三相交流电路 精.ppt

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1、三相交流电路 1第1页，本讲稿共62页第四章第四章 三相交流电路三相交流电路 4.1 三相交流电源三相交流电源 4.1.1 三相电动势的产生三相电动势的产生 4.1.2 三相交流电源的连接三相交流电源的连接4.2 三相负载及三相电路的计算三相负载及三相电路的计算 4.2.1 星形接法及计算星形接法及计算 4.2.2 三角形接法及计算三角形接法及计算4.3 三相电路的功率三相电路的功率2第2页，本讲稿共62页4.1 三相交流电源三相交流电源4.1.1 三相电动势的产生三相电动势的产生NS AXe在两磁极中间，放一个线圈。在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线圈根据右手定则可知，线圈中产生

2、感应电动势，其方中产生感应电动势，其方向由向由AX。让线圈以让线圈以 的速度顺时的速度顺时针旋转。针旋转。合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到线圈两端便可得到单相单相交流电动势。交流电动势。3第3页，本讲稿共62页一、三相交流电动势的产生一、三相交流电动势的产生AXYCBZSN定子定子转子转子 定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：A XB YC Z首端首端末端末端三线圈空间位置三线圈空间位置各差各差120o 转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋转。三个的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。线圈中便产生三个单相电动势。4第4

3、页，本讲稿共62页二、三相电动势的表示式二、三相电动势的表示式三相电动势的特征：三相电动势的特征：大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差120。1.三角函数式三角函数式5第5页，本讲稿共62页2.相量表示式及相互关系相量表示式及相互关系Em 6第6页，本讲稿共62页4.1.2 三相交流电源的连接三相交流电源的连接一、星形接法一、星形接法AXYCBZN 1.连接方式连接方式7第7页，本讲稿共62页（中线）（中线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）AXYCBZN三相四线三相四线制供电制供电火线（相线）火线（相线）:ABC中线（零线）：中线（零线）：N8第8页，本讲稿

4、共62页 2.三相电源星形接法的两组电压三相电源星形接法的两组电压相电压相电压：火线对零线间的电压。火线对零线间的电压。ACBN120 120 120 9第9页，本讲稿共62页线电压线电压：火线间的电压。火线间的电压。CABN注意规定的注意规定的正方向正方向10第10页，本讲稿共62页线电压和相电压的关系：线电压和相电压的关系：30 11第11页，本讲稿共62页 同理：同理：12第12页，本讲稿共62页线电压与相电压的通用关系表达式：线电压与相电压的通用关系表达式：-为相电压为相电压 -为线电压为线电压在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为

5、13第13页，本讲稿共62页二、三角接法二、三角接法AAXYCBZBC特点：特点：线电压线电压=相电压相电压14第14页，本讲稿共62页短路短路+E三个电源串接三个电源串接能否造成短路？能否造成短路？直流电源行吗？直流电源行吗？AXYZBC问题讨论问题讨论+-EEE直流电源串接不行，直流电源串接不行，三相交流电源可以，三相交流电源可以，为什么？为什么？15第15页，本讲稿共62页AXYZBCEm三相交流电源中三个三相交流电源中三个电源可以串接的原因电源可以串接的原因在于：在于：三个电源的电压任何三个电源的电压任何瞬间相加均为零。瞬间相加均为零。16第16页，本讲稿共62页星形接法星形接法ACB

6、 NZZZ4.2 三相负载及三相电路的计算三相负载及三相电路的计算三角形接法三角形接法ACBZZZ负载也有两种接法负载也有两种接法:17第17页，本讲稿共62页ACBNZZZ相电流相电流(负载上的电流负载上的电流)：4.2.1 星形接法及计算星形接法及计算线电流线电流(火线上的电流火线上的电流)：18第18页，本讲稿共62页 ACBNZZZ一、星形接法特点一、星形接法特点相电流相电流=线电流线电流*:零线电流零线电流19第19页，本讲稿共62页*线电压线电压=相电压相电压,线电压领先于相电压线电压领先于相电压30。ACBNZZZ20第20页，本讲稿共62页ACBNZAZBZC二、负载星形接法时

7、的一般计算方法二、负载星形接法时的一般计算方法解题思路：解题思路：一般线电压一般线电压 为已知，然后根据电压和负载求为已知，然后根据电压和负载求电流。电流。21第21页，本讲稿共62页1.负载不对称时，各相单独计算。如：负载不对称时，各相单独计算。如：已知：已知：三相负载三相负载 R、L、C 以及以及 三相线电压：三相线电压：求：各相、各线及中线电流求：各相、各线及中线电流 CRA B NLC22第22页，本讲稿共62页解：解：(1)CRA B NLC相相电电压压线线电电压压23第23页，本讲稿共62页 CRA B NLC由：由：则相电压为：则相电压为：24第24页，本讲稿共62页(2)相电流

8、相电流 CRA B NLC25第25页，本讲稿共62页(3)中线电流中线电流(4)各电流相量关系各电流相量关系26第26页，本讲稿共62页2.负载对称时，只需计算一相。负载对称时，只需计算一相。如：如：则：则：据此可直接得出另两相电流：据此可直接得出另两相电流：（中线电流为（中线电流为0）3.负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相 有效值即可。有效值即可。27第27页，本讲稿共62页负载对称时负载对称时问题及讨论零线是否可零线是否可以取消？以取消？答：三相完全对称时，零线可以取消。称为答：三相完全对称时，零线可以取消。称为 三相三线制。三相三线制。

9、ACBZZZ28第28页，本讲稿共62页4.三相三线制供电时各相电流的计算三相三线制供电时各相电流的计算ANNCB求：各相电流。求：各相电流。已知已知：每盏灯的额定值为每盏灯的额定值为:220V、100W29第29页，本讲稿共62页用节点电位法用节点电位法ANNCBRRRRNNABC30第30页，本讲稿共62页 每盏灯为每盏灯为220V、100WRRRRNNABC、代入代入R值得：值得：31第31页，本讲稿共62页应用实例应用实例-照明电路照明电路ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N 正确接法正确接法:每层楼的灯相每层楼的灯相互并联互并联,然后分然后分别接至各相电别接至各相电压上。设

10、电源压上。设电源电压为：电压为：则每盏灯上都可则每盏灯上都可得到额定的工作电压得到额定的工作电压220V。32第32页，本讲稿共62页照明电路的一般画法照明电路的一般画法零线上不能加零线上不能加刀闸和保险刀闸和保险ABCN.一一层层二二层层三三层层33第33页，本讲稿共62页讨论讨论讨论讨论照明电路能否采用三相三线制照明电路能否采用三相三线制供电方式？供电方式？ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N不加零线不加零线会不会出会不会出现问题现问题?34第34页，本讲稿共62页 设线电压为设线电压为380V。A相断开后，相断开后，B、C 两相串两相串连，电压连，电压UBC（380V）加在）加

11、在B、C负载上。如果两相负载负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压对称，则每相负载上的电压为为190V。问题问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,情况如何情况如何?ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼分析：分析：结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。35第35页，本讲稿共62页 问题问题2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼 灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的 1/4）结果如何？）结果如何？结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，结果：

12、二楼灯泡上的电压超过额定电压，灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。ACBR2R3分析分析36第36页，本讲稿共62页关于零线的结论关于零线的结论 负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线（中线）可靠连接。证零线

13、（中线）可靠连接。中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。允许接刀闸。37第37页，本讲稿共62页 例例4.2.24.2.2 在图在图4.2.84.2.8中，电源电压对称，每相电压中，电源电压对称，每相电压U UP P=220V=220V；负载为电灯组，在额定电压下其电阻分别为负载为电灯组，在额定电压下其电阻分别为R RA A=5=5，R RB B1010，R RC C2020。试求负载相电压、电流及中性线电流。

14、电灯的额定电压。试求负载相电压、电流及中性线电流。电灯的额定电压为为220V220V。解解在负载不对称而有中性线的情况下，负载相电压和电源在负载不对称而有中性线的情况下，负载相电压和电源相电压相等，也是对称的，其有效值为相电压相等，也是对称的，其有效值为220V。根据图中电流的参考方向，中性线电流根据图中电流的参考方向，中性线电流:38第38页，本讲稿共62页 例例4.2.34.2.3 在上例中，在上例中，(1)A相短路时，相短路时，(2)A相短路而中性线又断相短路而中性线又断开时，试求各相负载上的电压。开时，试求各相负载上的电压。解 (1)此时此时A相短路电流很大，将相短路电流很大，将A相中

15、的熔断器熔断，相中的熔断器熔断，而而B相对相对C相末受影响，其相电压仍为相末受影响，其相电压仍为220 V。(2)此时负载中性点此时负载中性点N即为即为A，因此负载各相电压为，因此负载各相电压为B相与相与C相的电灯组上所加的电相的电灯组上所加的电压都超过电灯的额定电压都超过电灯的额定电压压(220V)，这是不容许的，这是不容许的!39第39页，本讲稿共62页 例例4.2.44.2.4 在例在例4.2.2中，中，(1)A相断开时，相断开时，(2)A相断开而中性相断开而中性线也断开时，试求各相负载上的电压。线也断开时，试求各相负载上的电压。解解 (1)B相和相和C相未受影响。相未受影响。(2)这时

16、电路已成为单相电路，即这时电路已成为单相电路，即B相相的电灯组和的电灯组和C相的电灯组串联，接在线相的电灯组串联，接在线电压电压UBC380V的电源上，两相电流的电源上，两相电流相同。至于两相电压如何分配，决相同。至于两相电压如何分配，决定于两相的电灯组电阻。如果定于两相的电灯组电阻。如果B相的相的电阻比电阻比C相的电阻小，则其相电压低相的电阻小，则其相电压低于电灯的额定电压，而于电灯的额定电压，而C相的电压可相的电压可能高于电灯的额定电压。这是不容能高于电灯的额定电压。这是不容许的。许的。40第40页，本讲稿共62页4.2.2 三角形接法及计算三角形接法及计算ACB特点特点：负载相电压负载相

17、电压=线电压线电压41第41页，本讲稿共62页各电流的计算各电流的计算ACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACA相电流相电流线线电电流流42第42页，本讲稿共62页（2）负载对称时（）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z），），各相电流有各相电流有 效值相等，相位互差效值相等，相位互差120 。有效值为：。有效值为：ACBZABZBCZCA（1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。43第43页，本讲稿共62页同理：同理：设：负载为阻性的，阻抗角为设：负载为阻性的，阻抗角为 0 。负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系负载对称

18、时，三角形接法线、相电流的相位关系ABC44第44页，本讲稿共62页负载对称时三角形接法的特点负载对称时三角形接法的特点ACB 注意电路注意电路中规定的中规定的正方向正方向45第45页，本讲稿共62页负载对称时：负载对称时：4.3 三相电路的功率三相电路的功率三相总有功功率：三相总有功功率：由负载由负载性质决定性质决定星形接法时：星形接法时：三角形接法时：三角形接法时：4.3.1 三相电路的功率的计算三相电路的功率的计算46第46页，本讲稿共62页有功功率：有功功率：无功功率：无功功率：视在功率：视在功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：47第4

19、7页，本讲稿共62页（书（书 P418）i1i2u负负载载一、单相功率的测量一、单相功率的测量 电动式瓦特计电动式瓦特计在交流电路中在交流电路中其中，其中，为为 间的夹角。间的夹角。指针偏转角度电流线圈电流线圈电压线圈电压线圈i2和和 u 成正比，成正比，且近似同相且近似同相4.3.1 三相电路的功率的测量三相电路的功率的测量48第48页，本讲稿共62页二、三相功率的测量二、三相功率的测量 负 载ACBN三相总功率为三个功率表测得数据的总和。三相总功率为三个功率表测得数据的总和。三相四线制接法（负载必为星接），用三个功三相四线制接法（负载必为星接），用三个功率表测量：率表测量：此时此时各电压各

20、电压线圈测的线圈测的是各相的是各相的相电压相电压49第49页，本讲稿共62页三相总功率等于两表测得数据之和。三相总功率等于两表测得数据之和。ACB三相三线制的电路中，用二表法测功率：三相三线制的电路中，用二表法测功率：50第50页，本讲稿共62页两表法测量功率的原理：两表法测量功率的原理：结论：结论：三相总功率等于两表测得数据之和。每三相总功率等于两表测得数据之和。每 单个功率表的读数没有意义单个功率表的读数没有意义，实验用的三相瓦特计实际上就是根据实验用的三相瓦特计实际上就是根据“二表法二表法”的原理设计的。的原理设计的。由由51第51页，本讲稿共62页求：功率表求：功率表W1、W2的读数。

21、的读数。例例电机电机ACB 已知：已知：电机的功率为电机的功率为 2.5 kW,。（设电机为星形接法，（设电机为星形接法，N为其中点。图见后）为其中点。图见后）电源线电压为电源线电压为380V，各相对称。，各相对称。52第52页，本讲稿共62页（1）求电流大小）求电流大小ACBZBZAZCN53第53页，本讲稿共62页ACBZBZAZCN设：设：（2）求电流、电压的相位关系）求电流、电压的相位关系则：则：54第54页，本讲稿共62页ACBZBZAZCN间的相位差间的相位差已知电机的已知电机的55第55页，本讲稿共62页同理，由相量图可得同理，由相量图可得间的相位差间的相位差W1的读数为的读数为

22、833.3瓦瓦W2的读数为的读数为1666.7瓦瓦56第56页，本讲稿共62页相序的判定相序的判定 三相交流电动势出现最大值三相交流电动势出现最大值的先后顺序称为三相电源的相的先后顺序称为三相电源的相序。序。A-B-C 称为顺相序称为顺相序 A-C-B 称为逆相序称为逆相序 将相序指示器接至三相电源将相序指示器接至三相电源上，便可测出相序：上，便可测出相序：假设电容假设电容C接的是接的是A相，相，则则 L1、L2 较亮者为较亮者为B相，另一相为相，另一相为C相。相。证明，请见教证明，请见教材材P163。C灯泡灯泡相序指示器相序指示器L1L2灯泡灯泡57第57页，本讲稿共62页三相交流电路的小结

23、（三相交流电路的小结（1）-三相电源三相电源三相三线制三相三线制三相四线制三相四线制ACBNACBACB三相电源一三相电源一般都是对称般都是对称的，而且多的，而且多用三相四线用三相四线制接法。制接法。58第58页，本讲稿共62页三相交流电路的小结三相交流电路的小结(2)-三相负载三相负载星形负载星形负载三角形负载三角形负载ACBNZZZACBZZZ59第59页，本讲稿共62页三相交流电路的小结三相交流电路的小结(3)-三相电路计算三相电路计算负载负载 形接法形接法对称负载下：对称负载下：各相电压、电流单独计算。各相电压、电流单独计算。负载不对称时：负载不对称时：负载对称时：负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。电压对称、电流对称，只需计算一相。求电表读数时，可只算有效值，不算相位。求电表读数时，可只算有效值，不算相位。三相电路的计算要特别注意相位问题。三相电路的计算要特别注意相位问题。负载负载Y Y形接法形接法电源对称时：电源对称时：60第60页，本讲稿共62页三相交流电路的小结三相交流电路的小结(4)-三相功率计算三相功率计算三相总功率三相总功率：负载对称时：负载对称时：和接法和接法无关无关61第61页，本讲稿共62页第四章结 束62第62页，本讲稿共62页