三相正弦交流电路讲稿.ppt
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1、关于三相正弦交流关于三相正弦交流电路电路第一页,讲稿共七十七页哦三相电路三相电路 三相电路是由三个频率相同、振幅相同、相三相电路是由三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差位彼此相差120的正弦电的正弦电压压作为供电电源的电作为供电电源的电路。路。三相电路的优点:三相电路的优点:(1)发电方面:容量比单相电源大)发电方面:容量比单相电源大50;(2)输电方面:比单相输电节省有色金属)输电方面:比单相输电节省有色金属25;(3)配电方面:三相变压器比单相变压器经济且)配电方面:三相变压器比单相变压器经济且 便于接入负载;便于接入负载;(4)用电设备:三相电动机具有结构简单、成本)用电设备:三相电动机
2、具有结构简单、成本 低、运行可靠、维护方便等优点。低、运行可靠、维护方便等优点。第二页,讲稿共七十七页哦例子:单相交流发电机例子:单相交流发电机NSAXe 根据右手定则可知,线根据右手定则可知,线圈中产生感应电动势圈中产生感应电动势。在两磁极中间,放一个线圈。在两磁极中间,放一个线圈。让线圈以让线圈以 的速度逆时的速度逆时针旋转。针旋转。合理设计磁极形状,使磁通按正弦规律分布,线圈两合理设计磁极形状,使磁通按正弦规律分布,线圈两端便可得到单相交流电动势。端便可得到单相交流电动势。7.1 三相交流电源三相交流电源第三页,讲稿共七十七页哦一、三相交流电源的产生一、三相交流电源的产生AXYCBZSN
3、定子定子转子转子定子中放三组绕组:定子中放三组绕组:A XB YC Z始端始端末端末端三组线圈完全相同,空三组线圈完全相同,空间位置各差间位置各差120o转子为一磁极,有N极和S极,那么在定子与转子间的气隙中有磁场分布,当转子以角速度 逆时针方向旋转时,定子绕组切割磁力线产生感应电动势。第四页,讲稿共七十七页哦第七章 三相电路 通过工艺上保证定子与转子气隙间的磁通密度分布规律是正弦的,密度的最大值在N和S处,这样使各相绕组切割磁力线产生的感应电动势为正弦的感应电动势。AXYCBZSN第五页,讲稿共七十七页哦第七章 三相电路由于三个绕组的空间位置彼此相隔 ,这样第一相感应电动势的相位超前第二相感
4、应电动势的相位 ;同样第二相感应电动势超前第三相 ,第三相又超前第一相 。显然,三相感应电动势的幅值相等,频率相等,相位彼此相差 。AXYCBZNS第六页,讲稿共七十七页哦三相电动势三相电动势eAAXeBBYeCCZ t0Em EmeAeBeC2 eA=Emsin teB=Emsin(t120)eC=Emsin(t+120)三相定子绕组电动势的幅值相等三相定子绕组电动势的幅值相等,频率相同频率相同,相位依次相差相位依次相差120,设定电动势的参考方向为由线圈的末端指向始端。设定电动势的参考方向为由线圈的末端指向始端。120EAECEB120120相量图相量图+第七页,讲稿共七十七页哦UmUmu
5、AuBuC t02 以以uA为参考正弦量,则有为参考正弦量,则有 用电压源表示三相定子绕组的感应电动势,用电压源表示三相定子绕组的感应电动势,用电压源表示三相定子绕组的感应电动势,用电压源表示三相定子绕组的感应电动势,A A、B B、C C端标记端标记端标记端标记为正极性,而为正极性,而为正极性,而为正极性,而X X、Y Y、Z Z端标记为负极性。每一个电压源记为端标记为负极性。每一个电压源记为端标记为负极性。每一个电压源记为端标记为负极性。每一个电压源记为一相,依次称为一相,依次称为一相,依次称为一相,依次称为A A相、相、相、相、B B相、相、相、相、C C相。其电压分别记为相。其电压分别
6、记为相。其电压分别记为相。其电压分别记为u uA A、uB和和uC C。A+XuAB+YuBC+ZuC第八页,讲稿共七十七页哦第七章 三相电路设第一相初相为 ,那么第二相为 ,第三相为 ,三相电压的三角函数表达式为 第九页,讲稿共七十七页哦第七章 三相电路由三角函数关系式 可知,三相交流电压瞬时值的代数和恒为零,即 这三组大小相等,频率相同,相位依次相差 的三相电压,称为对称三相电压。对称三相电压是三相定子绕组产生的三个独立的正弦电源,称为三相交流电源。由相量图可知,三相电压相量和为零,即 第十页,讲稿共七十七页哦正序(顺序):ABCA负序(逆序):ACBAABC相序的实际意义:以后如果不加说
7、明,一般都认为是正相序。DABC123DACB123正转反转ABC三相电源各相经过同一值(如最大值)的先后顺序。对称三相电源的相序三相电机第十一页,讲稿共七十七页哦 三相交流发电机的三相交流发电机的定子定子为三个独立绕组,如果将为三个独立绕组,如果将每个绕组用两条导线引出供电,需要六条导线,这每个绕组用两条导线引出供电,需要六条导线,这不仅使供电成本提高,也不能体现三相制供电的优不仅使供电成本提高,也不能体现三相制供电的优越性。因此,三相电源在对外供电时,并不是由三越性。因此,三相电源在对外供电时,并不是由三个绕组独立供电,而是按照一定方式进行连接,形个绕组独立供电,而是按照一定方式进行连接,
8、形成一个整体。成一个整体。连接方式有连接方式有星形连接星形连接和和三角形连接三角形连接两种。最常用两种。最常用的连接方式是星形连接。的连接方式是星形连接。二二.三相电源的联接方式三相电源的联接方式第十二页,讲稿共七十七页哦第七章 三相电路n n三相电源的星形联接三相电源的星形联接 将发电机三相定子绕组将发电机三相定子绕组的末端的末端 X、Y、Z 连接在一连接在一点,始端点,始端A、B、C分别与负载分别与负载连接,这种方法叫星形连接,连接,这种方法叫星形连接,三个末端相连接的点称为中点三个末端相连接的点称为中点或零点,用字母或零点,用字母“N”表示,表示,从中点引出的一根线叫做中从中点引出的一根
9、线叫做中线或零线。从始端线或零线。从始端A、B、C引出的三根线叫做相线,俗称引出的三根线叫做相线,俗称火线。火线。第十三页,讲稿共七十七页哦第七章 三相电路低压配电系统中,采用三根火线和一根中线输电,称为三相四线制;高压输电工程中,由三根火线组成输电,称为三相三线制。第十四页,讲稿共七十七页哦第七章 三相电路相电压:每相绕组始端与末端的之间的电压,其瞬时值用u uA A、u uB B、u uC C表示,相电压的有表示,相电压的有效值通常用效值通常用U Up p表示。线电压:任意两根火线之间的电压,其瞬时值用u uABAB、uBCBC、u uCACA表示,线电压的有效值通表示,线电压的有效值通常
10、用常用U Ul l表示。第十五页,讲稿共七十七页哦第七章 三相电路三相电源星形联接方式下相电压和线电压之间的关系:第十六页,讲稿共七十七页哦第七章 三相电路用相量表示:一般写为一般写为 第十七页,讲稿共七十七页哦第七章 三相电路可以看出,当发电机绕组作星形连接时,三个相电压和三个线电压均为三相对称电压,各线电压的有效值为相电压有效值的 倍,且线电压相位比其下标第一个字母的相电压超前 。第十八页,讲稿共七十七页哦第七章 三相电路 电源的三角形联接电源的三角形联接 将三相定子绕组的始末端钮顺次将三相定子绕组的始末端钮顺次相接,从各联接点引出三个端钮相接,从各联接点引出三个端钮A A、B B、C C
11、与负载相连,这种方法称为与负载相连,这种方法称为三角形连接。显然,当电源三角三角形连接。显然,当电源三角形联接时,线电压就是相电压。形联接时,线电压就是相电压。必须注意:必须注意:三角形联接时如果任三角形联接时如果任何一相绕组接法相反,三个相电何一相绕组接法相反,三个相电压之和将不为零,因而在三角形压之和将不为零,因而在三角形联接的闭合回路中将产生极大的联接的闭合回路中将产生极大的短路电流,造成严重后果。短路电流,造成严重后果。第十九页,讲稿共七十七页哦 三三相相发发电电机机接接成成三三角角形形供供电电。如如果果误误将将C相相接接反反,会产生什么后果?会产生什么后果?例:例:判别方法:判别方法
12、:断开其中一相,串入电压表,若电压表读断开其中一相,串入电压表,若电压表读数为零或很小,绕组接法正确;若读数是数为零或很小,绕组接法正确;若读数是其中一相的两倍,接法错误。其中一相的两倍,接法错误。第二十页,讲稿共七十七页哦星形接法时,发电机绕组的电压可以比三角形接星形接法时,发电机绕组的电压可以比三角形接 法的低,结构上易于绝缘。法的低,结构上易于绝缘。例如同样输出例如同样输出380伏特的电压,星形接法时,伏特的电压,星形接法时,绕组电压是绕组电压是220伏特,三角形接法的绕组电压则为伏特,三角形接法的绕组电压则为 380伏特。伏特。采用星形接法时,可引出中线,构成三相四线制采用星形接法时,
13、可引出中线,构成三相四线制 供电系统,对用户可提供两种不同的电压,以适供电系统,对用户可提供两种不同的电压,以适 应不同的需要。应不同的需要。三角形接法的绕组电流较小,因此绕组的导线可三角形接法的绕组电流较小,因此绕组的导线可 以细一些。这一点是星形接法所不及的。以细一些。这一点是星形接法所不及的。星形接法和三角形接法的优缺点:星形接法和三角形接法的优缺点:第二十一页,讲稿共七十七页哦1、对称三相电源的星形连接时,、对称三相电源的星形连接时,Ul=UP,线,线 电压的相位电压的相位 于它所对应相电压的相位于它所对应相电压的相位 。练习题练习题 2、正序对称三相星形连接电源,若、正序对称三相星形
14、连接电源,若 ,则则 =V,=V,=V。3、对称三相电源三角形连接时,、对称三相电源三角形连接时,相电压相电压 则则 =V,=V,=V,=V,=V,V。第二十二页,讲稿共七十七页哦三相负载三相负载不对称三相负载:不对称三相负载:不满足不满足 Z1=Z2=Z3 如由单相负载组成的三相负载。如由单相负载组成的三相负载。对称三相负载:对称三相负载:Z1=Z2=Z3 如三相电动机。如三相电动机。单相负载:单相负载:只需一相电源供电。只需一相电源供电。负载负载三相负载:三相负载:需三相电源同时供电。需三相电源同时供电。7.2 三相电路的分析三相电路的分析 第二十三页,讲稿共七十七页哦三三相相四四线线制制
15、当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联接。当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联接。当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联接;当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联接;三相负载的连接三相负载的连接:三相负载也有三相负载也有 Y和和 D D两种接法,至于采用哪种方法两种接法,至于采用哪种方法,要根据负载的,要根据负载的额定电压额定电压和和电源电压电源电压确定。确定。第二十四页,讲稿共七十七页哦ABCN对称对称星型联接星型联接三相负载三相负载不对称负载不对称负载 当单相负载当单相负载的额定电压等的额定电压等于电源的相电于电源的相电压,应将负载压,应将负载接在相线与中接在相线与中性线之间
16、。性线之间。三相四线制电路三相四线制电路 负载的星形联接负载的星形联接单相负载组成的不单相负载组成的不对称对称星型联接星型联接三相负载三相负载第二十五页,讲稿共七十七页哦应用实例应用实例-照明电路照明电路ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N 正确接法正确接法:每层楼的灯相互每层楼的灯相互并联并联,然后分别接然后分别接至各相电压上。设至各相电压上。设电源电压为:电源电压为:则每盏灯上都可得到则每盏灯上都可得到额定的工作电压额定的工作电压220V。第二十六页,讲稿共七十七页哦照明电路的一般画法照明电路的一般画法ABCN.一一层层二二层层三三层层各相负载尽量做到均衡。各相负载尽量做到均衡。
17、第二十七页,讲稿共七十七页哦 负载星形联接的三相电路的分析负载星形联接的三相电路的分析设设 为参考正弦量为参考正弦量则有则有每相负载中的电流每相负载中的电流+N+N ZAIAIBICUAUBUCINZBZCABC第二十八页,讲稿共七十七页哦1、对称负载星形联接的三相电路、对称负载星形联接的三相电路 图中,若图中,若负载对称负载对称,即,即也就是也就是因为电压对称,负载电流也对称,即因为电压对称,负载电流也对称,即因此,中线电流为零,即因此,中线电流为零,即IA与与 是一组对称三相电流。是一组对称三相电流。IC、IB+uAuB+uC+iAN iBiCiNABCNZAZBZC第二十九页,讲稿共七十
18、七页哦+N+N 负载对称时,中线电流为负载对称时,中线电流为零,所以可以去掉中线,成零,所以可以去掉中线,成为三相三线制电路。为三相三线制电路。ZZZ负载对称时电压、电流的相量图负载对称时电压、电流的相量图ICIAIB1、对称负载星形联接的三相电路、对称负载星形联接的三相电路 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路UAUCUB IAIBICUAUBUC断开中性线后断开中性线后,仍有仍有 VN=VN第三十页,讲稿共七十七页哦第七章 三相电路 对称负载的电压和电流都是对称的,即大小相等,相位互差 ,所以计算对称负载的三相电路,只需计算其中任意一相即可,其它两相可以根据相序推之。第三十一页,讲
19、稿共七十七页哦负载不对称时电压、电流的相量图负载不对称时电压、电流的相量图 图中,若图中,若负载不对称负载不对称,即各相负载的阻抗不相同,即各相负载的阻抗不相同,则各相负载的相电流不对称,中线电流不为零。此时则各相负载的相电流不对称,中线电流不为零。此时必必须采用三相四线制须采用三相四线制,使不对称负载受到对称的三相电压。,使不对称负载受到对称的三相电压。UAUCUBIAIBICIN2、不对称负载星形联接的三相电路、不对称负载星形联接的三相电路IA=UAZAIB=UBZBIC=UCZC=INIAIBIC+uAuB+uC+iAN iBiCiNABCNZAZBZC第三十二页,讲稿共七十七页哦解解:
20、因为负载对称,只须计算一相。因为负载对称,只须计算一相。A相电流相电流比比滞后滞后30电源电压对称。设电源电压对称。设试求各相电流。试求各相电流。例例1.有一星形连接的三相负载有一星形连接的三相负载,因为电流对称,则因为电流对称,则第三十三页,讲稿共七十七页哦电路如图,电路如图,电源电压电源电压380/220 V,接有对称星形连接的接有对称星形连接的白炽灯负载,总功率白炽灯负载,总功率为为180W。CIII、BANI 试求试求:及及 。的日光灯一支的日光灯一支。C相还接相还接有额定电压为有额定电压为220V,功率为功率为40W,例例2:NBCRLA第三十四页,讲稿共七十七页哦解解:每相白炽灯的
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