三相正弦交流电路课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章,三相正弦交流电路,第十章三相正弦交流电路,教学重点,1.,了解三相交流电源的产生和特点。,2.,掌握三相四线制电源的线电压和相电压的关系。,3.,掌握对称三相负载,Y,联结和,联结时，负载线电压和相电压、线电流和相电流的关系。,4.,掌握对称三相功率的计算方法。,教学难点,1.,掌握三相电路线电压与相电压、线电流与相电流的相位关系。,2.,熟练分析与计算三相电路电压、电流、功率等。,第三章三相正弦交流电路,第一节 三相交流电源,第二节 三相负载的联结,第三节三相电路的功率,本章小结,第四节安全用电,第一节三相交流电源,一、三相交流电动势的产生,二、三相电源的连接,A,X,Y,C,B,Z,S,N,定子,转子,定子中放三个线圈：,A,X,B,Y,C,Z,首端,末端,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 产生三个单相电动势。,三相交流电路,目前，电能的产生、输送和分配，基本都采用三相交流电路。三相交流电路就是由三个频率相同，最大值相等，相位上互差,120,电角的正弦电动势组成的电路。这样的三个电动势称为三相对称电动势。,广泛应用三相交流电路的原因，是因为它具有以下优点,(1),在相同体积下，三相发电机输出功率比单相发电机大；,(2),在输送功率相等、电压相同、输电距离和线路损耗都相同的情况下，三相制输电比单相输电节省输电线材料，输电成本低；,(3),与单相电动机相比，三相电动机结构简单，价格低廉，性能良好，维护使用方便。,一、三相交流电动势的产生,1,对称三相电动势,振幅相等、频率相同，在相位上彼此相差,120,的三个电动势称为,对称三相电动势,。对称三相电动势瞬时值的数学表达式为,第一相,(,U,相,),电动势：,e,1,=,E,m,sin,t,第二相,(,V,相,),电动势：,e,2,=,E,m,sin,(,t,120,),第三相,(,W,相,),电动势：,e,3,=,E,m,sin,(,t,120,),显然，有,e,1,e,2,e,3,=0,。波形图与相量图如图,10-1,所示。,图,10-1,对称三相电动势波形图与相量图,2,相序,三相电动势达到最大值,(,振幅,),的先后次序叫做,相序,。,e,1,比,e,2,超前,120,，,e,2,比,e,3,超前,120,，而,e,3,又比,e,1,超前,120,，称这种相序称为,正相序,或,顺相序,；反之，如果,e,1,比,e,3,超前,120,，,e,3,比,e,2,超前,120,，,e,2,比,e,1,超前,120,，称这种相序为,负相序,或,逆相序,。,相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可靠地运行，通常统一规定技术标准，一般在配电盘上用,黄色,标出,U,相，用,绿色,标出,V,相，用,红色,标出,W,相。,三相发电机实物图（内部）,发电机实物图,单相发发机原理图,单相发电机原理图,u,v,u,w,y,x,z,三相电动机模型,二、三相电源的连接,三相电源有星形,(,亦称,Y,),接法和三角形,(,亦称,）,联结两种。,1,三相电源的星形,(,Y,形,),联结,将三相发电机三相绕组的末端,U2,、,V2,、,W2,(,相尾,),连接在一点，始端,U1,、,V1,、,W1,(,相头,),分别与负载相连，这种连接方法叫做星形,(,Y,形,),联结。如图,10-2,所示。,图,10-2,三相绕组的星形联结,从三相电源三个相头,U1,、,V1,、,W1,引出的三根导线叫作,端线,或,相线,，俗称,火线,，任意两个火线之间的电压叫做,线电压,。,公共连接点,N,叫作,中性点,，从中点引出的导线叫做,中性线,或,零线,。由三根相线和一根中性线组成的输电方式叫做,三相四线制,(,通常在低压配电中采用,),。,每相绕组始端与末端之间的电压,(,即相线与中线之间的电压,),叫做,相电压,，它们的瞬时值用,u,1,、,u,2,、,u,3,来表示，显然这三个相电压也是对称的。相电压大小,(,有效值,),均为,U,1,=,U,2,=,U,3,=,U,P,图,10-3,相电压与线电压的相量图,任意两相始端之间的电压,(,即火线与火线之间的电压,),叫做,线电压,，它们的瞬时值用,u,12,、,u,23,、,u,31,来表示。接法的相量图如图,10-3,所示。,显然三个线电压也是对称的。大小,(,有效值,),均为,线电压比相应的相电压超前,30,，如线电压,u,12,比相电压,u,1,超前,30,，线电压,u,2 3,比相电压,u,2,超前,30,，线电压,u,31,比相电压,u,3,超前,30,。,实际应用,由此可见，我们平日所用的,220 V,电压是指相电压，即火线和中线之间的电压，,380V,电压是指火线和火线之间的电压，即线电压。所以，三相四线制供电方式可给我们提供两种电压。,2,三相电源的三角形,(,形,),联结,将三相发电机的第二绕组始端,V1,与第一绕组的末端,U2,相连、第三绕组始端,W1,与第二绕组的末端,V2,相连、第一绕组始端,U1,与第三绕组的末端,W2,相连，并从三个始端,U1,、,V1,、,W1,引出三根导线分别与负载相连，这种连接方法叫做三角形,(,形,),联结。显然这时线电压等于相电压，即,U,L,=,U,P,这种没有中性线、只有三根相线的输电方式叫做,三相三线制,。,特别需要,注意,的是，在工业用电系统中如果只引出三根导线,(,三相三线制,),，那么就都是火线,(,没有中性线,),，这时所说的三相电压大小均指线电压,U,L,；而民用电源则需要引出中性线，所说的电压大小均指相电压,U,P,。,【,例,10-1】,已知发电机三相绕组产生的电动势大小均为,E,=220 V,，试求：,(,1,),三相电源为,Y,联结时的相电压,U,P,与线电压,U,L,；,(,2,),三相电源为,联结,时的相电压,U,P,与线电压,U,L,。,解：,(,1,),三相电源,Y,联结：相电压,U,P,=,E,=220 V,，线电压,(,2,),三相电源,联结：相电压,U,P,=,E,=220 V,，线电压,U,L,=,U,P,=220 V,第二节 三相负载的联结,一、负载的星形联结,二、负载的三角形联结,一、负载的星形联结,三相负载的星形联结如图,10-4,所示。,图,10-4,三相负载的星形联结,该接法有三根火线和一根零线，叫做三相四线制电路被图片叠压，在这种电路中三相电源也是必须是,Y,联结，所以又叫做,Y,Y,接法,的三相电路。显然不管负载是否对称,(,相等,),，电路中的线电压,U,L,都等于负载相电压,U,YP,的倍，即,负载的相电流,I,YP,等于线电流,I,YL,，即,I,YL,=,I,YP,当三相负载,对称,时，即各相负载完全相同，相电流和线电流也一定对称,(,称为,Y,Y,形对称三相电路,),。即各相电流,(,或各线电流,),振幅相等、频率相同、相位彼此相差,120,，并且中性线电流为零。所以中性线可以去掉，即形成三相三线制电路，也就是说对于对称负载来说，不必关心电源的接法，只需关心负载的接法。,【,例,10-2】,在负载作,Y,联结的对称三相电路中，已知每相负载均为,|,Z,|=20,，设线电压,U,L,=380 V,，试求：各相电流,(,也就是线电流,),。,解：,在对称,Y,负载中，相电压,相电流,(,即线电流,),为,二、负载的三角形联结,负载做,联结时只能形成三相三线制电路，如图,10-5,所示。,图,10-5,三相负载的三角形联结,显然不管负载是否对称,(,相等,),，电路中负载相电压,U,P,都等于线电压,U,L,，即,U,P,=,U,L,当三相负载,对称,时，即各相负载完全相同，相电流和线电流也一定对称。负载的相电流为,线电流,I,L,等于相电流,I,P,的 倍，即,【,例,10-3】,在对称三相电路中，负载作,形联接，已知每相负载均为,|,Z,|=50,，设线电压,U,L,=380 V,，试求各相电流和线电流。,解：在,联结负载中，相电压等于线电压，即,U,P,=,U,L,，则相电流,线电流,【,例,10-4】,三相发电机是星联结，负载也是星形联结，发电机的相电压,U,p,=1000 V,，每相负载电阻均为,R,=50 k,，,X,L,=25 k,。试求：,(,1,),相电流；,(,2,),线电流；,(,3,),线电压。,解：,(,1,),相电流,(,2,),线电流,I,L,=,I,P,=17.9 mA,(,3,),线电压,第三节三相电路的功率,三相负载的有功功率等于各相功率之和，即,P,=,P,1,P,2,P,3,在对称三相电路中，无论负载是星形联结还是三角形联结，由于各相负载相同、各相电压大小相等、各相电流也相等，所以三相功率为,其中,为对称负载的阻抗角，也是负载相电压与相电流之间的相位差。,三相电路的功率因数为,【,例,10-5】,有一对称三相负载，每相电阻为,R,=6,，电抗,X,=8,，三相电源的线电压为,U,L,=380 V,。求：,(,1,),负载做星形联结时的功率,P,Y,；,(,2,),负载做三角形联结时的功率,P,。,解：每相阻抗均为,功率因数,(,1,),负载做星形联结时：,相电压,线电流等于相电流,负载的功率,相电压等于线电压,U,P,=,U,L,=380 V,相电流,线电流,I,L,=,I,P,=66 A,负载的功率为,P,Y,的,3,倍,(,2,),负载做三角形联结时：,第四节安全用电,一、电流对人体的作用,二、常用的安全措施,一、电流对人体的作用,人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流，以致引起死亡或局部受伤的现象称为,触电,。触电对人体的伤害程度，与流过人体电流的频率、大小、通电时间的长短、电流流过人体的途径、以及触电者本人的情况有关。,触电事故表明，频率为,50 100 Hz,的电流最危险，通过人体的电流超过,50 mA,(,工频,),时，就会产生呼吸困难、肌肉痉挛、中枢神经遭受损害从而使心脏停止跳动以至死亡；电流流过大脑或心脏时，最容易造成死亡事故。,触电伤人的主要因素是电流，但电流值又决定于作用到人体上的电压和人体的电阻值。,通常人体的电阻为,800,至几万欧不等。通常规定,36 V,以下的电压为,安全电压,，对人体安全不构成威胁。,常见的触电方式有,单相触电,和,两相触电,。人体同时接触两根相线，形成两相触电，这时人体受,380 V,的线电压作用，最为危险。,单相触电是人体在地面上，而触及一根相线，电流通过人体流入大地造成触电。此外，某些电气设备由于导电绝缘破损而漏电时，人体触及外壳也会发生触电事故。,二、常用的安全措施,为防止发生触电事故，除应注意开关必须安装在火线上以及合理选择导线与熔丝外，还必须采取以下防护措施。,(,1,),正确安装用电设备 电气设备要根据说明和要求正确安装，不可马虎。带电部分必须有防护罩或放到不易接触到的高处，以防触电。,(,2,),电气设备的保护接地 把电气设备的金属外壳用导线和埋在地中的接地装置连接起来，叫做,保护接地,，适用于中性点不接地的低压系统中。电气设备采用保护接地以后，即使外壳因绝缘不好而带电，这时工作人员碰到机壳就相当于人体和接地电阻并联，而人体的电阻远比接地电阻大，因此，流过人体的电流就很微小，保证了人身安全。,(,3,),电气设备的保护接零,保护接零,就是在电源中性点接地的三相四线制中，把电气设备的金属外壳