电工电子技术第5章_三相交流电路.ppt

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1、5.1 5.1 三相交流电源三相交流电源三相交流电源三相交流电源5.2 5.2 负载星形联结的三相交流电路负载星形联结的三相交流电路负载星形联结的三相交流电路负载星形联结的三相交流电路5.3 5.3 负载三角形联结三相交流电路负载三角形联结三相交流电路负载三角形联结三相交流电路负载三角形联结三相交流电路5.4 5.4 三相交流电路功率三相交流电路功率三相交流电路功率三相交流电路功率 第第 5 章章 三相交流电路三相交流电路铁心（作为导磁路经）铁心（作为导磁路经）三相绕组三相绕组匝数相同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一、发电机结构一、发电

2、机结构中中小小型型交交流流发发电电机机定定子子结结构构转转子子结结构构5.1 三相交流电源三相交流电源二、三相电压的产生二、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（电磁感应电磁感应电磁感应电磁感应）(尾端尾端尾端尾端)+eAeBeCXABYCZ(首端首端首端首端)+图图图图5.1.2 5.1.2 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+_eeAX图图图图5.1.35.1.3电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势 图图图图5.1.1 5.1.1 三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交

3、流发电机示意图三相交流发电机示意图定子定子ZAXYNSC-+B转子转子动画演示动画演示(1)(1)三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式(2)(2)相量表示相量表示相量表示相量表示（4 4）相量图）相量图）相量图）相量图(3)(3)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EBEA.120120120EC.三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式0eAeBeC2 120240360O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（6 6）三相交流电到达正最大值的顺序称为相序）三相交流电

4、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（5）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 A A B B C C三、三、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

5、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,中中中中性点通常接地，性点通常接地，性点通常接地，性点通常接地，所以也称地线所以也称地线所以也称地线所以也称地线。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+、UlXYZNBCAeA+eC+eB+(2)线电压与相

6、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 30AXYZNBCeA+eC+eB+BCU&同理同理3.三相电源的三角形联结三相电源的三角形联结+BAC5.2 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路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

7、负载：Z ZA A=Z ZB B=Z ZC C 如三相电动机如三相电动机如三相电动机如三相电动机1.三相负载三相负载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

8、Y和和和和 两种接法，至于采用哪种方两种接法，至于采用哪种方两种接法，至于采用哪种方两种接法，至于采用哪种方法法法法 ，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电源电压确定。，要根据负载的额定电压和电源电压确定。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

9、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 额定线电压为额定线电压为380伏的三相负载伏的三相负载 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

10、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)(1)联结形式联结形式联结形式联结形式+ZBZCZAN NN N+N 电源中性点电源中性点N负载中性点负载中性点(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

11、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+ZBZCZAN NN N+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，负载对称时，只需计算一相电只需计算

12、一相电流，其它两相电流，其它两相电流可根据对称性流可根据对称性直接写出。直接写出。+ZBZCZAN NN N+例例1：N+N RARBRCACB若若RA=RB=RC=5 ，求线电流及中性线电求线电流及中性线电若若RA=5 ,RB=10 ,RC=20 ,求线电流求线电流及及 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。中性线电流中性线电流解：解：已知：已知：N+N RARBRCACB(1)线电流线电流 三相对称三相对称(2)三相负载不对称三相负载不对称（RA=5 、RB=1

13、0 、RC=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 N NR RA AR RCR RB BA AB BN NC C 此时此时此时此时A A相短路电流相短路电流相短路电流相短路电流很大，将很大，将很大，将很大，将A A相熔断丝相熔断丝相熔断丝相熔断丝熔断，而熔断，而熔断，而熔断，而 B B相和相和相和相和C C相相相相未受影响，其相电压未受影响，其相电压未受影响，其相电压未受影响，其相电压仍为仍为仍为仍为220V,220

14、V,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)A(1)A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)A(2)A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，

15、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。此情况下，此情况下，此情况下，此情况下，B B相和相和相和相和C C相的电灯组由于承受电压上所相的电灯组由于承受电压上所相的电灯组由于承受电压上所相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（加的电压都超过额定电压（加的电压都超过额定电压（加的电压都超过额定电压（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)A2)A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,此时负载中性点此时负载中性点N N 即为即为即为即为A,A,

16、因此负载各相因此负载各相因此负载各相因此负载各相电压为电压为电压为电压为 A AB BN NC CN Ni iA Ai iCi iB B+(2)A(2)A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 B、C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IBCU U A AU U B B+(b)(b)N NR RA AR RCR RB BA AB BN NC C(a)

17、(a)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，负载相电联结又未接中性线时，负载相电联结又未接中性线时，负载相电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。压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。压不再对称，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中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。相电压对称。相电压对称。相电压对称。（3

18、3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供）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电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。闸开关。闸开关。闸开关。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。则节点电压则节点电压负载

19、电压负载电压负载电压负载电压NN RBRC.RA+解：解：设设可见：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。方式，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。1.联结形式联结形式5.3 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

20、流流过每相负载的电流 、ZABZBCZCAACB+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ZABZBCZCAACB+相电流：相电流：线电流：线电流：U UABAB=U UBCBC=U UCACA=U Ul l=U UP

21、 P相量图相量图BCABCACABCABCA30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BC(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 。三相负载的联接原则三相负载的联接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=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，而与应使加

22、于每相负载上的电压等于其额定电压，而与应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与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。电源的联接方式无关。电源的联接方式无关。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）。角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。5.4 三相电路功率三相电路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

23、 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所以所以正误判断正误判断对称负载对称负载对称负载对称负载 Y Y联结联结联结联结 +ZBZCZAN NN N+对称负载对称负载对称负载对称负载 Y Y联结联结联结联结 正误判断正误判断 某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装4040瓦瓦瓦瓦 日光日光日光日光灯灯灯灯210210盏

24、盏盏盏(cos(cos 1 1=0.50.5)，6060瓦白炽灯瓦白炽灯瓦白炽灯瓦白炽灯9090盏盏盏盏(c(cosos 2 2=1),=1),它它它它们的额定电压都是们的额定电压都是们的额定电压都是们的额定电压都是220V220V，由由由由380V/220V380V/220V的电网供电。试的电网供电。试的电网供电。试的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下,线路线路线路线路电流为多少？电流为多少？电流为多少？电流为多少？例例例例4 4：解解解解:(1)

25、(1)该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图N NA AB BC C3030盏盏盏盏+7070盏盏盏盏解解解解:(1)(1)该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图N NA AB BC C3030盏盏盏盏+7070盏盏盏盏V (2)(2)计算线电流计算线电流计算线电流计算线电流U .设设=220 0例例例例5 5：某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原

26、因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因么原因？解解解解:(1)1)本系统供电线路图本系统供电线路图本系统供电线路图本系统供电线路图P 三三层层二层二层A AB BC CN N+一层一层(2)当当P处断开时，二、三层楼的灯串联接处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，电压，所所以以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不电压亮度不变。变。(3)因为因为三楼灯多于二楼灯即三楼灯多于二楼灯即 R R3 3 R R2 2,所以三楼灯比所以三楼灯比二楼灯暗。二楼灯暗。解：解：解：解：(1)(1)本系统供电线路图本系统供电线路图本系统供电线路图本系统供电线路图A AP B BC CN N三层三层二层二层一层一层+