第五章-三相交流电路课件

,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,*,*,第五章,三相交流电路,第五章 三相交流电路,目录,5.1,三相电源,5.2,三相电路的电压电流关系,5.3,三相功率,5.4,三相电力系统,目录5.1 三相电源,学习目标,理解三相电源的两种联结方式，星形联结和三角形联结,掌握三相负载的两种联结方式，星形联结和三角形联结,理解三相电路的功率的计算,学习目标理解三相电源的两种联结方式，星形联结和三角形联结,5.1,三相电源,概述,目前，世界各地的电力系统绝大多数采用,三相制,供电方式,三相制,就是以三个大小和频率相同，而相位彼此相差,120,的三相正弦电源供电体系。,说明：三相电路也可看作按一定规律组成的复杂交流电路，故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。,5.1 三相电源概述目前，世界各地的电力系统绝大多数采用三,N,S,U1,U2,e,5.1.1,三相电源的产生,根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由,U1,U2,。,交流电动势的产生,在两磁极中间，放一个线圈,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。,NSU1U2e5.1.1 三相电源的产生根据右手定则可知,三相交流电源的产生,三相交流发电机利用电磁感应原理将机械能转变为电能，产生三相电源,三相交流发电机主要组成部分：,电枢和磁极,又称定子，是固定的，定子铁心内圆周表面冲有槽，用以放入三组电枢绕组。,电枢：,磁极：,又称转子，是旋转的。转子铁心上绕有励磁绕组，用直流电流励磁。,三相交流电源的产生三相交流发电机利用电磁感应原理将机械能转变,三相绕组,n,单相绕组,+,+,+,S,N,铁心,绕组,U1,U2,+,S,N,+,S,N,+,S,N,+,S,N,+,S,N,+,S,N,+,S,N,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。这种电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位差相同为,120,，称为三相对称电动势,三相绕组n单相绕组+SN铁心绕组U1U2+SN+S,三相电动势的表示式,三角函数式,三相电动势的表示式三角函数式,三相电动势的特征,相量表示式,瞬时值之和,相量之和,大小相等，频率相同，相位互差,120,。,三相电动势的特征相量表示式瞬时值之和相量之和 大小相等，频,三相对称电动势的波形图和相量图,E,m,-E,m,0,t,波形图,120,120,120,相量图,120,120,120,三相对称电动势的波形图和相量图Em-Em 0t波形图12,三相对称电动势的相序,三个电动势在相位上的先后次序称为,相序,在电力系统中一般用黄、绿、红 区别,U,、,V,、,W,三相。,E,m,E,m,t,0,2,e,U,e,W,e,V,U,V,W,U,为顺相序（也称正序），,U,W,V,U,为逆相序（也称负序）。,三相对称电动势的相序三个电动势在相位上的先后次序称为相序在电,5.1.2,三相电源的连接方式,三相电源的三角形联结,U1(W2),V1(U2),W1(V2),将三相交流发电机绕组的始末端依次相连，构成一个闭合的三角形，从两两的连接点引出输出端，这种连接方法称为,三角形联结,（也称,形联结）,三角形联结仅在三相变压器中采用,5.1.2 三相电源的连接方式三相电源的三角形联结U1(W2,三相电源的星形联结,将三相交流发电机绕组的三个末端,U2,、,V2,、,W2,联在一起，从始端,U1,、,V1,、,W1,引出,作输出端，这种联接方法称为三相电源的星形联结（也称,Y,形联结）,U,v,w,U,N,V,W,N,中性点或零点,中线（零线）,相线（火线）,相线（火线）,相线（火线）,三相四线制,三相电源的星形联结将三相交流发电机绕组的三个末端U2、V2、,三相四线,制供电,火线（相线）,U,V,W,中线（零线）,N,三相三线制供电中,没有,中线,U,v,w,U,N,V,W,U,v,w,U,N,V,W,三相四线制,三相三线制,目前，我国供电系统,线电压,380V,，相电压,220V,。,三相四线火线（相线）U中线（零线）N三相三线制供电中没有中线,+,+,+,N,U,v,w,U,N,V,W,+,+,+,+,电源每相绕组两端的电压或相线与中性线之间的电压,相电压：,一般用,U,p,表示,三相电压,电动势,相电压,任意两相绕组始端之间的电压或任意两相线之间的电压,线电压：,一般用,U,L,表示,+,+,线电压,+NUvwU N V W+,三相电压,三相电动势对称,相电压对称,线电压对称,电压关系,Y,型联结时线电压和相电压的相量图,U,U,U,W,U,V,30,o,30,o,30,o,三相电压三相电动势对称相电压对称线电压对称电压关系Y型联结时,线电压和相电压的关系：,30,同理,得,星型联结时，在相位上，线电压超前相应的相电压,30,，在数值上线电压是相电压的 倍,线电压和相电压的关系：30同理得星型联结时，在相位上，线电,5.2,三相电路电压与电流的关系,如果每相负载的阻抗不相等，则称,为三相不对,称负载,，如照明负载等。,概述,三相负载是由三个单相负载组合起来的。,根据构成三相负载的负载性质与大小不同，,将负载分成三相对称负载和三相不对称负载。,如果每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等，,则为,对称负载,，如三相异步电动机。,5.2 三相电路电压与电流的关系如果每相负载的阻抗不相等，,星形接法,A,C,B,N,Z,Z,Z,三角形接法,A,C,B,Z,Z,Z,负载的两种接法,:,5.2,三相电路电压与电流的关系,星形接法ACB NZZZ三角形接法ACBZZZ负载的两,5.2.1,三相负载的星形联结,三相四线制电路,将三相负载的每相的末端联成一点，并与电源中性点,N,相联，将每相负载的始端分别接到电源三根相线上。,Z,V,Z,W,Z,U,U,v,w,三相负载的星形联结电路,星形联结电路,+,N,+,+,U,v,w,N,5.2.1 三相负载的星形联结三相四线制电路将三相负载的每,5.2.1,三相负载的星形联结,Z,V,Z,W,Z,U,N,+,N,+,+,U,U,v,w,v,w,+,三相负载的星形联结电路,相电流：通过每相负载的电流,线电流：每根相线上通过的电流,相电流,线电流,中性线电流,5.2.1 三相负载的星形联结ZVZWZUN+N+,根据三相负载的星形联结电路图知：忽略输电线上的阻抗，三相负载的线电压就是电源的线电压；三相负载的相电压就是电源的相电压。线电流就是相电流。,因此：,相电压与线电压的关系,相电流与线电流的关系,相电压和相电流的关系（依据向量形式,的欧姆定律）,根据三相负载的星形联结电路图知：忽略输电线上的阻抗，三相负载,中线电流及中线的作用,中性线电流是三相相电流之和，即：,三相负载对称时，三个相电流对称,中线不起作用，取消中线不会影响电路的正常工作。,三相负载不对称时，三个相电流不对称,中线不能取消，否则会影响电路的正常工作。,中线电流及中线的作用中性线电流是三相相电流之和，即：三相负载,说明：高压输电系统采用三相三线制供电（如三相电动机）；低压配电系统中采用三相四线制供电（如三相照明电路）。,I,U,I,N,I,W,I,V,120,120,120,I,U,I,W,I,V,120,120,120,三相负载星形联结时电流向量图,说明：高压输电系统采用三相三线制供电（如三相电动机）；低压配,解,:,因为三相负载对称，,则每相电压为,因为是星形联结，所以线电流等于相电流，为,例,5.2.1,如图所示的电路中，有一星形联结的三相对称负载，已知每相电阻,，电感,现把它接入线电压,的三相线路中，求通过每相负载的电流和线路上的电流。,解:因为三相负载对称，因为是星形联结，所以线电流等于相电流，,5.2.2,三相负载的三角形联结,三角形联结,电路,Z,UV,Z,VW,Z,WU,U1(W2),V1(U2),W1(V2),三相负载的三角形联结电路,N,U,v,w,+,方法：依次把一相负载的末端和次一相负载的始端,相连，构成一个封闭的三角形，引出三根端线，将,引出的三根端线接在三相电源,U,、,V,、,W,三根相线上,5.2.2 三相负载的三角形联结三角形联结电路ZUVZVW,Z,UV,Z,VW,Z,WU,U1(W2),V1(U2),W1(V2),三相负载的三角形联结电路,N,U,v,w,+,因此：,负载的相电压,=,电源的线电压,由图知：每相负载的两端跨接在两根电源的相线之间,ZUVZVWZWUU1(W2)V1(U2)W1(V,三角形联结电路中的电压电流关系,相电流与线电流的关系,相电压和相电流的关系,三角形联结电路中的电压电流关系相电流与线电流的关系相电压和相,有效值,相位,三角形联结电路中的电压电流关系,有效值相位三角形联结电路中的电压电流关系,VW,UV,WU,VW,UV,WU,30,V,W,相位上线电流滞后相应的相电流,30,电压电流相量图,数值上线电流是相电流的,倍,VWUV WUVWUVWU30VW相位上线电流滞后相应的,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,联结,；,当负载额定电压等于电源,相电压,时采用,星形,联结。,注意,三,相,四,线,制,三角,形联,结,星形联结,N,U,V,W,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,5.3,三相电路的功率,三相电路功率的一般表达式,5.3.1,三相电路的功率的计算,三相电路总的有功功率,各相相电压的有效值,各相相电流的有效值,各相负载的功率因数,5.3 三相电路的功率三相电路功率的一般表达式5.3.1,三相电路总无功功率,Q,三相电路中总的视在功率,S,注意：,三相电路总无功功率Q 三相电路中总的视在功率S 注意：,有功功率：,无功功率：,视在功率：,三相对称电路的功率,总有功功率,每相负载的有功功率,负载的阻抗角,和接法,无关,有功功率：无功功率：视在功率：三相对称电路的功率总有功功率每,例,5.3.1,有一个三相对称感性负载，其中每相的,，接在线电压为,的三相电源上。,负载作星形联结时，计算,负载改成三角形联结，再计算上述各量；并比较两种接法的计算结果。,；,解,:,每相负载的阻抗模为,负载的功率因数为,负载作星形联结时,例5.3.1 有一个三相对称感性负载，其中每相的，接在线电,负载作三角形联结时,两种联结方法计算结果比较如下,负载作三角形联结时 两种联结方法计算结,5.3.2,三相功率的测量,在工程上，除用三相功率表测量三相功率外，还可用单相功率表示测量三相功率，其测量方法有三表法、一表法和二表法三种。,三表法：,用于测量三相四线制不对称负载的功率。,一表法：,用来测量三相对称负载电路中，三相负载是对称的负载的功率,二表法：,用来测量三相三线制对称或不对称负载的功率。,5.3.2 三相功率的测量在工程上，除用三相功率表测量三相,5.3,三相电力系统,电能由发电厂产生，通过输电线作远距离或近距离的输送，最后分配给各个工厂企业及其他用户，这样就构成了发电、输电和配电的完整系统，这个系统称为,电力系统。,5.3 三相电力系统 电能由发电厂产生，通过输电线作远距,电力系统导线的选择,允许载流量（安全载流量）,是指不超过最高工作,温度的条件下，允许长期通过的最大电流。,安全用电,人身安全,电击,是指因电流通过人体而使内部器官受伤的现象。,电伤,主要是指人体外部遭受电弧等造成烧伤的现象。,触电,单相触电,两相触电,跨步电压触电,接触电压触电,电力系统导线的选择允许载流量（安全载流量）是指不超过最高工作,单相触电,单相触电,两相触电,跨步电压触电,两相触电 跨步电压触电,安全措施,