第4章三相交流电路PPT讲稿.ppt
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1、第第4章三相交流电路章三相交流电路第1页,共65页,编辑于2022年,星期一4.1三相电源三相电源4.1.1三相正弦交流电的产生三相正弦交流电的产生 三相正弦交流电是由三相交流发电机产生的,三相正弦交流电是由三相交流发电机产生的,三相正弦交流电是由三相交流发电机产生的,三相正弦交流电是由三相交流发电机产生的,图图图图4.1(a)4.1(a)所示是一台所示是一台所示是一台所示是一台具有两个磁极的三相交流发电机的结构示意图。发电机的静止部分称具有两个磁极的三相交流发电机的结构示意图。发电机的静止部分称具有两个磁极的三相交流发电机的结构示意图。发电机的静止部分称具有两个磁极的三相交流发电机的结构示意
2、图。发电机的静止部分称为定子,定子包括机座、定子铁心和定子绕组等几部分。定子铁心由为定子,定子包括机座、定子铁心和定子绕组等几部分。定子铁心由为定子,定子包括机座、定子铁心和定子绕组等几部分。定子铁心由为定子,定子包括机座、定子铁心和定子绕组等几部分。定子铁心由硅钢片叠成,内壁有均匀分布的槽,槽内对称地镶放着硅钢片叠成,内壁有均匀分布的槽,槽内对称地镶放着硅钢片叠成,内壁有均匀分布的槽,槽内对称地镶放着硅钢片叠成,内壁有均匀分布的槽,槽内对称地镶放着3 3组完全相同组完全相同组完全相同组完全相同的绕组,每一组称为一相。图中,三相绕组的首端分别用的绕组,每一组称为一相。图中,三相绕组的首端分别用
3、的绕组,每一组称为一相。图中,三相绕组的首端分别用的绕组,每一组称为一相。图中,三相绕组的首端分别用A,B,CA,B,C表示,表示,表示,表示,末端分别用末端分别用末端分别用末端分别用X,Y,ZX,Y,Z表示表示表示表示3 3组绕组的各首端组绕组的各首端组绕组的各首端组绕组的各首端A,B,CA,B,C在空间的位置依次相差在空间的位置依次相差在空间的位置依次相差在空间的位置依次相差120 120 ,同样,各末端,同样,各末端,同样,各末端,同样,各末端X,Y,ZX,Y,Z之间的位置也依次相差之间的位置也依次相差之间的位置也依次相差之间的位置也依次相差120120。图图图图4.1(b)4.1(b)
4、所示所示所示所示是绕组的结构示意图。发电机的转动部分称为转子,转子铁芯上安装是绕组的结构示意图。发电机的转动部分称为转子,转子铁芯上安装是绕组的结构示意图。发电机的转动部分称为转子,转子铁芯上安装是绕组的结构示意图。发电机的转动部分称为转子,转子铁芯上安装有励磁绕组,通入直流电励磁,选择合适的极血形状和励磁绕组的布有励磁绕组,通入直流电励磁,选择合适的极血形状和励磁绕组的布有励磁绕组,通入直流电励磁,选择合适的极血形状和励磁绕组的布有励磁绕组,通入直流电励磁,选择合适的极血形状和励磁绕组的布置情况,可使空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布。置情况,可使空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布。置情况,
5、可使空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布。置情况,可使空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布。下一页返回第2页,共65页,编辑于2022年,星期一4.1三相电源三相电源发电机的转子由原动机发电机的转子由原动机发电机的转子由原动机发电机的转子由原动机(汽轮机、水轮机等汽轮机、水轮机等汽轮机、水轮机等汽轮机、水轮机等)带动,沿顺时针方向匀速带动,沿顺时针方向匀速带动,沿顺时针方向匀速带动,沿顺时针方向匀速旋转时,定子三相绕组切割转子磁极的磁场线,分别产生旋转时,定子三相绕组切割转子磁极的磁场线,分别产生旋转时,定子三相绕组切割转子磁极的磁场线,分别产生旋转时,定子三相绕组切割转子磁极的磁场线,分别产生e
6、 eA A、e eB B和和和和e eC C这这这这3 3个正弦感应电动势,其参考方向如个正弦感应电动势,其参考方向如个正弦感应电动势,其参考方向如个正弦感应电动势,其参考方向如图图图图4.1(c)4.1(c)所示。由于所示。由于所示。由于所示。由于3 3个绕组的个绕组的个绕组的个绕组的结构相同,又是以同一转速切割同一转子磁极的磁场线,只是绕组的结构相同,又是以同一转速切割同一转子磁极的磁场线,只是绕组的结构相同,又是以同一转速切割同一转子磁极的磁场线,只是绕组的结构相同,又是以同一转速切割同一转子磁极的磁场线,只是绕组的位置依次互差位置依次互差位置依次互差位置依次互差120120,因此,因此
7、,因此,因此,e eA A、e eB B和和和和e eC C是是是是3 3个频率相同、幅值相等、个频率相同、幅值相等、个频率相同、幅值相等、个频率相同、幅值相等、而初相位依次互差而初相位依次互差而初相位依次互差而初相位依次互差120 120 的电动势,称为对称三相电动势。的电动势,称为对称三相电动势。的电动势,称为对称三相电动势。的电动势,称为对称三相电动势。若以。、为参考正弦量,则对称三相电动势的表达式为若以。、为参考正弦量,则对称三相电动势的表达式为若以。、为参考正弦量,则对称三相电动势的表达式为若以。、为参考正弦量,则对称三相电动势的表达式为上一页下一页返回第3页,共65页,编辑于202
8、2年,星期一4.1三相电源三相电源式中,式中,式中,式中,E Emm为电动势的幅值为电动势的幅值为电动势的幅值为电动势的幅值;e;eA A、e eB B和和和和e eC C的波形如的波形如的波形如的波形如图图图图4.2(a)4.2(a)所示,若用所示,若用所示,若用所示,若用有效值相量表示则为有效值相量表示则为有效值相量表示则为有效值相量表示则为式中式中式中式中E E为电动势的有效值,相量图如为电动势的有效值,相量图如为电动势的有效值,相量图如为电动势的有效值,相量图如图图图图4.2(b)4.2(b)所示所示所示所示上一页下一页返回第4页,共65页,编辑于2022年,星期一4.1三相电源三相电
9、源显然,对称三相电动势的瞬时值之和或相量之和等于零,即显然,对称三相电动势的瞬时值之和或相量之和等于零,即显然,对称三相电动势的瞬时值之和或相量之和等于零,即显然,对称三相电动势的瞬时值之和或相量之和等于零,即 通常,三相交流发电机产生的三相电压还必须经变压器变压后才能给通常,三相交流发电机产生的三相电压还必须经变压器变压后才能给通常,三相交流发电机产生的三相电压还必须经变压器变压后才能给通常,三相交流发电机产生的三相电压还必须经变压器变压后才能给用户供电,因此,对用户而言,三相电源不仅指三相交流发电机,还用户供电,因此,对用户而言,三相电源不仅指三相交流发电机,还用户供电,因此,对用户而言,
10、三相电源不仅指三相交流发电机,还用户供电,因此,对用户而言,三相电源不仅指三相交流发电机,还包括直接向其供电的三相变压器包括直接向其供电的三相变压器包括直接向其供电的三相变压器包括直接向其供电的三相变压器 三相电源在向外供电时,它的三相电源在向外供电时,它的三相电源在向外供电时,它的三相电源在向外供电时,它的3 3个绕组有星形和三角形两种不同的个绕组有星形和三角形两种不同的个绕组有星形和三角形两种不同的个绕组有星形和三角形两种不同的联接方式。联接方式不同,提供的电压也有所不同。联接方式。联接方式不同,提供的电压也有所不同。联接方式。联接方式不同,提供的电压也有所不同。联接方式。联接方式不同,提
11、供的电压也有所不同。上一页下一页返回第5页,共65页,编辑于2022年,星期一4.1三相电源三相电源4.1.24.1.2三相电源的星形联接三相电源的星形联接三相电源的星形联接三相电源的星形联接 将三相绕组的将三相绕组的将三相绕组的将三相绕组的3 3个末端个末端个末端个末端X,Y,ZX,Y,Z联接在一起后,与联接在一起后,与联接在一起后,与联接在一起后,与3 3个首端个首端个首端个首端A,B,CA,B,C一起向一起向一起向一起向外引出外引出外引出外引出4 4条输电线,如条输电线,如条输电线,如条输电线,如图图图图4.3(a)4.3(a)所示,或者只从所示,或者只从所示,或者只从所示,或者只从3
12、3个首端向外引出个首端向外引出个首端向外引出个首端向外引出3 3条条条条输电线,这种联接方法称为三相电源的星形联接,记作输电线,这种联接方法称为三相电源的星形联接,记作输电线,这种联接方法称为三相电源的星形联接,记作输电线,这种联接方法称为三相电源的星形联接,记作Y Y联接联接联接联接 星形联接时,三相绕组末端的联接点星形联接时,三相绕组末端的联接点星形联接时,三相绕组末端的联接点星形联接时,三相绕组末端的联接点N N称为中性点或零点,由中性称为中性点或零点,由中性称为中性点或零点,由中性称为中性点或零点,由中性点点点点N N引出的输电线称为中性线或零线。由三相绕组的首端引出的输电线称为中性线
13、或零线。由三相绕组的首端引出的输电线称为中性线或零线。由三相绕组的首端引出的输电线称为中性线或零线。由三相绕组的首端A,B,CA,B,C引出引出引出引出的的的的3 3条输电线称为相线或端线,俗称火线,分别用条输电线称为相线或端线,俗称火线,分别用条输电线称为相线或端线,俗称火线,分别用条输电线称为相线或端线,俗称火线,分别用L L1 1,L,L2 2和和和和L L3 3表示表示表示表示上一页下一页返回第6页,共65页,编辑于2022年,星期一4.1三相电源三相电源由电源引出由电源引出由电源引出由电源引出3 3条相线和一条中性线向外供电,称为三相四线制供电方条相线和一条中性线向外供电,称为三相四
14、线制供电方条相线和一条中性线向外供电,称为三相四线制供电方条相线和一条中性线向外供电,称为三相四线制供电方式,如式,如式,如式,如图图图图4.3(a)4.3(a)所示。这种供电方式可以向用户提供两种电压所示。这种供电方式可以向用户提供两种电压所示。这种供电方式可以向用户提供两种电压所示。这种供电方式可以向用户提供两种电压:一种一种一种一种是每相绕组两端的电压,即相线与中性线之间的电压是每相绕组两端的电压,即相线与中性线之间的电压是每相绕组两端的电压,即相线与中性线之间的电压是每相绕组两端的电压,即相线与中性线之间的电压 ,称为电源的相电压,称为电源的相电压,称为电源的相电压,称为电源的相电压;
15、另一种是每两条相线之间的电压另一种是每两条相线之间的电压另一种是每两条相线之间的电压另一种是每两条相线之间的电压 ,称为电源的线电压,称为电源的线电压,称为电源的线电压,称为电源的线电压由于三相电动势对称,三相绕组的内阻抗一般都很小,因而由于三相电动势对称,三相绕组的内阻抗一般都很小,因而由于三相电动势对称,三相绕组的内阻抗一般都很小,因而由于三相电动势对称,三相绕组的内阻抗一般都很小,因而3 3个相电个相电个相电个相电压也可以认为是对称的。即压也可以认为是对称的。即压也可以认为是对称的。即压也可以认为是对称的。即3 3个相电压频率相同,有效值相等,相位个相电压频率相同,有效值相等,相位个相电
16、压频率相同,有效值相等,相位个相电压频率相同,有效值相等,相位依次互差依次互差依次互差依次互差120120。其有效值用。其有效值用。其有效值用。其有效值用U UP P表示,若以表示,若以表示,若以表示,若以U UA A为参考相量,依据三相电为参考相量,依据三相电为参考相量,依据三相电为参考相量,依据三相电源的相序,源的相序,源的相序,源的相序,3 3个相电压的相量表达式为个相电压的相量表达式为个相电压的相量表达式为个相电压的相量表达式为上一页下一页返回第7页,共65页,编辑于2022年,星期一4.1三相电源三相电源在在在在图图图图4.3(a)4.3(a)所示参考方向下,根据所示参考方向下,根据
17、所示参考方向下,根据所示参考方向下,根据KVLKVL,得到线电压与相电压之间的,得到线电压与相电压之间的,得到线电压与相电压之间的,得到线电压与相电压之间的关系为关系为关系为关系为各相电压及线电压的相量图如各相电压及线电压的相量图如各相电压及线电压的相量图如各相电压及线电压的相量图如图图图图4.3(b)4.3(b)所示。所示。所示。所示。可见,对称三相电源星形联接时,可见,对称三相电源星形联接时,可见,对称三相电源星形联接时,可见,对称三相电源星形联接时,3 3个线电压也是对称的。线电压个线电压也是对称的。线电压个线电压也是对称的。线电压个线电压也是对称的。线电压的有效值的有效值的有效值的有效
18、值ULUL为相电压有效值的为相电压有效值的为相电压有效值的为相电压有效值的 倍,即倍,即倍,即倍,即上一页下一页返回第8页,共65页,编辑于2022年,星期一4.1三相电源三相电源4.1.3三相电源的三角形联接三相电源的三角形联接 将三相电源中每相绕组的末端依次与其后一相绕组的首端联接在一将三相电源中每相绕组的末端依次与其后一相绕组的首端联接在一将三相电源中每相绕组的末端依次与其后一相绕组的首端联接在一将三相电源中每相绕组的末端依次与其后一相绕组的首端联接在一起,形成闭合回路,再由起,形成闭合回路,再由起,形成闭合回路,再由起,形成闭合回路,再由3 3个联接点引出个联接点引出个联接点引出个联接
19、点引出3 3条输电线,这种联接方法称条输电线,这种联接方法称条输电线,这种联接方法称条输电线,这种联接方法称为三相电源的三角形联接,记作为三相电源的三角形联接,记作为三相电源的三角形联接,记作为三相电源的三角形联接,记作联接,如联接,如联接,如联接,如图图图图4.44.4所示。三角形联接所示。三角形联接所示。三角形联接所示。三角形联接的电源只能采用三相三线制供电方式。的电源只能采用三相三线制供电方式。的电源只能采用三相三线制供电方式。的电源只能采用三相三线制供电方式。三角形联接时,线电压就是对应的相电压,即三角形联接时,线电压就是对应的相电压,即三角形联接时,线电压就是对应的相电压,即三角形联
20、接时,线电压就是对应的相电压,即上一页下一页返回第9页,共65页,编辑于2022年,星期一4.1三相电源三相电源而且而且而且而且3 3个相电压和个相电压和个相电压和个相电压和3 3个线电压都可以认为是对称的。因而在三角形联接个线电压都可以认为是对称的。因而在三角形联接个线电压都可以认为是对称的。因而在三角形联接个线电压都可以认为是对称的。因而在三角形联接的对称三相电源中,线电压的有效值的对称三相电源中,线电压的有效值的对称三相电源中,线电压的有效值的对称三相电源中,线电压的有效值U UL L等于相电压的有效值等于相电压的有效值等于相电压的有效值等于相电压的有效值U UP P即即即即在相位上,线
21、电压与对应的相电压相位相同在相位上,线电压与对应的相电压相位相同在相位上,线电压与对应的相电压相位相同在相位上,线电压与对应的相电压相位相同 三角形联接的电源三相绕组形成闭合回路,由于三相电压对称,三三角形联接的电源三相绕组形成闭合回路,由于三相电压对称,三三角形联接的电源三相绕组形成闭合回路,由于三相电压对称,三三角形联接的电源三相绕组形成闭合回路,由于三相电压对称,三相电压之和为零,即相电压之和为零,即相电压之和为零,即相电压之和为零,即上一页下一页返回第10页,共65页,编辑于2022年,星期一4.1三相电源三相电源例例例例4.14.1某三相电源的相电压为某三相电源的相电压为某三相电源的
22、相电压为某三相电源的相电压为220 V220 V,问该三相电源采用星形接法和三,问该三相电源采用星形接法和三,问该三相电源采用星形接法和三,问该三相电源采用星形接法和三角形接法两种情况下,线电压的有效值分别是多少角形接法两种情况下,线电压的有效值分别是多少角形接法两种情况下,线电压的有效值分别是多少角形接法两种情况下,线电压的有效值分别是多少?解星形接法时解星形接法时解星形接法时解星形接法时三角形接法时三角形接法时三角形接法时三角形接法时上一页返回第11页,共65页,编辑于2022年,星期一4.2三相交流电路的分析三相交流电路的分析4.2.1负载的联接负载的联接 交流用电设备分为三相用电设备和
23、单相用电设备两大类。若三相用交流用电设备分为三相用电设备和单相用电设备两大类。若三相用交流用电设备分为三相用电设备和单相用电设备两大类。若三相用交流用电设备分为三相用电设备和单相用电设备两大类。若三相用电设备内部是由三相阻抗相同的电路组成的,称为对称三相负载,如电设备内部是由三相阻抗相同的电路组成的,称为对称三相负载,如电设备内部是由三相阻抗相同的电路组成的,称为对称三相负载,如电设备内部是由三相阻抗相同的电路组成的,称为对称三相负载,如三相交流电动机、大功率三相电阻炉等,这类负载必须接在三相电源三相交流电动机、大功率三相电阻炉等,这类负载必须接在三相电源三相交流电动机、大功率三相电阻炉等,这
24、类负载必须接在三相电源三相交流电动机、大功率三相电阻炉等,这类负载必须接在三相电源上才能工作。单相用电设备如白炽灯、家用电器等,只需由单相交流上才能工作。单相用电设备如白炽灯、家用电器等,只需由单相交流上才能工作。单相用电设备如白炽灯、家用电器等,只需由单相交流上才能工作。单相用电设备如白炽灯、家用电器等,只需由单相交流电供电即可工作,称为单相负载。但为了使三相电源供电均衡,大量电供电即可工作,称为单相负载。但为了使三相电源供电均衡,大量电供电即可工作,称为单相负载。但为了使三相电源供电均衡,大量电供电即可工作,称为单相负载。但为了使三相电源供电均衡,大量单相负载实际上是大致平均地分配到三相电
25、源的单相负载实际上是大致平均地分配到三相电源的单相负载实际上是大致平均地分配到三相电源的单相负载实际上是大致平均地分配到三相电源的3 3个相上,对三相电个相上,对三相电个相上,对三相电个相上,对三相电源来讲,这些单相负载的总体构成了一个三相负载。由于源来讲,这些单相负载的总体构成了一个三相负载。由于源来讲,这些单相负载的总体构成了一个三相负载。由于源来讲,这些单相负载的总体构成了一个三相负载。由于3 3个相的阻个相的阻个相的阻个相的阻抗一般不可能相等,故称为不对称三相负载抗一般不可能相等,故称为不对称三相负载抗一般不可能相等,故称为不对称三相负载抗一般不可能相等,故称为不对称三相负载下一页返回
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