电工技术讲课资料三相电路.ppt

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1、三相电路,11.1 三相电路,11.2 线电压(电流)与相电压(电流)的关系,11.3 对称三相电路的计算,11.5 三相功率,11.4 不对称三相电路的概念,第11章 三相电路,本章要求： 1. 搞清对称三相负载Y和联结时相线电压、相线 电流关系。 2. 掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正 确联接方法。 3. 掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。 4. 理解中电位移、中线的作用等概念。,2.三相制供电方式比单相制供电方式具有明显的优越性.例如:,(1)三相交流发电机和变压器比同容量的单相交流发电机和变压器节省材料、体积小,有利于制造大容量发电机组.,(2)在输电电压、输送功率和线

2、路损耗相同的条件下,三相输电线路比单相输电线路节省有色金属25%.,(3)三相电流能产生旋转磁场,从而制造出结构简单、性能良好、运行可靠的三相异步电动机.,前言,1.三相制供电方式,由三个频率相同、最大值相等、相位互差120的正弦电压源所组成的三相电源供电系统.,11.1 三相电路,1. 三相电源,图4.1.2 三相电源示意图,(1)对称三相电源电压的表示,三相电压瞬时表示式,相量表示,120,其中：,若以uA参考正弦量,则有,相量图,波形图,u,相量表示,三相电压瞬时表示式,对称三相电压的瞬时值之和为 0,三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。,三个正弦交流电压满足以下特征,(2) 三相电源

3、的联结,三角形联结：,星形联结：,端线(相线、火线),中性线(零线、地线),在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。,2. 三相负载,星形联结： 三角形联结：,3.三相电路,(1) 三相四线电路,(2) 三相三线电路,11.2 线电压(电流)与相电压(电流)的关系,根据KVL定律,由相量图可得,相量图,30,1.线电压与相电压的关系,（1）Y联结电源：,同理,（2）联结电源：,2. 线电流与相电流的关系,线电流：流过端线的电流,相电流：流过每相负载的电流,结论： 负载 Y联结时，线电流等于相电流。,(1) Y 联结负载,N 电源中性点,N负载中性点,1)负载端的线电压电源线电压2)负载的相电

4、压电源相电压,3)线电流相电流,Y 联结时：,4)中线电流,负载 Y 联结带中性线时, 可将各相分别看作单相电路计算,(2) 联结负载,线电流: 流过端线的电流,相电流: 流过每相负载的电流 、 、,线电流不等于相电流,(b) 相电流,(a) 负载相电压=电源线电压,即: UP = UL,一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称, 即,分析,相电流：,线电流：,UAB=UBC=UCA=Ul=UP,相量图,负载对称时, 相电流对称，即,(c) 线电流,由相量图可求得,为此线电流也对称，即,线电流比相应的相电流滞后30,即：,11.3 对称三相电路的计算, 各相独立,可将各相分

5、别看作单相电路计算,取A相:,负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。,11.3 对称三相电路的计算,所以负载对称时，三相电流也对称。,负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。,例1：,中性线电流,(2) 三相负载不对称（RA=5 、RB=10 、RC=20 ） 分别计算各线电流,中性线电流,作业:P258 11-1 11-2,Thanks!,11.3 不对称三相电路的概念,N点与N点不等电位,这种现象称为中电位移.,导致,负载端的电压不对称,N,对中线的要求:,1.中线应有一定的机械强度.,2.中线上不允许装熔断器.,结论:在三相四线电路中,中线的作用是非常重要的,它

6、可使电源中性点N与负载中性点N的电位相等.,1.什么情况下中点位移最严重？2.上例中中线的作用是什么？,讨论,相序指示器的工作原理：,利用三相三线电路不对称时，负载上的相电压不平衡的原理制成。,例1:,求例1电路中性线断开时负载的相电压及相电流。,则节点电压,负载电压,例2：照明系统故障分析,解: (1) A相短路,1) 中性线未断,此时A相短路电流很大，将A相熔断丝熔断，而 B相和C相未受影响，其相电压仍为220V, 正常工作。,在上例中，试分析下列情况 (1) A相短路: 中性线未断时，求各相负载电压； 中性线断开时，求各相负载电压。 (2) A相断路: 中性线未断时，求各相负载电压； 中

7、性线断开时，求各相负载电压。,此情况下，B相和C相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（220V) ，这是不允许的。,2) A相短路, 中性线断开时,此时负载中性点N即为A, 因此负载各相电压为,(2) A相断路,2) 中性线断开,B、C相灯仍承受220V电压, 正常工作。,1) 中性线未断,变为单相电路，如图(b)所示, 由图可求得,结论,（1）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。 （2） 中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。 （3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器

8、或刀闸开关。,相电压与相电流的相位差,4.4 三相功率,无论负载为 Y 或联结，每相有功功率都应为 Pp= Up Ip cosp,对称负载 联结时：,同理,对称负载Y联结时：,当负载对称时：P = 3Up Ipcosp,所以,正误判断,对称负载 Y联结,对称负载 Y联结,正误判断,有一三相电动机, 每相的等效电阻R = 29, 等效 感抗XL=21.8, 试求下列两种情况下电动机的相电流、 线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果： (1) 绕组联成星形接于UL =380 V的三相电源上; (2) 绕组联成三角形接于UL=220 V的三相电源上。,例1:,解:,(1),(2),比较(1),

9、 (2)的结果:,有的电动机有两种额定电压, 如220/380 V。当电源电压为380 V时, 电动机的绕组应联结成星形；当电源电压为220 V时, 电动机的绕组应联结成三角形。,在三角形和星形两种联结法中, 相电压、相电流以及功率都未改变，仅三角形联结情况下的线电流比星形联结情况下的线电流增大 倍。,例2:,各电阻负载的相电流,由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。,负载星形联接时，其线电流为,负载三角形联解时，其相电流为,(2) 电路线电流,一相电压与电流的相量图如图所示,一相电压与电流的相量图如图所示,(3) 三相电路的有功功率,三相对称负载作三角形联结，UL =

10、220V，当S1、 S2 均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率 P = 4.5 kW，试求: 1) 每相负载的电阻和感抗； 2) S1合、S2断开时, 各电流表读数和有功功率P； 3) S 1断、S 2闭合时, 各电流表读数和有功功率P。,例3：,或：P =I 2R P =UIcostg =XL / R,解：,(1) 由已知条件可求得,2) S1闭合、S2断开时, IA=IC =10A IB =17.32 A,流过电流表 A、C 的电流变为相电流 IP，流过电流表B 的电流仍为线电流IL 。,因为开关s均闭合时 每相有功功率 P =1.5 kW,当 S1合、S2断时，ZAB、ZBC

11、的相电压和相电流不变，则PAB、PBC不变。,P = PAB+PBC = 3 kW,IB = 0A,3) S1断开、 S2闭合时,变为单相电路,I1 仍为相电流 IP ， I2 变为 1/2 IP 。, IA=IC =10 A+ 5 A= 15A, I2 变为 1/2 IP，所以 AB、 BC 相的功率变为原来的1/4 。,P = 1/4 PAB+ 1/4 PBC +PCA = 0.375 W+ 0.375 W+ 1.5 W = 2.25 kW,某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40瓦 日光灯210盏(cos1=0.5)，60瓦白炽灯90盏(cos2=1), 它们的额定电压都是220V，由3

12、80V/220V的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下,线路电流为多少？,例4：,解: (1) 该照明系统与电网连接图,解: (1) 该照明系统与电网连接图,例5：,某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？,解: (1) 本系统供电线路图,(2) 当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，所以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。,(3) 因为三楼灯多于二楼灯即 R3 R2 , 所以三楼灯比二楼灯暗。,解：(1)本系统供电线路图,作业:P259 7,8,9,13,Thanks!,