第5章-三相正弦交流电路要点教学内容.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第5章-三相正弦交流电路要点,图512 交流发电机的横截面图,为始边和转轴所构成的平面与中性面MM,之间夹角。,假定气隙中磁场均沿半径方向，且磁感应强度沿着气隙圆周按正弦规律分布，即,式中 为气隙磁感应强度的最大值。,中性面,铁心表面磁感应强度为零的那些点组成的平面。,线圈绕轴转动，始边A和末边X都将垂直地切割磁力线而产生感应电动势。,始边A的感应电动势 的参考极性是始端为正，线圈边的长度为，线圈边的线速度为 ，则：,（512）,图512,线圈末边X和转轴所构成的平面跟中性面的夹角为 ，若设末边 X的感应电动势 的参考极性是末端为正，则,（513）,设整个线圈的电动势的参考极性是末端X为负始端A为正，则,（514）,设t0时，线圈始边A和转轴所构成的平面跟中性面的夹角为,，,线圈的角速度为 ，经过t秒,后，此夹角将是,，则有,令 ，即得,（515）,在发电机的铁心上安装三个相同的线圈AX、BY和CZ，这三个线圈的始端A、B和C在空间彼此相隔 。,图513,设在t0时，线圈始边A、B、C分别与转轴所构成的平面跟中性面的夹角为,、，,这三个线圈中的电动势可表示为,三个电动势,、,的参考极性均是末端为负始端为正。,电动势的特点：,（1）有效值和角频率相同；,（2）在相位上彼此相差,，,是对称三相电动势。,（516）,图5l4,式（516）的相量式为,（517）,线圈AX、BY、CZ分别称为A相、B相、C相线圈（或绕组），具有三相绕组的发电机叫做,三相交流发电机,。,5.2 三相电源绕组的连接法,图52l,在三相发电机的每相绕组两端都用两根导线接上负载，,每相绕组,与另外两相不发生关系，这样的三相制电路称为,互不联系的三相电路,。,5.2.1 电源绕组的星形接法（Y形接法）,图522,把三相电源绕组的末端（X、Y、Z）连接起来，成为一公共点N，从始端（A、B、C）引出三条端线，这种连接称为,星形接法,（,Y形接法,）,。,概念,相线（火线）,从每相绕组始端引出的导线。,中性点,每相绕组末端导线相连的公共点N。,中性线（中线）,从中性点引出的导线。,三相四线制,具有中线的三相供电系统，用符号Y,N,表示。,三相三线制,中性线不引出，用符号Y表示。,相电压,每根相线与中性线间的电压，分别用,、,表示。,线电压,每两根相线始端之间的电压，分别用,、,表示。,设三个相电压的参考极性均是相线为正、中线为负，略去电源的内阻抗，三个相电压分别等于对应相的电动势：,由此,（,5,2,1,）,式中，,，,它们分别是三个相电压的有效值。从上式看出，三个相电压也是对称的。,图,5,2,3,设线电压 的参考极性是A为正B为负，的参考极性是B为正C为负，的参考极性是C为正A为负。从图看出，和 的参考极性相同，而与 的参考极性相反；,同理,即星形连接时，线电压相量等于相应的相电压相量之差。,根据式（52l）和上式，作出相电压和线电压的相量图。从图可知,同理可得,表示,线电压,，表示,相电压,，则一般关系式为,（522）,即星形接法时线电压等于相电压的 倍，线电压是对称的，它较相应的相电压超前,。,把图（a）中各电压相量分别平移后，得到图（b）所示的图形。,图形的特点：等边三角形的三条边分别代表三个线电压相量（箭矢的方向是从AB、BC和CA），从三角形三个顶点分别指向中心N的三个矢量代表三个相电压相量。图（b）所示的相量图称为,位形图,。,位形图的特点：,电路中的各个点在位形图中有对应点，此点的位置代表电路中对应点的电位；,电路中A点对B点的电压相量，在位形图中就是从A点指向B点的矢量。,图525,5.2.2 电源绕组的三角形接法（形接法）,将一相绕组的末端与另一相绕组的始端相接组成一封闭三角形，再从彼此连接的各点引出三根导线作为连接负载之用，这样的连接法称为,三角形接法,（,形接法,）,图526,三角形接法端线之间的线电压也是电源每相绕组的相电压:,统一写为,（523）,回路的总电动势为,图527,和 的相量和的数值与 的数值相等，相位相反，故,回路内没有环流。,如果把其中一相反接（如图（a）C相反接），总电动势相量为,（524a）,根据上式和相量图（b），可知,（524b）,如何判别三相电源绕组三角形接法是否正确？在未发电之前把其一相断开并接入一电压表，如图529所示，发电时若电压表读数几乎等于零或比其中一个相电压小得多，则表示绕组接法正确，若读数是相电压的两倍，则说明其中有一相接反。,图529,星形接法与三角形接法的比较：,第一，采用星形接法时，发电机绕组的电压较低，绝缘等级也较低；,第二，采用星形接法时可引出中性线，构成三相四线制供电系统，对用户可供给两种不同的电压，以适应照明和动力的需要。,第三，采用三角形接法时绕组电流较小，导线可以细些，这是星形接法所不,及的。,5.3 三相负载的连接法,5.3.1负载的星形接法,三相负载的星形接法如图，三个负载 、的一端连在一起并且接于三相电源的中线上，另一端分别与三根相线A、B、C相接。,图531,各相负载的电流称为,相电流,，图中的,、,相电流的参考方向符合无源惯例。,各相线中的电流称为,线电流,，图中,、，,线电流的参考方向规定从电源到负载。,负载作星形连接时，线电流就是相电流，即,用 表示线电流，表示相电流，可统一写为,（531）,中线电流,用 表示，规定其参考方向为从负载中点到电源中点，它等于各相电流相量的和，即,（532）,在三相四线制中，负载的线电压就是电源的线电压，且负载中点的电位就是电源中点的电位，所以每相负载的相电压就等于电源的相电压。由于电源电压是对称的，因此，负载的线电压和相电压同样也是对称的，且相电压的大小等于线电压除以 ，即,（533）,1.三相对称负载,对称负载,指三相负载的复阻抗相等，即,忽略输电线阻抗，负载相电压等于电源相电压，负载相电流可表示为,相量图(相电流)是对称的，中线电流,（534）,图532,对称负载作星形接法时中性线上电流为零，因而有无中性线对电路毫无影响，故可以取消中性线，这样就构成三相三线制供电系统。,图533,2三相不对称负载,当三相负载不对称时，如果忽略了相线和中性线的阻抗，则负载的相电压总是等于电源的相电压，相电流不对称，中性线有电流存在，不能取消中线。,在三相负载不对称的,情况下，若忽略相线,的阻抗及电源的内阻,抗，而设中性线有阻,抗 Z,N,（Y,N,=1Z,N,），,负载的相电压是不对,称的。,（535）,根据KVL，可得,（536）,设结点电压为 ，按照结点分析法，对N,点可列出方程：,由于电源相电压和线电压是对称的，它们的位形图如左下图。从N,点作矢量N,N代表结点电压 ，再从A、B、C作指向N,的矢量AN,、BN,和CN,，从式（536）可知，它们就是负载相电压 、。由右图可看出，它们是不对称的。,例 531如图所示的,电路中，对称三相电源给不,对称三相负载供电，已知,，求当中线断开时，两中点间的电压 及三相负载的相电压。,解 把各已知量代入式（535），得,由式（536）得,每相负载接于两根相线之间，负载的,相电压,等于电源的,线电压,，即,（,5,3,7,）,根据KCL，在A、B、C各点处流入的电流应等于流出的电流，相量表示式为,（538）,5.3.2 负载的三角形接法,图539,如果是对称负载，则各相电流的数值相等，即,（539）,且各相电流与对应的相电压之间的相位差均为 ，则线电流和相电流的关系：,在三角形接法且负载对称时，线电流的大小等于相电流的 倍，即,在相位上各线电流比相应的相电流落后。,5.4 三相负载的功率,5.4.1 对称三相负载的功率,当各相负载对称时，各相的有功功率都是相同的，设负载相电压为,，,相电流为,，,相电压对相电流的相位角为 ，则有,(541）,当负载为星形连接时,（542）,当负载为三角形连接时,（543）,在以上两种情况下均有,代入式（54l）得三相负载吸收的有功功率表示式为,（544）,同理，当负载对称时三相负载吸收的无功功率及视在功率为,（545）,（546）,功率因数,（547）,三相负载吸收的瞬时功率为,每一相的瞬时功率分别为,注意到,故有,（548）,如图所示的三相对称负载，设每相负载的电阻 ，感抗 接入 380 V三相三线制电源。,比较在星形接法和三角形接法两种情况下，三相电功率的大小有何不同。,每根负载阻抗的模为,1.星形接法时，负载的相电压,线电流等于相电流，即,负载的功率因数,星形接法时三相负载吸收的有功功率为,2.三角形接法时，负载的相电压等于线电压,负载的相电流,线电流为,负载的功率因数不变，仍为,，,故三角形接法时三相负载吸收的有功功率为,5.4.2 不对称三相负载的功率,当各相负载不对称时，各相的有功功率都是不相同的。设各相负载相电压分别为,、,，,相电流分别为,、，,相电压对相电流的相位角为,、，,则,三相负载吸收的有功功率之和,三相负载吸收的无功功率之和,三相负载吸收的视在功率为,对于三相三线制电路，负载吸收的有功功率,为,：,式中，、分别为电流,、,线电压,对线,电压 、电流 的相位角。,证明：设三相,负载作Y形连,接，负载均为,电感性，且不,对称。,如果负载接到三个线电压是对称的电源，但三个相电压不再对称。,对于无中线的Y形连,接，三相电流的瞬时,之和为零，即,或,三相负载吸收的瞬时,功率为,以 为参考向量，则,的初相角为,，,的初相角为,，,为,对,的相位角，有,所以，,以 为参考向量，则 的初相角为,，,的初相角为,，,为,对,的相位角，有,所以,，,则三相负载吸收的有功功率为,：,1.一星形联接的三相负载,每相的电阻 ,感抗 。电源电压对称,设,，,试求电流,、,、。,2.有三个相同的电感性负载，每个负载的电阻为6 ，感抗为8 ，把它们接成Y形后再接于线电压为380V的三相对称电源上。试求：线电流、相电流、功率因数及三相电路的有功功率、无功功率和视在功率。,3.如图所示是星形对称电阻性负载从单相电源获得三相对称电压的电路。已知每相负载电阻 ，电源频率 ，试求电路中所需的L和C的数值。,4.一组电压 为380V的三相电源上接有两组对称的三相负载：一组是三角形联接的电感性负载，每相阻抗 ；另一组是星形联接的电阻性负载，每相电阻 ，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。,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,