电工电子技术-电路分析第4章-三相交流电路..ppt
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1、第第4章章 三相交流电路三相交流电路4.1 三相电源三相电源4.2 三相交流电路的分析三相交流电路的分析4.3 三相电路的功率三相电路的功率4.4 安全用电常识安全用电常识三相交流电路三相交流电路 三相电压三相电压三相电压三相电压 三相交流电路在生产上应用最为广泛。发电和输配电一般三相交流电路在生产上应用最为广泛。发电和输配电一般都采用三相制。在用电方面,最主要的负载是三相电动机。都采用三相制。在用电方面,最主要的负载是三相电动机。三相电压是由三相发电机产生的频率相同、幅值相等、相位三相电压是由三相发电机产生的频率相同、幅值相等、相位互差互差120的的三相对称正弦电压三相对称正弦电压,若以,若
2、以uA为参考正弦量,则为参考正弦量,则也可用相量表示也可用相量表示NS AZBXCYNS AZBXCYNS AZBXCY4.1.1 4.1.1 三相正弦交流电的产生三相正弦交流电的产生三相正弦交流电的产生三相正弦交流电的产生AXeeBYeeCZee(1)t=0时时,A相绕组的感相绕组的感应应电动势达到最大。电动势达到最大。(2)t=120时时,B相绕组的相绕组的感应感应电动势达到最大。电动势达到最大。(3)t=240时时,C相绕组的相绕组的感应感应电动势达到最大。电动势达到最大。4.1 三相电源三相电源三相交流发电三相交流发电机结构示意图机结构示意图各相各相绕组绕组中中感应感应电动势的参考方向
3、电动势的参考方向对称三相电动势对称三相电动势对称三相电动势对称三相电动势eAAXeBBYeCCZ t0Em EmeAeBeC2 eA=Emsin teB=Emsin(t 120)eC=Emsin(t 240)对称三相电动势的幅值相等对称三相电动势的幅值相等,频率相同频率相同,彼此间的相位差也相等。彼此间的相位差也相等。相序相序A-B-C120EAECEB120120相量图相量图+UmUmuAuBuC t02 以以uA为参考正弦量,则有为参考正弦量,则有 三相电压三相电压三相电压三相电压对称三相电压的波形图对称三相电压的波形图对称三相电压相量图对称三相电压相量图120UAUCUB120120 三
4、相交流电压出现正三相交流电压出现正幅幅 值(或相应零值)的值(或相应零值)的 顺顺序称为序称为 相序。在此相序为相序。在此相序为A B C。分析问题时一般都采分析问题时一般都采用这种相序。用这种相序。+uCA+uAN中点中点或零点或零点ABCN+uAB+uBCuB+uC+相线相线中性线中性线 两条相线之间的电压两条相线之间的电压称为称为线电压。线电压。其有效值用其有效值用U UABAB、U UBCBC、U UCACA表示或一表示或一表示或一表示或一般用般用般用般用U Ul l 表示。表示。表示。表示。电源三相绕组首端电源三相绕组首端与末端之间的电压称为与末端之间的电压称为相电压相电压;其有效值
5、用其有效值用U UA A、U UB B、U UC C表示或一般用表示或一般用U UP P 表示。表示。表示。表示。线、相电压之间的关系线、相电压之间的关系4.1.2 三相电源的星形联接三相电源的星形联接ABCEAECEBUAUBUCUBCUABUCAUAEA=UBEB=ECUC=发电机发电机绕组星形绕组星形联接联接,可提供两种数值的电压。可提供两种数值的电压。相电压相电压线电压线电压N中中性性点点中性线中性线相线相线相线相线相线相线UABUAUB=UBCUBUC=UCAUCUA=4.1.2 三相电源的星形联接三相电源的星形联接=UP 120UB30电源电源绕组星形绕组星形联接时线电压与相电压的
6、关系联接时线电压与相电压的关系UABUAUB=3030UAUBUCUABUBUBCUCUCAUA=UP 0UA相电压相电压线电压线电压UC=UP 120UP=30Ul=UP=UP 90=UP 150在大小关系上,线电压是相电压的在大小关系上,线电压是相电压的 倍,倍,在相位上在相位上,线电压比相应的相电压超前线电压比相应的相电压超前30 。UBCUBUC=UCAUCUA=例例4.1.1 发电机发电机绕组星形绕组星形联接,线电压联接,线电压 UCA=380 120 V,试求:试求:UBCUABUAUBUC和和、303030UAUABUCAUBCUBUC=380 0 VUAB解:由相量图得解:由相
7、量图得UBC=380 120 VUA=220 30 VUB=220 150 VUC=220 90 VUP=Ul/=380/=220VeA+eB+eC=0EA+EB+EC=0UBCUABUCAUAUBUC提供一组三相对称电压提供一组三相对称电压AXBYCZUBCUABUCAUAUCUB4.1.3 三相电源的三角形联接三相电源的三角形联接由于三相电压对称,三相电压之和等于零由于三相电压对称,三相电压之和等于零由三相电源供电的负载称为由三相电源供电的负载称为三相负载三相负载三相负载三相负载三三相相四四线线制制三角三角形联形联接接星形联接星形联接三相负载采用何种联接方式由三相负载采用何种联接方式由负载
8、的额定电压负载的额定电压决定。决定。当负载额定电压等于电源当负载额定电压等于电源线线电压时采用电压时采用三角形三角形联接。联接。当负载额定电压等于电源当负载额定电压等于电源相相电压时采用电压时采用星形星形联接;联接;NABCZ3Z2Z1M3 4.2 三相交流电路的分析三相交流电路的分析4.2.1 4.2.1 负载的联接负载的联接负载的联接负载的联接ABCN对称负载对称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时,应将负压时,应将负载接在相线与载接在相线与中性线之间。中性线之间。4.2 三相交流电路的分析三相交流电路的分析三相四线制电路三相四
9、线制电路三相四线制电路三相四线制电路每相负载中的电流每相负载中的电流Ip称为称为相电流相电流4.2.2 4.2.2 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负载星形联接的三相电路+uANuB+uC+iAN iBiCiN电路及电压和电流的参考方向如图示电路及电压和电流的参考方向如图示每根相线中的电流每根相线中的电流Il称为称为线电流线电流负载为星形联接时,负载为星形联接时,设设 为参考正弦量为参考正弦量则有则有 负载线、相电流相等负载线、相电流相等即即4.2.2 4.2.2 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负载星形联接的三相电路+uAN
10、uB+uC+iAN iBiCiN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的有效值为的有效值为 各相负载的电压与电流的相位差为各相负载的电压与电流的相位差为 中性线中的电流为中性线中的电流为4.2.2 4.2.2 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负载星形联接的三相电路+uANuB+uC+iAN iBiCiN2.2.三相对称负载三相对称负载三相对称负载三相对称负载ZA=ZB=ZC=Z ,ABCUAUBUCNNZAZBZC ABIAIBICCIA与与 是一组对称三相
11、电流。是一组对称三相电流。IC、IBIN中性线电流中性线电流=INIAIBIC+=0三相对称负载时可以不要中性线。三相对称负载时可以不要中性线。IBICUAUBUC IA相量图相量图断开中性线后断开中性线后,仍有仍有 UN=UN+uAuB+uC+iAN iBiCiN1、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ABCN或或因为电压对称,负载电流也对称,即因为电压对称,负载电流也对称,即因此,因此,中线电流为零中线电流为零,即,即4.2.2 4.2.2 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负载星形联接的三相电路I
12、A与与 是一组对称三相电流。是一组对称三相电流。IC、IB+uANuB+uC+iAN iBiCiN 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UAUCUBICIAIB 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4.2.2 4.2.2 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负载星形联接的三相电路断开中性线后断开中性线后,仍有仍有 UN=UNABCUAUBUCNZAZBZCIAINIBICIA=UAZAIB=
13、UBZBIC=UCZC=INIAIBIC+NABC 每相负载上的电压等于电源的相电压每相负载上的电压等于电源的相电压,可分别计算各相负载中的电流可分别计算各相负载中的电流,即即2、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+uAuB+uC+iAN iBiCiN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,即各相负载的复数阻抗不相同,则,即各相负载的复数阻抗不相同,则各相负载的相电流不对称。各相负载的相电流不对称。ABCNUAUCUBIAIBICIN2、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C UCZCIC
14、CABUAUBNZAZBIAINIB 例例4.2.1 已知对称三相电源的相电压已知对称三相电源的相电压UP=220V,ZA=5,ZB=10,ZC=20 ,各相负载的各相负载的UN=220V。试。试求有中性线和无中性线两种情况下,各相负载的相电求有中性线和无中性线两种情况下,各相负载的相电压、相电流及中性线电流压、相电流及中性线电流,画出相量图。画出相量图。NABINUAUBUCIA解:(解:(解:(解:(1 1)有中性线)有中性线)有中性线)有中性线 =220 0 VUA =220 120VUB =220+120 VUC=IA+IB+ICIN =29.1 19.1 A19.1IBICZA=5,
15、ZB=10,ZC=20=44 0 AIA=UA ZA=11+120 AIC=UC ZC=22 120AIB=UB ZB相量图相量图(2 2)无中性线)无中性线)无中性线)无中性线先用节点电位法求出负载中性点与电源中性点间的电压先用节点电位法求出负载中性点与电源中性点间的电压=83.2 19 V.UNN+UB ZB=UA ZA+UC ZC+ZC1+ZB1ZA1ABCUAUBUCNNZAZBZCIAIBICUBUAUC各相负载的相电压各相负载的相电压=UA.UNNUA=144 11 V=UB.UNNUB=249.5 -139o V=UC.UNNUC=288 131o V139o131oUBUCUN
16、N.IAICIB各相负载的相电流各相负载的相电流=28.8 11 A IAUA=ZAUAUBUC相量图相量图UA11 IBUB=ZB=24.95 -139o A ICUC=ZC=14.4 131o AABCUAUBUCNZAZBZCINIBIC例例4.2.2 在有中性线和无中性线两种情况下,分析在有中性线和无中性线两种情况下,分析A相负载发生短路或断路时电路的工作情况。相负载发生短路或断路时电路的工作情况。(1 1)有中性线)有中性线)有中性线)有中性线 ,A,A相负载发生短路相负载发生短路相负载发生短路相负载发生短路FU短路短路IA很大很大熔断熔断=0IA 仅仅A相熔断器熔断相熔断器熔断,B
17、相、相、C相负载仍正常工作。相负载仍正常工作。NABCFUFU解:解:ABUAUBNZAZBIB(2 2)无中性线)无中性线)无中性线)无中性线 ,A,A相负载发生短路相负载发生短路相负载发生短路相负载发生短路FU短路短路IAB相、相、C相负载承受电源线电压,相负载承受电源线电压,IB、IC增大,增大,IB=(IAIC+),FU不一定熔断不一定熔断,B相、相、C相负载将会损坏。相负载将会损坏。NABC UCZCICCFUFUABUAUBNZAZBINIB(3 3)有中性线)有中性线)有中性线)有中性线,A,A相断路相断路相断路相断路SB相、相、C相负载正常工作。不受影响。相负载正常工作。不受影
18、响。FUNABC UCZCICCFU FU(4 4)无中性线)无中性线)无中性线)无中性线 ,A,A相断路相断路相断路相断路B相、相、C相负载串联,接在线电压相负载串联,接在线电压UBC上,仍不能正常工作上,仍不能正常工作ABUAUBNZAZBIBSFUNABC UCZCICCFUFU从上面的例题可以看出从上面的例题可以看出:(1)负载不对称而又没有中性线时负载不对称而又没有中性线时,负载的相电压就负载的相电压就 不对称不对称,有的相的电压高于负载的额定电压有的相的电压高于负载的额定电压,有的有的 低于负载的额定电压低于负载的额定电压,这都是不允许的。三相负这都是不允许的。三相负 载的相电压必
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- 电工 电子技术 电路 分析 三相 交流电路
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