电工电子技术第四章课件NEW

1第4章三相电路目前世界上电力系统的供电方式，绝大多数采用的是三相制。所谓三相制，是由三个频率、大小相同,相位不同的正弦交流电压源作为电源的供电体系。①发电方面：比单项电源可提高功率50％；②输电方面：比单项输电节省钢材25％；配电方面：三相变压器比单项变压器经济且便于接入负载；运电设备：结构简单、成本低、运行可靠、维护方便。三相电路的优点2三相交流发电机构造：定子（电枢）转子（磁极）定子三个定子线圈完全相同，空间位置互差120度。头U尾X尾Y头V尾Z头W转子UYVZXW4.1三相电源4.1.1三相电源的产生3转子线圈通直流，由机械力带动匀速转动。UYVZXW定子转子磁通按正弦规律分布转子SN+-4.1.1三相电源的产生4三相电动势sinsin120sin120UmVmWmeEteEteEt三相对称电动势特征：定子UYVZXW•••转子SN+-大小相等，频率相等，相位差相等（互差120º）三相交流发电机工作原理：dtde4.1.1三相电源的产生5相序：三相交流电动势依次出现正的最大值的顺序,称为三相电源的相序。U-V-W称为正（顺）相序。U-W-V称为负（逆）相序EmUeVeWe4.1.1三相电源的产生以后如果不加说明，一般都认为是正相序。600UVWUVWEEEeeeUEVEWE013120221312022UVWEEEEEEjEEEj4.1.1三相电源的产生EmUeVeWe7中性线(零线)相线(火线)火线火线相电压：火线与中线间的电压,,UVWuuu线电压：火线与火线间的电压,,UVVWWUuuu三相四线制VeUeWeXYZ中性点：尾端X、Y、Z联在一起的公共点N4.1.1三相电源的星形连接UWVN+++_uU+_uUV+___uW+uV+uWU+_uVW+_8sin120sin120VmWmuUtuUt相电压瞬时值表示式：UVUVVWVWWUWUuuuuuuuuu线电压AeCeBeUXYVZNWuUuVuWuUVuVWuWUsinUmuUt设4.1.1三相电源的星形连接9UU相VUWUVUUVU线线电压3(30)3(30)VWVVWUWWUUUUUVUVVWVWWUWUUUUUUUUUUU3(30)UVUUUoUVUU1cos3023U2UUUVUVUO120UUVUVWUWUU3004.1.1三相电源的星形连接10)30(3ppUUl日常生活与工农业生产常用电压等级:VUVUlP380;2204.1.1三相电源的星形连接Y连接的对称三相电源(1)相电压对称，则线电压也对称(3)线电压超前对应的相电压30o。结论(2)线电压是相电压的倍，3p3lUU11三相用电器（三个阻抗相同，工作时同时接入三相电源。如三相交流电动机、三相变压器等.）三相电路的负载单相用电器（只用一相相电压或线电压。如家用电器、实验仪器、电灯等.）*工农业生产及生活用电多为三相四线制电源提供，负载接入电源的原则，应视其额定电压而定。4.2三相负载的星形连接12UV电源WN保险丝如：额定电压是220伏的单相灯负载应接相电压。额定电压380伏的三相电动机负载应接三根火线上。220v三相负载380v4.2三相负载的星形连接13若大量使用单相负载（如电灯）时，应均匀分配在三相，不能集中在一相。此种接法为负载的星形联接(Y0联结)。UeWeVeUNVNW电源3、4单元ZUWV...1、2单元5、6单元4.2三相负载的星形连接14星形负载的电压电流相电流：相电压：NUVWIIII三相四线制UWVNZUZWZV相电流=线电流lpII线电流：,,UVWIIIOUU0UU设OVOWU(-120)U120VWUU则：4.2.1负载星形连接的三相四线制电路流过每相负载的电流。流过火线的电流。UUWUVUUIWINIVI150120(120)120(120)UUUUUUUUVVVVVVVVWWWWWWWWUUIIZZUUIIZZUUIIZZ4.2.1负载星形连接的三相四线制电路ZUUUUI+_ZUZVUUVUWUUINIWIVIZW_+++UUWUVUIWIVIUUIWWINIVV16对称负载星形连接WUUUVUUIVIWI0NUVWIIII（中性线电流为0）负载WiViUi三相三线制ZZZWiViUi既然，是否可以取消中性线？0NIUVWZZZZUVWUVWZZZZUVWUVWUUUIII仅对U相分析即可三相电流对称17求：各相电流?已知每相负载为：8,6LXR电源电压对称，30sin2380tuABAIBICICAUABUBCUZZZNiCiBiAiCiBiAi例1022030380AABUU解：以U相为例z＝6＋j822002253A1053AAAUI()ZAU18CAUABUBCUAIBICIAUZZZNiCiBiAiCiBiAi例1根据对称关系，可得A67sin22212053sin222A173sin22212053sin222ttittiCBA53sin222tiA对称负载：（不论Y接△接）电压对称、电流对称，只需计算一相19+_++NN’ZZZAUBUCUAIBICI--已知对称三相电源的线电压为380V，对称负载Z＝10030。求线电流。解：连接中线NN’，取A相为例计算-+NN’AUZ1IAZUIAA)30(2.2301000220ooVUVUAABoo022030380则设由对称性，得AIB)150(2.2oo2290cI.A例2202.有无中线对电路没有影响。没有中线(Y–Y接，三相三线制)，可加中线，中线有阻抗时可短路掉.1.UN’N=0，电源中点与负载中点等电位。中线电流为零。4.各相的计算具有独立性，该相电流只决定于这一相的电压与阻抗，与其它两相无关。结论:对称三相电路3.对称情况下，各相电压、电流都是对称的。只要算出一相的电压、电流，则其它两相的电压、电流可按对称关系直接写出。214.2.2负载星形连接的三相三线制电路UVWUVWUVW550111NNU/ZU/ZU/ZUV/Z/Z/ZU'N'NV'N'NW'N'NUVW165252131252131UUUVUUUVUUUV+_NN'UUWUVUUVW负载各相电压：相电压不对称线(相)电流也不对称U'U(1)负载对称各电压电流与三相四线制中相同，故仅对U相分析即可(2)负载不对称R/2RR22例1(1)正常情况下，三相四线制，中线阻抗约为零。每相负载的工作情况相对独立。(2)若三相三线制,设U相断路(三相不对称)灯泡电压低，灯光昏暗。UWVN'照明电路：WNVNVW/2UUUUWVNN'23结论:不对称三相电路(1)负载上的相电压仍为对称三相电压；仍可以保证各负载正常工作.(2)由于三相负载不对称，则三相电流不对称；(3)中线电流不为零。1.有中线（1）负载不对称，负载上相电压出现不对称，有可能超过或低于使用电器的额定电压，这是不允许的。（2）中性线的作用，在于使星形联接的不对称负载的相电压保持对称；为了保证负载上相电压对称，中线在运行中不允许断开（中线上不允许接保险丝）。2.无中线24相电流：UVUVUVVWVWVWWUWUWUUIZUIZUIZ负载三角形联接：负载首尾相连，三相三线制电路。4.3三相负载三角形连接负载的相电压等于电源的线电压UiUViWUiVWiWiViWUuUVuVWuUWVZZZ每相负载上的电流当负载对称时,相电流对称。25UUVWUVVWWVWWUVWIIIIIIIII线电流：流过火线的电流。WUUUVUVWUUVI相WUIVWI当负载对称时,线电流也对称:3UVIWUIUI3004.3三相负载三角形连接UiUViWUiVWiWiViWUuUVuVWuUWVZZZVIWIUV330UIIVW330VIIWU330WII26结论△连接的三相对称负载电路：(2)线电流相位滞后对应相电流30o。△连接：plUUp330lII负载对称时:Y连接：plII有中线时：p330lUUUUVWUIIIp3lII(1)线电流是相电流的倍，3UVUVUUU274.4三相电路的功率plplIIUU,3:Y接对称三相负载Z对称三相负载Z=|Z|一相负载的功率Pp=UpIpcos三相总功率P=3Pp=3UpIpcosφIUφIUPllllcos3cos313plplIIUU3,:Δ接φIUφIUPllllcos3cos313对称三相电路平均功率：cos3llIUP1.对称三相电路的平均功率P284.4三相电路的功率(1)为相电压与相电流的相位差角(阻抗角)，不要误以为是线电压与线电流的相位差。(2)cos为每相的功率因数，在对称三相制中即三相功率因数：cosA=cosB=cosC=cosppllIUPIUPφ33cos注意：294.4三相电路的功率φIUφIUQllppsin3sin3Q=QA+QB+QC=3Qp3.视在功率llppIUIUQPS3322功率因数也可定义为：cos=P/S(不对称时无意义)一般来讲，P、Q、S都是指三相总和。2.无功功率30已知对称三相负载吸收的功率为2.5KW，功率因数cos=0.866(感性)，线电压为380V，求线电流。解：cos3cos3llAAIUIUPAUPIll386.4cos3例131有一三相电动机，每相的等效电阻R=29Ω，等效感抗XL=21.8Ω，试求在下列两种情况下电动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，并比较所得结果：（1）绕组联成星形接于Ul=380V的三相电源上；（2）绕组联成三角形接于Ul=220V的三相电源上。解：A1.68.2129220)1(22ZUIppA1.6lIW32008.2129291.63803cos322llIUPA1.68.2129220)2(22ZUIppA5.101.633plIIW32008.2129295.102203cos322llIUPcos=0.8V220V380plUU例2321）三相电动机无论Y接△接，要保证电动机绕组的额定电压为220V。2）相电压、相电流及功率都未改变，仅线电流△接时是Y接时的√3倍。如何证明？BIL1L2L3OLAICIAICIBI+-UA=380VBIL1L2L3LAICIABICAIBCI+-Ul=220V=Up+-UP=220VZZUIIppYlY220220333plpUIIZZ3例233ABCN1AI+Ul=380VAI2AI+-ABI-ZYZ线电压Ul=380V的三相电源上接有两组对称三相负载：三角形联接的负载，每相阻抗Z△=10Ω；星形联接的电阻性负载，每相电阻ZY=4+j3Ω，试求（1）各组负载的相电流；（2）电路线电流；（3）三相有功功率。线电压相电压VUVUoAoAB)30(2200380VUVUoAoAB022030380或是设解例334ABCN1AI+UA=380VAI2AI+-+-UP