三相电源与三相负载解析课件

,第6章 三相电路,第六章 三相交流电路,概述：,目前电力工程上普遍采用,三相制供电,。,由三个幅值相等、频率相同（我们国家电网频率为50H,Z,)彼此之间相位互差120,o,的正弦电压所组成的供电相系统。,前面讲的交流电路，实际是三相电路的一相，因而称,单相交流电路,。,另一方面，三相电路也可看作按一定规律组成的复杂交流电路，因而,前面讨论的交流电路的一般规律和计算方法，在此仍然适用。,第六章 三相交流电路概述：,三相制供电比单相制供电优越,在发电方面：,三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大。,在输电方面：,如果以同样电压将同样大小的功率输送到同样距离，三相输电线比单相输电线节省材料。,在用电设备方面：,三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、运行特性好等等。,因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。,三相制供电比单相制供电优越 在发电方面：三相交,1.三相交流发电机,主要组成部分：,电枢,（是固定的，亦称,定子,）：定子铁心内圆周表面,有槽，放入三相电枢绕组。,磁极,三相绕组,n,单相绕组,（是转动的，亦称,转子,）,三相绕组的三相电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位相差120。,+,+,+,+,S,N,铁心,绕组,A,X,第一节 三相电源与三相负载,+,S,N,+,S,N,+,S,N,+,S,N,+,S,N,+,S,N,+,S,N,一、三相电源,1.三相交流发电机主要组成部分：电枢（是固定的，亦称定子）：,由于电机结构的原因,这三相绕组所发出的三相电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位相差120。可将其表示为：,2、相量形式,由于电机结构的原因,这三相绕组所发出的三相电动势,3、对称正弦量,幅值相等,频率相同,相位互相差120的,正弦量。,对称正弦量,特点,为,：,120,U,A,U,C,U,B,120,120,三相电压相量图,3、对称正弦量对称正弦量特点为：120UAUCUB1,4、正弦量的相序,三相交流电在相位上的先后次序称为,相序,。,上述的三相电源的相序为,ABC。,在电力系统中一般用,黄、绿、红,区别A、B、C 三相。,U,m,U,m,t,0,2,u,A,u,C,u,B,4、正弦量的相序三相交流电在相位上的先后次序称为相序。,二、三相电源的联接,1、星形联接,N,中点,或零点,N,把发电机三相绕组的末端 接成一点。而把始端 作为与外电路相联接的端点。这种联接方式称为电源的,星形联结,。,火线,中线或零线,火线,火线,线电压,相电压,目前，我国供电系统,线电压 380V,，,相电压220V,。,三相四线制,二、三相电源的联接N中点N,架空线路,我国国家标准规定的电力网额定电压有,3、6、10、35、60、110、220、330、500kV。,架空线路,电力线路,防震锤,导线,避雷线,绝缘子,杆塔,线夹,基础,接地装置,电缆线路,目前我国主要有：,华东、华南、华中、华北、东北、西南、西北,七大电力网。,架空线路 我国国家标准规定的电力网额定电压有,N,中点,或零点,N,火线,中线或零线,火线,火线,线电压,相电压,根据KVL：,N中点N火线中线或零线火线火线线电压相电压根据KVL：,各线电压与相电压之间的关系为:,三相电源各电压间的相量关系,U,A,U,C,U,B,30,o,30,o,30,o,线电压的有效值用 表示,相电压的有效值用,U,p,表示。由相量图可知它们的关系为:,各线电压与相电压之间的关系为:三相电源各电压间的相量关系UA,2.,形联结,发电机三相绕组依次首尾相联，引出三条线，称为三角形联结。,2.形联结 发电机三相绕组依次首尾相联，引,交流电路中的用电设备，大体可分为两类：,一类,是需要接在三相电源上才能正常工作的叫做,三相负载,如果每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等，则为对称负载，如,三相电动机,。,另一类,是只需,接单相电源的负载,，它们可以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载，但各相的复阻抗一般不相等，所以不是三相对称负载。如,照明灯。,三、三相负载的联接,交流电路中的用电设备，大体可分为两类：三、三相负载的联接,1.,Y 形联结,i,B,i,C,i,N,i,A,N,负载中电流:,(略线路阻抗),中性线中的电流为:,若负载对称，即,U,A,U,C,U,B,I,C,I,A,I,B,对称负载相量图,对称负载可以去掉中线。,三相交流电动机,N,1.Y 形联结iBiCiNiAN负载中电流:中性线中,如果三相负载对称,中线中无电流,故可将中线除去,而成为三相三线制系统。,但是如果三相负载不对称,中线上就会有电流,I,N,通过,此时中线是不能被除去的,否则会造成负载上三相电压严重不对称,使用电设备不能正常工作。,如果三相负载对称,中线中无电流,故可将中,例1,图中电源电压对称，,线电压,U,=380 V,，负载为 电灯组，每相电灯（额定电压220V）负载的电阻400,。试计算：,求负载相电压、相电流；,(2)如果,A相断开,时，其他两相负载相电压、相电流；,(3)如果,A短路,时，其他两相负载相电压、相电流；,(4)如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负载相电压、相电流。,i,B,i,C,i,A,N,N,解：,（1）,负载对称时，可以不接中线，负载的相电压与电 源 的相电压相等,（在额定电压下工作）,。,例1 图中电源电压对称，线电压U=380 V，负载,i,B,i,C,i,A,N,N,(2)如果,A相断开,时，其他两相负载相电压、相电流；,(3)如果,A短路,时，其他两相负载相电压、相电流；,超过了的额定电压，灯将被损坏。,(4)如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负载相电压、相电流。,因有中线，其余两相未受影响，电压仍为220V。,但A相短路电流很大将熔断器熔断。,中线的作用是什么？,iBiCiANN(2)如果A相断开时，其他两相负载相电,例 2,在如图（a）所示的三相四线制电路中,外加电压,U,L,=380 V,试求各相负载电流及中线电流,。,解:,相电压,选,为参考相量,则:,(,a,),A,N,C,N,B,U,C,I,A,U,B,R,1,4,j,X,L,j3,R,3,6,j,X,C,j 8,I,C,I,B,R,2,5,I,N,电路图,U,A,例 2 在如图（a）所示的三相四线制电路中,外,中线电流为,中线的作用:,中线在三相电路中的作用是既能为用户,提供两种不同的电压,同时又为星形联接的不对称负载提供对称的 220 V相电压。,因此,为了保证负载的相电压对称,在中线的干线上是,不准接入熔断器和开关,的,而且要用具有足够机械强度的导线作中线。,I,C,I,B,I,N,I,A,U,B,I,B,I,C,U,C,U,A,36.9,97.1,53.1,(,b,),相量图,中线电流为中线的作用:ICIBINIAUBIBI,2、负载的三角形联接,（形）,若忽略端线阻抗（,Z,L,=0）,则电路具有以下关系。,i,C,A,B,C,i,B,i,A,i,CA,i,BC,i,AB,+,u,AB,+,u,BC,+,u,CA,(2)负载线、相电流之间的关系,线、相电压对应相等,(1)负载线、相电压之间的关系,各相负载相电流分别为,各相负载的电压与电流相位差分别为,2、负载的三角形联接（形）若忽略端线阻抗（ZL=0）,(2)负载线、相电流之间的关系,根据KCL，负载线、相电流,之间的关系为,若负载对称，即,和,则负载相电流也是对称的，即,I,A,I,B,I,C,I,CA,I,AB,I,BC,显然三个线电流也对称，若有,效值用,I,l,表示，则有,I,A,=,I,B,=,I,C,=,I,l,，,且 ；,相位上，线电流,滞,后,相应的相电流,30,o,。,U,AB,U,CA,U,BC,i,C,A,B,C,i,B,i,CA,i,BC,i,AB,+,u,AB,+,u,BC,+,u,CA,(2)负载线、相电流之间的关系 根据KCL,(3)各线电流由两相邻相电流决定,。在对称条件下,线电流是相电流的 倍,即 ,且滞后于相应的相电流30。,由上述可知,在负载为三角形联接时,相电压对称。若某一相负载断开,并不影响其他两相的工作。,相量图,(3)各线电流由两相邻相电流决定。在对称条件下,例 4,如图 所示的三相三线制电路中,各相负载的复阻抗,Z,=(6+j8),外加线电压380V,试求正常工作时负载的相电流和线电流。,i,B,i,C,i,A,式中,每相阻抗,为：,则,线电流,为：,解：,由于是,对称电路,所以 每相相电流为：,例 4 如图 所示的三相三线制电路中,各相负载的复阻,三相负载采用何种联接方式由,负载的额定电压,决定。,当负载额定电压等于电源,线,电压时采用,三角形,联接；,当负载额定电压等于电源,相,电压时采用,星形,联接。,注意,三,相,四,线,制,三角,形联,接,星形联接,N,A,B,C,Z,3,Z,2,Z,1,M,3,三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定。当负载额定电压,