第5章-三相电路课件.ppt

1、5 5.1 三相电三相电压压一一.三相电动势的产生三相电动势的产生NS AXe在两磁极中间，放一个线圈。在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，圈中产生感应电动势，其方向由其方向由AX。让线圈以让线圈以 的速度顺时的速度顺时针旋转。针旋转。合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到线圈两端便可得到单相单相交流电动势。交流电动势。tEesin2AX三相交流发电机的原理图定子定子转子转子定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：A XB YC Z首端首端末端末端 三线圈空间位置三线圈空间位置各差各差120

2、o 转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋转。三个的速度旋转。三个线圈中便产生线圈中便产生三个单相电动势三个单相电动势。AXCBZYSN+_三相交流发电机三相交流发电机产生三相电动势产生三相电动势二二.三相电动势三相电动势240sin120sinsinCBAtEetEetEemmm)120sin(tEmBeCeAe0te60o波形波形三相电动势的相量关系：三相电动势的相量关系：0CBAEEE)2321(120)2321(1200CBAjEEEjEEEEE大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差120三相电动势的特征：三相电动势的特征：AEBECE三三.三相交流电源的联接三相

3、交流电源的联接星形接法星形接法(也可联成三角形也可联成三角形)NABCceBeAeAuBuCuCAuBCuABuXYZ 各相电动势的各相电动势的参考方向参考方向，选定自绕组的，选定自绕组的末末端端指向指向始端始端。三相四线三相四线制供电制供电火线（相线）火线（相线）:ABC中线（零线）：中线（零线）：NNABCceBeAe相线相线（火线）（火线）相线相线中线中线（零线）（零线）相线相线三相四线制供电三相四线制供电 三相电源三相电源星形接法的两组电压星形接法的两组电压CCBBAAeueueu相电压相电压：火线对零线间的电压火线对零线间的电压oPCoPBoPA2401200UUUUUUAUBUCU

4、CeceBeACBNAeAuBuCu相电压相电压uA，uB，uC对称对称线电压线电压：火线间的电压火线间的电压ACCACBBCBAABUUUUUUUUUABuBCuCAuACCACBBCBAABuuuuuuuuuCABN线电压也对称线电压也对称注意规定的注意规定的正方向正方向线电压和相电压的关系线电压和相电压的关系BUBUAUCU)(BABAABUUUUU303AABUUABU30o30 330 3CACACBCBBCUUUUUUUU 同理：同理：303ABAABUUUUCUBUAUABUBCUCAU30o30o30o线电压与相电压的通用关系表达式：线电压与相电压的通用关系表达式：30 3pU

5、UllU pU-为相电压为相电压 -为线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在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为返回V380V220lPUUACB NZZZ5.25.2负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路ACBZZZ负载有两种接法负载有两种接法星形接法星形接法三角形接法三角形接法AuBuCuNABCNiCiBiAiCZBZAZN星形以三相四线制为主星形以三相四线制为主三相电路三相电路中的电流中的电流相电流相电流-负载上的电流负载上的电流线电流线电流-相线中的电流相线中的电流PIlIlpIICNCBNBANAIIIIII星形接法特点星形接法特点相电流相电流

6、=线电流线电流*CNBNANNIIIINI:零线电流零线电流ANiCNiBNiNiCiBiAiNNABC*线电压线电压=相电压相电压 3,线电压领先于相电压线电压领先于相电压30。BUAUCUABUBCUCAUCAuBCuABuAuBuCuACNB30 3BBCUU303AABUU30 3CCAUU负载星形接法时的一般计算方法负载星形接法时的一般计算方法解题思路：解题思路：一般线电压一般线电压 为已知，然后根据电压和负载求为已知，然后根据电压和负载求电流。电流。luzuiippllupuAiAuBuCuNABCNiCiBiCZBZAZN1.1.负载对称时，只需计算一相。负载对称时，只需计算一相

7、。ZZZZCBA 如：如：ZUIAA则：则：240120ACABIIII据此可直接得出另两相电流：0CBANIIII（中线电流为（中线电流为0）AIBICICUAUBU负载对称，只求电流、电压大小时，仅算一相负载对称，只求电流、电压大小时，仅算一相 有效值即可。有效值即可。解解:因为负载对称因为负载对称,只须计算一相只须计算一相.A相电流相电流A228622022AAAZUI有一星形联接的三相负载有一星形联接的三相负载,电源电压对称电源电压对称,V,)30sin(2380oABtu.8,6LXR每相每相设设试求电流试求电流.例例5.1V,22033803ABAUUVsin2220AtuAu比比

8、滞后滞后300 角角BuAA)67sin(222)12053sin(222A)173sin(222)12053sin(222oooCoooBttittio5368arctanarctanRXLA)53sin(222oAti所以所以因为电流对称，则因为电流对称，则Ai比比 滞后滞后 角角Au0CBANIIII)(CBAZZZZ负载对称时负载对称时问题及讨论问题及讨论零线是否可零线是否可以取消？以取消？答：三相完全对称时，零线可以取消。称为答：三相完全对称时，零线可以取消。称为 三相三线制三相三线制。ceACBZZZCeBeAe2.2.负载不对称负载不对称 时，各相需单独计算。时，各相需单独计算。

9、120 120 0CCBBAAUUUUUU如：如：三相四线制供电三相四线制供电NABCCZBZAZCiBiNiAiAuBuCuN 设电源相电压设电源相电压 为参考正弦量，则为参考正弦量，则AU每相负载电流可分别求出每相负载电流可分别求出CoCCCoCCCCBoBBBoBBBBAAAAoAAAA1201201201200IZUZUIIZUZUIIZUZUI式中：式中：每相负载中电流的有效值分别为每相负载中电流的有效值分别为CCCBBBAAA,ZUIZUIZUI各相负载的电压与电流之间的相位差分别为各相负载的电压与电流之间的相位差分别为CCCBBBAAAarctan,arctan,arctanRX

10、RXRX 中线电流中线电流CBANIIII例例5.2电路如图，电路如图，NBCRLA电源电压电源电压380/220 V，接有对称接有对称星形联接的星形联接的白炽灯负载，总功率白炽灯负载，总功率为为180180W.CIII,BANI 试求：试求：电流及电流及 .的日光灯一支。的日光灯一支。5.0cosC C相还接相还接有额定电压为有额定电压为220V，功率为功率为40W,解解:设设V0220oAUA120273.0A120273.0A0273.0o1oBoACIIIW60180311PA273.022060PPUPI每相白炽灯的功率每相白炽灯的功率A3.85553.060364.0120273.

11、0ooo2C1CCIIIA60364.0o2CCBANIIIIIA364.05.022040cosP22UPICA60364.0o2CIo60,5.0cos三相三线制供电时各相电流的计算三相三线制供电时各相电流的计算ANNAIBICIAEBECECB求：各相电流求：各相电流已知已知：240220 120220 0220CBAEEE每盏灯的额定值为每盏灯的额定值为:220V、100W用节点电位法用节点电位法ANNAIBICIAEBECECBAEBECERRRRNNABCAIBICIRRRRRRU21121202201202200220NN 每盏灯为每盏灯为220V、100W4842PURCERA

12、EBERRRNNABCAIBICI、AIBICI、V 12055NNU代入代入R值得：值得：应用实例应用实例-照明电路照明电路ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N 正确接法正确接法:每层楼的灯相每层楼的灯相互并联互并联,然后分然后分别接至各相电别接至各相电压上。设电源压上。设电源电压为：电压为：V220380PlUU则每盏灯上都可得到则每盏灯上都可得到额定的工作电压额定的工作电压220V。照明电路的一般画法照明电路的一般画法零线上不能加零线上不能加刀闸和保险刀闸和保险ABCN.一一层层二二层层三三层层讨论讨论讨论讨论照明电路能否采用三相三线制照明电路能否采用三相三线制供电方式？供电方

13、式？ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N不加零线不加零线会不会出会不会出现问题现问题?设线电压为设线电压为380V。A相断开后，相断开后，B、C 两相两相串联，电压串联，电压UBC（380V）加在加在B、C负载上。如果负载上。如果两相负载对称，则每相负两相负载对称，则每相负载上的电压为载上的电压为190V。问题问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,情况如何情况如何?ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼分析：分析：结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。问题问题2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼若一

14、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？）结果如何？结果：结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，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。灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。ACBR2R3V 76380513RUV 304380542RU分析分析关于零线的结论关于零线的结论 负载不对称而又没有中线时，负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小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。不到额定电压，都不能正常工作

15、。比如比如:照明电路中照明电路中各相负载不能保证完全对称，各相负载不能保证完全对称，所以绝对所以绝对不能采用三相不能采用三相三相制供电，三相制供电，而且必须保证零线可靠。而且必须保证零线可靠。中线的作用中线的作用在于，在于，使星形联接的不对称负载得到相使星形联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，等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上其上不不允许接保险丝也不允许接刀闸。允许接保险丝也不允许接刀闸。返回ABiCAiBCiCiBiAiCAuABuBCuACB plUU特点特点：电源电源线电压线电压=负载相电压负载相电压5.3 5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联

16、接的三相电路各电流的计算各电流的计算BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACACACACABCBCBCABABABZUIZUIZUI相电流相电流BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII线电流线电流（2）负载对称时）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z），），各相电流有各相电流有 效值相等，相位互差效值相等，相位互差120 。有效值为：。有效值为：ZUIIIIlPCABCABBiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACBZABZBCZCA（1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。）负载不对称时，先算出各相电流，然后

17、计算线电流。CAABAIII303ABAIICAUABUBCUBICIABICAIBCI303303CACBCBIIII同理：同理：0lABUU设：负载为阻性的，阻抗角为设：负载为阻性的，阻抗角为 0 。负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系CAIAIABCABICAIAI负载对称时三角形接法的特点负载对称时三角形接法的特点BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACB plUU 303plII注意电路注意电路中规定的中规定的正方向正方向返回负载对称时：负载对称时：cos3ppIUP CBAPPPP三相总有功功率：三相总有功功率：由负载由负

18、载性质决定性质决定 3plplIIUU星形接法时：星形接法时：3 plplIIUU三角形接法时：三角形接法时：cos3llIUP 5.4 5.4 三相功率三相功率llllllIUSIUQIUP3sin3cos3有功功率：有功功率：无功功率：无功功率：视在功率：视在功率：在三相负载对称的条件下：在三相负载对称的条件下：例例5.3o373.36Z一组三角形联接 10YR另一组星形联接 。线电压线电压Ul为为380V的三相电源上接有的三相电源上接有两组对称三相负载两组对称三相负载:BCAZRYAIABIAYIAI试求试求:(1)各组负载的相电流各组负载的相电流;(3)三相有功功率三相有功功率.。(2

19、)电路线电流；电路线电流；V0380oABUV30220oAU解：解：设线电压则（1）由于三相负载对称，计算一相即可A3747.10373.360380oooABABZUI三角形联接的负载相电流A30221030220ooYAAYRUI星形联接的负载相电流A7.463830226713.18oooAYAAIIIA6713.183037347.10oooAI（2）先求三角形联接的负载线电流）先求三角形联接的负载线电流A13.18A22AI线电流也是对称的线电流也是对称的kW242238038.013.1838033cos3AYAYIUIUPPPll（3）三相电路有功功率为ABUAUAIAIAYI

20、30046.70670一相电压与电流的相量图*单相功率的测量单相功率的测量 -电动式瓦特计电动式瓦特计i1i2u在交流电路中在交流电路中cos1UkI其中，其中，为为 间的夹角。间的夹角。ui ,1（书（书 P418）指针偏指针偏转角度转角度电流线圈电流线圈电压线圈电压线圈i2和和 u 成正成正比，且近似比，且近似同相同相负负载载三相功率的测量三相功率的测量 1W*2W*3W*负 载ACBN三相总功率为三个功率表测得数据的总和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三相总功率等于两表测得数据之和。B

21、uCiBiAiACuBCuACBCuAuAZBZCZ2W*1W*三相三线制的电路中，用二表法测功率：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：两表法测量功率的原理：BCBACACBBCAACCBBAAuiuiuuiuuiiuiuiupBACiii结论：结论：三相总功率等于两表测得数据之和。每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单个功率表的读数没有意义，实验用的实验用的 三相瓦特计实际上就是根据三相瓦特计实际上就是根据“二表法二表法”的原理设计的。的原理设计的。相序的判定相序的判定 三相交流电动势出现最大值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

22、的先后顺序称为三相电源的相序。序。A-B-C 称为顺相序称为顺相序 A-C-B 称为逆相序称为逆相序 将相序指示器接至三相电源将相序指示器接至三相电源上，便可测出相序：上，便可测出相序：假设电容假设电容C接的是接的是A相，相，则则 L1、L2 较亮者为较亮者为B相，另一相为相，另一相为C相。相。证明，请见教证明，请见教材材P163和和P164C灯泡灯泡相序指示器相序指示器L1L2灯泡灯泡三相交流电路的小结（三相交流电路的小结（1 1）-三相电源三相电源三相三线制三相三线制三相四线制三相四线制AAeCeBeCBNAeCeBeACB三相电源一三相电源一般都是对称般都是对称的，而且多的，而且多用三相

23、四线用三相四线制接法。制接法。三相交流电路的小结三相交流电路的小结(2)-(2)-三相负载三相负载星形负载星形负载三角形负载三角形负载ACBNZZZACBZZZ三相交流电路的小结三相交流电路的小结(3)-(3)-三相电路计算三相电路计算负载负载 形接法形接法PlPlUUII303对称负载下：对称负载下：各相电压、电流单独计算。各相电压、电流单独计算。负载不对称时：负载不对称时：负载对称时：负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。电压对称、电流对称，只需计算一相。三相电路的计算要特别注意相位问题。三相电路的计算要特别注意相位问题。负载负载Y Y形接法形接法303PlPlUUII电源对称时：电源对称时：三相交流电路的小结三相交流电路的小结(4)-(4)-三相功率计算三相功率计算CBAPPPP三相总功率三相总功率：负载对称时：负载对称时：cos3ppIUP cos3llIUP 和接法和接法无关无关返回