三相电源及其负载和功率

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,*,三相电源及其负载和功率,教学目的：,让学生掌握三相电源的概念，产生原理，三相电源的星形和三角形连接，三相负载的连接，以及掌握对三相功率的计算。,教学安排：,(1),旧课复习（,5,分钟）,(2),新课讲解（,80,分钟）,(3),新课小结（,5,分钟）,作业：,课本习题,第三章,三相正弦交流电路,3.3.1,负载星形接法及计算,3.3.2,负载三角形接法及计算,3.4,不对称三相电路的分析计算,3.5,三相电路的功率,3.1,三相正弦交流电动势,3.2,三相发电机绕组的连接,3.3,三相负载,3.1.1,三相正弦交流电动势的产生,N,S,A,X,e,在两磁极中间，放一个线圈。,根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由,A,X,。,让线圈以,的速度顺时,针旋转。,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,单相,交流电动势。,3.1,三相正弦交流电动势,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。,3.1.1,三相正弦交流动势的产生,大小相等，频率相同，相位互差,120,3.1.2,三相电动势的特征：,E,m,3.1.3,三相电动势的瞬时关系,e,A,+e,B,+e,C,=0,3.1.4,三相电动势的相量关系,3.2,三相交流电源的连接,3.2.1,星形接法,A,X,Y,C,B,Z,N,（,中线）,（,火线）,（,火线）,（,火线）,A,X,Y,C,B,Z,N,三相四线,制供电,火线（相线）,:,A,B,C,中线（零线）：,N,3.2.1,星形接法,三相,绕组星形连接的两组电压,相电压：火线对零线间的电压,A,C,B,N,120,120,120,线电压：火线间的电压,C,A,B,N,注意规定的正方向,线电压和相电压的关系,30,线电压和相电压的关系,线电压与相电压的关系,-,为相电压,-,为线电压,在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为,3.2.2,三角形接法,A,A,X,Y,C,B,Z,B,C,特点：线电压,=,相电压,短路,+,E,A,X,Y,Z,B,C,问题讨论,+,+,+,-,-,-,E,E,E,直流电源串接不行，,三相交流电源可以，,为什么？,A,X,Y,Z,B,C,三相交流电源中三个电源可以串接的原因：,三相电源的电压在任何瞬间相加均为零。,E,m,星形接法,A,C,B,N,Z,Z,Z,3.3,三相负载,三角形接法,A,C,B,Z,Z,Z,负载也有两种接法,:,A,C,B,N,Z,Z,Z,相电流,(,负载上的电流,)：,3.2.1,负载星形接法,线电流,(,火线上的电流,)：,A,C,B,N,Z,Z,Z,星形接法特点,相电流,=,线电流,*,:,零线电流,*,线电压,=,相电压,A,C,B,N,Z,Z,Z,线电压领先于相电压,30,。,A,C,B,N,Z,A,Z,B,Z,C,负载星形接法时的一般计算方法,一般线电压 为已知，然后根据电压和负载求电流。,（1,）负载不对称时各相单独计算,三相负载,R,、,L,、,C,以及 三相线电压：,求：各相、各线及中线电流,C,R,A,B,N,L,C,已知：,解：,1.,C,R,A,B,N,L,C,相电压,2.,相电流：,C,R,A,B,N,L,C,令：,3.,中线电流,4.,各电流相量关系,（,2,）负载对称时，只需计算一相,如,则,据此可直接得出另两相电流：,（,中线电流为,0,）,（,3,）负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相有效值即可。,负载对称时,问题及讨论,零线是否可以取消？,三相完全对称时，零线可以取消。称为,三相三线制,。,A,C,B,Z,Z,Z,三相三线制供电时各相电流的计算,A,N,N,C,B,求：各相电流,已知：,每盏灯的额定值为,:,220V,、,100W,用结点电压法,A,N,N,C,B,R,R,R,R,N,N,A,B,C,每盏灯为,220,V、,100W,R,R,R,R,N,N,A,B,C,、,、,代入,R,值得,应用实例,-,照明电路,A,C,B,.,.,.,一层楼,二层楼,三层楼,N,正确接法,:,每层楼的灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：,则每盏灯上都可,得到额定的工作电压,220,V,。,照明电路的一般画法,零线上不能加,刀闸和保险,A,B,C,N,.,.,.,一,层,二,层,三,层,讨论,讨论,照明电路能否采用三相三线制,供电方式？,A,C,B,.,.,.,一层楼,二层楼,三层楼,N,不加零线,会不会出,现问题,?,设线电压为,380,V。,A,相断开后，,B,、,C,两相串连，电压,U,BC,（380V）,加在,B,、,C,负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为,190,V。,问题,1,：,若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,情况如何,?,A,C,B,.,.,.,一层楼,二层楼,三层楼,分析：,结果：,二、三楼电灯全部变暗，,不能正常工作。,问题,2,：,若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等,（设二楼灯的数量为三层的,1/4,）结果如何？,结果：,二楼灯泡上的电压超过额定电压，,灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。,A,C,B,R,2,R,3,分析,关于零线的结论,负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，,照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。,中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。,3.2.2,三角形接法及计算,A,C,B,特点：,线电压,=,相电压,各电流的计算,A,C,B,Z,AB,Z,BC,Z,CA,相电流,线电流,（2,）负载对称时,（,Z,AB,=,Z,BC,=,Z,CA,=,Z,），,各相电流有效值相等，,相位互差,120,。,A,C,B,Z,AB,Z,BC,Z,CA,（1,）负载不对称时，,先算出各相电流，然后计算线电流。,各电流的计算,同理：,设：负载为阻性的，阻抗角为,0,。,负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系,A,C,B,负载对称时三角形接法的特点,A,C,B,注意电路中规定的正方向,负载对称时：,3.3,三相电路的功率,三相总有功功率：,由负载,性质决定,星形接法时：,三角形接法时：,有功功率：,无功功率：,视在功率：,在三相负载对称的条件下：,单相功率的测量,-,电动式瓦特计,i,1,i,2,u,在交流电路中,其中，,为 间的夹角。,指针偏,转角度,电流线圈,电压线圈,i,2,和,u,成正比，且近似同相,负,载,三相功率的测量,负 载,A,C,B,N,三相总功率为三个功率表测得数据的总和。,三相四线制接法，用三个功率表测量：,三相总功率等于两表测得数据之和。,A,C,B,三相三线制的电路中，用二表法测功率：,两表法测量功率的原理：,结论：,三相总功率等于两表测得数据之和。每单个功率表,的读数没有意义,，,实验用的,三相瓦特计实际上就是根据,“,二表法”,的原理设计的。,求：功率表,W,1,、,W,2,的读数。,例,电机,A,C,B,电机的功率为,2.5,kW,（设电机为星形接法，,N,为其中点。）,电源线电压为,380,V,，,各相,对称。,电机,A,C,B,（1,）求电流大小,A,C,B,Z,B,Z,A,Z,C,N,设：,（2,）求电流、电压的相位关系,则：,A,C,B,Z,B,Z,A,Z,C,N,间的相位差,已知电机的,同理，由相量图可得,间的相位差,W,1,的读数为,833.3,瓦,W,2,的读数为,1666.7,瓦,相序指示器,三相交流电动势出现最大值,的先后顺序称为三相电源的相序。,A,-,B,-,C,称为顺相序,A,-,C,-,B,称为逆相序,将相序指示器接至三相电源,上，便可测出相序：,假设电容,C,接的是,A,相，,则,L,1,、,L,2,较亮者为,B,相，另一相为,C,相。,证明，请见教材,C,R,相序指示器,L,1,L,2,R,R=1/(C),对称吗？,三相交流电路小结（,1,）,-,三相电源,三相三线制,三相四线制,A,C,B,N,A,C,B,A,C,B,三相电源一般都是对称的，而且多用三相四线制接法。,三相交流电路小结,(2)-,三相负载,星形负载,三角形负载,A,C,B,N,Z,Z,Z,A,C,B,Z,Z,Z,三相交流电路小结,(3)-,三相电路计算,负载,形接法,对称负载下：,各相电压、电流单独计算。,负载不对称时：,负载对称时：,电压对称、电流对称，只需计算一相。,求电表读数时，可只算有效值，不算相位。,负载,Y,形接法,电源对称时：,三相电路的计算要特别注意相位问题。,三相交流电路小结,(4)-,三相功率计算,三相总功率,：,负载对称时：,和接法,无关,