三相交流电路.

第6章三相电路第六章三相交流电路概述：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相系统。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。第6章三相电路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：如果以同样电压将同样大小的功率输送到同样距离，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。第6章三相电路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第一节三相电源与三相负载一、三相电源第6章三相电路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第6章三相电路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CBAuuuuAuBuCu第6章三相电路4、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第6章三相电路二、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。三相四线制第6章三相电路架空线路我国国家标准规定的电力网额定电压有3、6、10、35、60、110、220、330、500kV。架空线路电力线路防震锤导线避雷线绝缘子杆塔线夹基础接地装置电缆线路目前我国主要有：华东、华南、华中、华北、东北、西南、西北七大电力网。第6章三相电路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第6章三相电路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第6章三相电路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第6章三相电路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、三相负载的联接第6章三相电路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第6章三相电路如果三相负载对称,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。第6章三相电路例1图中电源电压对称，线电压U=380V，负载为电灯组，每相电灯（额定电压220V）负载的电阻400。试计算：(1)求负载相电压、相电流；(2)如果A相断开时，其他两相负载相电压、相电流；(3)如果A短路时，其他两相负载相电压、相电流；(4)如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负载相电压、相电流。AUCUiBiCiANAZBZCZABCAUBUCUNBU解：（1）负载对称时，可以不接中线，负载的相电压与电源的相电压相等（在额定电压下工作）。V2203380CBAUUUA55.0400220CBAIII第6章三相电路AUCUiBiCiANAZBZCZABCAUBUCUNBU(2)如果A相断开时，其他两相负载相电压、相电流；串联）V(1902380CBUU0AI灯暗）A(475.0400190CBII(3)如果A短路时，其他两相负载相电压、相电流；线电压）V(380CBUU灯亮）A(95.0400380CBII超过了的额定电压，灯将被损坏。(4)如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负载相电压、相电流。因有中线，其余两相未受影响，电压仍为220V。但A相短路电流很大将熔断器熔断。中线的作用是什么？第6章三相电路例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:9.36449.3650220340220jZUIAAAAU(a)ANCN′BUC·IAUB·R1＝4ΩjXL＝j3ΩR3＝6Ω－jXC＝－j8ΩIC·IB·R2＝5ΩIN·电路图UA·AZUBBBI120445120220AjZUICCC1.173221.531012022086120220第6章三相电路中线电流为1.975.621.17322120449.3644CBANIIII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)相量图第6章三相电路2、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第6章三相电路(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第6章三相电路(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相量图第6章三相电路例4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：第6章三相电路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~