课件9：三相交流电路.ppt

1、威海工业技术学校威海工业技术学校 张宝爱张宝爱三、三相负载的连接三、三相负载的连接四、四、三相电功率三相电功率三相正弦交流电路三相正弦交流电路二、三相电源的连接二、三相电源的连接一、三相交流电基础知识一、三相交流电基础知识3、三相交流电路：三相交流电路：由三相电源与三相负载组成的电路称由三相电源与三相负载组成的电路称为三相交流电路。为三相交流电路。2、三相交流电源：三相交流电源：将三个将三个幅值相等幅值相等、频率相同频率相同、相位相位互差互差 (120)的单相交流电源的单相交流电源 按规定方式组合而成的电按规定方式组合而成的电源称为三相交流电源。源称为三相交流电源。32动画：三相交流电动势的产

2、生动画：三相交流电动势的产生三相交流电的基础知识三相交流电的基础知识1 1基本概念基本概念1、三相交流电的产生、三相交流电的产生tEew wsinmU=)32 sin(mVp p-=tEew w)32 sin(mWp p+=tEew we eU Ue eV Ve eW WUm-Umw w t t0 02p pp p三相电源相电压的波形三相电源相电压的波形120 UUUWUV120 120 三相交流电的基础知识三相交流电的基础知识2 2相序相序相序相序：三相电动势随时间按正弦规律变化，它们到达最大值：三相电动势随时间按正弦规律变化，它们到达最大值(或相应零值或相应零值)的先后次序，称为相序。的先

3、后次序，称为相序。正序正序：三个电动势按顺时针方向的次序：三个电动势按顺时针方向的次序到达最大值到达最大值(或相应零或相应零值值)，即，即 U VU V W W U U的顺序，称为正序或顺序的顺序，称为正序或顺序 。分析问。分析问题时一般都采用这种相序。题时一般都采用这种相序。负序负序：三个电动势按逆时针方向的次序到达最大值：三个电动势按逆时针方向的次序到达最大值(或相应零或相应零值值)，即，即 U W V U的顺序，称为负序或逆序的顺序，称为负序或逆序。N三相交流电的基础知识三相交流电的基础知识3 3三相交流电源三相交流电源三相交流电源的连接三相交流电源的连接中性点中性点三相四线制电源提供两

4、种电压三相四线制电源提供两种电压端线端线中性线中性线三个绕组末端三个绕组末端 U2、V2、W2 连接点连接点称中性点称中性点，记作记作 N；三个绕组首端三个绕组首端U1、V1、W1 引出的导线称为引出的导线称为端线端线(或相线、火线或相线、火线用黄绿用黄绿红三种颜色区分红三种颜色区分)。相电压：端线与中性线之间的电压相电压：端线与中性线之间的电压 用用 UP 表示。表示。线电压：端线与端线之间的电压线电压：端线与端线之间的电压 用用 UL 表示。表示。由中性点引出的导线称由中性点引出的导线称中性线中性线(黑色线或白色线）黑色线或白色线）；1三相电源的相电压三相电源的相电压根据三相电源定义，设根

5、据三相电源定义，设U U相相电压初相角为零，端线与中性电压初相角为零，端线与中性线之间电压为线之间电压为tUuuw wsin2PU1U2U=)32 sin(2PV1V2Vp p-=tUuuw w)32 sin(2PW21WWp p+=tUuuw w三相电源电压矢量图三相电源电压矢量图120 UUUWUV120 120 2三相电源的线电压三相电源的线电压(u uUVUV 、u uVWVW 、u uWUWU)矢量图矢量图PL3UU=UUUWUVVWUUVUWUU3030 3030 3030 三个线电压有效值相等，都等三个线电压有效值相等，都等于相电压的于相电压的 倍，在相位上分别超倍，在相位上分别

6、超前对应的相电压前对应的相电压 30。各线电压的相。各线电压的相位差亦是位差亦是120。3用矢量法进行计算得：用矢量法进行计算得：VUUVuuu-=WVVWuuu-=UWWUuuu-=三相四线制供电方式，相电压对称，线电压也是对称的。三相四线制供电方式，相电压对称，线电压也是对称的。例例三相四线制供电，已知相电压为三相四线制供电，已知相电压为 220 V，试求线电压。，试求线电压。解解 UL3UP3 220 V 380 V由三相电源供电的负载称为由三相电源供电的负载称为三相负载。三相负载。三相负载分两类：三相负载分两类：*必须接收三相交流电源才能正常工作的负载，如三相交必须接收三相交流电源才能

7、正常工作的负载，如三相交流电动机为对称负载；流电动机为对称负载；*由单相电源供电的负载，如家用电器和电灯。应用时，由单相电源供电的负载，如家用电器和电灯。应用时，将所有负载尽量平均分成三组接入三相交流电源，为不对称负将所有负载尽量平均分成三组接入三相交流电源，为不对称负载。载。*星形联接星形联接*三角形联接三角形联接三相负载分两种连接方式三相负载分两种连接方式三相负载的连接三相负载的连接星形联结星形联结NABCZ3Z2Z1M3 M3 三角形三角形联结联结三相负载采用何种连接方式由三相负载采用何种连接方式由负载的额定电压负载的额定电压决定决定。当负载额定电压等于电源当负载额定电压等于电源线电压线

8、电压时采用时采用三角形三角形联结联结；当负载额定电压等于电源当负载额定电压等于电源相电压相电压时采用时采用星形星形联结联结。将三相负载星形联结电路改画为下图将三相负载星形联结电路改画为下图+u uU Uu uV V+u uW W+i iU UN N AZBZCZi iV Vi iW Wi iN NUVWN三根端线上的电流三根端线上的电流 iU、iV、iW 称为称为线电流线电流；流经负载的电流流经负载的电流 iUN、iVN、iWN 称为称为相电流；相电流；iN 称为称为中性线电流。中性线电流。1、星形联结电路星形联结电路中相电流等中相电流等于线电流，于线电流，或或 iL=iP一、三相负载星形联结

9、及中性线作用一、三相负载星形联结及中性线作用即：即：2、星形联结电路星形联结电路中负载的线中负载的线电压与负载相电压的关系为：电压与负载相电压的关系为：UL=UP3电路特点：电路特点：IUIW120120 120120 120120 WVII+VI 结论：结论：对称三相负载作星形连接时，对称三相负载作星形连接时，中性线电流等于零。即中性线电流等于零。即IN=03星接三相星接三相对称对称负载电路分析负载电路分析三相对称负载是指三相对称负载是指 ZU=ZV=ZW由于三相电源对称，对称负载时的电流也对称。由于三相电源对称，对称负载时的电流也对称。对称负载中性线电流对称负载中性线电流iN=iU+iV+

10、iW=0中性线可省去。中性线可省去。即即：IU=IV=IW；相位互差相位互差1204中性线的作用中性线的作用若负载不对称，一定要保留中性线。否则负载上的电压不若负载不对称，一定要保留中性线。否则负载上的电压不对称，会造成负载无法正常工作。对称，会造成负载无法正常工作。中性线的作用：中性线的作用：使不对称负载两端的电压保持对称。使不对称负载两端的电压保持对称。+u uU UN Nu uV V+u uW W+i iU UN N i iV Vi iW Wi iN N 例例 图中电源电压对称，图中电源电压对称，UP=220 V；负载为电灯组，在；负载为电灯组，在额定电压下电阻分别为额定电压下电阻分别为

11、 RU=5 ，RV=10 ，RW=20 。电。电灯额定电压灯额定电压 UN=220V。求负载相电压、相电流及中线电流。求负载相电压、相电流及中线电流。R RU UR RV VR RW WUVW 解解 负载不负载不对称有中性线时，负对称有中性线时，负载的相电压与电载的相电压与电 源源 的相电压相等。的相电压相等。A44A5220UUU=RUI A22A10220VVV=RUI A11A20220WWW=RUIWVUNiiii+=用矢量图求用矢量图求 iNIN=29.1 A N=-19UUUWUV I IV VI IW WI IU UINi iU Ui iWUWUi iVWVWi iUVUV+u

12、uUVUV+u uVWVW+u uWUWUU UV VW WVWZwUZUVZi iV Vi iW W2、对称负载、对称负载 ZUV=ZVW=ZWZ=Z 相电流相电流线电流与线电流与相电相电流关系：流关系：ZUIIIIPPWUVWUV=VWWUWUVVWVWUUVUiiiiiiiii-=-=-=I IU UI IV VI IW WI IWUWUI IUVUVI IVWVW二、二、对称负载的三角形联结对称负载的三角形联结1、负载的线电压与负载的相电、负载的线电压与负载的相电压的关系：压的关系：UL=UPPL3II=小结：小结：线电流与相电流的数量线电流与相电流的数量关系：关系：相位关系：线电流滞

13、后相电流相位关系：线电流滞后相电流30 解解 电动机每相绕组的阻抗为电动机每相绕组的阻抗为 =+=+=1086222L2XRZ(1)(1)当绕组采用星形联结时，每相绕组电压为相电压当绕组采用星形联结时，每相绕组电压为相电压 A22A10220PPL=ZUII 例例 三相交流异步电动机的定子绕组起动采用星形联三相交流异步电动机的定子绕组起动采用星形联结方式，工作时采用三角形联结。若电动机每相绕组的电阻结方式，工作时采用三角形联结。若电动机每相绕组的电阻为为 6 ，感抗为，感抗为 8 ，电源线电压为，电源线电压为 380 V，试比较两种接，试比较两种接法下的相电流和线电流。法下的相电流和线电流。V

14、220V33803LP=UU(2)绕组采用三角形联结时，每相绕组电压为线绕组采用三角形联结时，每相绕组电压为线电压，即电压，即V 380LP=UU相电流为相电流为 A38A10380PP=ZUI线电流为线电流为 A66A3833PL =II313822PYP=II即即三角形联结的相电流是星形联结相电流的三角形联结的相电流是星形联结相电流的 倍。倍。3即即三角形联结的线电流是星形联结电流的三角形联结的线电流是星形联结电流的 3 倍。倍。316622LYL=II比较：比较：a.b.三相交流电动机采用星形起动、三角形运行的工作方式，三相交流电动机采用星形起动、三角形运行的工作方式，可以有效减少起动电

15、流。可以有效减少起动电流。三相电路的三相电路的有功功率有功功率和和无功功率无功功率是三相负载每相有功功是三相负载每相有功功率和无功功率率和无功功率之和之和，当三相负载对称时，有当三相负载对称时，有 cosPPWVUIUPPP=总视在功率为总视在功率为22QPS+=sinPPWVUIUQQQ=三相功率与相电压、相电流的关系为三相功率与相电压、相电流的关系为 =PPPPPP3sin3cos3IUSIUQIUP 三相电功率三相电功率三相功率与线电压、线电流关系三相功率与线电压、线电流关系PLPL 3IIUU=，PLPL3 IIUU=，为每相负载的功率为每相负载的功率因数角。因数角。例例 三相对称负载

16、，每相的电阻为三相对称负载，每相的电阻为 6 ，感抗为感抗为 8 ，接接线电压为线电压为 380 V 的三相交流电源，试比较星形联结和三角形联的三相交流电源，试比较星形联结和三角形联结两种接法下消耗的三相电功率。结两种接法下消耗的三相电功率。解解 每相绕组的阻抗为每相绕组的阻抗为=+=+=1086222L2XRZ星形联结星形联结三角形联结三角形联结 =LLLLLL3sin3cos3IUSIUQIUP 则：则：(1)星形联结时星形联结时V 220V33803LP=UU A22A10220PPL=ZUII6.0106cos=ZR 三相总有功功率三相总有功功率 cos3LLIUP=kW 7.8 W6

17、.0223803=例例 三相对称负载，每相的电阻为三相对称负载，每相的电阻为 6 ，感抗为感抗为 8 ，接线电压为接线电压为 380 V 的三相交流电源，试比较星形联结和三角的三相交流电源，试比较星形联结和三角形形联结两种接法下消耗的三相电功率。联结两种接法下消耗的三相电功率。负载的相电流为负载的相电流为A 38A10380PP=ZUI线电流为线电流为A66A865A3833PL=.II负载功率因数不变，仍为负载功率因数不变，仍为6.0cos=三相总有功功率三相总有功功率 cos3PPIUP=kW 26 W6.0 38 380 3=(2)若改为三角形联结若改为三角形联结V 380LP=UU同样负载，同样负载，三角形三角形联结消耗的有功功率联结消耗的有功功率是星形联结是星形联结时的时的 3 倍，无功功率和视在功率都是这种关系。倍，无功功率和视在功率都是这种关系。