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电工基础第五章第1页，此课件共47页哦5.1 三相电源与三相负载三相电源与三相负载5.2 三相电路的功率三相电路的功率 5.3 对称三相电路的计算对称三相电路的计算 5.4 不对称三相电路的特点及分析不对称三相电路的特点及分析 第5章 三相正弦交流电路 第2页，此课件共47页哦5.1 三相电源与三相负载 5.1.1 三相电源 三相电源由三个正弦电压源组成，三个电压源的电压为 。它们的电路符号如图5.1所示。选 为参考正弦量时，其瞬时值表示式为 图图5.1 三相电源电路符号三相电源电路符号 1 1、三相电源、三相电源2 2、三相电源电路符号、三相电源电路符号第3页，此课件共47页哦3 3、波形图、波形图（图5.2(a)所示）图图5.2 对称三相电源的波形和相量图对称三相电源的波形和相量图4 4、三个正弦电压的相量表示、三个正弦电压的相量表示5.1 三相电源与三相负载 第4页，此课件共47页哦 凡是同频率，且大小相等，相位依次互差120的三个正弦量都称为对称三相正弦量。就是对称三相正弦电压，它们对应的电源称为三相电源。凡是对称三相正弦量，其三个电量的瞬时值或相量之和都为零。相位的次序称为相序。上述三相电源的次序为 U、V、W，成为顺序(或正序)。与此相反,若 超前 ，超前 这样的相序称为反序(或负序)。5.1 三相电源与三相负载 5 5、对称三相正弦量、对称三相正弦量第5页，此课件共47页哦5.1.2 三相电源的联接 从三相电源的正极性端引出三根输出线，称为端线(俗称火线)，三相电源的负极性端联结为一点，称为电源中性点，用N表示。这种连接方式的电源又称为星形电源。如图5.3所示。1.星形联接(Y)图图5.3星形电源星形电源5.1 三相电源与三相负载 第6页，此课件共47页哦在对称三相电源中，将三个相电压表达式带入上式得：在星形电源中，每根端线与中性点N之间的电压就是每一相的相电压。从图5.3(b)可知对称三相线电压的有效值常用 表示。星形电源线电压与相电压的关系为5.1 三相电源与三相负载 第7页，此课件共47页哦上述线电压与相电压的关系用相量图表示，如图5.4。图图5.4 星形电源线、相电压的相量图星形电源线、相电压的相量图 对称三相电源星形联接时，线电压和相电压的有 效值关系为：相位关系为：线电压超 前相应的相电压30。5.1 三相电源与三相负载 第8页，此课件共47页哦 如果将三相电源依次连接，从三个联结点引出三根端线，如图5.5所示，则称为三相电源的三角形联接。这种联接方式的电源又称为三角形电源。2.三角形联接()图图5.5 三角形电源三角形电源 从图5.5中可以得到三角形电源的线电压和相电压的关系是5.1 三相电源与三相负载 第9页，此课件共47页哦 上式说明，三角形电源的线电压和相电压的关系是：线电压和对应的相电压有效值相等 ，相位相同。当对称三角形电源正确联接时，所以电源内部无环流。若接错，将形成很大的环流，造成事故。在大容量的三相交流发电机中很少采用三角形联接。以上提到的三相电源是指对称三相电源，在工程中也会出现三相电源不对称的情况。例如三相电源故障的情况，如一相电源短路或开路等。三相电源电压不对称组成星形或三角形的三相电源，属于不对称三相电源。5.1 三相电源与三相负载 第10页，此课件共47页哦5.1.3 三相负载及其联接 实际中的负载可看作无端网络，即可以用阻抗表示负载。三组负载可分别用三个阻抗等效代替。当这三个阻抗相等时，成为对称三相负载，否则为不对称三相负载。三相负载的联接方式有两种：星形联接(Y)和三角形联接()。1.三相负载的星形联接(Y)在图5.6(a)中三相负载为星形联接。图图5.6 三相四线制和三相三线制三相四线制和三相三线制Y连接负载连接负载5.1 三相电源与三相负载 第11页，此课件共47页哦 为线路阻抗。N点为三相负载中性点。电源中性点N和负载中性点N点的连接成为中性线，简称中线(或零线)。三相电源和三相负载之间用四根导线连接的电路系统称为三相四线制。在三相电路中，流过端线的电流称为线电流，流过中线的电流称为中线电流，流过每相负载的电流为相电流。习惯上选定电流的参考方向是从电源流向负载。负载相电压，相电流的参考方向是由负载端头指向负载中性点。中线电流的参考方向为由负载中性点指相电源中性点。在图5.6所示星形连接的三相负载中，线电流和相电流为同一个电流，因此线电流等于相电流。三相四线制的中线电流5.1 三相电源与三相负载 第12页，此课件共47页哦 在图5.7(a)中三相负载联接为三角形。图中负载相电流的参考方向是按习惯选定的。从此电路中可看出，负载端的线电压和相电压是相等的。线电流和相电流的关系可由KCL得到2.三相负载的三角形联接()图图5.7 三相负载的三角形联接三相负载的三角形联接5.1 三相电源与三相负载 第13页，此课件共47页哦如果三个相电流对称，且设：可得 即三相负载为三角形联接时，如果相电流对称则线电流也是对称的。线电流的有效值是相电流有效值的 倍，即 。线电流在相位上滞后相应的相电流30。它们的相量关系如图5.7(b)的相量图所示。5.1 三相电源与三相负载 第14页，此课件共47页哦例5.1 三相电源相电压为220V,三相负载中每相阻抗为(40j90)线路阻抗不计。求：()电源为Y联接,负载分别为Y(带中线)和联接；()电源为联接，负载分别联接为Y和时负载的相电流和线电流。解：(1)三相电路为YY联接带中线时，由于不计线路阻抗故三个负载相电压均为=220V负载相、线电流为=三相电路为Y连接时，由于三相电源对称，电源侧线电压为5.1 三相电源与三相负载 第15页，此课件共47页哦在实际工作中，星形联接对称相电压为220V时，其线电压常用380V表示。此时负载的相电压负载线、相电流为=(2)三相电路为Y联接时，电源的线电压等于相电压负载的线电压 由于负载对称，且为联接，所以负载的相电压为5.1 三相电源与三相负载 第16页，此课件共47页哦=负载的线、相电流为=三相电路为联接时，负载线电压同上 负载为联接，所以负载相电流、线电流为5.1 三相电源与三相负载 第17页，此课件共47页哦5.2 三相电路的功率 在三相电路中。三相负载吸收的复功率等于各相复功率之和，即 1.复功率图图5.8 三相电路三相电路在对称三相电路中。显然有 所以一、基本概念第18页，此课件共47页哦 2.有功功率三相负载吸收的有功功率等于各相有功功率之和，即在对称三相电路中。显然有 所以三相有功功率即 因为对称三电路中负载在任何一种接法的情况下总有所以 5.2 三相电路的功率 第19页，此课件共47页哦 3.无功功率与三相有功功率相类似，三相负载的无功功率为在对称三相电路中，三相无功功率可得5.2 三相电路的功率 第20页，此课件共47页哦 4.视在功率三相视在功率为在对称情况下5.三相负载的功率因数在对称的情况下，即为一相负载的功率因数。5.2 三相电路的功率 第21页，此课件共47页哦 6.对称三相电路的瞬时功率对图5.8所示电路，设 ，在此电路对称的情况下有 对称电源提供的三相瞬时功率为5.2 三相电路的功率 第22页，此课件共47页哦图图5.8 三相电路三相电路5.2 三相电路的功率 第23页，此课件共47页哦例5.2 电路如图5.9所示。各电表读数分别为380V，10A，2kW。三相电源与负载均对称。求：(1)每相负载的等效阻抗(感性)；(2)如中线断开且V相负载开路时的各相、线电流、以及V相断开处电压及三相负载平均功率为多少？二、例题讲解二、例题讲解对称三相负载功率因数解：(1)负载各相等效阻抗为各相阻抗角 所以等效阻抗为5.2 三相电路的功率 第24页，此课件共47页哦(2)等效电路如图5.10所示。设 为参考相量图图5.10例例6.2(2)图图各相线电流为5.2 三相电路的功率 第25页，此课件共47页哦V相负载断开处电压三相负载平均功率 5.2 三相电路的功率 第26页，此课件共47页哦5.3 对称三相电路的计算1、对称三相电路特点三相电源和三相负载都对称，且三个线路阻抗相等2、对称三相电路的分析方法分析三相电路可依据正弦交流电路中的各种分析方法，由于对称三相电路具有对称性，可以简化对称三相电路的分析计算。第27页，此课件共47页哦图图5.11对称三相四线制电路及其一相计算电路对称三相四线制电路及其一相计算电路5.3 对称三相电路的计算第28页，此课件共47页哦图5.11(a)所示为一对称三相四线制YY电路。设N为参考点，列写点节点电压方程因为 所以有即 点与N电等电位。各线(或相)电流为 从以上三式可以看出，由于 使得各线电流彼此独立，且 构成了一组对称正弦量。因此利用此电路对称性的特点，只要计算出其中一相的电量，就可以写出其他两相 的电量。5.3 对称三相电路的计算第29页，此课件共47页哦中线电流 它们也为对称组。负载端相电压、线电压为5.3 对称三相电路的计算第30页，此课件共47页哦例5.某变电站经线路阻抗电网联接。变电站变压器原边为求变压器原边的各相电流、端电压相量以及电网输出的功率的配电线与星形联接，每相等效阻抗和变压器吸收的功率。图图5.12 例例5.3图图5.3 对称三相电路的计算第31页，此课件共47页哦5.3 对称三相电路的计算解：此电路具有对称性，据此画出一相计算电路，如图5.12(b)所示。可求得根据对称性可以写出变压器原边相电压第32页，此课件共47页哦5.3 对称三相电路的计算变压器原边线电压根据对称性可得电网输出的功率变压器吸收的功率第33页，此课件共47页哦5.3 对称三相电路的计算功率10Kw,功率因数,线路阻抗为求电动机每相绕组的阻抗。如果在接入一组对称Y 联接负载如图5.13(a)中虚线所示。求三相电源的线电压和线电流。例5.4 图5.13(a)中的实线所示为一台三相电动机，绕组连成三角形接与线电压为380V 的端线上。电动机从电源取用的第34页，此课件共47页哦5.3 对称三相电路的计算解：方法一方法一：电动机的端线电流每相绕组电流各相绕组阻抗所以第35页，此课件共47页哦5.3 对称三相电路的计算接入对称Y联接负载，将三角形负载等效变化为星形负载，如图5.13(b)所示。取U相计算电路，如图所示。设第36页，此课件共47页哦电源侧线电压和线电流为5.3 对称三相电路的计算第37页，此课件共47页哦5.3 对称三相电路的计算方法二方法二：根据图5.13(a)(实、虚线全部在内)进行计算。设则其中的求法与方法一中相同。从图5.13(a)所示电路中可得、利用对称性可得到第38页，此课件共47页哦()由于YY对称三相电路 ，因此中线不起作用。即有无中线对电路中的各电压电流均无影响。()对称三相电路中各组电压、电流均为对称组。()凡是对称三相电路都可以使用归结为一相的计算方法。对于三角形联接的对称负载可等效变换为星形联接，成为YY三相电路后再进行计算。5.3 对称三相电路的计算3、对称三相电路的计算方法总结第39页，此课件共47页哦5.4 不对称三相电路的特点及分析 在三相电路中，只要电源、负载和线路中有一部分不对称，此电路就称为不对称三相电路。1、不对称三相电路的特点2、不对称三相电路的分析方法实际工作中不对称三相电路大量存在，首先有许多单相负载，且开和关又很频繁，很难把它们配成对称情况；其次对称三相电路发生故障时，如断线、短路等，也就成为不对称三相电路了；另外还有一些电气设备正式利用不对称三相电路的特性工作的。第40页，此课件共47页哦 由于负载不对称，显然若电源电压不对称，上式也成立。这种现象称为中性点位移。此时负载各相电压为5.4 不对称三相电路的特点及分析第41页，此课件共47页哦 重要提示：重要提示：为了避免因中线断开而造成负载为了避免因中线断开而造成负载相电压变动过大，规定中线上不能安装开关相电压变动过大，规定中线上不能安装开关和保险丝。和保险丝。5.4 不对称三相电路的特点及分析3、中线的存在的重要性 从这个相量图中可以看出中性点位移越大，负载相电压的不对称情况越严重，从而造成负载不能正常工作，甚至损坏电气设备。第42页，此课件共47页哦4、例题讲解例5.5 三相四线制YY电路中，对称三相电源的线电压负载分别为试求(1)中线阻抗 时的线电流，中线电流和负载吸收的功率；(2)当 时的线电流和中线电流；(3)无中线时的线电流。5.4 不对称三相电路的特点及分析第43页，此课件共47页哦解：(1)设 则中性点电压线电流5.4 不对称三相电路的特点及分析第44页，此课件共47页哦三相负载功率中线电流(2)线电流为时,中线电流5.4 不对称三相电路的特点及分析第45页，此课件共47页哦(3)无中线时，中性点电压线电流5.4 不对称三相电路的特点及分析第46页，此课件共47页哦5.4 不对称三相电路的特点及分析例5.6 对称三相三线制YY电路，电源线电压380V，三相Y 联接负载对称，每相阻抗为 试求U相负载短路时各相负载的电压和电流。解：U相短路，设第47页，此课件共47页哦