工学第四章三相交流电路.pptx

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,4-,#,4-,1,第四章,三相交流电路,4-,2,第四章 三相交流电路,4.1,三相交流电源,4.1.1,三相电动势的产生,4.1.2,三相交流电源的连接,4.2,三相负载及三相电路的计算,4.2.1,星形接法及计算,4.2.2,三角形接法及计算,4.3,三相电路的功率,4-,3,引言,单相交流电路,：,它的电源是一个交流电动势；,三相交流电路：,它是由三个频率相同、幅值相等、相位互差,120,的电动势作为电源。,三相交流电路优点：,（,1,）易于获得；,（,2,）主要负载,-,交流电动机结构简单，可靠性高；,（,3,）适于远距离输电，更经济。,4-,4,三相电动势的产生,N,S,A,X,e,在两磁极中间，放一个线圈。,根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由,A,X,。,让线圈以,的速度顺时,针旋转。,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,单相,交流电动势。,4-,5,一、三相交流电动势的产生,A,X,Y,C,B,Z,S,N,定子,转子,定子中放三个线圈：,A,X,B,Y,C,Z,首端,末端,三线圈空间位置,各差,120,o,转子装有磁极并以,的速度旋转。三个,线圈中便产生三个单相电动势。,4-,6,二、三相电动势的表示式,三相电动势的特征：,大小相等，频率相同，相位互差,120,。,1.,三角函数式,4-,7,2.,相量表示式及相互关系,E,m,4-,8,4.1.2,三相交流电源的连接,一、星形接法,A,X,Y,C,B,Z,N,1.,连接方式,4-,9,（中线）,（火线）,（火线）,（火线）,A,X,Y,C,B,Z,N,三相四线,制供电,火线（相线）,:,A,B,C,中线（零线）：,N,4-,10,2.,三相电源,星形接法的两组电压,相电压,：,火线对零线间的电压。,A,C,B,N,120,120,120,4-,11,线电压,：,火线间的电压。,C,A,B,N,注意规定的,正方向,4-,12,线电压和相电压的关系：,30,4-,13,同,理：,4-,14,线电压与相电压的通用关系表达式：,-,为相电压,-,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,4-,15,二、三角接法,A,A,X,Y,C,B,Z,B,C,特点：,线电压,=,相电压,4-,16,短路,+,E,三个电源串接,能否造成短路？,直流电源行吗？,A,X,Y,Z,B,C,问题讨论,+,+,+,-,-,-,E,E,E,直流电源串接不行，,三相交流电源可以，,为什么？,4-,17,A,X,Y,Z,B,C,E,m,三相交流电源中三个,电源可以串接的原因,在于：,三个电源的电压任何瞬间相加均为零。,4-,18,星形接法,A,C,B,N,Z,Z,Z,4.2,三相负载及三相电路的计算,三角形接法,A,C,B,Z,Z,Z,负载也有两种接法,:,4-,19,A,C,B,N,Z,Z,Z,相电流,(,负载上的电流,),：,4.2.1,星形接法及计算,线电流,(,火线上的电流,),：,4-,20,A,C,B,N,Z,Z,Z,一、星形接法特点,相电流,=,线电流,*,:,零线电流,4-,21,*,线电压,=,相电压,线电压领先于相电压,30,。,A,C,B,N,Z,Z,Z,4-,22,A,C,B,N,Z,A,Z,B,Z,C,二、负载星形接法时的一般计算方法,解题思路：,一般线电压 为已知，然后根据电压和负载求,电流。,4-,23,1.,负载不对称时，各相单独计算。如：,已知：,三相负载,R,、,L,、,C,以及 三相线电压：,求：各相、各线及中线电流,C,R,A,B,N,L,C,4-,24,解：,(1),C,R,A,B,N,L,C,相,电,压,线,电,压,4-,25,C,R,A,B,N,L,C,令：,则相电压为：,4-,26,(2),相电流,C,R,A,B,N,L,C,4-,27,(3),中线电流,(4),各电流相量关系,4-,28,2.,负载对称时，只需计算一相。,如：,则：,据此可直接得出另两相电流：,（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,有效值即可。,4-,29,负载对称时,问题及讨论,零线是否可以取消？,答：三相完全对称时，零线可以取消。称为,三相三线制。,A,C,B,Z,Z,Z,4-,30,例,1,：,若,R,1,=,R,2,=,R,3,=5,，求线电流及中性线电,若,R,1,=5,R,2,=10,R,3,=20,求线电流及,一星形连接的三相电路，电源电压对称。设电源线电压 。负载为,电灯组，,流,I,N,;,中性线电流,I,N,。,N,+,+,+,N,R,1,R,2,R,3,N,L,1,L,2,L,3,4-,31,中线电流,解：,已知：,(1),线电流,线电流对称,例,1,：,R,1,=,R,2,=,R,3,=5,，,求线电流及中性线电流,I,N,;,+,+,+,N,R,1,R,2,R,3,N,L,1,L,2,L,3,4-,32,+,+,+,N,R,1,R,2,R,3,N,L,1,L,2,L,3,(2),三相负载不对称,R,1,=5,、,R,2,=10,、,R,3,=20,分别计算,各线电流,中线电流,4-,33,应用实例,-,照明电路,A,C,B,.,.,.,一层楼,二层楼,三层楼,N,正确接法,:,每层楼的灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：,则每盏灯上都可,得到额定的工作电压,220V,。,4-,34,照明电路的一般画法,零线上不能加,刀闸和保险,A,B,C,N,.,.,.,一,层,二,层,三,层,4-,35,讨论,照明电路能否采用三相三线制,供电方式？,A,C,B,.,.,.,一层楼,二层楼,三层楼,N,不加零线,会不会出,现问题,?,4-,36,设线电压为,380V,。,A,相断开后，,B,、,C,两相串连，电压,U,BC,（,380V,）加在,B,、,C,负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为,190V,。,问题,1,：,若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,情况如何,?,A,C,B,.,.,.,一层楼,二层楼,三层楼,分析：,结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。,4-,37,问题,2,：,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,1/4,）结果如何？,结果：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。,A,C,B,R,2,R,3,分析,4-,38,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，,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，而且必须保证零线可靠。,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允许接刀闸。,4-,39,4.2.2,三角形接法及计算,A,C,B,特点,：,负载相电压,=,线电压,4-,40,各电流的计算,A,C,B,Z,AB,Z,BC,Z,CA,相电流,线电流,4-,41,（,2,）负载对称时（,Z,AB,=,Z,BC,=,Z,CA,=,Z,），,各相电流有,效值相等，相位互差,120,。有效值为：,A,C,B,Z,AB,Z,BC,Z,CA,（,1,）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。,4-,42,同理：,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,A,B,C,4-,43,负载对称时三角形接法的特点,A,C,B,注意电路,中规定的,正方向,4-,44,负载对称时：,4.3,三相电路的功率,三相总有功功率：,由负载,性质决定,星形接法时：,三角形接法时：,4.3.1,三相电路的功率的计算,4-,45,有功功率：,无功功率：,视在功率：,在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：,4-,46,三相交流电路的小结（,1,）,-,三相电源,三相三线制,三相四线制,A,C,B,N,A,C,B,A,C,B,三相电源一般都是对称的，而且多用三相四线制接法。,4-,47,三相交流电路的小结,(2)-,三相负载,星形负载,三角形负载,A,C,B,N,Z,Z,Z,A,C,B,Z,Z,Z,4-,48,三相交流电路的小结,(3)-,三相电路计算,负载,形接法,对称负载下：,各相电压、电流单独计算。,负载不对称时：,负载对称时：,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。,三相电路的计算要特别注意相位问题。,负载,Y,形接法,电源对称时：,4-,49,三相交流电路的小结,(4)-,三相功率计算,三相总功率,：,负载对称时：,和接法,无关,4-,50,判断对错,+,Z,2,Z,3,Z,1,N,+,+,N,L,1,L,2,L,3,4-,51,判断对错,+,Z,2,Z,3,Z,1,N,+,+,N,L,1,L,2,L,3,4-,52,练习,1,：,Z,3,Z,2,Z,1,N,+,+,+,N,L,1,L,2,L,3,+,+,+,Z,12,Z,23,Z,31,+,+,+,L,1,L,2,L,3,解：,4-,53,练习,1,：,Z,3,Z,2,Z,1,N,+,+,+,N,L,1,L,2,L,3,+,+,+,Z,12,Z,23,Z,31,+,+,+,L,1,L,2,L,3,4-,54,练习,2,：,i,1,N,i,2,N,i,C,解：,X,L,N,L,1,L,2,L,3,R,i,1,i,2,X,L,R,X,L,R,X,C,i,3,4-,55,练习,2,：,解：,i,1,N,i,2,N,i,C,X,L,N,L,1,L,2,L,3,R,i,1,i,2,X,L,R,X,L,R,X,C,i,3,4-,56,练习,2,：,解：,i,1,N,i,C,i,2,N,X,L,N,L,1,L,2,L,3,R,i,1,i,2,X,L,R,X,L,R,X,C,i,3,4-,57,练习,2,：,解：,i,1,N,i,C,i,2,N,X,L,N,L,1,L,2,L,3,R,i,1,i,2,X,L,R,X,L,R,X,C,i,3,4-,58,练习,3,：,解：,X,L,N,L,1,L,2,L,3,R,i,1,i,2,X,L,R,R,X,C,i,3,4-,59,L,1,L,2,L,3,X,C,R,X,L,R,R,练习,4,：,解：,4-,60,L,1,L,2,L,3,X,C,R,X,L,R,R,练习,4,：,解：,4-,61,L,1,L,2,L,3,X,C,R,X,L,R,R,练习,4,：,解：,4-,62,L,1,L,2,L,3,X,C,R,X,L,R,R,练习,4,：,解：,4-,63,三相对称负载作三角形连接，,U,L,=220V,，当,S,1,、,S,2,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)S,1,合、,S,2,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,。,练习,5,：,Z,31,A,2,A,1,A,3,S,1,S,2,Z,12,Z,23,L,3,L,1,L,2,4-,64,或：,P,=,I,2,R,P,=,UI,cos,tg,=X,L,/R,解：,(1),由已知条件可求得,Z,31,A,2,A,1,A,3,S,1,S,2,Z,12,Z,23,L,3,L,1,L,2,4-,65,2)S,1,闭合、,S,2,断开时,I,1,=,I,3,=10A,I,2,=17.32 A,流过电流表,A,1,、,A,3,的电流变为相电流,I,P,，流过电流表,A,2,的电流仍为线电流,I,L,。,因为开关,s,均闭合时,每相有功功率,P,=1.5 kW,当,S,1,合、,S,2,断时，,Z,12,、,Z,23,的相电压和相电流不,变，则,P,12,、,P,23,不变。,P,=,P,12,+P,23,=,3,kW,Z,31,A,2,A,1,A,3,S,1,S,2,Z,12,Z,23,L,3,L,1,L,2,4-,66,I,2,=0A,3)S,1,断开、,S,2,闭合时,变为单相电路,L,1,Z,12,Z,23,Z,31,L,3,I,31,I,12,I,31,仍为相电流,I,P,，,I,12,变为,1/2,I,P,。,I,1,=,I,3,=10+5=15A,I,2,变为,1/2,I,P,，,所以,L,1,L,2,、,L,2,L,3,相的功率变为原来的,1/4,。,P,=1/4,P,12,+,1/4,P,23,+P,31,=,0.375 W+0.375 W+1.5 W =2.25,kW,Z,31,A,2,A,1,A,3,S,1,S,2,Z,12,Z,23,L,3,L,1,L,2,4-,67,4-,68,4-,69,4-,70,