三相交流电路 教学精选PPT.ppt
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1、三相交流电路 教学课件第1页,此课件共59页哦三相制供电比单相制供电优越三相制供电比单相制供电优越三相制供电比单相制供电优越三相制供电比单相制供电优越 在发电方面:在发电方面:三相交流发电机比相同尺寸的单相三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大。交流发电机容量大。在输电方面:在输电方面:在输电方面:在输电方面:如果以如果以相同相同电压将电压将相同相同大小的功大小的功率输送到率输送到相同相同距离,三相输电线比单相输电线节省距离,三相输电线比单相输电线节省材料。材料。在用电设备方面:在用电设备方面:在用电设备方面:在用电设备方面:三相交流电动机比单相电动机三相交流电动机比单相电动机结构简单
2、、体积小、运行特性好等等。结构简单、体积小、运行特性好等等。因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。第2页,此课件共59页哦1.三相交流发电机三相交流发电机主要组成部分:主要组成部分:电枢电枢电枢电枢(是固定的,亦称(是固定的,亦称定子定子):定子铁心内圆周表面):定子铁心内圆周表面 有槽,放入三相电枢绕组。有槽,放入三相电枢绕组。磁极磁极磁极磁极三相绕组三相绕组n单相绕组单相绕组(是转动的,亦称(是转动的,亦称转子转子转子转子)三相绕组的三相电动势幅值三相绕组的三相电动势幅值相等相等,频率相同频率相同,彼此之间彼此之间相位相差相位相差120。+SN铁心
3、绕组AX任务任务1 1 三相电源与三相负载三相电源与三相负载+SN+SN+SN+SN+SN+SN+SN活动活动1:三相交流电动势的产生:三相交流电动势的产生第3页,此课件共59页哦t0三相对称电动势的产生eAeBeCXAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+U相相V相相W相相+-A AX Xu uA A+-B BY Yu uB B+-C CZ Zu uC CXAYCBZSN+第4页,此课件共59页哦 由于电机结构的原因由于
4、电机结构的原因,这三相绕组所发出的三相电动这三相绕组所发出的三相电动势幅值相等势幅值相等,频率相同频率相同,彼此之间相位相差彼此之间相位相差120。可将其。可将其表示为:表示为:2.2.相量形式相量形式相量形式相量形式第5页,此课件共59页哦3.对称正弦量对称正弦量 幅值相等幅值相等,频率相同频率相同,相位互相差相位互相差120的的正弦量。正弦量。对称正弦量对称正弦量特点特点为为:120120U UA A U UC C U UB B 120120120120三相电压相量图三相电压相量图第6页,此课件共59页哦4.正弦量的相序正弦量的相序三相交流电三相交流电在相位上的在相位上的先后次序称先后次序
5、称为为相序相序。上述的三相电源的相序为上述的三相电源的相序为ABC。在电力系统在电力系统中一般用中一般用黄、绿、红黄、绿、红黄、绿、红黄、绿、红 区别区别A A、B B、C C 三相。三相。U Um mUUm m t t0 02 2 u uA Au uC Cu uB B顺序:相序为ABC。逆序:相序为A C B。三相发电机中各绕组电三相发电机中各绕组电动势到达幅值(或零值)动势到达幅值(或零值)的先后次序。的先后次序。第7页,此课件共59页哦活动活动2 三相电源的联接三相电源的联接1.星形联接星形联接N N中点中点或零点或零点N N 把发电机三相绕组的末端把发电机三相绕组的末端 接成接成一点。
6、而把始端一点。而把始端 作为与外电路相联接的端点。作为与外电路相联接的端点。这种联接方式称为电源的这种联接方式称为电源的星形联结星形联结。火线火线中线或零线中线或零线火线火线火线火线线电压线电压相电压相电压目前,我国供电系统目前,我国供电系统线电压线电压 380V,相电压相电压220V。三相四线制三相四线制第8页,此课件共59页哦N N中点中点或零点或零点N N火线火线中线或零线中线或零线火线火线火线火线线电压线电压相电压相电压根据根据KVL:第9页,此课件共59页哦各线电压与相电压之间的关系为各线电压与相电压之间的关系为:三相电源各电压间的相量关系三相电源各电压间的相量关系三相电源各电压间的
7、相量关系三相电源各电压间的相量关系U UA A U UC C U UB B 3030o o3030o o3030o o 线电压的有效值用线电压的有效值用 表示表示,相电压的有效值用相电压的有效值用Up表示。表示。由相量图可知它们的关系为由相量图可知它们的关系为:第10页,此课件共59页哦2.2.形联结形联结 发电机三相绕组发电机三相绕组依次首尾相联,引依次首尾相联,引出三条线,称为三出三条线,称为三角形联结。角形联结。第11页,此课件共59页哦如果三相电源电动势对称,则三相电压的相量和为零,即:如果将某一相绕组接反,三角形回路中的总电压为:对称第12页,此课件共59页哦交流电路中的用电设备,大
8、体可分为两类:交流电路中的用电设备,大体可分为两类:一一类类是是需需要要接接在在三三相相电电源源上上才才能能正正常常工工作作的的叫叫做做三三相相负负载载,如如果果每每相相负负载载的的阻阻抗抗值值和和阻阻抗抗角角完完全全相相等,则为对称负载,如等,则为对称负载,如三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机。另另一一类类是是只只需需接接单单相相电电源源的的负负载载,它它们们可可以以按按照照需需要要接接在在三三相相电电源源的的任任意意一一相相相相电电压压或或线线电电压压上上。对对于于电电源源来来说说它它们们也也组组成成三三相相负负载载,但但各各相相的的复复阻阻抗一般不相等,所以不是三相对称负载。如抗一
9、般不相等,所以不是三相对称负载。如照明灯。照明灯。活动活动3 三相负载的联接三相负载的联接第13页,此课件共59页哦1.Y 形联结形联结i iB Bi iC Ci iN Ni iA AN N 负载中电流负载中电流:(略线路阻抗略线路阻抗)中性线中的电流为中性线中的电流为:若负载对称,即若负载对称,即U UA A U UC C U UB B I IC C I IA A I IB B 对称负载相量图对称负载相量图对称负载可以去掉中线。对称负载可以去掉中线。对称负载可以去掉中线。对称负载可以去掉中线。三相交流电三相交流电动机动机N N第14页,此课件共59页哦 如果三相负载对称如果三相负载对称,中线
10、中无电流中线中无电流,故可将中线除去故可将中线除去,而成为三相三线制系统。而成为三相三线制系统。但是如果三相负载不对称但是如果三相负载不对称,中线上就会有电流中线上就会有电流IN通过通过,此时中线是不能被除去的此时中线是不能被除去的,否则会造成负载上三相电压严重否则会造成负载上三相电压严重不对称不对称,使用电设备不能正常工作。使用电设备不能正常工作。第15页,此课件共59页哦三相电动势和负载对称,各相电压和电流也都对称。只要某一相电压、电流求得,其他两相就可以根据对称关系直接写出;各相电流仅由各相电压和各相阻抗决定。各相计算具有独立性。三相对称电路计算可归结为一相来计算。【例1-1】星形联接的
11、三相负载,每相电阻R=6,感抗 XL=8。电源电压对称,设 ,试求电流。解:因为负载对称,计算一相即可,现以U相为例。第16页,此课件共59页哦在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用做阻抗。阻抗常用Z Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗容抗,电电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗感抗,电容和电感在,电容和电感在电路中对
12、交流电引起的阻碍作用总称为电抗。电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。阻抗的单位是欧。阻抗的单位是欧。负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物,复合后统负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物,复合后统称称“阻抗阻抗”,写成数学公式即是:阻抗,写成数学公式即是:阻抗Z=R+j(XZ=R+j(XL L X XC C)。其中。其中R R为为电阻,电阻,X XL L为感抗,为感抗,X XC C为容抗。如果为容抗。如果(X(XL LX XC C)0)0,称为,称为“感性负载感性负载”;反之,如果反之,如果(X(XL L X XC C)0)0称为称为“容性负载容性负载”。第17页,此课
13、件共59页哦所谓谐振,按电路理论,它是正弦电压加在理想的(无寄生电阻)电感或电容串联电路上。当正弦频率为某一值时,容抗与感抗相等,电路的阻抗为零,电路电流达到无穷大;如果正弦电压加在电感和电容并联电路上,当正弦电压频率为某一值时,电路的总导纳(导纳是阻抗的倒数)为零,电感、电容元件上电压为无穷大。前者称为串联谐振,后者称为并联谐振。第18页,此课件共59页哦【例例 1-2】在如图(在如图(a)所示的三相四线制电路中)所示的三相四线制电路中,外加电压外加电压UL=380 V,试求各相负载电流及中线电流试求各相负载电流及中线电流。解解:相电压选选为参考相量为参考相量,则则:(a)ANCN BUCI
14、AUBR1 4 jXLj3 R3 6 j XCj 8ICIBR2 5IN电路图UA第19页,此课件共59页哦中线电流为中线电流为中线电流为中线电流为中线的作用中线的作用:中线在三相电路中的作用是既能为用户中线在三相电路中的作用是既能为用户提供两种不同提供两种不同的电压的电压,同时又为星形联接的不对称负载提供对称的同时又为星形联接的不对称负载提供对称的 220 V相电压。相电压。因此因此,为了保证负载的相电压对称为了保证负载的相电压对称,在中线的干线上是在中线的干线上是不准接入熔断器和开关不准接入熔断器和开关的的,而且要用具有足够机械强度的而且要用具有足够机械强度的导线作中线。导线作中线。ICI
15、BINIAUBIBICUCUA36.997.153.1(b)相量图第20页,此课件共59页哦活动活动4.负载的三角形联接负载的三角形联接(形)形)若忽略端线阻抗(若忽略端线阻抗(ZL=0),则电路具有以下关系。则电路具有以下关系。i iC CA AB BC Ci iB Bi iA Ai iCACAi iBCBCi iABAB+u uABAB+u uBCBC+u uCACA(2)(2)负载线、相电流之间的关系负载线、相电流之间的关系线、相电压对应相等线、相电压对应相等(1)(1)负载线、相电压之间的关系负载线、相电压之间的关系各相负载相电流分别为各相负载相电流分别为各相负载的电压与电流相位差分别
16、为各相负载的电压与电流相位差分别为第21页,此课件共59页哦(2)(2)负载线、相电流之间的关系负载线、相电流之间的关系 根据根据KCLKCL,负载线、相电流,负载线、相电流之间的关系为之间的关系为若负载对称,即若负载对称,即和和 则负载相电流也是对称的,即则负载相电流也是对称的,即I IA A I IB B I IC C I ICACA I IABAB I IBCBC 显然三个线电流也对称,显然三个线电流也对称,若有若有效值用效值用I Il l表示,则有表示,则有I IA A=I IB B=I IC C=I Il l,且且 ;相位上,相位上,线电流线电流滞滞后后相应的相电流相应的相电流303
17、0o o 。U UABAB U UCACA U UBCBC i iC CA AB BC Ci iB Bi iCACAi iBCBCi iABAB+u uABAB+u uBCBC+u uCACA第22页,此课件共59页哦 (3)各线电流由各线电流由两相邻相电流决两相邻相电流决定定。在对称条件。在对称条件下下,线电流是相电线电流是相电流的流的 倍倍,即即 ,且滞后于相应的且滞后于相应的相电流相电流30。由上述可知由上述可知,在负载为三角形联接时在负载为三角形联接时,相电压对称。相电压对称。若若某一相负载断开某一相负载断开,并不影响其他两相的工作。并不影响其他两相的工作。相量图相量图第23页,此课件
18、共59页哦【例例 1-3】如图如图 所示的三相三线制电路中所示的三相三线制电路中,各相负载的各相负载的复阻抗复阻抗Z=(6+j8),外加线电压外加线电压380V,试求正常工作时负载试求正常工作时负载的相电流和线电流。的相电流和线电流。i iB Bi iC Ci iA A式中式中,每相阻抗每相阻抗为:为:则则线电流线电流为:为:解:解:由于是由于是对称电路对称电路对称电路对称电路,所以所以 每相相电流为:每相相电流为:第24页,此课件共59页哦【例例 1-4】在图示的电路中,设三相对称电源线电压为380V,三角形联接的对称负载每相阻抗Z=4+j3,试求各相电流与线电流,并作相量图。解:设 各线电
19、流:U相电流:其余两相电流:第25页,此课件共59页哦不对称三相电路计算不对称三相电路计算不不对对称称三三相相电电路路:三三相相电电源源不不对对称称或或各各相相负负载载阻阻抗抗不不相相等等时时,电电路路中中的的各各相相电电流流是不对称的。是不对称的。三相电源的不对称程度很小,可近似地当作对称来处理。三相电源的不对称程度很小,可近似地当作对称来处理。【例例 1-5】电电路路如如图图,若若不不对对称称形形负负载载接接于于对对称称三三相相电电源源上上,电电源源相相电电压压为为220V,U相相接接一一只只220V、100W灯灯泡泡,V相相、W相相各各接接入入一一只只220、200W灯灯泡泡,中线阻抗不
20、计,求各相电流和中线电流。中线阻抗不计,求各相电流和中线电流。解解 中线阻抗不计,中线阻抗不计,各相各相电压对称,三相可以分别计算。电压对称,三相可以分别计算。第26页,此课件共59页哦三相负载的联接原则三相负载的联接原则 应使加于每相负载上的电压等于其额定电压,而与电源应使加于每相负载上的电压等于其额定电压,而与电源应使加于每相负载上的电压等于其额定电压,而与电源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。的联接方式无关。的联接方式无关。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
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