第5章_三相交流电路

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,*,5.1,三相交流电源,5.2,负载星形联结的三相交流电路,5.3,负载三角形联结三相交流电路,5.4,三相交流电路功率,第,5,章 三相交流电路,铁心（作为导磁路经）,三相绕组,匝数相同,空间排列互差,120,:,直流励磁的电磁铁,定子,转子,一、发电机结构,中,小,型,交,流,发,电,机,定,子,结,构,转,子,结,构,5.1,三相交流电源,二、三相电压的产生,工作原理：动磁生电（,电磁感应,）,(,尾端,),+,e,A,e,B,e,C,X,A,B,Y,C,Z,(,首端,),+,+,图,5.1.2,三相绕组示意图,+,+,_,_,e,e,A,X,图,5.1.3,电枢绕组及其电动势,图,5.1.1,三相交流发电机示意图,定子,Z,A,X,Y,N,S,C,-,+,B,转子,动画演示,（,4,）相量图,(2),波形图,相量表示,E,B,E,A,.,.,120,120,120,E,C,.,(1),三相电动势瞬时表示式,e,0,e,A,e,B,e,C,2,120,240,360,O,对称三相电动势的瞬时值之和为,0,（,6,）三相交流电到达正最大值的顺序称为相序,最大值相等,频率相同,相位互差,120,称为对称三相电动势,（,3,）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,A,B,C,三、三相电源的星形联结,(1),联接方式,中性线,(,零线、地线,),中性点,端线,(,相线、火线,),在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线,。,相电压,：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压,线电压,：端线与端线间的电压,、,U,p,+,+,+,、,U,l,X,Y,Z,N,B,C,A,e,A,+,e,C,+,e,B,+,+,+,+,(2),线电压与相电压的关系,根据,KVL,定律,由相量图可得,相量图,30,A,X,Y,Z,N,B,C,e,A,+,e,C,+,e,B,+,+,+,+,+,+,+,BC,U,&,同理,3.,三相电源的三角形联结,+,+,+,B,A,C,5.2,负载星形联结的三相电路,三相负载,不对称三相负载：,不满足,Z,A,=,Z,B,=,Z,C,如由单相负载组成的三相负载,对称三相负载：,Z,A,=,Z,B,=,Z,C,如三相电动机,1.,三相负载,分类,单相负载：,只需一相电源供电,照明负载、家用电器,负载,三相负载：,需三相电源同时供电,三相电动机等,三相负载的联接,三相负载也有,Y,和,两种接法，至于采用哪种方法，要根据负载的额定电压和电源电压确定。,三相负载连接原则,（,1,）电源提供的电压,=,负载的额定电压；（,2,）单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。,A,B,电源,C,保险丝,三相四线制,380/220,伏,N,额定相电压为,220,伏的单相负载,额定线电压为,380,伏的三相负载,2.,负载星形联结的三相电路,线电流：,流过端线的电流,相电流：,流过每相负载的电流,结论：,负载,Y,联,结时，线电,流等于相电,流。,Y:,三相三线制,Y,0,：,三相四线制,(1),联结形式,+,Z,B,Z,C,Z,A,N,N,+,+,N,电源中性点,N,负载中性点,(2),负载,Y,联结三相电路的计算,1),负载端的线电压电源线电压,2),负载的相电压电源相电压,3),线电流相电流,Y,联结时：,4),中线电流,负载,Y,联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算,+,Z,B,Z,C,Z,A,N,N,+,+,负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。,(3),对称负载,Y,联结三相电路的计算,所以负载对称时，,三相电流也对称。,负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。,+,Z,B,Z,C,Z,A,N,N,+,+,例,1,：,N,+,+,+,N,R,A,R,B,R,C,A,C,B,若,R,A,=,R,B,=,R,C,=5,，,求线电流及中性线电,若,R,A,=5,R,B,=10,R,C,=20,求线电流及,一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压,。,负载为,电灯组，,流,I,N,;,中性线电流,I,N,。,中性线电流,解：,已知：,N,+,+,+,N,R,A,R,B,R,C,A,C,B,(1),线电流,三相对称,(2),三相负载不对称,（,R,A,=5,、,R,B,=10,、,R,C,=20,）,分别计算,各线电流,中性线电流,例,2,：照明系统故障分析,解,:,(,1,),A相短路,1),中性线未断,N,R,A,R,C,R,B,A,B,N,C,此时,A相短路电流很大，将A相熔断丝熔断，而,B,相和,C,相,未受影响，其相电压,仍为,220V,正常工作。,在上例中，试分析下列情况,(1)A,相短路,:,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。,(2)A,相断路,:,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。,此情况下，,B,相和,C,相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（,220V),，,这是不允许的。,2)A相短路,中性线断开,时,此时负载中性点,N,即为,A,因此负载各相电压为,A,B,N,C,N,i,A,i,C,i,B,+,+,+,(2)A,相断路,2),中性线断开,B,、,C,相灯仍承受,220V,电压,正常工作。,1),中性线未断,变为单相电路，,如图,(b),所示,由图可求得,I,B,C,U,A,U,B,+,+,(b),N,R,A,R,C,R,B,A,B,N,C,(a),结论,（,1,）,不对称负载,Y,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。,（,2,）中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。,（,3,）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。,例,3:,求例,1,电路中性线断开时负载的相电压及相电流。,则节点电压,负载电压,N,N,R,B,R,C,.,R,A,+,+,+,+,+,+,+,解：,设,可见：,1.,不对称三相负载做星形联结且无中性线时,三相,负载的相电压不对称。,2.,照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。,1.,联结形式,5.3,负载三角形联结的三相电路,线电流,:,流过端线的电流,相电流,:,流过每相负载的电流,、,Z,AB,Z,BC,Z,CA,A,C,B,+,+,+,线电流不等于相电流,(2),相电流,(1),负载相电压,=,电源线电压,即,:,U,P,=,U,L,一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称,即,2.,分析计算,Z,AB,Z,BC,Z,CA,A,C,B,+,+,+,相电流：,线电流：,U,AB,=,U,BC,=,U,CA,=,U,l,=,U,P,相量图,BC,AB,CA,BC,AB,CA,30,负载对称时,相电流对称,，即,B,C,(3),线电流,由相量图可求得,为此线电流也对称，即 。,线电流比相应的相电流,滞后,30,。,三相负载的联接原则,负载的额定电压,=,电源的线电压,应作,联结,负载的额定电压,=,电源线电压,应作,Y,联结,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。,三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三,角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。,5.4,三相电路功率,无论负载为,Y,或,联结，每相有功功率都应为,P,p,=,U,p,I,p,cos,p,对称负载 联结时：,同理,对称负载,Y,联结时：,相电压与相,电流的相位差,当负载对称时：,P=,3,U,p,I,p,cos,p,所以,正误判断,对称负载,Y,联结,+,Z,B,Z,C,Z,A,N,N,+,+,对称负载,Y,联结,正误判断,某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装,40,瓦 日光灯,210,盏,(cos,1,=,0.5,),，,60,瓦白炽灯,90,盏,(c,os,2,=1),它们的额定电压都是,220V,，,由,380V/220V,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,线路电流为多少？,例,4,：,解,:,(1),该照明系统与电网连接图,N,A,B,C,30,盏,+,70,盏,解,:,(1),该照明系统与电网连接图,N,A,B,C,30,盏,+,70,盏,V,(2),计算线电流,U,.,设,=220 0,例,5,：,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,？,解,:,(,1),本系统供电线路图,P,三,层,二层,A,B,C,N,+,一层,(2),当,P,处断开时，二、三层楼的灯串联接,380V,电压，所,以,亮度变暗，但一层楼的灯仍承受,220V,电压亮度不变。,(3),因为,三楼灯多于二楼灯即,R,3,R,2,所以三楼灯比,二楼灯暗。,解：,(1),本系统供电线路图,A,P,B,C,N,三层,二层,一层,+,