电工学第4章三相交流电路介绍培训讲学.ppt
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1、第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电电工学第工学第4 4章三相交流章三相交流电路介路介绍第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电4.1 三相电源三相电源返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页产生对称的三相电动势的电源。产生对称的三相电动势的电源。一、三相(同步)发电机一、三相(同步)发电机:铁心铁心(作为导磁路经)(作为导磁路经)三相绕组三相绕组尺寸、匝数相同尺寸、匝数相同空间排列互差空间排列互差120:直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁定子定子转子转子最大值相等最大值相等频率相同(频率相同(f=pn/60)相位互差相位互差120对称三相电动势对称三相电动势三个正弦交
2、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L3L1L1L2NSL3-+L2定子定子转子转子(尾端尾端)+e1e2e3L1L1L2L2L3L3(首端首端)+第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电 相序:相序:三相电动势由超前相到滞后相的顺序。三相电动势由超前相到滞后相的顺序。L1-L2-L3 表达式表达式:e1=Emsint e2=Emsin(t 120o)e3=Emsin(t 240o)波形图波形图返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页ee1e2e3tO相量图相量图相量表示法相量表示法:E1 E2 1200E3 12001200特点:特点:对称三相电动势的和对称三相电
3、动势的和为为 0第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电L1L1e1+L3L3e3+L2L2e2+二、发电机三相绕组的连接二、发电机三相绕组的连接可以接成三个单相电路,但不经济。可以接成三个单相电路,但不经济。返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电(一一)三相电源的星形联结(三相电源的星形联结(Y接)接)(三相绕组的末端相联)(三相绕组的末端相联)三相四线制三相四线制:L1、L2、L3 加加 N 三相三线制三相三线制:L1、L2 、L3 无无 N 相电压相电压:U1、U2、U3线电压线电压:U12 、U23、U31+U1_ _U2
4、+_U3+U12_+U23_ _U31+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N可提供两种电压可提供两种电压:返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页端线、相线、火线端线、相线、火线中性线、零线、地线中性线、零线、地线第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电1.相电压与线电压的关系相电压与线电压的关系根据根据 KVL 定律定律:U12=U1-U2=U1+(-U2)U31=U3-U1 U23=U2-U3+U1_ _U2+_U3+U12_+U23_ _U31+E1_+_E2E3+_L1NL2L3NU1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 返返 回回下一节下一节下一页下一页上
5、一页上一页第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电(1)相电压对称相电压对称:Up=U1=U2=U3 线电压也对称线电压也对称:Ul=U12=U23=U31 结论结论:(大小关系大小关系)(相位关系相位关系)(2)Ul =3 UpUl 超前与之对应的超前与之对应的 Up 30oU1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电2.相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系IL1=I1IL2=I2IL3=I3根据根据 KCL:相电流和线电流都是对称的;相电流和线电流都是对称的;Ip=Il 并且
6、相位对应相同。并且相位对应相同。+U1_ _U2+_U3+U12_+U23_ _U31+E1_+_E2E3+_L1NL2L3NIL3 IL2 IL1 IN I2 I1 I3 返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页相电流:绕组上的电流相电流:绕组上的电流线电流:端线上的电流线电流:端线上的电流在三相对称交流电路中在三相对称交流电路中第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电(二二)三相电源的三角形联结(三相电源的三角形联结(接)接)注意:注意:这种接法只有三相三线制。这种接法只有三相三线制。L1L2L3132+U12=U1 _ +U23=U2 _ _ U31=U3 +IL1 IL2
7、 IL3 I1 I2 I3 返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页 每相绕组的每相绕组的末端末端与相邻的下一相绕组的与相邻的下一相绕组的首端首端依次相联依次相联第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电1.相电压与线电压的关系相电压与线电压的关系根据根据 KVL 定律定律:U12=U1U23=U2U31=U3结论结论:(1)相电压和线电压都对称。)相电压和线电压都对称。(2)Up=Ul 且相位对应相同。且相位对应相同。L1L2L3132+U12=U1 _ +U23=U2 _ _U31=U3+E=0 电源内部无环流电源内部无环流返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页第第 4
8、 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电2.相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系根据根据 KCL 定律定律:IL1=I1-I3 IL3=I3-I2 IL2=I2-I1 I1 I2 IL2 IL1 -I3I3 IL3 若相电流对称若相电流对称 _ U31=U3+L1L2L3132+U12=U1 _ +U23=U2 _ IL1IL2IL3I1I2I3=I1+(-I3)返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页30第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电注意注意:一般所说的三相电源电压、电流是指一般所说的三相电源电压、电流是指线电压线电压、线线电流电流。结论:结论:Il=3 IpIl
9、 滞后与之对应的滞后与之对应的 Ip 30o 在在对称电路对称电路中,相电流和线电流对称。中,相电流和线电流对称。返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页I1 I2 IL2 IL1 -I3I3 IL3 第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电4.2 三相负载三相负载三相负载分为两种三相负载分为两种:对称负载对称负载:不对称负载不对称负载:三相负载的连接方式有两种三相负载的连接方式有两种:1.星形星形联结联结2.三角形三角形联结联结上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页单相负载:单相负载:只需一相电源供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
10、)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 (三相电动机等)三相电动机等)三相对称电源三相对称电源+三相对称负载三相对称负载=三相对称电路三相对称电路第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电+U23_U31+U12_Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 三相负载为三相四线制时星形联三相负载为三相四线制时星形联结结。(一一)三相负载的星形联结三相负载的星形联结上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页每相负载接在端线和中性线之间每相负载接在端线和中性线之间。第第 4 4 章章 供供 电电
11、与与 用用 电电1.线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系 U12=U1-U2 U31=U3-U1 U23=U2-U3 根据根据 KVL 定律定律:若电源电压对称若电源电压对称,负载的相电压也是对称的。负载的相电压也是对称的。上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页负载承受的电压即相电压是电源的相电压。负载承受的电压即相电压是电源的相电压。+U23_U31+U12_Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电结论结论:负载相电压对称。负载相电压对称。Ul=3 UpUl 超前
12、与之对应的超前与之对应的 Up 300相量图相量图:U1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 U12=U1 U2 =U1+(U2)上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电 2.相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系 U2 =Z2 U1=Z1 U3 =Z3得出得出:IL1=I1 IL2=I2 IL3=I3IN=I1 +I2+I3+U12_+U23_U31+Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页负载负载
13、 Y 联结带中性线时联结带中性线时,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第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电若负载对称若负载对称,相电流和线电流就对称。相电流和线电流就对称。Ip=Il相位对应相同。相位对应相同。结论结论:一般中性线可不要,一般中性线可不要,必须有中性线必须有中性线,否则相电压不对称。,否则相电压不对称。1.负载对称时负载对称时,=0 IN=I1+I2+I3 上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页2.负载不对称时负载不对称时,0 IN=I1+I2+I3只需计算一相电流,其它两相电流可根据对称性直接写出。只需计算一相电流,其它两
14、相电流可根据对称性直接写出。第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页N+N R1R2R3L1L3L2例例1 1:若若R1=R2=R3=5 ,求线电流及中性线电求线电流及中性线电若若R1=5 ,R2=10 ,R3=20 ,求线电流及求线电流及 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 。负载为负载为电灯组,电灯组,流流 IN;中性线电流中性线电流 IN。第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电N+N R1R2R3L1L3L2中性线电流中性线电流解解:已知已知:(1)(
15、1)线电流线电流 三相对称三相对称上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电(2)(2)三相负载不对称三相负载不对称(R1=5 、R2=10 、R3=20 )分别计算分别计算各线电流各线电流中性线电流中性线电流上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电例例2 2:照明系统故障分析照明系统故障分析解解:(1)L1相短路相短路1)中性线未断中性线未断 NR1R3R2L1L2NL3 L1相短路电流很大,相短路电流很大,将熔丝熔断,将熔丝熔断,L2和和L3相相不受影响,相电压
16、仍为不受影响,相电压仍为220V,正常工作正常工作。在上例(在上例(2)中,试分析下列情况)中,试分析下列情况 (1)L1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;中性线断开时,求各相负载电压。中性线断开时,求各相负载电压。(2)L1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;中性线断开时,求各相负载电压。中性线断开时,求各相负载电压。上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电 此情况下,此情况下,L2和和L3相的电灯组承受电压都超过相的电灯组承受电压都超过额定电压额定
17、电压(220V),这是不允许的。这是不允许的。2)L1相短路相短路,中性线断开中性线断开时时,负载中性点负载中性点N即为即为L1,故故负载各相电压为负载各相电压为 L1L2NL3Ni1i3i2+上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电 (2)L1相断路相断路 2)中性线断开中性线断开 L1、L2相灯仍承受相灯仍承受220V电压电压,正常工作。正常工作。1)中性线未断中性线未断变为单相电路,变为单相电路,如图如图(b)所示所示,由图可求得由图可求得IL2L3U1U2+(b)NR1R3R2L1L2NL3(a)上一节上一节返返 回回下
18、一节下一节下一页下一页上一页上一页第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电 (1)不对称负载)不对称负载Y联结又未接中性线时,负载相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,负载承受的电压越电压不再对称,且负载电阻越大,负载承受的电压越高。高。(2)中性线的作用:保证星形联结三相不对称负)中性线的作用:保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。载的相电压对称。(3)照明负载三相不对称,必须采用三相四线制)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供电方式,且中性线(指干线)内不允许接熔断器或闸刀开关。闸刀开关。结论结论上一节上一节返
19、返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电(二二)三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结这种连接方法只能是三相三线制。这种连接方法只能是三相三线制。+U1_U12=+U2_U23=_U3+=U31上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页Z1Z3Z2L1L2L3IL1IL2IL3I1I2I3每相负载接在端线和端线之间每相负载接在端线和端线之间。第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电1.相电压与线电压的关系相电压与线电压的关系结论:结论:负载相电压是对称的电源线电压。负载相电压是对称的电源线电压。Up=Ul U12=U
20、1 U23=U2 U31=U3得出:得出:上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页+U1_U12=+U2_U23=_U3+=U31Z1Z3Z2L1L2L3IL1IL2IL3I1I2I3第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电2.相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系根据根据 KCL 定律定律:IL3=I3-I2 IL2=I2-I1 IL1=I1-I3 =I1+(-I3)上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页Z1Z3Z2L1L2L3 IL1IL2IL3I1I2I3 I1 I2 IL2 IL1 -I3I3 IL3 30若对称负载,则相电流对称。若对称
21、负载,则相电流对称。第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电 若若负载对称,负载对称,相电流和线电流对称。相电流和线电流对称。若负载不对称若负载不对称,由于电源电压对称由于电源电压对称,故负载的相故负载的相电压对称电压对称,但相电流和线电流不对称。但相电流和线电流不对称。结论:结论:Il 滞后与之对应的滞后与之对应的 Ip 30o。Il=3 Ip上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电三相负载的联结原则三相负载的联结原则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
22、 =电源线电压电源线电压应作应作 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。与电源的联接方式无关。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(具有中性线)三角形,而照明负载一般都联结成星形(具有中性线)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。上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页第第 4 4 章章 供供 电电 与与 用用 电电上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页L1L2
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