第5章-三相电路new.ppt

下一页,总目录,章目录,返回,上一页,第,5,章 三相电路,5.1,三相电压,5.2,负载星形联结的三相电路,5.3,负载三角形联结的三相电路,5.4,三相功率,5.1,三相电压,5.1.1,三相电压的产生,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。,W,1,U,2,V,1,U,1,V,2,S,N,+,_,+,+,+,W,2,三相交流发电机原理图,工作原理：动磁生电,三相绕组示意图,每相电枢绕组,定子,(,电枢）,转子,(,磁极）,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对称的单相正弦电压。,励磁绕组,三相对称电压的特征：大小相等，频率相同，相位互差,120,。,相量图,波形图,相量表示,三相对称正弦电压瞬时表示式,对称三相电压的瞬时值之和为,0,，即,三相交流电压出现正幅值,(,或相应零值,),的顺序称为,相序。,供电系统三相交流电的相序为,U,1,V,1,W,1,。,短路,+,E,1,3,2,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？,5.1.2,三相电压的连接,(1),连接方式,中性线或零线,中性点,端线或相线,相电压,U,P,：端线与中性线间,(,发电机每相绕组,),的电压,线电压,U,L,：端线与端线间的电压,+,+,+,+,+,+,(,地线,),(,火线,),三相电源一般为,星形接法,，即发电机三个绕组尾端相联,(2),线电压与相电压的关系,根据,KVL,定律,由相量图可得,相量图,30,30,30,线电压与相电压的通用关系表达式：,低压配电系统中：,U,P,=,220V,U,L,=,380V,3.,三相电源的三角形联结,5.2,负载星形联结的三相电路,三相负载,不对称三相负载：,不满足,Z,1,=,Z,2,=,Z,3,如单相负载组成的三相负载,对称三相负载：,Z,1,=,Z,2,=,Z,3,如,三相电动机,1.,三相负载,单相负载：,只需一相电源供电,如,照明负载、家用电器,负载,三相负载：,需三相电源同时供电,如,三相电动机等,三相负载的连接,三相负载也有,Y,形和,形,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,。,2.,负载,Y,形联结的三相电路,线电流,I,L,：,流过端线的电流,（,火线上的电流）,相电流,I,P,：,流过每相负载的电流,结论：,负载,Y,形连结时，线电流等于相电流。,(1),连结形式,N,电源中性点,N,负载中性点,零线电流,(2),负载,Y,形联结三相电路的计算,负载的相电压电源相电压,负载端的线电压电源线电压,线电流相电流,零,线电流,负载,Y,形联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算。,负载对称时,中性线无电流,(3),对称负载,Y,形联结三相电路的计算,所以负载对称时，,三相电流也对称。,负载对称时，只需计算一相电流，其他两相电流可根据对称性直接写出。,因为三相电压对称，且,Z,1,=Z,2,=Z,3,，,负载对称时,问题及讨论,零线是否可以取消？,答：,Y,形连接，三相完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制。,Z,Z,Z,例,1,：,一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压 。负载为白炽灯组。若,R,1,=,R,2,=,R,3,=5,，求线电流及中性线电流,I,N,;,若,R,1,=5,R,2,=10,R,3,=20,求线电流及中性线电流,I,N,。,中性线电流,解：,已知,(1),线电流,三相对称,(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,中性线电流,问题及讨论,N,N,(1)U,相短路,U,相短路电流很大，将,U,相中的熔断器熔断，而,V,相和,W,相未受影响，其相电压仍为,220V,。,(2)U,相短路，中性线断开,(3)U,相断路,V,相和,W,相不受影响,在上例中，试分析下列情况,此情况下，,L,2,相和,L,3,相的白炽灯组上所加的电压都超过额定电压,(220V),这是不容许的。,L,2,、,L,3,相电灯仍承受,220V,电压,正常工作。,L,2,、,L,3,相电灯仍承受,220V,电压,正常工作。,问题及讨论,N,N,(4)U,相断路，中性线断开,R,2,和,R,3,串联接在线电压,U,VW,380V,的电源上，两相电流同相。,在上例中，试分析下列情况,变为单相电路，,如图,(b),所示,由图可求得,灯泡烧毁,结论,(1),中性线的作用：,保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。,(2),不对称负载,Y,形连结,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。,(3),若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。,思考题,:,为什么中性线上不接开关，也不接入熔断器？,电路中除了三相对称负载电动机外，还接了大量的电灯或者其他单相负载于各相中，经常它们处于不对称工作状态。如果中性线上接有开关或者熔断器，,一旦由于某种原因可能开关断开或者熔断器熔断，接成,Y,形的各组单相负载上的各相电压将不对称，有的相电压可能会超过单相负载的额定电压，造成损坏,，,而有的相电压可能会低于额定电压，使得负载不能正常工作,，所以在中性线上不能接入开关或者熔断器。,三相三线制供电时各相电流的计算,A,N,N,C,B,求：各相电流,已知：,每盏灯的额定值为,:,220V,、,100W,用结点电压法,R,R,R,R,N,N,A,B,C,每盏灯为,220V,、,100W,R,R,R,R,N,N,A,B,C,、,、,代入,R,值得,应用实例,-,照明电路,A,C,B,.,.,.,一,楼,二楼,三楼,N,正确接法,:,每层楼灯相互并联,然后分别接至各相电压上。,每盏灯上,额定的工作电压,220V,。,能否取消中线,？,设电源电压为：,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、三楼灯数目相等，而且仍然接通,情况如何,?,A,C,B,.,.,.,一楼,二楼,三楼,分析：,结果：,二、三楼电灯全部变暗，,不能正常工作。,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,1.,连结形式,5.3,负载三角形联结的三相电路,特点,1:,负载相电压,=,电源线电压,即,U,P,=,U,L,一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称,即,2.,分析计算,U,12,=,U,23,=,U,31,=,U,Z12,=,U,Z23,=,U,Z31,=,U,L,=,U,P,(1),负载相电压与电源线电压,相电压,:,每相负载的端电压,、,线电压,:,端线之间的电压,、,线电流不等于相电流,线电流,:,流过端线的电流,相电流,:,流过每相负载的电流,、,(2),负载相电流与电源线电流,负载对称时,相电流对称,(,大小相等，幅角相差,120,o,),线电流也对称,(,大小相等，幅角相差,120,o,),负载对称,(,Z,12,=Z,23,=Z,31,=Z,),时：,电源线电压对称,相量图,由相量图可求得,线电流比相应的相电流滞后,30,。,对比,A,C,B,N,Z,Z,Z,相电压总是对称的,与负载无关,特点：,相电压,=,线电压,特点,:,相电流,=,线电流,线电流,=,相电流,且落后,30,线电压,=,相电压,且领先,30,中线,能保证负载两端的相电压对称。,星形,对称负载,三角形,对称负载,A,C,B,A,B,C,三相负载的连接原则,负载的额定电压,=,电源的线电压,应作,形连接,负载的额定电压,=,电源线电压,应作,Y,形连接,应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的连接方式无关。,5.4,三相功率,无论负载为,Y,形或,形,联结，每相有功功率都应为,P,P,=,U,P,I,P,cos,p,对称负载,形,连接时,同理,对称负载,Y,形,连接时,相电压与相电流的,相位差,由负载决定,当负载对称时，每相有功功率相等，则总功率为：,P=,3,U,P,I,P,cos,P,所以,例,1,：,三相电路如图所示，每相,R=,8,，,X,L,=,6,，线电压,380V,，试求（,1,）每相负载的相电流和电路的线电流。,（,2,）三相负载的平均功率、无功功率和视在功率的大小。,解,：（,1,）,负载三角形连接，电源的线电压等于负载的相电压,线电流,=,相电流,且落后,30,例,2:,各组负载的相电流,由于三相负载对称，所以只需计算一相，其他两相可依据对称性写出。,线电压,U,L,为,380 V,的三相电源上，接有两组对称三相负载：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,Y,=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。,设电源线电压,解：,设电源相电压,负载三角形联结时，,负载,相电压,=,电源线电压，,其相电流为,负载星形联结时,，,电源相电压,=,负载相电压，,且,负载相电流等于负载线电流,为,(2),电路线电流,负载三角形联结时，,线电流,=,相电流 ，线电流相位比相电流滞后,30,o,其相电流为,负载星形联结时,，相电流等,于线电流,(3),三相电路的有功功率,某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装,40,W,日光灯,210,盏,(cos,1,=0.5),，,60,W,白炽灯,90,盏,(c,os,2,=1),它们的额定电压都是,220V,，由,380,/,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,？,解,:,(1),该照明系统与电网连接图（连接规则：负载尽可能均匀地分配在各相上,每个负载得到额定电压）,N,N,L,L,1,1,30,P,u,L,L,2,2,L,L,3,3,1,i,N,N,L,L,1,1,70,1,L,i,L,2,i,P,u,+,L,L,2,2,L,L,3,3,30,70,70,日光灯,30,白炽灯,练习题,(2),计算线电流，,设,N,N,L,L,1,1,30,P,u,L,L,2,2,L,L,3,3,N,N,L,L,1,1,70,1,L,i,L,2,i,P,u,+,L,L,2,2,L,L,3,3,30,70,70,日光灯,30,白炽灯,i,1,三相电路的小结,(1)-,三相电路计算,负载,形接法,对称负载时：,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。,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：,三相交流的小结,(2)-,三相功率计算,三相总功率,：,负载对称时：,和接法,无关,