三相交流电ppt课件.ppt
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1、三相交流电路三相交流电路 目前电力工程上普遍采用目前电力工程上普遍采用。 由三个幅值相等、频率相同(我们国家电网频率由三个幅值相等、频率相同(我们国家电网频率为为50HZ)彼此之间相位互差彼此之间相位互差120o的正弦电压所组成的的正弦电压所组成的供电系统。供电系统。 前面讲的交流电路,实际是三相电路的一相,因前面讲的交流电路,实际是三相电路的一相,因而称而称。 另一方面,三相电路也可看作按一定规律组成的另一方面,三相电路也可看作按一定规律组成的复杂交流电路,因而复杂交流电路,因而前面讨论的交流电路的一般规前面讨论的交流电路的一般规律和计算方法,在此仍然适用。律和计算方法,在此仍然适用。三相交
2、流发电机比相同尺寸的三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大。单相交流发电机容量大。如果以如果以相同相同电压将电压将相同相同大小大小的功率输送到的功率输送到相同相同距离,三相输电线比单相输电距离,三相输电线比单相输电线节省材料。线节省材料。 三相交流电动机比单相电三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、运行特性好等等。动机结构简单、体积小、运行特性好等等。 因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。(是固定的,亦称(是固定的,亦称):定子铁心内圆周表面):定子铁心内圆周表面 有槽,放入三相电枢绕组。有槽,放入三相电枢绕组。三相绕组三相绕组n单相绕
3、组单相绕组(是转动的,亦称(是转动的,亦称)三相绕组的三相电动势三相绕组的三相电动势幅值相等幅值相等, 频率相同频率相同, 彼彼此之间相位相差此之间相位相差120。+AXBY ZCXYZAB+SNC铁心绕组AX任务任务1 1 三相电源与三相负载三相电源与三相负载+SN+SN+SN+SN+SN+SN+SN三相交流电动势的产生三相交流电动势的产生t0三相对称电动势的产生tEemUsin)120sin(tEemV6323265267342335611eAeBeCXAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZS
4、N+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+U相相V相相W相相)120sin()240sin(tEtEemmW+ +- -A AX Xu uA A+ +- -B BY Yu uB B+ +- -C CZ Zu uC CXAYCBZSN+6323265673423356112tUu sinmA )120sin(mB tUu )120sin()240sin(mmC tUtUu oC120UU oB120 UUoA0UU 3.对称正弦量对称正弦量幅值相等幅值相等, 频率相同频率相同, 相位互相差相位互相差120的的正弦量。正弦量。对称正弦量对称正弦量特点特点为为:0
5、CBAUUU120120U UA A U UC C U UB B 120120120120三相电压相量图三相电压相量图0 CBAuuuuAuBuCu4.正弦量的相序正弦量的相序三相交流电三相交流电在相位上的在相位上的先后次序称先后次序称为为。 上述的三相电源的相序为上述的三相电源的相序为ABC。在电力在电力系统中一般用系统中一般用区别区别A A、B B、C C 三相。三相。U Um mUUm m t t0 02 2 u uA Au uC Cu uB B顺序:相序为ABC 。逆序:相序为A C B 。 三相电源的联接三相电源的联接1.星形联接星形联接N N中点中点或零点或零点N NABC 把发电
6、机三相绕组的末端把发电机三相绕组的末端 接成接成一点。而把始端一点。而把始端 作为与外电路相联接的端点。作为与外电路相联接的端点。 这种联接方式称为电源的这种联接方式称为电源的星形联结星形联结。XYZCBA、AUBUCUABUBCUCAU火线火线中线或零线中线或零线火线火线火线火线线电线电压压相电相电压压目前,我国供电系统目前,我国供电系统线电压线电压 380V,相电压相电压220V。 三相四线制三相四线制N N中点中点或零点或零点N NABCAUBUCUABUBCUCAU火线火线中线或零线中线或零线火线火线火线火线线电线电压压相电相电压压根据根据KVL:BAABUUU CBBCUUU ACC
7、AUUU 各线电压与相电压之间的关系为各线电压与相电压之间的关系为:U UA A U UC C U UB B ABU3030o o3030o o3030o oBCUCAU 线电压的有效值用线电压的有效值用 表示表示, 相电压的有效值用相电压的有效值用Up表示。表示。 由相量图可知它们的关系为由相量图可知它们的关系为:lUp3UUl oAAB303 UUoBBC303 UUoCCA303 UUBAABUUU CBBCUUU ACCAUUU ABC 发电机三相绕组发电机三相绕组依次首尾相联,引依次首尾相联,引出三条线,称为三出三条线,称为三角形联结。角形联结。pUUl AABUU BBCUU CC
8、AUU WWUVVWUUVUUUUUUPlUU如果三相电源电动势对称,则三相电压的相量和为零,即: 0WVUUUU如果将某一相绕组接反,三角形回路中的总电压为 :WWVUUUUUU2对称UUVUWUUUVUWUUABC交流电路中的用电设备,大体可分为两类:交流电路中的用电设备,大体可分为两类: 一类一类是需要接在三相电源上才能正常工作是需要接在三相电源上才能正常工作的叫做的叫做三相负载三相负载,如果每相负载的阻抗值和阻抗如果每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等,则为对称负载,如角完全相等,则为对称负载,如。 另一类另一类是只需是只需接单相电源的负载接单相电源的负载,它们可,它们可以按照需要接在三相
9、电源的任意一相相电压或以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载,线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载,但各相的复阻抗一般不相等,所以不是三相对但各相的复阻抗一般不相等,所以不是三相对称负载。如称负载。如三相负载的联接三相负载的联接i iB Bi iC Ci iN Ni iA AN N AZBZCZ负载中电流负载中电流:(略线路阻抗略线路阻抗) 0AUU 120BUU 120CUUAAAZUI BBBZUI CCZUI C 中性线中的电流为中性线中的电流为:CBANIIII 若负载对称,即若负载对称,即 ZZZZCBAU UA A U UC C U U
10、B B I IC C I IA A I IB B 对称负载相量图对称负载相量图0CBAN IIII三相交流三相交流电动机电动机ABCAUBUCUN N 如果三相负载对称如果三相负载对称, 中线中无电流中线中无电流, 故可将中线故可将中线除去除去, 而成为三相三线制系统。而成为三相三线制系统。 但是如果三相负载不对称但是如果三相负载不对称, 中线上就会有电流中线上就会有电流IN通过通过, 此时中线是不能被除去的此时中线是不能被除去的, 否则会造成负载上否则会造成负载上三相电压严重不对称三相电压严重不对称, 使用电设备不能正常工作。使用电设备不能正常工作。三相电动势和负载对称,各相电压和电流也都对
11、称。只要某一相电压、电流求得,其他两相就可以根据对称关系直接写出 ;各相电流仅由各相电压和各相阻抗决定。各相计算具有独立性。三相对称电路计算可归结为一相来计算。 【例1】 星形联接的三相负载,每相电阻R=6,感抗 XL=8 。电源电压对称, 设 ,试求电流。 VtSinuUV)30(2380解 : 因为负载对称,计算一相即可,现以U相为例。VUUUVU22033803VtSinuU2220AZUIUUU2286220225368arctanarctanRXLAtSiniU)53(222AtSintSiniAtSintSiniWV)67(222)12053(222)173(222)12053(2
12、22在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用作用叫做阻抗。阻抗常用Z Z表示,是一个复数,实部称为表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为阻碍作用称为容抗容抗 , ,电感在电路中对交流电所起的阻碍作电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为用称为感抗感抗,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。用总称为电抗。 阻抗的单位是欧。阻抗的单位是欧。负载是电阻、电感的感抗、电容
13、的容抗三种类型的复物,复合后负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物,复合后统称统称“阻抗阻抗”,写成数学公式即是:阻抗,写成数学公式即是:阻抗Z= R+jZ= R+j ( X ( XL L X XC C) ) 。其中其中R R为电阻,为电阻,X XL L为感抗,为感抗,X XC C为容抗。如果为容抗。如果( X( XL LXXC C) 0) 0,称为,称为“感性负载感性负载”;反之,如果;反之,如果( X( XL L X XC C) 0) 0称为称为“容性负载容性负载”。 【例例 2 】在如图(在如图(a)所示的三相四线制电路中)所示的三相四线制电路中, 外加外加电压电压UL=380
14、 V, 试求各相负载电流及中线电流试求各相负载电流及中线电流VUUp220338031解解: 相电压为参考相量为参考相量, 则则:37443750220340220jZUIAAAAU(a)ANCNBUCIAUBR1 4 jXLj3 R3 6 j XCj 8ICIBR2 5IN电路图UAAZUBBBI 120445120220AjZUICCC17322531012022086120220975 .6217322120443744CBANIIII中线的作用中线的作用: 中线在三相电路中的作用是既能为用户中线在三相电路中的作用是既能为用户提供两种提供两种不同的电压不同的电压, 同时又为星形联接的不对
15、称负载提供对同时又为星形联接的不对称负载提供对称的称的 220 V相电压。相电压。 因此因此, 为了保证负载的相电压对称为了保证负载的相电压对称, 在中线的干线在中线的干线上是上是的的, 而且要用具有足够机而且要用具有足够机械强度的导线作中线。械强度的导线作中线。 ICIBINIAUBIBICUCUA36.997.153.1(b)相量图负载的三角形联接负载的三角形联接若忽略端线阻抗(若忽略端线阻抗(ZL=0), 则电路具有以下关系。则电路具有以下关系。 i iC CA AB BC Ci iB Bi iA Ai iCACAi iBCBCi iABAB + +u uABAB + +u uBCBC
16、+ +u uCACAABZBCZCAZ(2) (2) 负载线、相电流之间的关系负载线、相电流之间的关系线、相电压对应相等线、相电压对应相等(1) (1) 负载线、相电压之间的关系负载线、相电压之间的关系各相负载相电流分别为各相负载相电流分别为ABABABZUI ABABABarctanRX BCBCBCarctanRX CACACAarctanRX 各相负载的电压与电流相位差分别为各相负载的电压与电流相位差分别为pCABCABUUUUUl BCBCBCZUI CACACAZUI (2) (2) 负载线、相电流之间的关系负载线、相电流之间的关系 根据根据KCLKCL,负载线、相电流,负载线、相电
17、流之间的关系为之间的关系为CAABAIII ABBCBIII BCCACIII 若负载对称,即若负载对称,即ZZZZ CABCAB CABCABZUIIIIppCABCAB RXarctanCABCAB 和和 则负载相电流也是对称的,即则负载相电流也是对称的,即I IA A I IB B I IC C I ICACA I IABAB I IBCBC 显然三个线电流也对称,显然三个线电流也对称,若有若有效值用效值用I Il l表示,则有表示,则有I IA A= = I IB B= = I IC C= = I Il l,且且 ;相位上,相位上,线电流线电流滞滞后后相应的相电流相应的相电流3030o
18、 o 。 P3IIl U UABAB U UCACA U UBCBC i iC CA AB BC Ci iB Bi iCACAi iBCBCi iABAB + +u uABAB + +u uBCBC + +u uCACAABZBCZCAZ (3) 各线电流由各线电流由两相邻相电流决两相邻相电流决定定。在对称条件。在对称条件下下, 线电流是相电线电流是相电流的流的 倍倍, 即即 , 且且滞后于相应的相滞后于相应的相电流电流30。 3PII31由上述可知由上述可知, 在负载为三角形联接时在负载为三角形联接时, 相电压对称。相电压对称。 若某一相负载断开若某一相负载断开, 并不影响其他两相的工作。并
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