单元5三相正弦交流电路课件ppt.ppt
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1、 我们日常生活中使用较多的单相交流电通常是从三相交我们日常生活中使用较多的单相交流电通常是从三相交流电中获得的。三相交流电有很多优点:三相交流发电机流电中获得的。三相交流电有很多优点:三相交流发电机使用、维护方便,运转时振动小;三相交流电动机结构简使用、维护方便,运转时振动小;三相交流电动机结构简单,工作稳定可靠,旋转力矩大;三相输电比单相输电节单,工作稳定可靠,旋转力矩大;三相输电比单相输电节约材料等。所以,电力生产和输送一般都采用三相交流电。约材料等。所以,电力生产和输送一般都采用三相交流电。当今,发电形式多种多样,火力、水力和核反应是世界电当今,发电形式多种多样,火力、水力和核反应是世界
2、电力的三大支柱,另外还有风力、太阳能发电等。力的三大支柱,另外还有风力、太阳能发电等。 这一单元,我们来学习三相交流电的基本概念,了解三这一单元,我们来学习三相交流电的基本概念,了解三相交流电源连接的特点,三相交流电路中负载的连接,以相交流电源连接的特点,三相交流电路中负载的连接,以及负载电流、电压的测量和简单计算,三相电路功率的简及负载电流、电压的测量和简单计算,三相电路功率的简单计算等。单计算等。 大亚湾核电站大亚湾核电站 5.1 三相正弦电源三相正弦电源 (1 1)了解三相正弦对称电源的概念,理解相序)了解三相正弦对称电源的概念,理解相序的概念。的概念。(2 2)了解电源星形连接的特点,
3、能绘制其电压)了解电源星形连接的特点,能绘制其电压矢量图。矢量图。(3 3)了解我国电力系统的供电制。)了解我国电力系统的供电制。 5.1 三相正弦电源三相正弦电源 5.1.1 三相正弦电源的概念三相正弦电源的概念 1三相交流对称电动势三相交流对称电动势 三相交流电动势由三个单相交流电动势组成。如果三相绕组的形状、三相交流电动势由三个单相交流电动势组成。如果三相绕组的形状、尺寸、匝数均相同,则三个单相交流电动势的最大值、角频率都完全尺寸、匝数均相同,则三个单相交流电动势的最大值、角频率都完全一样,只是初相角不同,由于三相绕组在空间位置上相隔一样,只是初相角不同,由于三相绕组在空间位置上相隔12
4、0,三者,三者的相位也互差的相位也互差120,这样的三相电动势称为三相交流对称电动势。,这样的三相电动势称为三相交流对称电动势。 三相交流电源是三个单相交流电源按一定方式三相交流电源是三个单相交流电源按一定方式进行的组合,它们之间满足一定的关系。进行的组合,它们之间满足一定的关系。 三相交流电由三相交流发电机产生。主要由定三相交流电由三相交流发电机产生。主要由定子和转子构成。定子上嵌有三组线圈子和转子构成。定子上嵌有三组线圈AX、BY、CZ,分别称为,分别称为A相、相、B相、相、C相绕组,它们在空相绕组,它们在空间相隔间相隔120。转子是一对磁极的电磁铁,当它。转子是一对磁极的电磁铁,当它以匀
5、角速度转动时,三相定子绕组依次切割磁感以匀角速度转动时,三相定子绕组依次切割磁感线,在各绕组中产生相应的正弦交流电动势。线,在各绕组中产生相应的正弦交流电动势。 5.1 三相正弦电源三相正弦电源 5.1.1 三相正弦电源的概念三相正弦电源的概念 )sin(mAtEe )120sin(omB tEe )120sin(omC tEe (2)矢量表达式)矢量表达式(1)瞬时值表达式)瞬时值表达式oA0 EEoB120 EEoC120 EE波形图波形图矢量图矢量图 5.1 三相正弦电源三相正弦电源 5.1.1 三相正弦电源的概念三相正弦电源的概念 2三相交流电动势的相序三相交流电动势的相序 三相交流电
6、动势随时间按正三相交流电动势随时间按正弦规律变化,它们到达最大值弦规律变化,它们到达最大值(或零值或零值)的先后顺序叫做相序。的先后顺序叫做相序。图中相序就是图中相序就是ABCA,称为正序,若相序是称为正序,若相序是ACBA,则称为负序或逆序。,则称为负序或逆序。 相序是由三相交流发电机的结构所决定的,一般都采用正序。相序是由三相交流发电机的结构所决定的,一般都采用正序。在供电系统中,通常用在供电系统中,通常用“黄黄”、“绿绿”、“红红”三种颜色分别三种颜色分别代表代表A、B、C三相。三相。 5.1 三相正弦电源三相正弦电源 5.1.2 三相正弦电源的连接三相正弦电源的连接 1三相电源的星形三
7、相电源的星形 (Y形)连接形)连接 将三相交流发电机三相绕组将三相交流发电机三相绕组的末端的末端X、Y、Z连接在一起,连接在一起,构成一个公共端点,称为中点构成一个公共端点,称为中点(零点),用(零点),用“O”表示,三相表示,三相绕组的首端绕组的首端A、B、C分别单独分别单独引出,这种连接方式称为星形(引出,这种连接方式称为星形(Y形)连接。从首端引出的形)连接。从首端引出的A、B、C三根传输线称为相线(俗称火线),从中点引出的传输线称为三根传输线称为相线(俗称火线),从中点引出的传输线称为中性线(或称中线、零线),零线通常用黑色或白色表示。这样中性线(或称中线、零线),零线通常用黑色或白色
8、表示。这样就构成了三相电源四根传输线的三相四线供电制。就构成了三相电源四根传输线的三相四线供电制。 5.1 三相正弦电源三相正弦电源 5.1.2 三相正弦电源的连接三相正弦电源的连接 2三相电源的三角形三相电源的三角形 (形)连接(形)连接 将三相交流发电机的三相绕将三相交流发电机的三相绕组彼此之间首末端相连,这种组彼此之间首末端相连,这种连接方式称为三角形(形)连接方式称为三角形(形)连接。这样就构成了三相电源连接。这样就构成了三相电源三根传输线的三相三线供电制。三根传输线的三相三线供电制。对于三角形连接形式的电源,要求负载必须为对称负载,即对于三角形连接形式的电源,要求负载必须为对称负载,
9、即Zab=Zbc=Zca,且发电机绕组回路不得产生环流,否则发电机将被烧且发电机绕组回路不得产生环流,否则发电机将被烧毁。这对负载的要求很严格,因此三相电源的三角形连接实际上毁。这对负载的要求很严格,因此三相电源的三角形连接实际上很少采用,供电系统的三相变压器三相绕组有时采用此种连接。很少采用,供电系统的三相变压器三相绕组有时采用此种连接。 5.1 三相正弦电源三相正弦电源 5.1.2 三相正弦电源的连接三相正弦电源的连接 3相电压和线电压相电压和线电压 (1)相电压)相电压相线与零线相线与零线之之间的电压称为相电压。间的电压称为相电压。 有效值矢量有效值矢量 有效值有效值UA、UB、UC 瞬
10、时值瞬时值uA、uB、uC。ABCUUU 、(2)线电压)线电压相线与相线之间的电压称为线电压。相线与相线之间的电压称为线电压。 有效值矢量有效值矢量 有效值有效值UAB、UBC、UCA 瞬时值瞬时值uAB、uBC、uCA。ABBCCAUUU 、(3)相电压与线电压的关系)相电压与线电压的关系 5.1 三相正弦电源三相正弦电源 5.1.2 三相正弦电源的连接三相正弦电源的连接 结论:对于三相四线制(结论:对于三相四线制(Y形)电源,线电压有效值是相电压有形)电源,线电压有效值是相电压有效值的效值的 倍,各线电压在相位上彼此相差倍,各线电压在相位上彼此相差120 ,线电压比相应的,线电压比相应的
11、相电压超前相电压超前30 。 oyyl303UU 3B120UU C120UU 则则ABABABA30330UUUUU BCBCBCB30330UUUUU CACACAC30330UUUUU A0UU 在三相四线制电源中,在三相四线制电源中,设设 5.1 三相正弦电源三相正弦电源 目前,我国市网低压供电线路大多采用三相四线制供目前,我国市网低压供电线路大多采用三相四线制供电方式,相线与零线之间的相电压有效值为电方式,相线与零线之间的相电压有效值为220 V,相线,相线与相线之间的线电压有效值为与相线之间的线电压有效值为380 V。电能的输送电能的输送 你知道吗你知道吗 发电厂生产的电能先经升压
12、变电所,将电压提升到几百千伏(如发电厂生产的电能先经升压变电所,将电压提升到几百千伏(如110 kV、220 kV、500 kV)的高压,有的达)的高压,有的达1000 kV的特高压,然的特高压,然后通过高压输电线路送至用电地区的高压变电所,将高压电降为后通过高压输电线路送至用电地区的高压变电所,将高压电降为几十几十kV(如(如35 kV、10 kV)(有时要经几次降压),再通过短途)(有时要经几次降压),再通过短途的输电线路送至配电变电所,经再次降压后分配到各用电户。目的输电线路送至配电变电所,经再次降压后分配到各用电户。目前,我国的最高输电电压已达前,我国的最高输电电压已达1000 kV。
13、 5.1 三相正弦电源三相正弦电源 电能的输送电能的输送 升压变电所升压变电所高压输电线路高压输电线路用电户用电户发电厂站发电厂站高压变电所高压变电所(一、二次降压)(一、二次降压) 5.2 三相交流负载三相交流负载 (1 1)了解对称负载与不对称负载的概念。)了解对称负载与不对称负载的概念。(2 2)了解星形连接方式下三相对称负载线电流、)了解星形连接方式下三相对称负载线电流、相电流和中性线电流的关系,以及中性线的作相电流和中性线电流的关系,以及中性线的作用。用。(3 3)三相对称负载星形连接电压、电流的测量)三相对称负载星形连接电压、电流的测量实验:观察三相星形负载在有、无中性线时的实验:
14、观察三相星形负载在有、无中性线时的运行情况,测量相关数据,并进行比较。运行情况,测量相关数据,并进行比较。5.2 三相交流负载三相交流负载 三相交流电路的负载由三部分组成,其中每一部分叫做一相负载。三相交流电路的负载由三部分组成,其中每一部分叫做一相负载。实用中,有由三个单相负载组成一个整体的三相负载,如三相电动实用中,有由三个单相负载组成一个整体的三相负载,如三相电动机、三相电炉等,也有由彼此独立的三个单相负载组成的三相负载,机、三相电炉等,也有由彼此独立的三个单相负载组成的三相负载,如照明电路等如照明电路等 。 若每一相负载的阻抗相等、性质相同,若每一相负载的阻抗相等、性质相同,Za=Zb
15、=Zc(即(即Ra=Rb=Rc,Xa=Xb=Xc),则该三相负载称为三相对称负载。若各相负载的阻抗),则该三相负载称为三相对称负载。若各相负载的阻抗大小或性质不完全相同,则该三相负载称为三相不对称负载。大小或性质不完全相同,则该三相负载称为三相不对称负载。 5.2.1 对称负载与不对称负载对称负载与不对称负载 三路单相照明电路尽可能三路单相照明电路尽可能均分到三相电源的各相上均分到三相电源的各相上 5.2 三相交流负载三相交流负载 把三相负载的各相分别接在三相电源的一根把三相负载的各相分别接在三相电源的一根相线与中线之间的接法称为三相负载的星形连相线与中线之间的接法称为三相负载的星形连接。接。
16、Za、Zb、Zc为各负载的阻抗值。为各负载的阻抗值。5.2.2 三相对称负载的星形连接三相对称负载的星形连接 1电压、电流关系电压、电流关系流过每一相负载的电流称为相电流,流过每一相负载的电流称为相电流,流过各相线的电流称为线电流,流过各相线的电流称为线电流, yabc()IIII 、 、)(CBAylIIII、 每一相负载两端的电压称为负载的相电压,每一相负载两端的电压称为负载的相电压, 。忽略输电线上电压降,负载的相电压就等于电源的相电。忽略输电线上电压降,负载的相电压就等于电源的相电压,三相负载的线电压就等于电源的线电压。仍然压,三相负载的线电压就等于电源的线电压。仍然 l3UU cba
17、UUU、yCBAUUUU occccobbbboaaa1201200IZUIIZUIIZUIa ;CcBbAaUUUUUU ;ycbaIIII 所以所以 5.2 三相交流负载三相交流负载 5.2.2 三相对称负载的星形连接三相对称负载的星形连接 由图还可看出,流过每一相负载的相电流与由图还可看出,流过每一相负载的相电流与其相对应的相线中的线电流是同支路,因此,其相对应的相线中的线电流是同支路,因此,在星形接法中,相电流等于线电流,即在星形接法中,相电流等于线电流,即)(AaAaAayly,IIIIIIII 据基一律,中线电流据基一律,中线电流 cba0IIII 由于三个相电流是对称的,如图,因
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