三相交流电PPT

三相交流电路概述：目前电力工程上普遍采用三相制供电。由三个幅值相等、频率相同（我们国家电网频率为50HZ)彼此之间相位互差120o的正弦电压所组成的供电系统。前面讲的交流电路，实际是三相电路的一相，因而称单相交流电路。另一方面，三相电路也可看作按一定规律组成的复杂交流电路，因而前面讨论的交流电路的一般规律和计算方法，在此仍然适用。三相制供电比单相制供电优越在发电方面：三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大。在输电方面：如果以相同电压将相同大小的功率输送到相同距离，三相输电线比单相输电线节省材料。在用电设备方面：三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、运行特性好等等。因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。1.三相交流发电机主要组成部分：电枢（是固定的，亦称定子）：定子铁心内圆周表面有槽，放入三相电枢绕组。磁极三相绕组n单相绕组（是转动的，亦称转子）三相绕组的三相电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位相差120°。+++AXBYZCXYZAB–+SNC铁心绕组AX任务1三相电源与三相负载三相交流电动势的产生t0三相对称电动势的产生te0UeVeWeeAeBeCXAYCBZSNXAYCBZXAYCBZXAYCBZSNXAYCBZ+•++••XAYCBZ+••+•+XAYCBZSNXAYCBZXAYCBZXAYCBZSN+•++••XAYCBZ+•++••XAYCBZ+••+•+U相V相W相+-AXuA+-BYuB+-CZuCXAYCBZSN6323265673423356112由于电机结构的原因,这三相绕组所发出的三相电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位相差120°。可将其表示为：2.相量形式tUusinmA)120sin(mBtUu)120sin()240sin(mmCtUtUuoC120UUoB120UUoA0UU3.对称正弦量幅值相等,频率相同,相位互相差120°的正弦量。对称正弦量特点为：0CBAUUU120°UA•UC•UB•120°120°三相电压相量图0CBAuuuuAuBuCu4.正弦量的相序三相交流电在相位上的先后次序称为相序。上述的三相电源的相序为A→B→C。在电力系统中一般用黄、绿、红区别A、B、C三相。Um–Umt02uAuCuB•顺序：相序为A→B→C。•逆序：相序为A→C→B。三相发电机中各绕组电动势到达幅值（或零值）的先后次序。三相电源的联接1.星形联接N中点或零点NABC把发电机三相绕组的末端接成作为与外电路相联接的端点。这种联接方式称为电源的星形联结。XYZCBA、、AUBUCUABUBCUCAU火线中线或零线火线火线线电压相电压目前，我国供电系统线电压380V，相电压220V。三相四线制N中点或零点NABCAUBUCUABUBCUCAU火线中线或零线火线火线线电压相电压根据KVL：BAABUUUCBBCUUUACCAUUU各线电压与相电压之间的关系为:三相电源各电压间的相量关系UA•UC•UB•ABU30o30o30oBCUCAU线电压的有效值用表示,相电压的有效值用Up表示。由相量图可知它们的关系为:lUp3UUloAAB303UUoBBC303UUoCCA303UUBAABUUUCBBCUUUACCAUUU2.Δ形联结ABC发电机三相绕组依次首尾相联，引出三条线，称为三角形联结。pUUlAABUUBBCUUCCAUUWWUVVWUUVUUUUUUPlUU•如果三相电源电动势对称，则三相电压的相量和为零，即：0WVUUUU•如果将某一相绕组接反，三角形回路中的总电压为：WWVUUUUUU2U1U2V1V2W1W2对称UUVUWUUUVUWUUABC交流电路中的用电设备，大体可分为两类：一类是需要接在三相电源上才能正常工作的叫做三相负载,如果每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等，则为对称负载，如三相电动机。另一类是只需接单相电源的负载，它们可以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载，但各相的复阻抗一般不相等，所以不是三相对称负载。如照明灯。三相负载的联接1.Y形联结iBiCiNiANAZBZCZ负载中电流:(略线路阻抗)0AUU120BUU120CUUAAAZUIBBBZUICCZUIC中性线中的电流为:CBANIIII若负载对称，即ZZZZCBAUA•UC•UB•IC•IA•IB•对称负载相量图0CBANIIII对称负载可以去掉中线。三相交流电动机ABCAUBUCUN如果三相负载对称,中线中无电流,故可将中线除去,而成为三相三线制系统。但是如果三相负载不对称,中线上就会有电流IN通过,此时中线是不能被除去的,否则会造成负载上三相电压严重不对称,使用电设备不能正常工作。•三相电动势和负载对称，各相电压和电流也都对称。只要某一相电压、电流求得，其他两相就可以根据对称关系直接写出；•各相电流仅由各相电压和各相阻抗决定。各相计算具有独立性。三相对称电路计算可归结为一相来计算。【例1】星形联接的三相负载，每相电阻R=6Ω，感抗XL=8Ω。电源电压对称，设，试求电流。VtSinuUV)30(2380解:因为负载对称，计算一相即可，现以U相为例。VUUUVU22033803VtSinuU2220AZUIUUU2286220225368arctanarctanRXLAtSiniU)53(222AtSintSiniAtSintSiniWV)67(222)12053(222)173(222)12053(222在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示，是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗，其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。阻抗的单位是欧。负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物，复合后统称“阻抗”，写成数学公式即是：阻抗Z=R+j(XL–XC)。其中R为电阻，XL为感抗，XC为容抗。如果(XL–XC)0，称为“感性负载”；反之，如果(XL–XC)0称为“容性负载”。【例2】在如图（a）所示的三相四线制电路中,外加电压UL=380V,试求各相负载电流及中线电流。·VUUp220338031解:相电压选为参考相量,则:37443750220340220jZUIAAAAU(a)ANCN′BUC·IAUB·R1＝4ΩjXL＝j3ΩR3＝6Ω－jXC＝－j8ΩIC·IB·R2＝5ΩIN·电路图UA·AZUBBBI120445120220AjZUICCC17322531012022086120220中线电流为975.6217322120443744CBANIIII中线的作用:中线在三相电路中的作用是既能为用户提供两种不同的电压,同时又为星形联接的不对称负载提供对称的220V相电压。因此,为了保证负载的相电压对称,在中线的干线上是不准接入熔断器和开关的,而且要用具有足够机械强度的导线作中线。IC·IB·IN·IA·UB·IB·IC·UC·UA·36.9°97.1°53.1°(b)相量图负载的三角形联接（△形）若忽略端线阻抗（ZL=0）,则电路具有以下关系。iCABCiBiAiCAiBCiAB–+uAB–+uBC–+uCAABZBCZCAZ(2)负载线、相电流之间的关系线、相电压对应相等(1)负载线、相电压之间的关系各相负载相电流分别为ABABABZUIABABABarctanRXBCBCBCarctanRXCACACAarctanRX各相负载的电压与电流相位差分别为pCABCABUUUUUlBCBCBCZUICACACAZUI(2)负载线、相电流之间的关系根据KCL，负载线、相电流之间的关系为CAABAIIIABBCBIIIBCCACIII若负载对称，即ZZZZCABCABCABCABZUIIIIppCABCABRXarctanCABCAB和则负载相电流也是对称的，即IA•IB•IC•ICA•IAB•IBC•显然三个线电流也对称，若有效值用Il表示，则有IA=IB=IC=Il，且；相位上，线电流滞后相应的相电流30o。P3IIliCABCiBiCAiBCiAB–+uAB–+uBC–+uCAABZBCZCAZ(3)各线电流由两相邻相电流决定。在对称条件下,线电流是相电流的倍,即,且滞后于相应的相电流30°。3PII31由上述可知,在负载为三角形联接时,相电压对称。若某一相负载断开,并不影响其他两相的工作。AIBICIABIBCICAI0120030相量图【例3】如图所示的三相三线制电路中,各相负载的复阻抗Z=(6+j8)Ω,外加线电压380V,试求正常工作时负载的相电流和线电流。iBiCiAZABiBCiCAiZZA3810380ZUIlP式中,每相阻抗为：10862222XRZ则线电流为：A8.653833PlII解：由于是对称电路,所以每相相电流为：不对称三相电路计算•不对称三相电路：三相电源不对称或各相负载阻抗不相等时，电路中的各相电流是不对称的。•三相电源的不对称程度很小，可近似地当作对称来处理。【例5】电路如图，若不对称Ｙ形负载接于对称三相电源上，电源相电压为220V，U相接一只220V、100W灯泡，V相、W相各接入一只220、200W灯泡，中线阻抗不计，求各相电流和中线电流。解中线阻抗不计，各相电压对称，三相可以分别计算。0'NNUARUIUUU0455.04840220ARUIVVV120909.0242120220ARUI120909.0242120220)3455.0455.0()3455.0455.0(455.0jjIIIIWVUNA180455.0455.0三相负载的联接原则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。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)。N+++–––1uL1L2L32u3u1i2i3iNi12i23i31iZ31Z12Z23负载的额定电压=电源的线电压应作联结N+++–––1uNR1R2R3L1L2L32u3u1i2i3iNi应作Y联结负载的额定电压=电源的相电压ABCN电灯等单相负载为三相四线制电动机负载为三相三线制两者皆为星形联接电动机和家用电器在使用时的供电线路及负载连接形式.三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定。当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联接；当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联接。注意三相四线制三角形联接星形联接NABCZ3Z2Z1M3~负载对称时：cos3ppIUP三相电路的功率CBAPPPP三相总有功功率：由负载性质决定3plplIIUU星形接法时：3plplIIUU三角形接法时：cos3llIUP三相电路的功率llllllIUSIUQIUP3sin3cos3有功功率：无功功率：视在功率：在三相负载对称的条件下：灯组，