第三章三相正弦交流电路精选PPT.ppt

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1、第三章三相正弦交流电路第1页，本讲稿共32页电能的产生、传输和分配大多采用的是三相电能的产生、传输和分配大多采用的是三相正弦交流电形式。由三相正弦交流电源供电正弦交流电形式。由三相正弦交流电源供电的电路称为三相电路。与上一章介绍的单相的电路称为三相电路。与上一章介绍的单相正弦交流电路相比，三相电路具有输电经济、正弦交流电路相比，三相电路具有输电经济、三相电机性能好、效率高、成本低等优点。三相电机性能好、效率高、成本低等优点。本章主要讨论三相正弦交流电源的联接、负本章主要讨论三相正弦交流电源的联接、负载的联结、三相电路的分析以及三相电路的载的联结、三相电路的分析以及三相电路的功率问题。功率问题。

2、3.1 三相电压三相电压第2页，本讲稿共32页WW1 1U U2 2V V1 1U U1 1V V2 2SN+_ _+WW2 2 图图图图3.1.1 3.1.1 三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图3.1 三相电压三相电压1.三相电压的产生三相电压的产生工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电+_eeU1U2 图图图图3.1.2 3.1.2 三相绕组示意图三相绕组示意图三相绕组示意图三相绕组示意图图图图图3.1.3 3.1.3 每相电枢绕组每相电枢绕组每相电枢绕组每相电枢绕组定子定子转子转子(尾端尾端尾端尾端)+e1e

3、2e3U U1 1(首端首端首端首端)+U U2 2V V2 2V V1 1WW1 1WW2 2第3页，本讲稿共32页三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式相量表示相量表示相量表示相量表示铁心铁心（作为导磁路经）（作为导磁路经）三相绕组三相绕组匝数相同匝数相同匝数相同匝数相同空间排列互差空间排列互差空间排列互差空间排列互差120120 :直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁定子定子转子转子发电机结构发电机结构第4页，本讲稿共32页相量图相量图相量图相量图波形图波形图波形图波形图相量表示相量表示相量表示相量表示UvUu.120120120Uw.三相电压瞬时表示式三相

4、电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式uOuuuvuw2 120240360第5页，本讲稿共32页对称三相电动势的瞬时值之和为对称三相电动势的瞬时值之和为 0三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。最大值相等最大值相等最大值相等最大值相等频率相同频率相同频率相同频率相同相位互差相位互差相位互差相位互差120120 称为对称三相电动势称为对称三相电动势称为对称三相电动势称为对称三相电动势三个正弦交流电动势满足以下特征三个正弦交流电动势满足以下特征供电系统三相交流电的相序为供

5、电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为 L L1 1 L L2 2 L L3 3 第6页，本讲稿共32页N B CANU1V1W12.三相电源的星形联结三相电源的星形联结(1)联接方式联接方式中性线中性线中性线中性线(零线、地线零线、地线零线、地线零线、地线)中性点中性点端线端线端线端线(相线、火线相线、火线相线、火线相线、火线)在低压系统在低压系统在低压系统在低压系统,中性中性中性中性点通常接地，所以点通常接地，所以点通常接地，所以点通常接地，所以也称地线。也称地线。也称地线。也称地线。相电压相电压相电压相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压：端

6、线与中性线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压线电压线电压线电压线电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压 Up Ul+第7页，本讲稿共32页(2)(2)线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系根据根据根据根据KVLKVL定律定律定律定律由相量图可得由相量图可得相量图相量图相量图相量图 30L1NL2L3+第8页，本讲稿共32页同理同理3.3.三相电源的三角形联结三相电源的三角形联结三相电源的三角形联结三相电源的三角形联结+BAC第9页，本讲

7、稿共32页3.2 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路1.三相负载三相负载三相负载三相负载三相负载三相负载不对称三相负载：不对称三相负载：不对称三相负载：不对称三相负载：不满足不满足不满足不满足 Z ZA A=Z ZB B =Z ZC C 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：对称三相负载：对称三相负载：Z ZA A=Z ZB B=Z ZC C 如如如如三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机分类分类分类分类单相负载：单相负载：单相负载：单相负载：只需一相电源供电只需一相电源供电只需一相电源供

8、电只需一相电源供电 照明负载、家用电器照明负载、家用电器照明负载、家用电器照明负载、家用电器负载负载负载负载三相负载：三相负载：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需三相电源同时供电需三相电源同时供电 三相电动机等三相电动机等三相电动机等三相电动机等三相负载的联接三相负载的联接三相负载的联接三相负载的联接 三相负载也有三相负载也有三相负载也有三相负载也有 Y Y和和和和 两种接法，至于采用哪种方法两种接法，至于采用哪种方法两种接法，至于采用哪种方法两种接法，至于采用哪种方法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。，要根据负载的额定电压和电源电压确定。，要根据负载的额定电压和

9、电源电压确定。，要根据负载的额定电压和电源电压确定。第10页，本讲稿共32页三相负载连接原则三相负载连接原则三相负载连接原则三相负载连接原则 (1)(1)电源提供的电压电源提供的电压电源提供的电压电源提供的电压=负载的额定电压；负载的额定电压；负载的额定电压；负载的额定电压；(2)(2)单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。A AB B电源电源电源电源C保险丝保险丝保险丝保险丝三相四线制三相四线制380/220伏伏N N 额定相电压为额定相电压为220伏的单相负载伏的单相负载 额定线电压为

10、额定线电压为380伏的三相负载伏的三相负载第11页，本讲稿共32页+N NN N+ZAZBZC 2.负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路线电流：线电流：线电流：线电流：流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流相电流：相电流：相电流：相电流：流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流结论：结论：结论：结论：负载负载负载负载 Y Y联联联联结时，线电结时，线电结时，线电结时，线电流等于相电流等于相电流等于相电流等于相电流。流。流。流。Y:Y:三相三线制三相三线制三相三线制三相三线制Y Y0 0：三相四线制：三相四线制：三相四线制：三相四线制(1

11、)(1)联结形式联结形式联结形式联结形式N 电源中性点电源中性点N负载中性点负载中性点第12页，本讲稿共32页(2)(2)负载负载负载负载Y Y联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算1)1)负载端的线电压电源线电压负载端的线电压电源线电压负载端的线电压电源线电压负载端的线电压电源线电压2)2)负载的相电压电源相电压负载的相电压电源相电压负载的相电压电源相电压负载的相电压电源相电压3)3)线电流相电流线电流相电流线电流相电流线电流相电流Y 联结时：联结时：4)4)中线电流中线电流中线电流中线电流负载负载负载负载 Y Y 联结带中性线时联结带中性线时联结带中性线时

12、联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算+N NN N+ZAZBZC第13页，本讲稿共32页+N NN N+ZAZBZC负载对称时负载对称时,中性线无电流中性线无电流,可省掉中性线。可省掉中性线。(3)(3)对称负载对称负载对称负载对称负载Y Y 联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算所以负载对称时，所以负载对称时，三相电流也对称。三相电流也对称。负载对称时，只负载对称时，只需计算一相电流，需计算一相电流，其它两相电流可根其它两相电流可根据对称性直接写出。据对称性直接写出。

13、第14页，本讲稿共32页例例1 1：灯组，若灯组，若RA=RB=RC=5 ，求线电流及中性线电流，求线电流及中性线电流IN;若若RA=5 ,RB=10 ,RC=20 ,求线电流及中求线电流及中性线电流性线电流 IN。一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压源线电压 。负载为电。负载为电N+N RARBRCABC第15页，本讲稿共32页中性线电流中性线电流解：解：已知：已知：(1)线电流线电流 三相对称三相对称N+N RARBRCABC第16页，本讲稿共32页(2)三相负载不对称三相负载不对称（RA=5 、RB=10 、RC=20 ）分别计算分别计

14、算各线电流各线电流中性线电流中性线电流第17页，本讲稿共32页例例例例2 2：照明系统故障分析：照明系统故障分析：照明系统故障分析：照明系统故障分析解解:(1 1)A A相短路相短路相短路相短路1)中性线未断中性线未断 此时此时此时此时 L1 相短路电流很相短路电流很相短路电流很相短路电流很大大大大,将将将将L1相熔断丝熔断相熔断丝熔断相熔断丝熔断相熔断丝熔断,而而而而 L2 相和相和相和相和 L3 相未受影响，其相未受影响，其相未受影响，其相未受影响，其相电压仍为相电压仍为相电压仍为相电压仍为220V,220V,正常工作。正常工作。正常工作。正常工作。在上例中，试分析下列情况在上例中，试分析

15、下列情况在上例中，试分析下列情况在上例中，试分析下列情况 (1)(1)L1相短路相短路相短路相短路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；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。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。(2)(2)L1相断路相断路相断路相断路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；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。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断

16、开时，求各相负载电压。R1R3R2L1L2NL3N 第18页，本讲稿共32页 L L1 1L L2 2N NL L3 3N Ni i1 1i i3i i2 2+此情况下，此情况下，此情况下，此情况下，L2相和相和相和相和L3相的电灯组由于承受电压上所加的电相的电灯组由于承受电压上所加的电相的电灯组由于承受电压上所加的电相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压压都超过额定电压压都超过额定电压压都超过额定电压(220V)(220V)，这是不允许的。，这是不允许的。，这是不允许的。，这是不允许的。2)2)L1相短路相短路相短路相短路,中性线断开中性线断开中性线断开中性线断开时时时时,此时负载

17、中性点此时负载中性点N N 即即即即为为为为L1,因此负载各相电因此负载各相电因此负载各相电因此负载各相电压为压为压为压为第19页，本讲稿共32页(2)(2)L1相断路相断路相断路相断路 2)2)中性线断开中性线断开中性线断开中性线断开 L2、L3相灯仍承受相灯仍承受220V电压电压,正常工作。正常工作。1)1)中性线未断中性线未断中性线未断中性线未断变为单相电路，变为单相电路，变为单相电路，变为单相电路，如图如图如图如图(b)(b)所示所示所示所示,由图可求得由图可求得由图可求得由图可求得iL2L3u u 2 2u u 3 3+(b)(b)R1R3R2L1L2NL3N 第20页，本讲稿共32

18、页结论结论 （1 1）不对称负载）不对称负载）不对称负载）不对称负载Y Y联结又未接中性线时，负载相电压不再联结又未接中性线时，负载相电压不再联结又未接中性线时，负载相电压不再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。对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。（2 2）中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。对称。对称。对称。（3

19、 3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，）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）内不允许接熔断器或刀闸开关。且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。第21页，本讲稿共32页例例例例3:3:求例求例求例求例1 1电路中性线断开时负载的相电压及相电流。电路中性线断开时负载的相电压及相电流。电路中性线断开时负载的相电压及相电流。电路中性线断开时负载的相电压及相电流

20、。则节点电压则节点电压负载电压负载电压负载电压负载电压NN RBRC.RA+解：解：设设第22页，本讲稿共32页可见：可见：1.不对称三相负载做星形联结且无中性线时不对称三相负载做星形联结且无中性线时,三相三相负载的相电压不对称。负载的相电压不对称。2.照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。且中性线上不允许接刀闸和熔断器。第23页，本讲稿共32页1.1.联结形式联结形式3.3 负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路线电流线电流线电流线电流:流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流

21、相电流相电流相电流相电流:流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流 、A+BCiAliBliClZCAZABZBC第24页，本讲稿共32页线电流不等于相电流线电流不等于相电流线电流不等于相电流线电流不等于相电流(2)相电流相电流(1)负载相电压负载相电压=电源线电压电源线电压即即:UP=Ul 一般电源线电压对称，一般电源线电压对称，一般电源线电压对称，一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，因此不论负载是否对称，因此不论负载是否对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称负载相电压始终对称负载相电压始终对称负载相电压始终对称,即即2.分析计算分析计算相电流：

22、相电流：线电流：线电流：U UABAB=U UBCBC=U UCACA=U Ul l=U UP PL1+iAliBliClZCAZABZBCL2L3第25页，本讲稿共32页相量图相量图BCABCACA30负载对称时负载对称时,相电流对称相电流对称相电流对称相电流对称，即，即，即，即BLCL(3)线电流线电流由相量图可求得由相量图可求得为此线电流也对称，即为此线电流也对称，即为此线电流也对称，即为此线电流也对称，即 。线电流比相应的相电流线电流比相应的相电流线电流比相应的相电流线电流比相应的相电流滞后滞后滞后滞后3030 。BCABCA第26页，本讲稿共32页三相负载的联接原则三相负载的联接原则

23、负载的额定电压负载的额定电压=电源的线电压电源的线电压应作应作 联结联结负载的额定电压负载的额定电压=电源线电压电源线电压=电源相电压电源相电压应作应作 Y 联结联结 应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。接方式无关。接方式无关。接方式无关。三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，而照明负载一般都联结成星形角形，而照明负载一般都联结成星形(具有中性线具有中性线)

24、。第27页，本讲稿共32页3.4 三相功率三相功率无论负载为无论负载为无论负载为无论负载为 Y Y 或或或或联结，每相有功功率都应为联结，每相有功功率都应为联结，每相有功功率都应为联结，每相有功功率都应为 P Pp p=U Up p I Ip p coscos p p对称负载对称负载 联结时：联结时：同理同理对称负载对称负载Y联结时：联结时：相电压与相相电压与相电流的相位差电流的相位差当负载对称时：当负载对称时：P=3Up Ipcos p所以所以第28页，本讲稿共32页 有一三相电动机有一三相电动机,每相的等效电阻每相的等效电阻R=29,等效等效 感抗感抗XL=21.8,试求下列两种情况下电动

25、机的相电流、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：线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：(1)绕组联成星形接于绕组联成星形接于Ul=380 V的三相电源上的三相电源上;(2)绕组联成三角形接于绕组联成三角形接于Ul=220 V的三相电源上。的三相电源上。例例1:解解:(1)第29页，本讲稿共32页(2)比较比较(1),(2)的结果的结果:有的电动机有两种额定电压有的电动机有两种额定电压,如如220/380 V。当电源电压为当电源电压为380 V时时,电动机的绕组应联结成星形；电动机的绕组应联结成星形；当电源电压为当电源电压为220 V时时,电动

26、机的绕组应联结成三角形。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在三角形和星形两种联结法中,相电压、相电流相电压、相电流以及功率都未改变以及功率都未改变，仅，仅三角形联结情况下的线电流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比星形联结情况下的线电流增大 倍倍。第30页，本讲稿共32页例例2:(1)(1)各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流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，其它由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。两相可依据对称

27、性写出。两相可依据对称性写出。两相可依据对称性写出。L1L2L3 线电压线电压Ul为为380 V的三相电源上，接有两组对称的三相电源上，接有两组对称三相电源：一组是三角形联结的电感性负载，每相三相电源：一组是三角形联结的电感性负载，每相阻抗阻抗 ;另一组是星形联结的电阻性另一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻负载，每相电阻R=10,如图所示。试求：如图所示。试求：(1)各组负载的相电流；各组负载的相电流；(2)电路线电流；电路线电流；(3)三相有功功率。三相有功功率。设设解：解：第31页，本讲稿共32页负载星形联接时，其相电流为负载星形联接时，其相电流为负载星形联接时，其相电流为负载星形联接时，其相电流为负载三角形联解时，其相电流为负载三角形联解时，其相电流为负载三角形联解时，其相电流为负载三角形联解时，其相电流为(2)(2)电路线电流电路线电流电路线电流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第32页，本讲稿共32页