电工第五章三相交流电路精.ppt

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1、电工第五章三相交流电路第1页，本讲稿共47页第第 5 章章 三相交流电路三相交流电路 5.1 5.1 三相正弦交流电源三相正弦交流电源三相正弦交流电源三相正弦交流电源 5.3 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负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路 5.2 5.2 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路 5.4 5.4 三相电路的功率三相电路的功率三相电路的功率三相电路的功率 课堂讨论课堂讨论课堂讨论课堂讨论 第2页，本讲稿共47页5.1 三相正弦交流电源三相正弦交流电源 一、正弦交流电动势的产生一、正弦交流电动

2、势的产生1.三相交流发电机的工作原理三相交流发电机的工作原理 对称三相绕组：对称三相绕组：N S 定子定子 横截面横截面 AXYBZC转子转子 原动机驱动原动机驱动 定子三相绕组在缠绕时各自首定子三相绕组在缠绕时各自首端端(A(A、B B、C)C)或末端或末端(X(X、Y Y、Z)Z)之间依序间隔之间依序间隔120120转子铁心上绕有转子铁心上绕有“直流励磁绕组直流励磁绕组”，在适当的极面形状和励磁，在适当的极面形状和励磁绕组配置下，其会产生按正弦绕组配置下，其会产生按正弦规律分布的磁感应强度。（规律分布的磁感应强度。（电电生磁生磁）当转子匀速顺时针方向旋转时，三相定子绕组当转子匀速顺时针方向

3、旋转时，三相定子绕组将依次切割磁力线，产生频率相同、幅值相等将依次切割磁力线，产生频率相同、幅值相等的正弦交流电动势，其方向选定为末端指向首的正弦交流电动势，其方向选定为末端指向首端：端：YBYB、X X A、Z C。（。（磁生电磁生电）第3页，本讲稿共47页 t O e1 U1V2V1W2W1U2N S t O e3 t O e2 三相交流发电机三相交流发电机 原动机驱动原动机驱动 第4页，本讲稿共47页2.对称三相电动势对称三相电动势 O t e 相序相序e1=Emsin te2=Emsin(t 120o)e3=Emsin(t120o)e1 e2 e3 e1e2e3e1 正相序（顺序）正相

4、序（顺序）e1e3e2e1 负相序（逆序）负相序（逆序）定义：指三相电源中各相电压超前或滞后的排列顺序。定义：指三相电源中各相电压超前或滞后的排列顺序。或指三相正弦电压达到最大值的顺序。或指三相正弦电压达到最大值的顺序。我国的供配电系统中的三相母线都标有一定的颜色以识别相序：A相黄B相绿C相红第5页，本讲稿共47页 热电厂热电厂1 煤传送带煤传送带2 加煤机加煤机3 粉碎机粉碎机4 锅炉锅炉5 煤渣煤渣6 空气预热器空气预热器 7 静电除尘静电除尘8 烟囱烟囱9 汽轮机汽轮机10 冷凝器冷凝器11变压器变压器12 冷却塔冷却塔13 发电机发电机14 输电线输电线 火力发电火力发电 第6页，本讲

5、稿共47页 励磁机励磁机 发电机发电机 水轮机水轮机 水力发电水力发电 第7页，本讲稿共47页 小浪底电站水轮机组安装小浪底电站水轮机组安装 第8页，本讲稿共47页U1、U2、U3二、三相供电方式二、三相供电方式1.三相电源的星形联结三相电源的星形联结E1E2E3 L1 L3 L2 相线相线相线相线 相线相线 U12 U23 U31 线电压：线电压：U12、U23、U31 三相三线制三相三线制N 中性线中性线 U1 U2U3 相电压：相电压：三相四线制三相四线制U1U3U2U12U31U2U23U12=3 U1 30o 30o 30o 30o U23=3 U2 30o U31=3 U3 30o

6、 UL=3 UP 线电压：任意两相线间的电压。相电压：每相始端与中点间的电压。第9页，本讲稿共47页2.三相电源的三角形联结三相电源的三角形联结U12=E1 U23=E2 U31=E3 三相三线制三相三线制 E1 E2 E3 L1 L3 L2 U12 U23 U31 E1E2E3=0 第10页，本讲稿共47页5.2 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路 负载负载 分为三相负载和单相负载两类分为三相负载和单相负载两类。单相负载单相负载 平均分为三组，构成三相负载，尽可能使三平均分为三组，构成三相负载，尽可能使三 相电源供电均衡。相电源供电均衡。L1 L2 L3 NM3第11页，本讲稿共4

7、7页AB电源电源CN保险丝保险丝如：如：额定电压是额定电压是220220伏的单相灯负载，应接相电压。伏的单相灯负载，应接相电压。额定电压是额定电压是380380伏的三相电动机负载，应接三伏的三相电动机负载，应接三根火线上。根火线上。220v220v三相负载三相负载380v380v第12页，本讲稿共47页 若大量使用单相负载（如电灯）时，应均匀分配若大量使用单相负载（如电灯）时，应均匀分配在三相，不能集中在一相。此种接法为负载的星形联在三相，不能集中在一相。此种接法为负载的星形联接。接。AXYBZNC电源电源3、4单元单元ZACB.1、2单元单元5、6单元单元第13页，本讲稿共47页一、一、非对

8、称负载非对称负载 1.负载上的电压负载上的电压 忽略中性线的阻抗，则有忽略中性线的阻抗，则有 U1=U2=U3=UP 2.相电流相电流 L2L3L1NZ1 Z2 Z3 U U3 U2 I1I2I3I1=U1 Z1 I2=U2 Z2 I3=U3 Z3 相电流：流过每相负载的电流。第14页，本讲稿共47页3.线电流线电流 4.中性线电流中性线电流 IN=I1I2I3 IL1=I1 L2L3L1NZ1 Z2 Z3 U U3 U2 I1I2I3INIL1IL2IL3IL2=I2 IL3=I3 IL=IP 线电流：流过相线（端线）的电流。第15页，本讲稿共47页电源电源ACBNXYZ负载负载Z1Z3Z2

9、负载星负载星接接:负载的额定电压等于电源的相电压。负载的额定电压等于电源的相电压。思路：思路：（已知已知,求相电流、线电流、中线电流）求相电流、线电流、中线电流）由由第16页，本讲稿共47页nnnnn思路：思路：解题步骤：解题步骤：Z1Z3Z2负载负载nn第17页，本讲稿共47页例题例题1 1求：求：各相、线及各相、线及中线电流。中线电流。解：解：1 1、各相电压、各相电压已知已知：R R、L L、C C及及三相线电压。三相线电压。RACBNLC第18页，本讲稿共47页2 2、相电流、相电流例题例题1 1RACBNLC第19页，本讲稿共47页例题例题1 13 3、线电流：、线电流：4 4、中线

10、电流：、中线电流：RACBNLC第20页，本讲稿共47页二、对称负载二、对称负载 Z1=Z2=Z3 Z1 Z2 Z3 L2L3L1N U U3 U2 I1I2I3INIL1IL2IL3=|Z|Z Z Z U1U2U3I1I2I3 IN=I1I2I3=0 对称电感性负载对称电感性负载 中性线中性线 可以去掉可以去掉?第21页，本讲稿共47页R1 R2 R3 L2L3L1NINIL1IL2IL3分析在照明系统中，中性线的作用。分析在照明系统中，中性线的作用。分析：分析：(1)有中性线时有中性线时 无论负载是否对称，无论负载是否对称，负载电压始终为电源负载电压始终为电源 相电压相电压 UP。第22页

11、，本讲稿共47页分析：分析：(1)有中性线时有中性线时 无论负载是否对称，无论负载是否对称，负载电压始终为电源负载电压始终为电源 相电压相电压 UP。(2)无中性线时无中性线时 若负载对称，则与有若负载对称，则与有 中性线时一样；中性线时一样；若负载不对称，则每若负载不对称，则每 一相负载上的电压不一相负载上的电压不 相同。相同。两相负载串联，两相负载串联，分压不同，亮度不同分压不同，亮度不同 R1 R2 R3 L2L3L1NINIL1IL2IL3分析在照明系统中，中性线的作用。分析在照明系统中，中性线的作用。第23页，本讲稿共47页 结论结论 无中性线时，星形联结的不对称负载上的相无中性线时

12、，星形联结的不对称负载上的相 电压不对称电压不对称,有可能超过用电器的额定电压，有可能超过用电器的额定电压，这是不允许的。这是不允许的。中性线的作用是保证星形中性线的作用是保证星形 联结的不对称负载上的联结的不对称负载上的 相电压对称。相电压对称。中性线上不允许单独中性线上不允许单独 安装开关或熔断器等。安装开关或熔断器等。R1 R2 R3 L2L3L1NINIL1IL2IL3第24页，本讲稿共47页求：各相电流求：各相电流?已知已知：每相负载为：每相负载为：电源电压对称，且：电源电压对称，且：例题例题2 2星接三相四线制对称负载星接三相四线制对称负载ZZZ第25页，本讲稿共47页解：以解：以

13、A A相为例相为例例题例题2 2ZZZ第26页，本讲稿共47页根据对称关系，可得根据对称关系，可得例题例题2 2ZZZ第27页，本讲稿共47页三相三线制：三相三线制：线电压线电压=380V=380V例题例题3 3ZACB.一一楼楼二二楼楼三三楼楼220V220V100W100W 某三层楼房，若每层装入照明灯的盏数及某三层楼房，若每层装入照明灯的盏数及每盏灯的额定功率完全相同。每盏灯的额定功率完全相同。问：能否采用图示三相三线制的接线方式供电？问：能否采用图示三相三线制的接线方式供电？N第28页，本讲稿共47页三相三线制：三相三线制：线电压线电压=380V=380V情况情况1 1：一楼全部断开，

14、一楼全部断开，二、三楼全部接通。二、三楼全部接通。二、三两层楼的灯承受的电二、三两层楼的灯承受的电压是压是380V380V线电压线电压U UBCBC 。结果：结果：每盏灯上的电压为每盏灯上的电压为190V190V，电灯变暗。，电灯变暗。例题例题3 3ZACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼220V220V100W100WNACB第29页，本讲稿共47页情况情况2 2：一楼的灯全断，三楼的一楼的灯全断，三楼的灯全通，二楼有灯全通，二楼有1/41/4接通。接通。结果：结果：二楼灯泡的电压超过额定值，二楼灯泡的电压超过额定值，灯泡被烧毁。灯泡被烧毁。例题例题3 3ACBR2R3三相三线制三相三

15、线制第30页，本讲稿共47页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L2 L3 L1 Z1 Z3 Z2 U1 U2 U3 一、负载三角形联结的特点一、负载三角形联结的特点 当负载的额定电压当负载的额定电压 UN 等于电源的线电压等于电源的线电压 UL 时，要采取三角形联结方式。时，要采取三角形联结方式。U1=UL1 U2=UL2 U3=UL3 无论负载是否对称，无论负载是否对称，负载上负载上 承受的电压承受的电压 是对称的线电压。是对称的线电压。UL=UP 第31页，本讲稿共47页二、相电流和线电流二、相电流和线电流 I1=U1 Z1 I2=U2 Z2 I3=U3 Z3 L2

16、L3 L1 Z1 Z3 Z2 IL3 U1 U2 U3 I1 IL2 IL1 I2I3 IL1=I1I3 IL2=I2I1 IL3=I3I2 IL1IL2IL3=0 广义结点广义结点1.相电流相电流 2.线电流线电流 第32页，本讲稿共47页I3 I3 3.对称负载时对称负载时 U1 U2 U3 I1 I2 对称电感性负载对称电感性负载 Z1=Z2=Z3=|Z|30o IL2 IL3 IL1 IL=3 IP IL1=3 I1 30o IL2=3 I2 30o IL3=3 I3 30o I1=I2=I3=IP IL1=IL2=IL3=IL 30o 30o 第33页，本讲稿共47页一、非对称负载三

17、相电路的功率一、非对称负载三相电路的功率 1.三相有功功率三相有功功率 P=P1P2P32.三相无功功率三相无功功率 Q=Q1Q2Q33.三相视在功率三相视在功率5.4 三相电路的功率三相电路的功率 S1S2S3S=P2Q2 第34页，本讲稿共47页二、对称负载三相电路的功率二、对称负载三相电路的功率 P1=P2=P3=UP IP cos Q1=Q 2=Q3=UP IP sin P=3 UP IP cos Q=3 UP IP sin 1.对称星形联结的三相负载对称星形联结的三相负载 3 UPIP cos =3 IL cos UL 3=3 UL IL cos 3 UPIP sin =3 IL s

18、in UL 3=3 UL IL sin 第35页，本讲稿共47页P=3 UL IL cos Q=3 UL IL sin S=3 UL IL P=3 UP IP cos Q=3 UP IP sin S=3 UP IP 用相值计算的公式用相值计算的公式 用线值计算的公式用线值计算的公式 2.对称三角形联结的三相负载对称三角形联结的三相负载 3 UPIP cos =3 UL cos IL 3=3 UL IL cos 3 UPIP sin =3 UL sin IL 3=3 UL IL sin 第36页，本讲稿共47页ABZ2 Z2 Z2 例例4 如图所示，在如图所示，在 线电压线电压380 V 的三相

19、电源上接有的三相电源上接有两组对称负载。已知负载两组对称负载。已知负载 A 是星形联结的三是星形联结的三 相电阻炉，相电阻炉，UN=380 V，P1=75 kW，cos 1=1。负载。负载 B 是三角形是三角形联结的电感性负载，联结的电感性负载，UN=380 V，P2=36 kW，cos 2=0.8。求电源提供的电流。求电源提供的电流。解法一：解法一：L2 L3 L1 IL1 R1 R1 R1 IL11 IL12 IL11=P1 3 UN cos 1=113.95 A IL12=P2 3 UN cos 2=68.37 A 第37页，本讲稿共47页 U12 U12U1IL11I21IL12IL1

20、IL1=IL11IL12 230oABZ2 Z2 Z2 U1 L2 L3 L1 IL1 I21 R1 R1 R1 IL11 IL12 IL1=IL11+IL12?1=arccos1=0o 2=arccos 0.8=36.87o 30o IL12=68.37 66.87o A IL11=113.95 30o A 设设 U12=380 0o V IL1=IL11IL12=173.6 43.67o A 第38页，本讲稿共47页即电源提供的电流为即电源提供的电流为 173.6 A。解法二：解法二：用功率三角形求解。用功率三角形求解。P=P1P2=111 kWQ=Q1Q2 =P1 tan 1P2 tan

21、 2 =027 =27 kvar=114.24 kVA=173.6 A S=P2Q2 IL=S 3 UN 第39页，本讲稿共47页课课 堂堂 讨论讨论 5.1 某三相对称负载采用三角形联结，接于线电压某三相对称负载采用三角形联结，接于线电压 为为 220 V 的三相电源上；或采用星形联结，接于线电压的三相电源上；或采用星形联结，接于线电压 为为 380 V 的三相电源上，试分析这两种情况的电流和功的三相电源上，试分析这两种情况的电流和功 率的关系。率的关系。(1)相电流的比值为（相电流的比值为（）(2)线电流的比值为（线电流的比值为（）(3)有功功率的比值为（有功功率的比值为（）。）。a.1

22、b.1/3 c.3 d.e.a 3 1/3 d a 第40页，本讲稿共47页课课 堂堂 讨讨 论论 5.2 某三相对称负载采用三角形联结，接于线电压某三相对称负载采用三角形联结，接于线电压 为为 220 V 的三相电源上；或采用星形联结，接于线电压的三相电源上；或采用星形联结，接于线电压 为为 220 V 的三相电源上，试分析这两种情况的电流和功的三相电源上，试分析这两种情况的电流和功 率的关系。率的关系。(1)相电流的比值为（相电流的比值为（）(2)线电流的比值为（线电流的比值为（）(3)有功功率的比值为（有功功率的比值为（）。）。a.1 b.1/3 c.3 d.e.d 3 1/3 c c

23、第41页，本讲稿共47页课课 堂堂 讨讨 论论 5.3 三相交流发电机的三个绕组接成星形时，若三相交流发电机的三个绕组接成星形时，若 线电压线电压 则相电压则相电压 u2 为（为（）。）。a.u2=220 2 sin(t 30o)V b.u2=380 2 sin(t 30o)V c.u2=220 2 sin(t 90o)V u31=380 2 sin t V，d.u2=380 2 sin(t 90o)V c 第42页，本讲稿共47页 5.4 某三相对称电路如图所示，正常工作时的线某三相对称电路如图所示，正常工作时的线 电流为电流为 10 A。(1)若若 M 点断开，三个线电流如何变化？点断开，

24、三个线电流如何变化？答：答：IL1=（），），IL2=（），），IL3=（）。）。(2)若若 N 点断开，三个线电流如何变化？点断开，三个线电流如何变化？答：答：IL1=（），），IL2=（），），IL3=（）。）。a.10 A b.5 A c.0 d.e.f.g.h.课课 堂堂 讨讨 论论5 3 A 10/3 A Z Z Z L1IL1L2L3M IL2IL3N f a f 5/3 A d d c 15/3 A 15 3 A 第43页，本讲稿共47页解：解：Z Z Z L1IL1L2L3M IL2IL3N 第44页，本讲稿共47页5.5 三个相等的阻抗三个相等的阻抗Z=(8+j3)Z=(8+j3)，星形连结到线电压为，星形连结到线电压为380V380V的对的对称三相电源，求负载的相电流、线电流及功率，并画相量图。称三相电源，求负载的相电流、线电流及功率，并画相量图。第45页，本讲稿共47页5.6 某对称三相负载，功率为某对称三相负载，功率为12.2KW12.2KW，功率因数为，功率因数为0.870.87（感性），若线电（感性），若线电压为压为220V220V，试求线电流；如果负载是星形连结，试求，试求线电流；如果负载是星形连结，试求Z Z。第46页，本讲稿共47页第第 4 章章 结结 束束 第47页，本讲稿共47页