三相交流电路--课件

第第 3 章章 三相交流电路三相交流电路1ppt课件3.1 三相电源三相电源3.1.1 三相电动势的产生三相电动势的产生NS AXe在两磁极中间，放一个线圈。在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，圈中产生感应电动势，其方向由其方向由AX。让线圈以让线圈以 的速度顺时的速度顺时针旋转。针旋转。合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到线圈两端便可得到单相单相交流电动势。交流电动势。2ppt课件三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图3.13.1 三相电源三相电源1.1.工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电(尾端尾端尾端尾端)+eAeBeCXABYCZ(首端首端首端首端)+_eeAX三相绕组示意图三相绕组示意图三相绕组示意图三相绕组示意图电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势定子定子转子转子ZAXYNSC-+B3ppt课件三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式相量表示相量表示相量表示相量表示铁心铁心（作为导磁路经）（作为导磁路经）三相绕组三相绕组匝数相同匝数相同匝数相同匝数相同空间排列互差空间排列互差空间排列互差空间排列互差120120 :直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁定子定子转子转子发电机结构发电机结构1201201204ppt课件对称三相电动势的瞬时值之和为对称三相电动势的瞬时值之和为 0三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。最大值相等最大值相等最大值相等最大值相等频率相同频率相同频率相同频率相同相位互差相位互差相位互差相位互差120120 称为对称三相电动势称为对称三相电动势称为对称三相电动势称为对称三相电动势三个正弦交流电动势满足以下特征三个正弦交流电动势满足以下特征供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为 A A B B C C5ppt课件2.2.三相电源的星形联结三相电源的星形联结三相电源的星形联结三相电源的星形联结(1)联接方式联接方式中性线中性线中性线中性线(零线、地线零线、地线零线、地线零线、地线)中性点中性点端线端线端线端线(相线、火线相线、火线相线、火线相线、火线)在低压系统在低压系统在低压系统在低压系统,中中中中性点通常接地，性点通常接地，性点通常接地，性点通常接地，所以也称地线。所以也称地线。所以也称地线。所以也称地线。相电压相电压相电压相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压线电压线电压线电压线电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压、Up+、UlXYZNBCAeA+eC+eB+6ppt课件(2)(2)线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系根据根据根据根据KVLKVL定律定律定律定律由相量图可得由相量图可得相量图相量图相量图相量图 30AXYZNBCeA+eC+eB+7ppt课件同理同理8ppt课件3.2 3.2 三相负载的星形联结三相负载的星形联结三相负载三相负载三相负载三相负载不对称三相负载：不对称三相负载：不对称三相负载：不对称三相负载：不满足不满足不满足不满足 Z ZA A=Z ZB B =Z ZC C 如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载对称三相负载：对称三相负载：对称三相负载：对称三相负载：Z ZA A=Z ZB B=Z ZC C 如如如如三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机1.1.三相负载三相负载三相负载三相负载分类分类分类分类单相负载：单相负载：单相负载：单相负载：只需一相电源供电只需一相电源供电只需一相电源供电只需一相电源供电 照明负载、家用电器照明负载、家用电器照明负载、家用电器照明负载、家用电器负载负载负载负载三相负载：三相负载：三相负载：三相负载：需三相电源同时供电需三相电源同时供电需三相电源同时供电需三相电源同时供电 三相电动机等三相电动机等三相电动机等三相电动机等三相负载的联接三相负载的联接三相负载的联接三相负载的联接 三相负载也有三相负载也有三相负载也有三相负载也有 Y Y和和和和 两种接法，至于采用哪种方两种接法，至于采用哪种方两种接法，至于采用哪种方两种接法，至于采用哪种方法法法法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。要根据负载的额定电压和电源电压确定。要根据负载的额定电压和电源电压确定。要根据负载的额定电压和电源电压确定。9ppt课件三相负载连接原则三相负载连接原则三相负载连接原则三相负载连接原则（1 1）电源提供的电压电源提供的电压电源提供的电压电源提供的电压=负载的额定电压；负载的额定电压；负载的额定电压；负载的额定电压；（2 2）单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。A AB B电源电源电源电源C保险丝保险丝保险丝保险丝三相四线制三相四线制380/220380/220伏伏N N 额定相电压为额定相电压为220伏的单相负载伏的单相负载 额定线电压为额定线电压为380伏的三相负载伏的三相负载10ppt课件2.2.2.2.负载星形联结负载星形联结负载星形联结负载星形联结线电流：线电流：线电流：线电流：流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流相电流：相电流：相电流：相电流：流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流结论：结论：结论：结论：负载负载负载负载 Y Y联结时，联结时，联结时，联结时，线电流等于相线电流等于相线电流等于相线电流等于相电流。电流。电流。电流。Y:Y:三相三线制三相三线制三相三线制三相三线制Y Y0 0：三相四线制：三相四线制：三相四线制：三相四线制(1)(1)联结形式联结形式联结形式联结形式+ZBZCZAN NN N+N 电源中性点电源中性点N负载中性点负载中性点11ppt课件(2)(2)负载负载负载负载Y Y联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算1)1)1)1)负载端的线电压电源线电压负载端的线电压电源线电压负载端的线电压电源线电压负载端的线电压电源线电压2)2)2)2)负载的相电压电源相电压负载的相电压电源相电压负载的相电压电源相电压负载的相电压电源相电压3)3)3)3)线电流相电流线电流相电流线电流相电流线电流相电流Y 联结时：联结时：4)4)4)4)中线电流中线电流中线电流中线电流负载负载负载负载 Y Y 联结带中性线时联结带中性线时联结带中性线时联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算+ZBZCZAN NN N+12ppt课件负载对称时负载对称时,中性线无电流中性线无电流,可省可省掉中性线。掉中性线。(3)(3)对称负载对称负载对称负载对称负载Y Y 联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算所以负载对称时，所以负载对称时，三相电流也对称。三相电流也对称。负载对称时，只需负载对称时，只需计算一相电流，其它计算一相电流，其它两相电流可根据对称两相电流可根据对称性直接写出。性直接写出。+ZBZCZAN NN N+13ppt课件例例1 1：N+N RARBRCACB若若RA=RB=RC=5 ，求线电流及中性线电，求线电流及中性线电若若RA=5 ,RB=10 ,RC=20 ,求线电流及求线电流及 一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压源线电压 。负载为负载为电灯组，电灯组，流流 IN;中性线电流中性线电流 IN。14ppt课件中性线电流中性线电流解：解：已知：已知：(1)线电流线电流 三相对称三相对称N+N RARBRCACB15ppt课件(2)三相负载不对称三相负载不对称（RA=5 、RB=10 、RC=20 ）分别计算分别计算各线电流各线电流中性线电流中性线电流16ppt课件例例例例2 2 2 2：照明系统故障分析：照明系统故障分析：照明系统故障分析：照明系统故障分析解解:(1 1)A A相短路相短路相短路相短路1)中性线未断中性线未断 N NR RA AR RCR RB BA AB BN NC C 此时此时此时此时A A相短路电流很相短路电流很相短路电流很相短路电流很大，将大，将大，将大，将A A相熔断丝熔断，相熔断丝熔断，相熔断丝熔断，相熔断丝熔断，而而而而 B B相和相和相和相和C C相相相相未受影响，其相电压未受影响，其相电压未受影响，其相电压未受影响，其相电压仍为仍为仍为仍为220V,220V,正常工作。正常工作。正常工作。正常工作。在上例中，试分析下列情况在上例中，试分析下列情况在上例中，试分析下列情况在上例中，试分析下列情况 (1)A(1)A相短路相短路相短路相短路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。(2)A(2)A相断路相断路相断路相断路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。17ppt课件 此情况下，此情况下，此情况下，此情况下，B B相和相和相和相和C C相的电灯组由于承受电压上所加相的电灯组由于承受电压上所加相的电灯组由于承受电压上所加相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（的电压都超过额定电压（的电压都超过额定电压（的电压都超过额定电压（220V)220V)，这是不允许的。，这是不允许的。，这是不允许的。，这是不允许的。2)A2)A相短路相短路相短路相短路,中性线断开中性线断开中性线断开中性线断开时时时时,此时负载中性点此时负载中性点N N 即为即为即为即为A,A,因此负载各相电压为因此负载各相电压为因此负载各相电压为因此负载各相电压为 A AB BN NC CN Ni iA Ai iCi iB B+18ppt课件(2)A(2)A相断路相断路相断路相断路 2)2)中性线断开中性线断开中性线断开中性线断开 B、C相灯仍承受相灯仍承受220V电压电压,正常工作。正常工作。1)1)中性线未断中性线未断中性线未断中性线未断变为单相电路，变为单相电路，变为单相电路，变为单相电路，如图如图如图如图(b)(b)所示所示所示所示,由图可求得由图可求得由图可求得由图可求得IBCU U A AU U B B+(b)(b)N NR RA AR RCR RB BA AB BN NC C(a)(a)19ppt课件结论结论 （1 1）不对称负载）不对称负载）不对称负载）不对称负载Y Y联结又未接中性线时，负载相电压不联结又未接中性线时，负载相电压不联结又未接中性线时，负载相电压不联结又未接中性线时，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。再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。（2 2）中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。电压对称。电压对称。电压对称。（3 3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方）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。式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。20ppt课件1 1）联结形式联结形式联结形式联结形式3 3 3 33 3 3 3 三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结线电流线电流线电流线电流:流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流相电流相电流相电流相电流:流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流 、ZABZBCZCAACB+21ppt课件线电流不等于相电流线电流不等于相电流线电流不等于相电流线电流不等于相电流(2)相电流相电流(1)负载相电压负载相电压=电源线电压电源线电压即即:UP=UL 一般电源线电压对称，一般电源线电压对称，一般电源线电压对称，一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，因此不论负载是否对称，因此不论负载是否对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称负载相电压始终对称负载相电压始终对称负载相电压始终对称,即即2 2）分析计算分析计算分析计算分析计算ZABZBCZCAACB+相电流：相电流：线电流：线电流：U UABAB=U UBCBC=U UCACA=U Ul l=U UP P22ppt课件相量图相量图BCABCACABCABCA30负载对称时负载对称时,相电流对称相电流对称相电流对称相电流对称，即，即，即，即BC(3)线电流线电流由相量图可求得由相量图可求得为此线电流也对称，即为此线电流也对称，即为此线电流也对称，即为此线电流也对称，即 。线电流比相应的相电流线电流比相应的相电流线电流比相应的相电流线电流比相应的相电流滞后滞后滞后滞后3030 。23ppt课件三相负载的联接原则三相负载的联接原则!负载的额定电压负载的额定电压=电源的线电压电源的线电压应作应作 联结联结负载的额定电压负载的额定电压=电源线电压电源线电压应作应作 Y 联结联结 应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与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。电源的联接方式无关。电源的联接方式无关。电源的联接方式无关。三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。24ppt课件3-4 3-4 三相功率三相功率无论负载为无论负载为无论负载为无论负载为 Y Y 或或或或联结，每相有功功率都应为联结，每相有功功率都应为联结，每相有功功率都应为联结，每相有功功率都应为 P Pp p=U Up p I Ip p coscos p p对称负载对称负载 联结时：联结时：同理同理对称负载对称负载Y联结时：联结时：相电压与相相电压与相电流的相位差电流的相位差当负载对称时当负载对称时：P=3Up Ipcos p所以所以25ppt课件正误判断正误判断对称负载对称负载对称负载对称负载 Y Y联结联结联结联结 +ZBZCZAN NN N+26ppt课件对称负载对称负载对称负载对称负载 Y Y联结联结联结联结 正误判断正误判断27ppt课件 有一三相电动机有一三相电动机,每相的等效电阻每相的等效电阻R=29,等效等效 感抗感抗XL=21.8,试求下列两种情况下电动机的相电流、试求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，并比较所得的结果：线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：(1)绕组联成星形接于绕组联成星形接于UL=380 V的三相电源上的三相电源上;(2)绕组联成三角形接于绕组联成三角形接于UL=220 V的三相电源上。的三相电源上。例例1:解解:(1)28ppt课件(2)比较比较(1),(2)的结果的结果:有的电动机有两种额定电压有的电动机有两种额定电压,如如220/380 V。当电源电压为当电源电压为380 V时时,电动机的绕组应联结成星形；电动机的绕组应联结成星形；当电源电压为当电源电压为220 V时时,电动机的绕组应联结成三角形。电动机的绕组应联结成三角形。在三角形和星形两种联结法中在三角形和星形两种联结法中,相电压、相电流相电压、相电流以及功率都未改变以及功率都未改变，仅，仅三角形联结情况下的线电流三角形联结情况下的线电流比星形联结情况下的线电流增大比星形联结情况下的线电流增大 倍倍。29ppt课件例例2:(1)各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流 由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。两相可依据对称性写出。两相可依据对称性写出。两相可依据对称性写出。A AB BC 线电压线电压Ul为为380 V的三相电源上，接有两组对称的三相电源上，接有两组对称三相电源：一组是三角形联结的电感性负载，每相三相电源：一组是三角形联结的电感性负载，每相阻抗阻抗 ;另一组是星形联结的电阻性另一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻负载，每相电阻R=10,如图所示。试求：如图所示。试求：各组负载的相电流；各组负载的相电流；(2)电路线电流；电路线电流；(3)三相有功功率。三相有功功率。设设解：解：30ppt课件负载星形联接时，其线电流为负载星形联接时，其线电流为负载星形联接时，其线电流为负载星形联接时，其线电流为负载三角形联解时，其相电流为负载三角形联解时，其相电流为负载三角形联解时，其相电流为负载三角形联解时，其相电流为(2)(2)电路线电流电路线电流电路线电流电路线电流一相电压与电流的相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示31ppt课件一相电压与电流的相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示(3)(3)三相电路的有功功率三相电路的有功功率三相电路的有功功率三相电路的有功功率-30o-67o-46.7o32ppt课件 三相对称负载作三角形联结，三相对称负载作三角形联结，UL=220V，当，当S1、S2 均闭合时，各电流表读数均为均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率，三相功率 P=4.5 kW，试求，试求:1)每相负载的电阻和感抗；每相负载的电阻和感抗；2)S1合、合、S2断开时断开时,各电流表读数和有功功率各电流表读数和有功功率P；3)S 1断、断、S 2闭合时闭合时,各电流表读数和有功功率各电流表读数和有功功率P。例例3：Z ZCACAAAAS S1 1S2ZABZBCC CA AB B33ppt课件或：或：P=I 2R P=UIcos tg =XL/R 解：解：(1)由已知条件可求得由已知条件可求得Z ZCACAAAAS S1 1S2ZABZBCC CA AB B34ppt课件2)S2)S1 1闭合、闭合、闭合、闭合、S S2 2断开时断开时断开时断开时 IA=IC=10A IB=17.32 A 流过电流表流过电流表流过电流表流过电流表 A A、C C 的的的的电流变为相电流电流变为相电流电流变为相电流电流变为相电流 I IP P，流，流，流，流过电流表过电流表过电流表过电流表B B 的电流仍为的电流仍为的电流仍为的电流仍为线电流线电流线电流线电流I IL L 。因为开关因为开关s s均闭合时均闭合时 每相有功功率每相有功功率每相有功功率每相有功功率 P=1.5 kW 当当 S S1合、合、S S2断时，断时，ZAB、ZBC 的相电压和相电流不的相电压和相电流不变，则变，则PAB、PBC不变。不变。P=PAB+PBC=3 kWkWS S1 1AAAS S2 2Z ZABABZ ZCACAZ ZBCBCC CA AB B35ppt课件IB=0A 3)S3)S1 1断开、断开、断开、断开、S S2 2闭合时闭合时闭合时闭合时变为单相电路变为单相电路变为单相电路变为单相电路Z ZA AB BZ ZBCBCZ ZCACAA AC CI1I2 I1 仍为相电流仍为相电流仍为相电流仍为相电流 IP ，I2 变为变为变为变为 1/2 IP 。IA=IC=10 A+5 A=15A I2 变为变为变为变为 1/2 IP，所以所以所以所以 ABAB、BCBC 相的功率变为原来的相的功率变为原来的相的功率变为原来的相的功率变为原来的1/4 。P=1/4 PAB+1/4 PBC+PCA =0.375 W+0.375 W+1.5 W =2.25 kWAAAS1S S2 2Z ZABABZ ZBCBCZ ZCACAA AB BC C36ppt课件 某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40404040瓦瓦瓦瓦 日日日日光灯光灯光灯光灯210210盏盏盏盏(cos(cos(cos(cos 1 1 1 1=0.50.5)，6060瓦白炽灯瓦白炽灯瓦白炽灯瓦白炽灯9090盏盏盏盏(c(c(c(cosososos 2 2 2 2=1),=1),=1),=1),它们的额定电压都是它们的额定电压都是它们的额定电压都是它们的额定电压都是220V220V，由，由，由，由380V380V/220V220V的电网供电。的电网供电。的电网供电。的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下,线线线线路电流为多少？路电流为多少？路电流为多少？路电流为多少？例例例例4 4 4 4：解解解解:(1)(1)该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图N NA AB BC C3030盏盏盏盏+7070盏盏盏盏37ppt课件解解解解:(1)(1)该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图N NA AB BC C3030盏盏盏盏+7070盏盏盏盏V (2)(2)计算线电流计算线电流计算线电流计算线电流U .设设=220 038ppt课件例例例例5 5：某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？解解解解:(1)1)本系统供电线路图本系统供电线路图本系统供电线路图本系统供电线路图P 三三层层二层二层A AB BC CN N+一层一层39ppt课件(2)当当P处断开时，二、三层楼的灯串联接处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，所电压，所以以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。电压亮度不变。(3)因为因为三楼灯多于二楼灯即三楼灯多于二楼灯即 R R3 3 R R2 2,所以三楼灯比二楼所以三楼灯比二楼灯暗。灯暗。解：解：解：解：(1)(1)本系统供电线路图本系统供电线路图本系统供电线路图本系统供电线路图A AP B BC CN N三层三层二层二层一层一层+40ppt课件