电工技术第三章-三相交流电路ppt课件.ppt

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1、第三章 三相交流电路3.13.1 三相交流电源三相交流电源3.23.2 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路3.33.3 负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路3.43.4 三相电路的功率三相电路的功率本章要求:搞清对称三相负载Y和联结时 相线电压、相线电流关系;掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正 确联接方法，理解中线的作用;掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。C CX XB BA AY YSN+_ _+Z Z三相交流发电机示意图 三相交流发电机示意图+_eeA X 三相绕组示意图 三相绕组示意图 每相电枢绕组 每相电枢绕组定子转子(尾端 尾端)+e1e2e3A

2、A(首端 首端)+X XY YB B C CZ Z 一、对称三相电源三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式相量表示相量表示铁心（作为导磁路经）三相绕组匝数相同匝数相同空间排列互差空间排列互差120120:直流励磁的电磁铁定子转子发电机结构相量图相量图波形图波形图UBUA.120120120UC.uOuAuBuC2120 240 360三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式相量表示相量表示对称三相电动势的瞬时值之和为 0三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。相序。最大值相等最大值相等频率相同频率相同相位互差相位互差120120称为对称三相电动势称为对称三相电动势三个正弦交流电动势满足以下特征供电系统

3、三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为 AA BB CC实际电路中通常会以不同颜色区分三相线黄-A 绿-B红-CN B CANABC1.星形连接中性线(零线、地线)中性点端线(相线、火线)在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压线电压：端线与端线间的电压+、Up、Ul 二、三相电源连接线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系根据 根据KVL KVL定律 定律由相量图可得相量图 相量图 30ANBC+同理2.三角形连接+L2L1L3三相负载三相负载不对称三相负载：不满足不满足 ZZAA=ZZBB=ZZCC 如由单相负载组成的三相负载对称三相负

4、载：ZZAA=ZZBB=ZZCC 如三相电动机单相负载：只需一相电源供电。照明负载、家用电器等负载负载三相负载：需三相电源同时供电。三相电动机等三相负载的联接方式三相负载的联接方式 三相负载也有 Y和 两种接法，至于采用哪种方法，要根据负载的额定电压和电源电压确定。三相负载的连接原则三相负载的连接原则(1)电源提供的电压=负载的额定电压；(2)单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。A AB B电源 电源C保险丝 保险丝三相四线制380/220伏N N 额定相电压为220伏的单相负载 额定线电压为380伏的三相负载+N NN N+ZAZBZC线电流：线电流：流过端线的电流流过端线的电流相电流：相电

5、流：流过每相负载的电流流过每相负载的电流结论：结论：负载负载 YY联联结时，线电结时，线电流等于相电流等于相电流。流。Y:Y:三相三线制三相三线制YY00：三相四线制：三相四线制1.1.联结形式联结形式N 电源中性点 N负载中性点 一、负载的星形联结2.2.负载负载YY联结的计算联结的计算负载端的线电压电源线电压负载的相电压电源相电压线电流相电流Y 联结时：中线电流负载 负载 Y Y 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+N NN N+ZAZBZC+N NN N+ZAZBZC负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。所以负载对称时，三相电流也

6、对称。负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。二、对称负载Y 联结的计算ACBNZAZCZB中线电流（1）负载不对称有中线时，各相单独计算，如前述。二、不对称负载Y 联结的计算（2）负载不对称无中线时：N+NRARBRCABC先计算,利用KVL再计算各负载电压。例1：若RA=RB=RC=5，求线电流及中性线电流IN;若RA=5,RB=10,RC=20,求线电流及中性线电流 IN。一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电 压。负载为电灯组，N+NRARBRCABC中性线电流解：已知：(1)线电流 三相对称N+NRARBRCABC(2)三相负载不对称（RA=5、RB=

7、10、RC=20）分别计算各线电流中性线电流例例22：照明系统故障分析：照明系统故障分析解:(11)AA相短路相短路1)中性线未断 此时 此时 A 相短路电流很大 相短路电流很大,将 将A相熔断丝熔断 相熔断丝熔断,而 而 B相 相和 和 C相未受影响，其相电 相未受影响，其相电压仍为 压仍为220V,220V,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(1)A相短路: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。(2)A相断路: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。RARCRBABNCN A AB BN NC CN Ni iA A

8、i iCi iB B+此情况下，此情况下，B相和相和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。2)2)A相短路相短路,中性线断开中性线断开时时,此时负载中性点N N即 即为 为A,因此负载各相电压 因此负载各相电压为 为(2)(2)A相断路相断路 2)2)中性线断开中性线断开 B、C相灯仍承受220V电压,正常工作。1)1)中性线未断中性线未断变为单相电路，如图(b)所示,由图可求得iBCuu B Buu C C+(b)(b)RARCRBAL2NCNB结论（1 1）不对称负载）不对称

9、负载Y Y联结又未接中性线时，负载相电压不 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。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相 中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。电压对称。（3 3）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（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。线电流线电流:流过端线的电流流过端线的电流相电流相电流:流过每相负载的电流流过每相负载的电流、A+BCiAiBiCZCA

10、ZABZBC 二、联结形式线电流不等于相电流线电流不等于相电流(2)相电流(1)负载相电压=电源线电压即:UP=Ul 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，负载相电压始终对称 负载相电压始终对称,即相电流：线电流：UUABAB=UUBCBC=UUCACA=UUll=UUPPA+BCiAiBiCZCAZABZBC 二、分析计算相量图BCABCA CA30负载对称时,相电流对称 相电流对称，即，即BC(3)线电流由相量图可求得为此线电流也对称，为此线电流也对称，线电流比相应的相电流滞后 线电流比相应的相电流滞后30 30。BCABCA三相负载的联接原则

11、负载的额定电压=电源的线电压应作 联结负载的额定电压=电源线电压应作 Y 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。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)。无论负载为 无论负载为 Y Y 或 或 联结，每相有功功率都应为 联结，每相有功功率都应为 PPpp=UUpp IIp p coscospp对称负载 联结时：同理对称负载Y联结时：相电压与相电流的相位差当负载对称时：P=3Up Ipcos p所以 有一三相电动机,每相的等效电阻R=29,等效 感抗X

12、L=21.8,试求下列两种情况下电动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：(1)绕组联成星形接于Ul=380 V的三相电源上;(2)绕组联成三角形接于Ul=220 V的三相电源上。例1:解:(1)(2)比较(1),(2)的结果:有的电动机有两种额定电压,如220/380 V。当电源电压为380 V时,电动机的绕组应联结成星形；当电源电压为220 V时,电动机的绕组应联结成三角形。在三角形和星形两种联结法中,相电压、相电流以及功率都未改变，仅三角形联结情况下的线电流比星形联结情况下的线电流增大 倍。例2:(1)各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流 由于三相负载对称，所以只需计

13、算一相，其它由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。两相可依据对称性写出。ABC 线电压Ul为380 V的三相电源上，接有两组对称三相电源：一组是三角形联结的电感性负载，每相阻抗;另一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻R=10,如图所示。试求：(1)各组负载的相电流；(2)电路线电流；(3)三相有功功率。设 解：负载星形联接时，其线电流为负载星形联接时，其线电流为负载三角形联解时，其相电流为负载三角形联解时，其相电流为(2)(2)电路线电流电路线电流一相电压与电流的相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示(3)(3)三相电路的有功功率三相

14、电路的有功功率-30o-67o-46.7o 三相对称负载作三角形联结，Ul=220V，当S1、S2 均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率 P=4.5 kW，试求:1)每相负载的电阻和感抗；2)S1合、S2断开时,各电流表读数和有功功率P；3)S 1断、S 2闭合时,各电流表读数和有功功率P。例3：AZ ZCA CAAAS S1 1S2ZABZBCC CA AB B或：P=I 2R P=UIcos tg=XL/R 解：(1)由已知条件可求得AZ ZCA CAAAS S1 1S2ZABZBCC CA AB B(2)S1闭合、S2断开时 IA=IC=10A IB=17.32 A 流过电流表

15、 AA、CC的电流变为相电流 IP，流过电流表BB的电流仍为线电流Il。因为开关S均闭合时 每相有功功率 P=1.5 kW 当 S1合、S2断时，ZAB、ZBC 的相电压和相电流不变，则PAB、PBC不变。P=PAB+PBC=3 kWAZ ZCA CAAAS S1 1S2ZABZBCC CA AB BIB=0A(3)S(3)S11断开、断开、SS22闭合时闭合时变为单相电路变为单相电路Z ZAB ABZ ZBC BCZ ZCA CAA AC CICAIAB ICA 仍为相电流仍为相电流 IP，IBC 变为变为 1/2 IP。IAB+IBC=10 A+5 A=15A IBC 变为变为 1/2 I

16、P，所以所以 负载负载ABAB、BCBC相的功率变为原来的相的功率变为原来的1/4。P=1/4 PAB+1/4 PBC+PCA=0.375 W+0.375 W+1.5 W=2.25 kWAZ ZCA CAAAS1 1S2ZABZBCC CA AB BIBC 某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40瓦 日光灯210盏(cos 1=0.5)，60瓦白炽灯90盏(cos 2=1),它们的额定电压都是220V，由380V/220V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,线路电流为多少？例例44：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N NA A30 30盏 盏

17、+70 70盏 盏B BC C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V(2)(2)计算线电流计算线电流U.设=220 0N NA A30 30盏 盏+70 70盏 盏B BC CA AN N三层二层 一层+B BC C例例55：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，这又是什么原因？解解:(1)(1)本系统供电线路图本系统供电线路图P(2)当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，所以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。(3)因为三楼灯多于二楼灯即 RR33 RR22,所以三楼灯比二楼灯暗。解：解：(1)(1)本系统供电线路图本系统供电线路图PA AN N三层二层 一层+B BC C三相电路计算小结负载形接法对称负载时：负载不对称时：各相电压、电流单独计算。负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。三相电路的计算要特别注意相位问题。负载Y形接法对称负载时：求电表读数时，可只算有效值，不算相位。三相总功率：负载对称时：和接法无关求电流就是运用欧姆定律，不同的接法，电压不同。