
P
l UU
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。
A
...
一组二组 三组
C
B
N
若三相不对称，能否去掉中线？
第 3页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？
分析如果 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！
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 。
*
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
1.负载的 Δ 形连接,
uAB
uBC
uCAΔ 接 负载的端电压 等于 电源 线电压 ；
负载中通过的电流称为 相电流 IP；
pl UU 接时：
火线上通过的电流称为 线电流 Il；
BCCAC
ABBCB
CAABA
III
III
III
各相负载中通过的电流分别为：
CA
CA
CA
BC
BC
BC
AB
AB
AB Z Z Z
UIUIUI ；；
各线电流与相电流的关系为：
A
C
B
Z
Z
Z
线 电流
iC
iB
iA
相 电流
iAB
iBCiCA
第 3页电流相量图
-IBC
IA
ICA-IB
IAB-
IC
30
30
30
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° 。
由相量图可看出：
）（
）（
）（
BCCAC
ABBCB
CAABA
III
III
III
线、相电流关系式为：
第 3页负载 对称 时：
c o s3c o s3 llpp IUIUP
CBA PPPP
三相总有功功率：
3 plpl IIUU星形接法时：
3 plpl IIUU三角形接法时：
c o s3 ll IUP?
3.3 三相电路的功率和接法有无关系？
第 3页
ll
ll
ll
IUS
IUQ
IUP
3
s in3
c o s3
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：
如何用两个瓦特表测三相电路的功率？
U
＊
V
W
M
3～
W1
W2
＊
＊
＊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
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 。
安全用电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。
2.接地保护规定用于中性点不接地的三相供电系统中。
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
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
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
1,对称三相交流电
N
S
X
B
Y
C
Z
A 三绕组在 空间位置互差 120o
定子转子 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。
三相交流发电机示意图 )1 2 0s i n (2
)1 2 0s i n (2
s i n2
PC
PB
PA
tUu
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尾端,X Y Z
首端,A B C
↓ ↓ ↓
第 3页对称三相交流电波形图
u
0
T
uA uB uC
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大小相等，频率相同，相位互差 120o。
对称三相交流电的特征
120°
120°
120°
UB
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UC
对称三相电压相量图第 3页三相电源 Y接时可向负载提供两种电压
2,三相电源的星形（ Y）连接方式
（中线）或（零线）
（火线）或（相线）
（火线）
（火线）
三相四线制供电方式
A
C
B
N
相电压 UP
线电压 Ul
Ce X
Y
Z
uA
uB
uC
第 3页
CCN
BBN
AAN
uu
uu
uu
火线 对 零线 间的电压。
1 2 0
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0
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P
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三个相电压是对称的UP相量图
Ce X
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C
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相电压,
120°
120°
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第 3页
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火线 对 火线 间的电压。
1 5 0303
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ABu
BCu
CAu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。
Ul相量图
Ce X
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C
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线电压,
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A
注意规定的正方向相、线电压关系式
30
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30
第 3页线电压与相电压的通用关系表达式：
30 3 pl UU
在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为,
V220 V380 Pl UU,
V1 2 7 V2 2 0 Pl UU,
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？
你会做吗？
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？
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 。
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：
星形接法负载有两种接法,
A
C
B
N
Z
Z
Z
A
C
B
Z
Z
Z
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
1.负载的 Y形连接,A
C
B
N
Z
Z
Z
uA
uB
uC
线 电流
iC
iB
iA
相 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；
pl II接时：Y
iN
中线 电流三相电源 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 。
火线上通过的电流称为 线电流 Il；
中线上通过的电流称为 中线电流 IN；
CBAN IIII
各相负载中通过的电流分别为：
C
C
C
B
B
B
A
A
A Z Z Z
UIUIUI ；；
中线电流：
显然第 3页电源线电压为 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。
V2 2 033 8 03 lp UU
设 V02 2 0
AU?
V1 2 02 2 0BU?
V1 2 02 2 0CU?
1.53543 jZ
A1.5344
1.535
0220A
A
Z
UI
例,
解,根据 对称关系 可得：
A1.1 7 344BI?
A9.6644CI?
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。
0CBAN IIII
第 3页
0CBAN IIII
)( ZZZZ CBA
负载对称时问题及讨论
Y形连接三相完全对称时，零线可以取消。
称为三相三线制。
中线是否可以去掉？
答：
Cu
A Z
Ce
Bu
Au
ZZ
C
B
第 3页应用实例 --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：
V2 2 03 8 0?
P
l UU
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。
A
...
一组二组 三组
C
B
N
若三相不对称，能否去掉中线？
第 3页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？
分析如果 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！
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 。
*
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
1.负载的 Δ 形连接,
uAB
uBC
uCAΔ 接 负载的端电压 等于 电源 线电压 ；
负载中通过的电流称为 相电流 IP；
pl UU 接时：
火线上通过的电流称为 线电流 Il；
BCCAC
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CAABA
III
III
III
各相负载中通过的电流分别为：
CA
CA
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UIUIUI ；；
各线电流与相电流的关系为：
A
C
B
Z
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线 电流
iC
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iA
相 电流
iAB
iBCiCA
第 3页电流相量图
-IBC
IA
ICA-IB
IAB-
IC
30
30
30
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° 。
由相量图可看出：
）（
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）（
BCCAC
ABBCB
CAABA
III
III
III
线、相电流关系式为：
第 3页负载 对称 时：
c o s3c o s3 llpp IUIUP
CBA PPPP
三相总有功功率：
3 plpl IIUU星形接法时：
3 plpl IIUU三角形接法时：
c o s3 ll IUP?
3.3 三相电路的功率和接法有无关系？
第 3页
ll
ll
ll
IUS
IUQ
IUP
3
s in3
c o s3
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：
如何用两个瓦特表测三相电路的功率？
U
＊
V
W
M
3～
W1
W2
＊
＊
＊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！
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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 。
安全用电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。
2.接地保护规定用于中性点不接地的三相供电系统中。
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。
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