第6章 三相交流电路
一、填空题
1.三相交流电是由三相交流发电机产生的，最大值相等，频率相同，相位互差1200的三个正弦电动势，称为三相对称电动势。
2.三相电动势随时间按正弦规律变化，它们到达最大值（或零值）的先后次序，叫做相序。三个电动势按U －V －W －U 的顺序，称为正序；若按U －W －V －U 的顺序，称为负序。
3.三相四线制是由三根相线和一根中线所组成的供电体系，其中相电压是指相线与中线之间的电压，线电压是指相线与相线之间的电压，且U L =3U P 。
4.目前，我国低压三相四线制配电线路供给用户的线电压为380V ，相电压为 220V 。
5.三相负载接到三相电源中，若各相负载的额定电压等于电源线电压，负载应作Δ连接，
若各相负载的额定电压等于电源线电压的3
1时，负载应作_Y_连接。 6.同一三相对称电源作用下，同一三相对称负载作三角形连接时的线电流是星形连接时的_3_倍，作三角形连接时的有功功率是星形连接时的_3_倍。
7.对称三相负载星形连接，通常采用三相三线制供电，不对称负载星形连接时一定要采用 三相四线制制供电。在三相四线制供电系统中，中线起使不对称负载两端的电压保持对称作用。
8.三相负载接法分Y 接法_和Δ接法。其中，Y 接法线电流等于相电流，Δ接法线电压等于相电压。
9.某对称三相负载星形接法时，线电流为2A ，负载消耗的总功率为50W ，若改为三角形接法时，各相功率应为_50W 。
10.对称三相电路，负载为星形连接，测得各相电流均为5A ，则中线电流I N =_0_；当U 相负载断开时，则中线电流I N =5A 。
11.三相异步电动机的接线如图6.15所示，若（a ）图电动机是顺时针旋转，则（b ）图为
顺时针 旋转，（c ）图为 逆时针旋转。
图 6.15
二、选择题
1.在对称三相电压中，若V 相电压为u v =2202sin(314t+π)V ，则U 相和W 相电压为
(B)
A ．u u =2202sin(314t ＋π/3) V ，u w =2202sin(314t ＋π) V
B ．u u =2202sin(314t －3π) V ，u w =2202sin(314t ＋3π) V
C ．u u =2202sin(314t ＋
32π) V ，u w =2202sin(314t －32π) V D ．u u =2202sin(314t ＋3π) V ，u w =2202sin(314t －3
π) V 2．某三相电动机，其每相绕组的额定电压为220V ，电源电压为380V ，电源绕组为星形连接，则电动机应作 （B ）
A ．星形连接
B ．三角形连接
C ．星形连接必须接中性线
D ．星形、三角形连接均可
3．照明线路采用三相四线制供电线路，中线必须 （A ）
A ．安装牢靠，防止断开
B ．安装熔断器，防止中线断开
C ．安装开关以控制其通断
D ．取消或断开
4．一台三相电动机绕组星形连接，接到U L =380 V 的三相交流电源上，测得线电流I L =10A ，则电动机每相绕组的阻抗为 （B ）
A ．11 Ω
B ．22 Ω
C ．38 Ω
D ．66 Ω
5．若要求三相负载各相互不影响，负载应接成 （A ）
A ．星形有中性线
B ．星形无中性线
C ．三角形
D ．星形有中性线或三角形
6．下列四个选项中，结论错误的 （B ）
A ．负载作星形连接时，线电流必等于相电流
B ．负载三角形连接时，线电流必等于相电流
C ．当三相负载越接近对称时，中线电流越小
D ．三相对称负载星形和三角形连接时，其总有功功率均为相线线?cos I U P 3=
7.在三相三线制供电系统中，三相对称负载星形连接，电源线电压为380 V ，若V 相负载开路，则负载相电压Uu 为 （B ）
A ．110 V
B ．190 V
C ．220 V
D ．380 V
8.如图6.16所示的对称三相电路中，S 合上时电流表
读数A 1=A 2=A 3=10 A ，当开关S 打开时，电流表读数为（C ）
A ．全为10 A
B ．A 1=A 2= A 3=3
10 A C ．A 1=A 3=3
10 A ，A 2=10A 图6.16 D ．A 1=A 3=10A ，A 2=3
10 三、计算题、
1．有一三相对称负载，每相负载的R =8Ω，X L =6Ω，电源电压为380 V 。求：
（1）负载接成星形时的线电流、相电流和有功功率；
（2）负载接成三角形时的线电流、相电流和有功功率。
解：负载阻抗z ＝22L X R +＝2268+＝10Ω
cos ＝z R ＝108＝0.8 （1）负载接成Y 连接时，线电压U L ＝380 V 负载的相电压U YP ＝3L U ＝3
380＝220 V 流过负载的相电流I YP ＝z U P Y ＝10
220＝22 A 线电流I YL ＝I YP ＝22A
有功功率P ＝3U L I L cos ＝3×380×22×0.8＝11584 W ＝11.6 kW
（2）负载接成△连接时，线电压U L ＝380 V
负载的相电压U △P ＝U L ＝380 V
流过负载的相电流I △P ＝z U P
?＝10
380＝38 A 线电流I △L ＝3I △P ＝3×38＝66 A
有功功率P ＝3U L I L cos ＝3×380×66×0.8＝34751 W ＝34.8 kW
2．有三根额定电压为220 V ，功率为1 kW 的电热丝，接到线电压为380 V 的三相电源上，应采用何种接法？如果这三根电热丝额定电压为380 V ，功率为1 kW ，又应采用何种接法？这只电热器的功率是多大？
解：额定电压为220 V 时，应采用Y 接法
额定电压为380 V 时，应采用△接法
电热器的功率为3kW
＊3．有一台三相交流电动机，定子绕组接成星形，接在线电压为380 V 的电源上，已测得线电流I L =6.6 A ，三相功率P =3.3 kW ，计算电动机每相绕组的阻抗z 和参数R 及X L 。
解：负载的相电压U P ＝3L U ＝3
380＝220 V 流过负载的相电流I P ＝I L =6.6 A
阻抗z ＝l l I U ＝6
.6220＝33Ω P ＝3U L I L cos
cos ＝l l I U P
3＝6.638033300??＝0.76
电阻R ＝z cos ＝33×0.76＝25Ω
阻抗X L ＝22R z -＝222533-＝21.5Ω
＊四、综合题
如果给你一支电笔或者一个量度范围在400 V 以上的交流电压表，你能用这些器件确定三相四线制供电线路中的相线和中线吗？应怎样做？
中国石油大学胜利学院综合课程设计总结报告 题目：三相异步电机直接启动特性实验模型 学生姓名：潘伟鹏 系别：机械与电气工程系 专业年级： 2012级电气工程专业专升本2班 指导教师：王铭
2013年 6 月 27日
一、设计任务与要求 普通异步电动机直接起动电流达到额定电流的6--7倍，起动转矩能达到额定转矩的1.25倍以上。过高的温度、过快的加热速度、过大的温度梯度和电磁力，产生了极大的破坏力，缩短了定子线圈和转子铜条的使用寿命。但在电网条件和工艺条件允许的情况下，异步电动机也可以直接启动。本次课程设计通过MATLAB软件建模模拟三相异步电动机直接启动时的各个元器件上的电量变化。 参考： 电力系统matlab仿真类书籍 电机类教材 二、方案设计与论证 三相异步电动机直接起动就是利用开关或接触器将电动机的定子绕组直接接到具有额定电压的电网上。 由《电机学》知三相异步电动机的电磁转矩M与直流电动机的电磁转矩有相似的表达形式。它们都与电机结构（表现为转矩常数）和每级下磁通有关，只不过在三相异步电动机中不再是通过电枢的全部电流，而是点数电流的有功分量。三相异步电机电磁转矩的表达式为： （1-1）式中——转矩常数 ——每级下磁通 ——转子功率因数 式(1-1)表明，转子通入电流后，与气隙磁场相互作用产生电磁力，因此，反映了电机中电流、磁场和作用力之间符合左手定则的物理关系，故称为机械特性的物理表达式。该表达式在分析电磁转矩与磁通、电流之间的关系时非常方便。 从三相异步电动机的转子等值电路可知， （1-2） （1-3）将式(1-2)、(1-3)代入(1-1)得：
交流电高考复习题 一、填空题 1. 三相对称电压就是三个频率 相同 、幅值 相等 、相位互差 120° 的三相交流电压。 2.三相电源的相序有 正序 和 反序 之分。 3. 三相电源相线与中性线之间的电压称为 相电压 。 4. 三相电源相线与相线之间的电压称为 线电压 。 5.有中线的三相供电方式称为 三相四线制 。 6.无中线的三相供电方式称为 三相三线制 。 7.在三相四线制的照明电路中，相电压是 220 V ，线电压是 380 V 。（220、380） 8.在三相四线制电源中，线电压等于相电压的倍 3 ，相位比相电压 超前30o 。 9.三相四线制电源中，线电流与相电流 相等 。 10. 三相对称负载三角形电路中，线电压与相电压 相等 。 11.三相对称负载三角形电路中，线电流大小为相电流大小的 3 倍、线电流比相应的相电流 滞后30o 。 12. 当三相负载越接近对称时，中线电流就越接近为 0 。 13.在三相对称负载三角形连接的电路中，线电压为220V ，每相电阻均为110Ω，则相电流I P =___ __2A___，线电流I L =___ 23A __。 14.对称三相电路Y 形连接，若相电压为() οω60sin 220-=t u A V ，则线电压 =AB u () ο-ω30t 380sin V 。 15.在对称三相电路中，已知电源线电压有效值为380V ，若负载作星形联接，负载相电压为__220V__；若负载作三角形联接，负载相电压为__380V__。 16. 对称三相电路的有功功率?cos 3l l I U P =，其中φ角为 相电压 与 相电流 的夹角。 17.负载的连接方法有 星形连接 和 三角形连接 两种。 18.中线的作用就在于使星形连接的不对称负载的 相电压 对称。 19.在三相四线制供电线路中，中线上不许接 熔断器 、 开关 。 20.三相电路星形连接，各相电阻性负载不对称，测得I A =2A,I B =4A,I C =4A ，则中线上的电流为 2A 。 21．在三相正序电源中，若A 相电压u A 初相角为45o，则线电压u AB 的初相角为 75o 。 22．在三相正序电源中，若B 相电压u B 初相角为-90o，则线电压u AB 的初相角为 60o 。
1. 正弦交流电的三要素是______、______、______。 2. 三相电源线电压U l ＝380V ，对称负载阻抗为Z ＝40＋j30Ω，若接成Y 形，则线电流I l ＝______A，负载吸收功率P ＝______W；若接成Δ形，则线电流I l ＝ ______A，负载吸收功率P ＝______W。 3. 一批单相用电设备，额定电压均为220V ，若接在三相电源上工作，当电源线电压为380V ， 应如何联接？若电源线电压为220V ，又该如何联接？ 4. 三相负载每相阻抗均为Z P ＝(8＋j6 Ω，电源相电压U P ＝220V ，若接成Y 形则线电流I l ＝______A，吸收的有功功率P ＝______W，无功功率Q ＝______var；若接成Δ形则线电流I l ＝______A，有功功率P ＝______W，无功功率Q ＝ ______var。 5. 当发电机的三相绕组联成星形时，设线电压(V 30sin 2?-=t u AB ω，试写出相电压u A 的三角函数式。 6. 有220V ，100W 的电灯66个，应如何接入线电压为380V 的三相四线制电路？求负载在对称情况下的线电流。 7. 有一三相对称负载，其每相的电阻R ＝8Ω，感抗X L ＝6Ω。如果将负载联成星形接于线电压U l ＝380V 的三相电源上，试求相电压、相电流及线电流。 8. 有一台三相发电机，其绕组联成星形，每相额定电压为220V 。在第一次试验时，用电 压表量得相电压U A ＝U B ＝U C ＝220V ，而线电压则为U AB ＝U CA ＝220V ，U BC ＝380V ，试问这种现象是如何造成的？
第六章 三相交流电路 §6-1 三相交流电源 一、填空题 1．三相交流电源是三个大小相等、频率相同而相位互差120°的单相交流电源按一定方式的组合。 2．由三根相线和一根中性线所组成的供电线路，称为三相四线制电网。三相电动势到达最大值的先后次序称为相序。 3．三相四线制供电系统可输出两种电压供用户选择，即线电压和相电压。这两种电压的数 U 线超前U 相30°。 4．如果对称三相交流电源的U 相电动势e u =E m sin (314t+π6 )V ，那么其余两相电动势分别为ev= E m sin (314t-90°)V ，ew =E m sin (314t+150°) V 。 二、判断题 1．一个三相四线制供电线路中，若相电压为220 V ，则电路线电压为311 V 。 ( × ) 2．三相负载越接近对称，中线电流就越小。 ( √ ) 3．两根相线之间的电压叫相电压。 ( × ) 4．三相交流电源是由频率、有效值、相位都相同的三个单个交流电源按一定方式组合起来的。 ( × ) 三、选择题 1．某三相对称电源电压为380 V ，则其线电压的最大值为( A )V 。 A ．380 2 B ．380 3 c ．380 6 D ．38023 2．已知在对称三相电压中，V 相电压为u v =220 2 sin(314t+π)V ，则U 相和W 相电压为(B )V 。 A. U u =220 2 sin (314t+π3) u w =220 2 sin (314t-π3 ) B ．u u =220 2 sin (314t-π3) u w =220 2 sin (314t+π3 ) C.u u =220 2 sin (314t+2π3) uw=220 2 sin (314t-2π3 ) 3．三相交流电相序U-V-W-U 属( A )。 A ．正序 B ．负序 C ．零序 4．在如图6-1所示三相四线制电源中，用电压表测量电源线的电压以确定零线，测量结果
电气与电子信息工程学院 《计算机仿真及应用B》题目：三相异步电动机的建模与仿真 学号： 201140220131 姓名：李德武 班级：11级电气工程及其自动化（一）班任课老师：陈学珍
三相异步电动机的建模与仿真 一．实验题目 三相异步电动机的建模与仿真 二．实验原理 三相异步电动机也被称作感应电机，当其定子侧通入电流后，部分磁通将穿过短路环，并在短路环内产生感应电流。短路环内的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有相位差，从而形成旋转磁场。转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生感应电动势和感应电流，即旋转磁场与转子存在相对转速，并与磁场相互作用产生电磁转矩，使转子转起来，从而实现能量转换。 三相异步电动机具有结构简单，成本较低，制造，使用和维护方便,运行可靠以及质量较小等优点，从而被广泛应用于家用电器，电动缝纫机，食品加工机以及各种电动工具，小型电机设备中，因此，研究三相异步电动机的建模与仿真。 三.实验步骤 1.选择模块 首先建立一个新的simulink模型窗口，然后根据系统的描述选择合适的模块添加至模型窗口中。建立模型所需模块如下： 1）选择simPowerSystems模块库的Machines子模块库下的Asynchronous Machine SI Units模块作为交流异步电机。 2）选择simPowerSystems模块库的Electrical Sources子模块库下的Three-Phase Programmable V oltage Source模块作为三相交流电源。 3）选择simPowerSystems模块库的Three-Phase Library子模块库下的Three-Phase Series RLC Load模块作为串联RLC负载。 4）选择simPowerSystems模块库的Elements子模块库下的Three-Phase Breaker模块作为三相断路器，Ground模块作为接地。 5）选择SimPowerSystems模块库的Measurements子模块库下的V oltage Measurement模块作为电压测量。 6）选择Sources模块库下的Constant模块作为负载输入。 7）选择Signals Rounting模块库下的Bus Selector模块作为直流电动机输出信号选择器。8）选择Sinks模块库下的Scope模块。 9）选择SimPowerSystems模块库的Measurements子模块库下的Three-phase V-I Measurements用于创建子系统。 2.搭建模块 将所需模块放置合适位置，再将模块从输入端至输出端进行相连，搭建完的串电阻起动simulink模型如图1所示
实验报告 课程名称：电工电子学实验指导老师：实验名称：三相交流电路 一、实验目的 1.学习三相交流电路中三相负载的连接。 2.了解三相四线制中线的作用。 3.掌握三相电路功率的测量方法。 二、主要仪器设备 1.实验电路板 2.三相交流电源 3.交流电压表或万用表 4.交流电流表 5.功率表 6.单掷刀开关 7.电流插头、插座 三、实验内容 1.三相负载星形联结 按图3-2接线，图中每相负载采用三只白炽灯，电源线电压为220V。 图3-2 三相负载星形联结 (1) )。 表3-1 (2)按表3-2内容完成各项测量，并观察实验中各白炽灯的亮度。表中对称负载时为每相开亮三只灯；不对称负载时为U相开亮一只灯，V相开亮两只灯，W相开亮三只灯。
表3-2 2.三相负载三角形联结 按图3-3连线。测量功率时可用一只功率表借助电流插头和插座实现一表两用，具体接法见图3-4所示。接好实验电路后，按表3-3内容完成各项测量，并观察实验中白炽灯的亮度。表中对称负载和不对称负载的开灯要求与表3-2中相同。 图3-3 三相负载三角形联结 图3-4 两瓦特表法测功率
表3-3 四、实验总结 1.根据实验数据，总结对称负载星形联结时相电压和线电压之间的数值关系，以及三角形联结时相电流和线电流之间的数值关系。 (1).星形连结： 根据表3-1，可得：星形联结情况下，不接负载时，各路之间的线电压和各分电源的相电压都分别相同，即U UV= U VW=U WU=(218+219+220)/3=219V；U UN=U VN=U WN=127V(本次实验中这三个电压为手动调节所得)。可以计算：219/127=1.7244≈3，即：线电压为相电压的3倍，与理论相符。 根据表3-2，可得：星形联结情况下，接对称负载时，线电压不变，仍为表3-1中的数据；而相电压在有中线都为124V，在无中线时分别为125V、125V、123V，因此可认为它们是相同的。由此，得到的结 论与上文相同，即：有中线时，219/124=1.7661≈3，线电压为相电压的3倍；无中线时，(125+125+123)/3=124.3，219/124.3=1.7619≈3，线电压为相电压的3倍。 综上所述，在对称负载星形联结时，不论是否接上负载(这里指全部接上或全部不接)、是否有中线，线电压都为相电压的3倍。 (2).三角形联结 2.根据表3-2的数据，按比例画出不对称负载星形联结三相四线制(有中线)的电流向量图，并说明中线的作用。 不对称负载星形联结三相四线制(有中线)电流向量 图如左图所示，根据I U+I V+I W=I N，且根据对称关系三个 相电流之间的夹角各为120o，因而根据几何关系画出I N。 可见，I N在数值的大小上和三个相电流并不成线性关系， 而在角度(相位)上也没有直观的规律。这是因为I N是由三 个互成120o的相电流合成的电流，是矢量的，与直流电 路的电流有很多不同性质，因而要讲大小与方向结合计算 才有意义。 中线的作用：由左图可知，在不对称负载星形联结(有 中线)电路中，中线电流不为0，因而如若去掉中线必会 改变电路中电流的流向，导致各相负载电压不同(即表3-2 中不对称且无中线的情况)，这时部分负载可能会由于电 流过大而烧毁。因此中线起到了电路中作为各相电流的回 路的作用，能够保证各相负载两端的电压相同(据表3-2 也可看出)，就能够保证负载正常运行，不致损坏。因此 中线在星形联结中是至关重要的，因而在通常的生产生活 中的星形联结三相电路都是有中线的。
第3章 三相交流电路习题参考答案 一、 填空题： 1. 接在380V 的三相四线制电源上。此时负载 倍的线电压；相电流等于 1 倍的线电流；中线电流等于 0 。 2. 有一对称三相负载成星形联接，每相阻抗均为22Ω，功率因数为0.8，又测出负载中的电流为10A ，那么三相电路的有功功率为 5280W ；无功功率为 3960var ；视在功率为 6600VA 。假如负载为感性设备，则等效电阻是 17.6Ω ；等效电感量为(工频下) 42mH 。 二、 判断题： 1. 中线的作用就是使不对称Y 接负载的端电压保持对称。 （对 ） 2. 三相电路的有功功率，在任何情况下都可以用二瓦计法进行测量。 （错 ） 3. 三相负载作三角形联接时，总有成立。 （错 ） 4. 负载作星形联接时，必有线电流等于相电流。 （对） 5. 三相不对称负载越接近对称，中线上通过的电流就越小。 （对） 6. 中线不允许断开。因此不能安装保险丝和开关，并且中线截面比火线粗。（错） 三、选择题： 1. 三相对称电路是指（ C ） A 、 三相电源对称的电路； B 、三相负载对称的电路； C 、三相电源和三相负载均对称的电路。 2. 三相四线制供电线路，已知作星形联接的三相负载中U 相为纯电阻，V 相为纯电感，W 相为纯电容，通过三相负载的电流均为10安培，则中线电流为（ C ） A 、30安； B 、10安； C 、27.32安。 3. 有“220V 、100W ”“220V 、25W ”白炽灯两盏，串联后接入220V 交流电源，其亮度情况是（ B ） A 、100W 灯泡最亮； B 、25W 灯泡最亮； C 、两只灯泡一样亮。 P 3I I l
第3章三相交流电路 3.1 三相交流电源 判断题 1. 三相电源的相序就是交流电的瞬时值到达最大值的顺序。（√） 2. 三相电源有正序（顺序）和反序（逆序）之分。（√） 3. 相线与中性线之间的电压称为相电压。（√） 4. 相线与相线之间的电压称为线电压。（√） 5. 相线与中性线之间的电压称为线电压。（×） 6. 相线与相线之间的电压称为相电压。（×） 7. 三相四线制电源中，相电压等于线电压的3倍。（×） 8．三相四线制电源中，线电压等于相电压的3倍。（√） 9. 线电压是指火线与零线之间的电压。（×） 10. 相电压是指火线与零线之间的电压。（√） 11. 三相对称电压就是三个频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相交流电压。（√） 选择题 1．(2分) 已知对称三相电源的相电压u A=10sin(ωt+60°)V，相序为A-B-C，则当电源星形联接时线电压u AB为_____V。 A. 10sin(ωt+90°) B. 17.32sin(ωt+90°) C. 17.32sin(ωt-30°) D. 17.32sin(ωt+150°) 正确答案是B，本题涉及的知识点是：三相交流电源线电压与相电压的关系。 2．(2分) 对称正序三相电源作星形联接，若相电压u B=100 sin(ωt- 30°)V，则线电压u AB=__ V。 A. 100 3sin(ωt+120°) B. 1003sin(ωt-60°) C. 1003sin(ωt-150°) D. 100 3sin(ωt-150°) 正确答案是A，本题涉及的知识点是：三相交流电源线电压与相电压的关系。 3．(2分)在正序对称三相电压中，u A=U2sin(ωt-90°)，则接成星形时，其线电压u AB为_____。 A. U6sin(ωt+30°) B. U6sin(ωt-60°) C. U2sin(ωt-30°) D. U2sin(ωt+60°)
第五章 三相电路 [练习与思考] 5-1-1 对称三相电源的三相绕组作星形联结时，设线电压u AB =380sin(ωt+30o )V ，试写出相电压u B 的三角函数式及相量式。 解：V t u B )120sin(220?-=ω V U B ?-∠=? 1202110 5-1-2 三角形联结的对称三相电源，空载运行时三相电源会不会在三相绕组所构成的闭合回路中产生电流如果一相电源电压极性接反，则闭合回路中是否有电流通过 解：空载运行时，电源回路中无电流通过。如果一相电源电压极性接反，则闭合回路中有电流通过。 5-2-1 为什么电灯开关一定要接在相线（火线）上 解：因为电灯是单相负载，当开关断开时，电灯灯头不带电，以便于安全维修和更换。如果开关接在零线上，当其断开时，电灯灯头依然带电（接在火线上），作业时会造成触电事故。 5-2-2 三相四线制电路中，中线阻抗为零。若星形负载不对称，则负载相电压是否对称如果中线断开，负载电压是否对称 ） 解：三相四线制电路中，若星形负载不对称，负载相电压仍然对称；如果中线断开，负载电压将不对称。 5-2-3 三相四线制电路中，电源线的中性线上规定不得加装保险丝，这是为什么 解：如果电源线的中性线上加装保险丝，一旦由于某种原因造成保险丝熔断，接成Y 型的各组单相负载上的各相相电压将不会对称，有的相电压可能会超过单相负载的额定电压，造成损坏；有的相电压可能会低于额定电压，使得负载不能正常工作。因此源线的中性线上规定不得加装保险丝。 5-3-1 三相负载对称是指下述三种情况下的哪一种：⑴|Z AB |=|Z BC |=|Z CA |；⑵φAB =φBC =φCA ；⑶Z AB =Z BC =Z CA 。 解：三相负载对称是指（3）,阻抗模相等，阻抗角相等。 5-3-2 已知对称三角形联结的三相电路中A 相负载线电流A 010 ∠=? A I ，试写出其余各相线电流与相电流。 解:A I B ?-∠=? 12010
三项交流电路分析仿真实验 1、电路课程设计目的： （1）熟悉并验证三项电路分析的方法 （2）练习 ewb 软件中三项电路的模拟 2、仿真电路设计原理： 对称三项电路的电源及负载均可使用星形或三角形连接。其各项相电压与线电压的关系如下图所示 下图所示电路接到线电压为380V 的对称三相交流电源上，已知R N 220 ， R1wL 1 300 ，求电阻 R N两端的电压100 ， R3 wC 电源相电压： U A U B U C 380 220V 3 设 U A 220 0 ， U B220120 ， U C 220 120
对 N 1 、 N 2 分别列式可得： 1 1 1 1 )U N1 1 1 (220 0 220 120 220 120 ) ( 300 300 220 220 U N 2 300 300 1 1 1 1 )U N 2 1 1 0 1 120 1 ( 100 j 100 j 220 U N1 220 220 220 120 100 220 100 100 j 100 j 由前式可得： ( 1 1 )U N1 1 U N 2 0 U N1 5 U N 2 100 220 220 16 由后势可得： ( 1 1 )U N 2 1 5 U N2 22 22 j ( 1 3 j ) 22 j ( 1 3 j ) 100 220 220 16 10 10 2 2 10 2 2 U N 2 11(1 3) 20 64 V 122.7V 20 64 则有： U R U N N U N1 11 122.7 84.36V U N 2 N 2 1 16 3、 电路设计内容与步骤 如下图所示设计仿真电路。 利用电压表直接测出 R N 两端电压值， 再利用示波器观察 N 1 、 N 2 两节点处的电压， 验证它们相位相同。 100 设电源频率为 50Hz ，则 L 318.31mH 50 2 C 1 2 31.831 F 50 100 如图所示， U R N 84.37 V
第三章 三相交流电路 第一节 三相交流电源 由三个幅值相等、频率相同、相位互差1200 的单相交流电源所构成的电源称为三相电源。由三相电源构成的电路称为三相交流电路。目前，发电厂均以三相交流电方式向用户供电。遇到有单相负载时，可以使用三相中的任一相。 三相交流电源一般来自三相交流发电机或变压器副边的三相绕组。三相交流发电机的基本原理如图3-1所示。 发电机的固定部分称为定子，其铁心的内圆周表面冲有沟槽，放置结构完全相同的三 相绕组U 1U 2、V 1V 2、W 1W 2。它们的空间位置互差1200，分别称为U 相、V 相、W 相。引出线 L 1、L 2、L 3对应U 1、V 1、W 1为三个绕组的始端，U 2、V 2、W 2为绕组的末端。 转动的磁极称为转子。转子铁心上绕有直流励磁绕组。当转子被原动机拖动做匀速转动时，三相定子绕组切割转子磁场而产生三相交流电动势。 若将三个绕组的末端U 2、V 2、W 2连在一起引出一根连线称为中性线N （中性线接地时又称为零线），三个绕组的始端U 1、V 1、W 1分别引出称为端线（中性线接地时又称为火线），这种联接称为电源的星形联接。如图3-2所示。 图3-1 三相交流发电机原理图 图3-2 电源的星形联接 由三根端线和一根中性线所组成的供电方式称为三相四线制。只用三根端线组成的供电方式称为三相三线制。 电源每相绕组两端的电压称为电源相电压。参考方向规定为从绕组始端指向末端，分别用U u 、V u 、W u 表示。其有效值用P U 表示。 三相电源相电压的瞬时值表达式为 t U u P U ωsin 2= (3-1) )120sin(20-=t U u P V ω
三相交流电路电压、电流的分析与测量 一、实验目的 1．掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法时线、相电压及线、相电流之间的关系。 2．充分理解三相四线供电系统中中线的作用。 二、原理说明 1．三相负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形(又称"△"接，当三相对称负载作Y 形联接时，线电压Ul 是相电压Up 的倍。线电流Il 等于相电流Ip，即 Ul＝Up Il＝Ip 当采用三相四线制接法时，，流过中线的电流I0＝0，所以可以省去中线。 当对称三相负载作△形联接时，有 I1=Ip, U1=Up 2．不对称三相负载作Y 联接时,必须采用三相四线制接法，即Y0 接法。而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。 倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用Y0 接法。 3．当不对称负载作△接时，Il≠Ip，但只要电源的线电压Ul 对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。 三、实验设备及器件 序号名称型号与规 格 数量备注 1三相交 流电源 3Φ 0～ 220V 1 2三相自 耦调压 器 1 3交流电 压表 1 4交流电 流表 1 5三相灯 组负载 40W/220V 白炽灯 9DGJ-04 6电门插 座 3DGJ-04
四、实验内容 1．三相负载星形联接（三相四线制供电） 按图6-3-3-1 线路组接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源,将三相调压器的旋柄置于三相电压输出为0V的位置，经指导教师检查后。方可合上三相电源开关，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V，按表6-3-3-1数据表格所列各项要求分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流（相电流）、中线电流、电源与负载中点的电压，记录之。并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。 图6-3-3-1 三相负载星形联接的实验线路 2．负载三角形联接（三相三线制供电） 按图6-3-3-2改接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，调节调压器，使其输出线电压为220V，并按表6-3-3-2数据表格要求进行测试 图6-3-3-2 三相负载三角形联接的实验线路 五、实验报告 1．三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？ 答：一般电机功率大于11kw就采用星－三角启动，否则采用三角形直接启动，一般不采用星形接法。 2．试分析三相星形联接不对称负载在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？如果接上中线，情况又如何？ 答：在电源无中线且负载不对称情况下，那相的负载重那相的电压就低，如果接上中线，三相电压趋于平衡。 3．本次实验中为什么要通过三相调压器将380V 的市电线电压降为220V 的线电压使用？ 答：为了实验人的安全和设备的安全。 4．用实验测得的数据验证对称三相电路中的关系。 5．用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。 答：当三相负载不对称时，中线提供各相电流的回路。 6．不对称三角形联接的负载，能否正常工作？实验是否能证明这一点？
黑龙江大学 课程设计说明书 学院：机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 课程名称：电力电子技术 设计题目：三相交流调压电路（无中线）的仿真姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
第一章三相交流调压电路的原理 (1) 1.1 实验电路 (1) 1.2 工作原理分析 (1) 第二章实验仿真 (3) 1.1参数设计 (4) 1.2 仿真结果 (5) 第三章仿真结果分析 (7) 结论 (8) 参考文献 (9)
第一章三相交流调压电路的原理1.1 实验电路 实验电路如下： 电阻性负载 Vt1 vt4 vt3 vt6 vt5 vt2 RP1 RP2 RP3 LD1 LD2 LD3 U0 I0 电 阻 电 感 性 负 载 三相交流调压实验的电路图 1.2 工作原理分析 工作原理分析，主要分析电阻负载时的情况： 1.任一相导通须和另一相构成回路，因此，和三相全控整流电路一样，电流流通路 径中有两个晶闸管，所以应采用双脉冲或宽脉冲触发。 2.三相的触发脉冲依次相差120°，同一相的两个反并联晶闸管触发脉冲应相差180°。
因此触发脉冲顺序和三相桥式全控整流电路一样，为VT1~ VT6,依次相差60°。 3.如果把晶闸管换成二极管可以看出，相电流和相电压同相位，且相电压过零食二极管 开始导通。因此把相电压过零点定为触发延迟角a 的起点，三相三线电路中，两相间导通是靠线电压导通的，而线电压超前相电压30°，因此，a角移相范围是0°~ 150°。 根据任一时刻导通晶闸管个数及半个周波内电流是否连续，可将0°-150°的移相范围分为如下三段： (1)0°≤ a < 60°：电路处于三管导通与两管导通交替，每管导通180°－a 。但a=0° 时是一种特殊情况，一直是三管导通。 (2)60°≤ a < 90°：任一时刻都是两管导通，每管的导通角都是120°。 (3)90°≤ a < 150°：电路处于两管导通与无晶闸管导通交替状态，每个晶闸管导通角 为300°－2a。而且这个导通角被分割为不连续的两部分，在半周波内形成两个断续的波头，各占150°－a。 为了保证三相交流调压电路的正常工作，其晶闸管的触发系统应满足下列要求： 1、在三相电路中至少有一相正向晶闸管与另一相反向晶闸管同时导通。 2、为了保证电路起始工作时两个晶闸管能同时导通，并且在感性负载和控制角较大时， 也能使不同相的正、反两个晶闸管同时导通，要求采用宽脉冲，或者双窄脉冲触发电路。 3、各触发信号应与相应的交流电源电压相序一致，并且与电源同步。 理想状态下不同a时负载相电压波形及晶闸管导通区间 a =30°时负载相电压波形 a =60°时负载相电压波形 第二章实验仿真 在电脑上启动MATLAB7.0，进入SIMULINK后新建文档，绘制三相交流调压系统模型，如下图所示，双击各模块，在出现的对话框设置相应的参数。
《现代电力电子》仿真实验报告 题 目 三相带阻感性负载交流调压电路的MATLAB 仿真 2014年5月 专 业 机械电子工程 学 号 姓 名 主讲教师
三相带阻感性负载交流调压电路的MATLAB仿真实验 摘要：本文简要介绍了带阻感性负载三相交流调压电路的Matlab/Simulink 建模与仿真, 以及一些参数的选择设置方法。并分析在不同触发角下，波形的变化和输出电压值的变化。 关键词：阻感性，三相交流调压，Matlab/Simulink仿真 一、实验目的 （1）了解三相交流调压电路的工作原理 （2）了解三相交流调压电路在不同触发角下的各波形特点 （3）熟练掌握和运用MATLAB对电力电子电路进行模型搭建和仿真 二、实验原理 2.1单相交流调压电路电路结构 单相交流调压电路，它用两只反并联的普通晶闸管或一只双向晶闸管与负载电阻R电感L串联组成主电路。单相交流调压电路（阻-感性负载）电路图如图1所示。
图1.单相交流调压电路（阻-感性负载）电路图 2.2单相交流调压电路工作原理（阻-感性负载） 当电源电压U2在正半周时，晶闸管VT1承受正向电压，但是没有触发脉冲晶闸管VT1没有导通，在α时刻来了一个触发脉冲，晶闸管VT1导通，晶闸管VT2在电源电压是正半周时承受反向电压截止，当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应电动势阻止电流变化，故电流不能马上为零，随着电源电流下降过零进入负半周，电路中的电感储存的能量释放完毕，电流到零，晶闸管VT1关断。当电源电压U2在负半周时，晶闸管VT2承受正向电压，但是没有触发脉冲晶闸管VT2没有导通，在π+α时刻来了一个触发脉冲，晶闸管VT2导通，晶闸管VT1在电源电压是负半周时承受反向电压截止，当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应电动势阻止电流变化，故电流不能马上为零，随着电源电流下降过零进入负半周，电路中的电感储存的能量释放完毕，电流到零，晶闸管VT2关断。 2.3三相交流调压的原理 三相交流电路的分析可以参照上述单相的分析放发。把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流输出。任一相在导通时必须和另一相构成回路，因此和三相的触发脉冲应依次相差120°，同一相的两个反并联晶闸管触发脉冲应相差180°。因此，和三相桥式全控整流电路一样，触发角脉冲顺序也是VT1～VT6，依次相差60°。原理图如下图所示；
5.1 有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50H Z，满载时电动机的转差率为0.02求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。 n0=60f/p S=(n0-n)/ n0 =60*50/2 0.02=(1500-n)/1500 =1500r/min n=1470r/min 电动机的同步转速1500r/min.转子转速1470 r/min, 转子电流频率.f2=Sf1=0.02*50=1 H Z 5.2将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动机是否会反转？为什么？ 如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调,例如将B,C两根线对调,即使B相遇C相绕组中电流的相位对调,此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2π/3因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转,与未对调的旋转方向相反. 5.3 有一台三相异步电动机，其n N=1470r/min,电源频率为50H Z。设在额定负载下运行，试求： ①定子旋转磁场对定子的转速； 1500 r/min ②定子旋转磁场对转子的转速； 30 r/min ③转子旋转磁场对转子的转速； 30 r/min ④转子旋转磁场对定子的转速； 1500 r/min ⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。 0 r/min 5.4当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？
因为负载增加n减小,转子与旋转磁场间的相对转速( n0-n)增加,转子导体被磁感线切割的速度提高,于是转子的感应电动势增加,转子电流特增加,.定子的感应电动使因为转子的电流增加而变大,所以定子的电流也随之提高. 5.5 三相异步电动机带动一定的负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机的转矩、电流及转速有无变化？如何变化？ 若电源电压降低, 电动机的转矩减小, 电流也减小. 转速不变. 5.6 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。 试求：①线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？ ②求n0,p,S N,T N,T st,T max和I st； ③额定负载时电动机的输入功率是多少？ ①线电压为380V时，三相定子绕组应为Y型接法. ②T N=9.55P N/n N=9.55*3000/960=29.8Nm Tst/ T N=2 Tst=2*29.8=59.6 Nm T max/ T N=2.0 T max=59.6 Nm I st/I N=6.5 I st=46.8A 一般n N=(0.94-0.98)n0n0=n N/0.96=1000 r/min SN= (n0-n N)/ n0=(1000-960)/1000=0.04 P=60f/ n0=60*50/1000=3 ③η=P N/P输入 P输入=3/0.83=3.61 5.7三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流会如何变化？对电动机有何影响？ 电动机的电流会迅速增加,如果时间稍长电机有可能会烧毁.
第3章复习练习题 一、填空题 1. 三相对称电压就是三个频率 相同 、幅值 相等 、相位互差 120° 的三相交流电压。 2.三相电源的相序有 正序 和 反序 之分。 3. 三相电源相线与中性线之间的电压称为 相电压 。 4. 三相电源相线与相线之间的电压称为 线电压 。 5.有中线的三相供电方式称为 三相四线制 。 6.无中线的三相供电方式称为 三相三线制 。 7.在三相四线制的照明电路中，相电压是 220 V ，线电压是 380 V 。（220、380） 8.，相位比相电压 超前30o 。 9.三相四线制电源中，线电流与相电流 相等 。 10. 三相对称负载三角形电路中，线电压与相电压 相等 。 11. 倍、线电流比相应的相电流 滞后30o 。 12. 当三相负载越接近对称时，中线电流就越接近为 0 。 13.在三相对称负载三角形连接的电路中，线电压为220V ，每相电阻均为110Ω，则相电流I P =___ __2A___，线电流I L 。 14.对称三相电路Y 形连接，若相电压为() οω60sin 220-=t u A V ，则线电压 =AB u () ο -ω30t 380sin V 。 15.在对称三相电路中，已知电源线电压有效值为380V ，若负载作星形联接，负载相电压为__220V__；若负载作三角形联接，负载相电压为__380V__。 16. 对称三相电路的有功功率?cos 3l l I U P =，其中φ角为 相电压 与 相电流 的夹角。 17.负载的连接方法有 星形连接 和 三角形连接 两种。 18.中线的作用就在于使星形连接的不对称负载的 相电压 对称。 19.在三相四线制供电线路中，中线上不许接 熔断器 、 开关 。 20.三相电路星形连接，各相电阻性负载不对称，测得I A =2A,I B =4A,I C =4A ，则中线上的电流为 2A 。 21．在三相正序电源中，若A 相电压u A 初相角为45o，则线电压u AB 的初相角为 75o 。 22．在三相正序电源中，若B 相电压u B 初相角为-90o，则线电压u AB 的初相角为 60o 。
第4章 三相电路 复习练习题 一、填空题 1. 三相对称电压就是三个频率 相同 、幅值 相等 、相位互差 120° 的三相交流电压。 2. 三相电源相线与中性线之间的电压称为 相电压 。 3. 三相电源相线与相线之间的电压称为 线电压 。 4.有中线的三相供电方式称为 三相四线制 。 5.无中线的三相供电方式称为 三相三线制 。 6.在三相四线制的照明电路中，相电压是 220 V ，线电压是 380 V 。（220、380） 7.，相位比相电压 超前30o 。 8.三相四线制电源中，线电流与相电流 相等 。 9. 三相对称负载三角形电路中，线电压与相电压 相等 。 10. 倍、线电流比相应的相电流 滞后30o 。 11.在三相对称负载三角形连接的电路中，线电压为220V ，每相电阻均为110Ω，则相电流I P =___ __2A___，线电流I L 。 12.对称三相电路Y 形连接，若相电压为() οω60sin 220-=t u A V ，则线电压 =AB u () ο-ω30t 380sin V 。 13.在对称三相电路中，已知电源线电压有效值为380V ，若负载作星形联接，负载相电压为__220V__；若负载作三角形联接，负载相电压为__380V__。 14. 对称三相电路的有功功率?cos 3l l I U P =，其中φ角为 相电压 与 相电流 的夹角。 二、选择题 1．下列结论中错误的是____。 A A.当负载作Y 联接时，必须有中线。 B.当三相负载越接近对称时，中线电流就越小。 C.当负载作Y 联接时，线电流必等于相电流。 2．下列结论中错误的是____。A
三相交流电路习题及参考答案 一、 填空题： 1. 对称三相负载作Y 接，接在380V 的三相四线制电源上。此时负载端的相电压倍的线电压；相电流等于 1 倍的线电流；中线电流等于 0 。 2. 有一对称三相负载成星形联接，每相阻抗均为22Ω，功率因数为0.8，又测出负载中的电流为10A ，那么三相电路的有功功率为 5280W ；无功功率为 3960var ；视在功率为 6600VA 。假如负载为感性设备，则等效电阻是 17.6Ω ；等效电感量为 42mH 。 二、 判断题： 1. 中线的作用就是使不对称Y 接负载的端电压保持对称。 （对 ） 2. 三相电路的有功功率，在任何情况下都可以用二瓦计法进行测量。 （错 ） 3. 三相负载作三角形联接时，总有P 3I I l =成立。 （错 ） 4. 负载作星形联接时，必有线电流等于相电流。 （对） 5. 三相不对称负载越接近对称，中线上通过的电流就越小。 （对） 6. 中线不允许断开。因此不能安装保险丝和开关，并且中线截面比火线粗。（错） 三、选择题： 1. 三相对称电路是指（ C ） A 、 三相电源对称的电路； B 、三相负载对称的电路； C 、三相电源和三相负载均对称的电路。 2. 三相四线制供电线路，已知作星形联接的三相负载中U 相为纯电阻，V 相为纯电感，W 相为纯电容，通过三相负载的电流均为10安培，则中线电流为（ C ） A 、30安； B 、10安； C 、7.32安。 3. 有“220V 、100W ”“220V 、25W ”白炽灯两盏，串联后接入220V 交流电源，其亮度情况是（ B ） A 、100W 灯泡最亮； B 、25W 灯泡最亮； C 、两只灯泡一样亮。 四、计算题 3-1一台三相交流电动机，定子绕组星形连接于U L =380V 的对称三相电源上，其线电流I L =2.2A ，cos φ=0.8，试求每相绕组的阻抗Z 。 解：先由题意画出电路图（如下图），以帮助我们思考。 因三相交流电动机是对称负载，因此可选一相进行计算。三相负载作星接时 p l U U 3= 由于U l =380(V)，I L =2.2(A) 则 U P =220(V), I p =2.2(A), 1002 .2220 == = p p U U Z （Ω） 由阻抗三角形得
关于三相交流电路的仿真实验 庄烨 9 摘要：在Multisim中建立三相交流电路，设计实验电路参数，通过软件所提供的仪表进行仿真实验，处理实验数据，进行实验分析，研究三相交流电路的特性。 关键词：三相交流电路、星形连接、中线、三角形连接。 引言：在Multisim仿真软件中进行模拟实验，很好的避开了实验室中场地、设备、数量的限制，如同实验操作台的界面很好的展示实验数据，更方便对三相交流电路的分析，使实验的结果更加清晰的展现出来。 实验目的 学习三相交流电路负载的星形与三角形连接方法。 进一步了解三相交流电路星形与三角形连接时，对称、不对称的线、相电压及线、相电流的关系。 加深理解中线在三相电路星形连接中的重要性。 实验原理 在三相电源对称的情况下，三相负载可以接成星形（Ｙ接)或三角形(△接)。三相四线制电源的电压值一般是指线电压的有效值。如“三相380V 电源”是指线电压380V，其相电压为220V；而“三相220V电源”则是指线电压220V，其相电压为127V。 1. 负载作Y形联接 当负载采用三相四线制(Yo)联接时，即在有中线的情况下，不论负载 是否对称，线电压U l 是相电压UP的3倍，线电流I l 等于相电流Ip，即
U 1=Up 3，I1=I p 当负载对称时，各相电流相等，流过中线的电流Io＝0，所以可以省去中线。 若三相负载不对称而又无中线(即三相三线制Y接)时，UP≠1/3U l ，负载的三个相电压不再平衡，各相电流也不相等，致使负载轻的那一相因相电压过高而遭受损坏，负载重的一相也会因相电压过低不能正常工作。 所以，不对称三相负载作Y联接时，必须采用三相四线制接法，即Yo 接法，而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。 2. 负载作△形联接 当三相负载作△形联接时，不论负载是否对称，其相电压均等于线电 压，即U l ＝U p ；若负载对称时，其相电流也对称，相电流与线电流之间的 关系为：I l ＝3Ip； 若负载不对称时，相电流与线电流之间不再是3关系即：I l ≠3Ip 当三相负载作△形联接时，不论负载是否对称，只要电源的线电压U l 对称，加在三相负载上的电压U p 仍是对称的，对各相负载工作没有影响。如图连接实验电路，示波器显示如下图，判断相序。