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1、交流电路原理与实践模块交流电路原理与实践模块2全册全册 配套最完整精品课件配套最完整精品课件 在直流电路中，功率仅与电流和电压的乘积有关； 上式中的cos 是电路中的功率因数。其大小决定于电路 （负载）的参数。对纯电阻负载功率因数为1。对其他负 载来说，其功率因数均介于0和1之间。 一一 、提高功率因数的意义、提高功率因数的意义 在交流电路中，功率不仅与电流和电压的乘积有关，而且 还与电压与电流之间的相位差有关； P=UIP=UI P=UIcosP=UIcos 即： 即： 当电压与电流之间的相位差不为0时，即功率因数不等 于1时，电路与电源之间就会发生能量互换，出现无功 功率Q=UIsin。这

2、样就引起了下面两个问题： 1 1、发电设备的容量不能充分利用、发电设备的容量不能充分利用 2 2、增加线路和发电机绕组的功率损耗、增加线路和发电机绕组的功率损耗 当发电机的电压和输出的功率一定时，电流与当发电机的电压和输出的功率一定时，电流与 功率因数成反比，而线路和发电机绕组上的功率损耗功率因数成反比，而线路和发电机绕组上的功率损耗 P P则与功率因数的平方成反比，即：则与功率因数的平方成反比，即： j j 22 2 2 cos 1 = r r U U P P r rI I （是发电机绕组是发电机绕组 和线路和线路的电阻） 功率因数的提高，能使发电设备的容量得到充分利 用，同时也能使电能得到

3、大量节约。 P P 二、功率因数提高的方法二、功率因数提高的方法 提高功率因数需减少电源与负载之间的能量互换。 对于电感性负载，常要接入电容，其方法有二： 、将电容与负载串联 该方法能有效地提高功率因数，但是电容的接入 破坏了电路中原有负载的工作状态，使原有负载不能 正常工作。为此，该方法虽说能提高功率因数，但实 际当中不能用。 2、将电容与负载并联 这是实际应用中的主要方法。 感性负载并联电容提高功率因素原理图感性负载并联电容提高功率因素原理图 原理图相量图 根据试验结果讨论下列问题：根据试验结果讨论下列问题： （1）并联电容后，IL改变了吗？变大还是变小了？ 为什么？ （2）并联电容后，通

4、过计算P改变了吗？变大还是 变小了？为什么？ （3）并联电容后，I改变了吗？变大还是变小了？ 为什么？ （4）并联电容后，Q改变了吗？为什么？ （5）C能否串联在电路中？ （6）能否提高到1？ 结论：结论： （1）未并电容前后，IL始终不变。因为U、R、XL均没有变化。 （2）由于IL始终不变，根据有功公式P=I2R，得：在并联电容 前后，有功功率P没有变化。 （3）总电流I下降，而 ，所以 升高。 （4） U不变，I和降低，故无功功率Q降低，电路中能量互换 的规模降低，提高了电源设备的利用率。 （5）不能利用串联电路的方法提高功率因数，否则电阻两端 电压会降低，改变原工作状态。 （6）功率因

5、数不能提高到1。当=1时，会发生并联谐振，这 在电力设备中不容许的。 cos PUI cos 并联电容的选取：并联电容的选取： 由于未并入电容时，电路的无功功率为: 而并入电容后，电路的无功功率为: 因而电容需要补偿的无功功率为： 又因： 故 这就是所需并联电容器的电容量。式中P是负载所吸收的功率， U是负载的端电压，1和2分别是补偿前和补偿后的功率因 数角。 11 1111 1 sincos sintan cos QUIUIP 22 sintanQUIP 12 (tantan) C QQQP 2 22 CCC C U QIXCU X 12 22 (tantan) 2 C QP C UfU 例

6、题：例题： 某电源 。试求： 1. 该电源的额定电流。 2. 该电源若供给 、40W的日光灯，最多可点多 少盏？此时线路的电流是多少？ 3. 若将电路的功率因数提高到 ，此时线路的电 流是多少？需并联多大电容？ 20,220 ,50 NN SKVA UV fHz 1 cos0.5 2 cos0.9 解：（1）额定电流为 （2）设日光灯的盏数为n，即 ，则 , 此时线路电流为额定电流， 即 。 （3）因电路总的有功功率， ,故此时线 路中的电流为 随着功率因数由0.5提高到0.9，线路电流由91A下降到50.5A， 因而电源仍有潜力供电给其他负载。因 ， ， ； ， ， 。于是所需电容器的电 容

7、量为 3 2 01 0 9 1 2 2 0 N N N S IA U 1 cos N nPS 3 1 cos20 100.5 250 40 N S n P 盏 1 91IA 10KWP=n 40=250 40 3 2 1010 50.5 cos2200.9 P IA U 1 cos0.5 1 60 o 1 tan1.731 2 cos0.9 2 25.8o 2 tan0.483 3 12 222 10 10 (tantan)(1.7310.483)820 223.1450220 C QP CuF UfU 小结小结: 提高功率因数具有很重要的意义。提高功率因数常用的方 法是并联电容。并联电容选取

8、公式： 作业：见参考书1，P217，NO10-18 12 22 (tantan) 2 C QP C UfU 复杂交流电路的分析与计算复杂交流电路的分析与计算 不对称三相电路的计算不对称三相电路的计算 制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院 在前面我们已经学习了正弦交流电路的欧姆定律和 基 尔霍夫定律以及由此推导出来的支路电流法、叠加原理、 戴 维南定理等，但在正弦交流电的分析计算中，有些实际 问题 比较复杂，无法用阻抗的串、并联来求解，为此，也要 应用 线性网络分析的方法来研究复杂正弦交流电路。值得注 意的 是，电路中的电动势E、电压U、电流I分别要用相 量 、 、 来代替。 E

9、U I 例1 两台交流发电机并联使用，供电给一负载 每台发电机的电动势均为110V，内阻抗 ，两台发 电机电动势的相位差为30o。试求负载中的电流及负载所吸收的 功率，并比较两台发电机的输出功率。 一、复杂交流电路的分析与计算一、复杂交流电路的分析与计算 12 11ZZj 55Zj 1、支路电流法 解：根据题意可画出图1所示的电路图。 若以 为参考相量，则 设 超前于 30o ，则 1E 1110 0OEV 2E 1E 2110 30(95.255) O EjV 已知电路参数 12 111.41 45,557.0745 OO ZZjZj 假设各支路电流的参考方向如图1所示，选取独立回路I和II

10、，并指定 回路的循环方向如图1所示。 由节点a,b得 120III （1） 由回路I得 1212 12 Z IZ IEE （2） 由回路II得 22 2 Z IZ IE （3） 因Z1=Z2，由式（2）得 12 12 1 EE II Z （4） 将式（1）代入式（3），并考虑到Z1=Z2，Z=5Z1，可得 2 12 1 6 55 E II Z （5） 由式（5）减去式（4）可得 21221 2 111 665 (1) 555 EEEEE I ZZZ 所以 21 2 1 656(95.255)5 11030.1 86 21.4 41 1111 1.41 451.41 45 O O OO EEj

11、IA Z 将 代入式（4）得 2I 12 12 1 110 110 30 21.4 4121.4101.2 1.41 45 O OO O EE II Z 负载电流为 1221.4 4121.4101.2 21.4(0.7550.6560.1940.98) 13.730 OO O III jj A 负载端电压 7.074513.73096.6 15 OOO UZ IV 或 1122 12 UEZ IEZ I 负载吸收的功率 cos96.6 13.7cos45935 O PUIW 式中是 与 的相位差，即 U I 15( 30 )45 OOO ，亦即负载的阻抗角。 或 22 13.75935PI

12、RW 第二台发电机发出的功率为 222 cos96.6 21.4cos( 26 )1850 O PUIW 式中2是 与 的相位差，即 U 2I 2 154126 OOO 第一台发电机发出的功率为 111 cos96.6 21.4cos106.2915 O PUIW 式中1是 与 的相位差，即 U 1I 1 15( 101.2 )106.2 OOO 交流发电机并联运用时，除了波形、频率相同，电动 势的有效值应当相等，内阻要尽量相近外，还必须相位一 致。否则会像本例中所出现的情况，第一台发电机不但不发 出功率，反而吸收功率，变成了负载。本例的功率平衡关系 是第二台发电机发出1850W，其中供给负载

13、消耗935W，供给 第一台发电机消耗915W。 2、戴维南定理求解 12 11ZZj 55Zj 例2 两台交流发电机并联使用，供电给一负载 每台发电机的电动势均为110V，内阻抗 ，两台发 电机电动势的相位差为30o。试求负载中的电流及负载所吸收的 功率，并比较两台发电机的输出功率。 将图1 所示的电路演变成图2所示的电路，以便使用戴维南定理。由 图 2（a）可求二端网络的开路电压 及等效复阻抗 （将各个理想电 压源短路，即其电动势 ， 为零），再由图 2（b）求出负载电 流 。 I o U o Z 1E 2E 图2（a）中 等效复阻抗 12 12 110 110 30 20.2120 2 1

14、.41 45 O O O EE IA ZZ 2 2 20.21201.41 45110 30106.4 15 OOOO OUI ZEVE 1 0 2 Z Z 故由图2（b）可得 0 106.4 15 13.730 1.41 45 7.07 45 2 O O O O E IA ZZ 3、叠加定理 例3 两台交流发电机并联使用，供电给一载 每台发电机的电动势均为110V，内阻抗 ，两台发 电机电动势的相位差为30o。试求负载中的电流及负载所吸收的功 率，并比较两台发电机的输出功率。 12 11ZZj 55Zj 将图 1所示的电路演变成图 3所示的电路，以便使用叠加原理。 图 3（a）所示的电路可视

15、为是图 3（b）和图 3（c）之叠加，则负载 电流 图 3（b）中，Z2与Z并联，再与Z1串联，由分流定律得 111 2 2 211 1 2 110 7.0745 21111 1.41 45 O O ZEEE I ZZ ZZZZZ Z ZZ 同理，由图 3（c）可得 22 1 1 11 2 110 30 7.0715 1111 1.41 45 1 O O O ZEE I ZZ ZZZ Z ZZ 故负载电流 7.07457.0715 7.07(1.6720.966)7.07 1.933013.730 OO OO III jA 二、不对称三相电路的计算 在前面分析了对称三相电路，而在实际中不对称三

16、 相电路是普遍存在的，如最常见的照明电路一般都不对称。 一般情况下，电源三相电动势总是对称的，线路复阻抗也 相等，所以下面我们仅对负载不对称所形成的不对称三相 电路进行讨论。 图4为一简单的三相四线制电路。设电源内阻抗为零且三相电压 对称，而静止负载是不对称的，所以是不对称三相电路。 当忽略传输线阻抗时，负载 的相电压即等于电源的相电压， 所以负载的相电流为： , UVW UW V UVW UUU III ZZZ 由于负载阻抗不对称，所以负载的相电流也是不对称，通常中性线电 流 0NUVWIIII 如果图4电路中未接中性线，这时可用节点电压法求出两中性点 之间的电压为： 111 UVW UVW

17、 N N UVW UUU ZZZ U ZZZ 1、负载中性点位移： 观察图5我们发现负载中性点的位 移越大，负载各相电压不对称的程度 也越大。当过大时，可能使负载某一 相的电压太低，导致电器不能正常工 作；而另外两相的电压又太高，可能 超过电器的额定电压以致烧毁用电设 备。所以在三相电路系统中总是力图 使电路的三相负载对称分配。 2、负载中性点位移的危害 即使电源相电势是对称的，两中性点之 间的电压也不 再为零，负载中性点N和对 称电源的中性点N不再是等电位的了。这种 现象称为负载中性点位移。 例4 在图6所示的三相四线制电路中，电源线电压U1=380V 三个电阻性负载连成星型，其电路为RU=

18、11，RV=RW=22。求： （1）负载相电压、相电流及中性线电流，并做出他们的相量图。 （2）如无中性线，求负载相电压及中性点电压。 （3）如有中性线，当U相短路时求各相电压和电流。 （4）如有中性线，当U相断路时求另外两相的电压和电流。 （5）在（3）和（4）中如无中性线，则又如何？做出它们的相图。 解：（1）在负载不对称而有中性线（其上电压降可忽略不计）的情况下， 负载相电压和电源相电压相等，也是对称的，其有效值为 本题如用相量计算，求中性线电流较为容易。先计算 各相电流 1 380 220 33 P U UV 220 0 22 0 11 220120 10120 22 220 120

19、10 120 22 O U O U U O V O V V O W O W W U IA R U IA R U IA R 本题如用相量计算，求中性线电流较为容易。 先计算各相电流 根据图中电流的参考方向，中性线电流为 22 01012010 12010 0 OOOO NUVWIIII 通过做相量图（如图6）求中性线电流也很方便。 （2）如无中性线，由节点电压法求中性点电压为 220 0220120220 120 10 0 112222 55 0 1111112 11222211 OOO UVW O O UVW N N UVW UUU R RRZ UV RRR 这时可做中性点位移后的相量图如图7

20、所示。 则各负载相电压为 220 055 0165 0 22012055 0252130.89 220 12055 0252 130.89 OOO UUN N OOO VVN N OOO WWN N UUUV UUUV UUUV (3)当有中性线而U相短路时，此时U相短路电流很大，将U相中的熔断器 熔断，而V相和W相未受影响，其相电压仍为220V，相电流也不变。 (4)当有中性线而U相断路时，另外两相相电压和相电流未受影响，保持不 变。 以上（3）、（4）两题再次证明了中性线的作用，在三相四线制电路 中某相发生故障不会影响另外两相的工作状态。 (5)当无中性线而U相短路时，此时负载中性点 即为

21、U，因 此负载各相电压为 N 0,0 U U UU ,380VVU V UUUV ,380WWU W UUUV 负载各相电流为 380 17.3 22 VW IIA 当无中性线而U相断路时，此时该电路已成为单相电路，即V与 W相电阻串联，接在线电压 的电源上，两相电流相同。 此时的电路图 如图9所示。 380 VW UV 380 8.6 2222 VW VW VW U IIA RR 8.6 22190 8.6 22190 VVV WWW UI RV UI RV 例5 在图所示电路中，已知, ， 试用支路电流法求支路电流。 12100 ,100 90 O SSUV UV 5 ,5 ,2 LC R

22、XX 解：选定支路电流参考方向如图所 示。 列出回路电流方程 123 131 2 322 2 0 () () S C S L III jXIR IU R IjXIU 代入数据得： 123 13 32 0 (2)5100 5( 5)100 III jII IjI 方程求解得： 1 2 3 27.856.3 32.3115.4 29.911.9 O O O IA IA IA 1.复杂正弦交流电路的分析与计算。 2. 无中性线时，两中性点之间的电压为： 3、负载中性点位移的危害性。 作业：见参考书1，P217 ，NO10-20 111 UVW UVW N N UVW UUU ZZZ U ZZZ 小结

23、：小结： 三相交流电动势和三相电源的连接三相交流电动势和三相电源的连接 制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院 1 1家用电器用的都是家用电器用的都是220V220V的单相交流电，而工的单相交流电，而工 厂车间、实验室等动力用电却几乎都是厂车间、实验室等动力用电却几乎都是380V380V的的 三相交流电，这是为什么呢？三相交流电，这是为什么呢？ 2 2三相交流电是怎样产生的？三相电路的特点三相交流电是怎样产生的？三相电路的特点 是什么？是什么？ 上一页下一页返 回 实例引入：教学楼照明系统电路示意图实例引入：教学楼照明系统电路示意图 图图1 1 三相交流电路示意图三相交流电路示意图

24、 上一页下一页返 回 一、一、 三相交流电动势三相交流电动势 图图 2 2 三相发电机原理示意图三相发电机原理示意图 上一页下一页返 回 对称的三相电动势：幅值（即大小）相等，频对称的三相电动势：幅值（即大小）相等，频 率相同，相位相差率相同，相位相差1201200 0 e eU U =E =Em msin sin t t e eV V =E =Em msin( sin( t-120t-1200 0) ) e eW W =E =Em msin( sin( t-240t-240O O)=E)=Em msin( sin( t+120t+120 O O) ) 若以相量形式表示，则若以相量形式表示，则

25、 U U =E =E 0 0O O V V =E =E -120-120O O （ 1 1） W W =E =E -240-240O O=E=E 120120O O E E E 上一页下一页返 回 对称三相电动势的特点是三相电动势瞬时值之和恒为对称三相电动势的特点是三相电动势瞬时值之和恒为 零。三相交流电出现正幅值（或相应零值）的顺序称零。三相交流电出现正幅值（或相应零值）的顺序称 为相序。由图为相序。由图 3 3可知其相序为可知其相序为UVWUVW。 （a）波形图）波形图 （b）相量图）相量图 图图 3 三相对称电动势的波形图和相量图三相对称电动势的波形图和相量图 上一页下一页返 回 二、三

26、相电源的连接二、三相电源的连接 1、 星形连接（星形连接（Y连接）连接） 图图 4 三相四线制电源三相四线制电源 VUUV UUU WVVW UUU UWWU UUU 上一页下一页返 回 图图 5 5 三相电源各电压相量之间的关系三相电源各电压相量之间的关系 上一页下一页返 回 线电压的有效值用线电压的有效值用U Ul l表示，相电压的有效表示，相电压的有效 值用值用U Up p表示。由相量图可知它们的大小关系为：表示。由相量图可知它们的大小关系为： Ul= Up （ 3） 一般低压供电的线电压是一般低压供电的线电压是380V380V，它的相电，它的相电 压是压是380/ =220V380/

27、=220V。 3 3 上一页下一页返 回 例1 星形连接的对称三相电源，已知星形连接的对称三相电源，已知 u uVW VW =380 sin( =380 sin( t-90t-90 )V)V， 试写出试写出u uWU WU、 、u uUV UV、 、u uU U、u uV V、u uW W的表达式。的表达式。 2 2 2 22 2 2 2 3 2 上一页下一页返 回 2 2、 三角形连接（三角形连接（连接）连接） 图图 6 电源的三角形联接电源的三角形联接 上一页下一页返 回 三角形（形）连接时线、相电压的关系三角形（形）连接时线、相电压的关系 或 CCA BBC AAB uu uu uu C

28、CA BBC AAB UU UU UU 作业：作业：P75 P75 ，4-1，4-3，4-3 三相负载的联接三相负载的联接 制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院 一、一、 星形联接的负载星形联接的负载 1、三相四线制、三相四线制 图图1 负载星形联接的三相四线制电路负载星形联接的三相四线制电路 上一页下一页返 回 负载星形联接时，电路有以下基本关系： （1）相电流等于相应的线电流 IP=Il （1） （2）三相四线制电路中各相电流可分成三个单相电路分 别计算，即 （2） 其电压、电流相量图如图2(a)所示。 U U U UU U U U U Z U Z U Z U I V V V

29、 VV V V V V Z U Z U Z U I W W W WW W W W W Z U Z U Z U I 上一页下一页返 回 (a) 三相负载不对称三相负载不对称 (b) 三相负载对称三相负载对称 图图2 负载星形联接时的相量图负载星形联接时的相量图 上一页下一页返 回 若三相负载对称，即若三相负载对称，即Z ZU U=Z=ZV V=Z=ZW W时，相电流（或线电流）时，相电流（或线电流） 也是对称的，如图也是对称的，如图2(b)2(b)所示。显然，在对称情况下三相所示。显然，在对称情况下三相 电路的计算可归结到一相来计算，即电路的计算可归结到一相来计算，即I Il l=I=IP P=

30、U/ =U/ 。 （3 3）负载的线电压就是电源的线电压。在对称条件下，线）负载的线电压就是电源的线电压。在对称条件下，线 电压是相电压的电压是相电压的 倍，即倍，即 U Ul l= U= UP P （3 3） 且线电压超前于对应的相电压且线电压超前于对应的相电压3030 。 Z 3 3 上一页下一页返 回 （4 4）中线电流等于三个线（相）电流的相量和，）中线电流等于三个线（相）电流的相量和， 由图由图1 1电路，根据基尔霍夫定律有：电路，根据基尔霍夫定律有： 若负载对称，则若负载对称，则 CBAN IIII 0IIII CBAN 上一页下一页返 回 2 2、三相三线制：、三相三线制： 在对

31、称系统中，中性线无电流，故可除去中性线，而在对称系统中，中性线无电流，故可除去中性线，而 成为三相三线制系统。成为三相三线制系统。 常用的三相电动机、三相电炉等负载，在正常情况下常用的三相电动机、三相电炉等负载，在正常情况下 都是对称的，都可用三相三线制供电。三相三线制只都是对称的，都可用三相三线制供电。三相三线制只 能用于对称负载。能用于对称负载。 中线的作用：中线的作用： 中线的作用就在于使星形联接的不对称负载的相电压中线的作用就在于使星形联接的不对称负载的相电压 对称。为了保证负载电压对称，即都等于额定电压对称。为了保证负载电压对称，即都等于额定电压 220V220V，就不能让中线断开。

32、因此，中线（指干线）内，就不能让中线断开。因此，中线（指干线）内 一定不能接入熔断器或闸刀开关，而且还要经常定期一定不能接入熔断器或闸刀开关，而且还要经常定期 检查、维修，预防事故发生。检查、维修，预防事故发生。 上一页下一页返 回 例1 某一办公楼有某一办公楼有220V、30W的日光灯的日光灯660个，个， 日光灯功率因数日光灯功率因数cos =0.5，怎样接入线电压为，怎样接入线电压为 380V的三相四线制电路？求负载对称情况下的的三相四线制电路？求负载对称情况下的 线电流？线电流？ 上一页下一页返 回 图图3 例例1的电路图的电路图 上一页下一页返 回 三相电路中，每相负载的电流三相电路

33、中，每相负载的电流I IP P称为相电流，每根相线称为相电流，每根相线 中的电流中的电流I Il l称为线电流。对称负载为星形联接时，线称为线电流。对称负载为星形联接时，线 电流等于相电流，即电流等于相电流，即 I IP P =I =Il l （4 4） 本题中，当日光灯负载对称时，每相电流为：本题中，当日光灯负载对称时，每相电流为： 由式（由式（1 1）可得所求线电流为：）可得所求线电流为： I Il l=I=IP P=60A=60A A U P I p P 60 5 . 0220 30 220 cos 220 上一页下一页返 回 二、二、 三角形联接的负载三角形联接的负载 图图4 负载的三

34、角形联接负载的三角形联接 上一页下一页返 回 1 1、相电压等于相应的线电压。有效值关系为、相电压等于相应的线电压。有效值关系为 U UP P=U=Ul l （ （5 5） 因而不论负载对称与否，负载的相电压总是对称的。因而不论负载对称与否，负载的相电压总是对称的。 2 2、各相电流可分成三个单相电路分别计算，即、各相电流可分成三个单相电路分别计算，即 （6） 其电压、电流的相量图如图其电压、电流的相量图如图5(a)所示。所示。 UV UV UV UVUV UV UV UV UV Z U Z U Z U I VW VW VW VW VW VW Z U Z U I WU WU WU WU WU

35、WU Z U Z U I 上一页下一页返 回 若负载对称，即若负载对称，即ZUV=ZVW=ZWU=Z，则相电流也是对，则相电流也是对 称的，如图称的，如图5(b)所示。显然，这时电路计算也可归结到所示。显然，这时电路计算也可归结到 一相来进行。即一相来进行。即 |Z| U IIII P PWUVWUV (a) 负载不对称负载不对称 (b) 负载对称负载对称 图图5 负载三角形联接时的相量图负载三角形联接时的相量图 上一页下一页返 回 3 3、各线电流由两相邻相电流决定。在对称条件下，线电流是、各线电流由两相邻相电流决定。在对称条件下，线电流是 相电流的相电流的 倍，且滞后于相应的相电流倍，且滞

36、后于相应的相电流3030 。 由图由图4 4 可知，各线电流分别为可知，各线电流分别为 （7 7） 负载对称时，由式（负载对称时，由式（7 7）可作相量图如图）可作相量图如图5 5（b b）所示。）所示。 从图中不难得出从图中不难得出 故故 （8 8） WUUVU III UVVWV III VWWUW III Ppl I 2 3 30cosII 2 1 pl I3I 上一页下一页返 回 由上述可知，在负载三角形联接时，相电由上述可知，在负载三角形联接时，相电 压对称。若某一相负载断开，并不影响其它两压对称。若某一相负载断开，并不影响其它两 相的工作。如相的工作。如UVUV相负载断开时，相负载

37、断开时，VWVW和和WUWU相负载相负载 承受的电压仍为线电压，接在该两相上的单相承受的电压仍为线电压，接在该两相上的单相 负载仍正常工作。负载仍正常工作。 上一页下一页返 回 例2 如图如图4.104.10所示的是负载三角形接法的三相三线制电所示的是负载三角形接法的三相三线制电 路，各相负载的复阻抗路，各相负载的复阻抗Z=6+j8Z=6+j8 ，外加线电压，外加线电压U Ul l=380V=380V， 试求正常工作时负载的相电流和线电流。试求正常工作时负载的相电流和线电流。 1086XRZ 2222 A8 .65383I3I pl 上一页下一页返 回 三、三相功率三、三相功率 不论负载是星形

38、联接或是三角形联接，总的有功不论负载是星形联接或是三角形联接，总的有功 功率必定等于各项有功功率之和。当负载对称时，每功率必定等于各项有功功率之和。当负载对称时，每 相的有功功率是相等的。因此三相总功率为相的有功功率是相等的。因此三相总功率为 P=3PP=3PP P=3U=3UP PI IP Pcoscos （9 9） 式中式中 角是相电压角是相电压U UP P与相电流与相电流I IP P之间的相位差。之间的相位差。 当对称负载是星形联接时，当对称负载是星形联接时， U U1 1= U= UP P, I, I1 1=I=IP P 3 上一页下一页返 回 当对称负载是三角形联接时，U1= UP,

39、I1= IP 不论对称负载是星形联接或是三角形联接，如 将上述关系代入式（9），则得 P= U1I1cos （10） 应注意，上式中角仍为相电压UP与相电流IP之 间的相位差。 3 3 上一页下一页返 回 式（9）和式（10）都是用来计算三相有 功功率的，但通常多应用式（10）；因为线电 压与线电流的数值是容易测量出的，或者是已 知的额定值。 同理，可得出三相无功功率和视在功率： Q=3UPIPsin= U1I1sin (11) S=3UPIP = U1I1 (12) 3 3 上一页下一页返 回 例3 有一三相电动机，每相的等效电阻有一三相电动机，每相的等效电阻R=29R=29 ， 等效感抗等

40、效感抗X XL L=21.8=21.8 ，试求在下列两种情况下电，试求在下列两种情况下电 动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率， 并比较所得结果：（并比较所得结果：（1 1）绕组联成星形接于）绕组联成星形接于 U U1 1=380V=380V的三相电源上；（的三相电源上；（2 2）绕组联成三角形）绕组联成三角形 接于接于U U1 1=220V=220V的三相电源上。的三相电源上。 上一页下一页返 回 解：每相绕组的阻抗为解：每相绕组的阻抗为 Z （1）Y形联接时：形联接时： P= U1I1cos = 380 6.1 （2） 联接时：联接时： P=

41、U1I1cos = 220 10.5 2 L 2 XR A1 . 6 8 .2129 220 Z U I 22 P P A1 . 6II Pl kW2 . 3 8 .2129 29 22 3 3 A1 . 6 8 .2129 220 Z U I 22 P P A5 .101 . 63I3I Pl kW2 . 3 8 .2129 29 22 3 3 上一页下一页返 回 比较（比较（1 1）（）（2 2）的结果：）的结果： 只要电动机每相绕组承受的电压不变，则电 动机的输入功率不变。因此，当电源线电压为 380V时，电动机绕组应联成星形；而当电源线电 压为220V时，电动机绕组应联成三角形。在这两

42、 种联接法中，仅线电流在接法时比Y形接法时 大 倍，而相电流、相电压及功率都未改变。3 上一页下一页返 回 作业：4-9，4-10，4-11 变压器的工作原理变压器的工作原理 制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院 实例引入：市电给实例引入：市电给6V小灯泡供电方案小灯泡供电方案 (a) 电阻器分压供电方案电阻器分压供电方案 (b) 变压器降压供电方案变压器降压供电方案 图图1 两种供电方案两种供电方案 一、变压器的分类及型号 1、按电压的升降分类：有升压变压器和降、按电压的升降分类：有升压变压器和降 压变压器两种。压变压器两种。 2、按相数分类：有单相变压器、三相变压、按相数分类

43、：有单相变压器、三相变压 器及多相变压器。器及多相变压器。 3 3、按用途分类：、按用途分类： 有用于供配电系统中的电力变压器；有用于供配电系统中的电力变压器； 有用于测量和继电保护的仪用变压器（电有用于测量和继电保护的仪用变压器（电 压互感器和电流互感器）；压互感器和电流互感器）； 有产生高电压供供电设备的耐压试验用的有产生高电压供供电设备的耐压试验用的 试验变压器；试验变压器； 有电炉变压器、电焊变压器和整流变压器有电炉变压器、电焊变压器和整流变压器 等特殊用途的变压器。等特殊用途的变压器。 4 4、按冷却方式及冷却的介质分类：、按冷却方式及冷却的介质分类： 有以空气冷却的干式变压器；有以

44、空气冷却的干式变压器； 有以油冷却的油浸变压器；有以油冷却的油浸变压器； 有以水冷却的水冷式变压器。有以水冷却的水冷式变压器。 目前我国生产的中小型变压器主要有目前我国生产的中小型变压器主要有S5、SL5、 SF5、SZ5、SZL5等系列。这些符号的含义是：等系列。这些符号的含义是： S三相；三相；D单相；单相；F风冷；风冷；W水冷；水冷； Z有载调压；有载调压；L铝线圈变压器。铝线圈变压器。 例如某变压器型号为例如某变压器型号为 二、变压器的结构二、变压器的结构 (a) 结构示意图结构示意图 (b) 符号符号 图图2 变压器结构示意图及表示符号变压器结构示意图及表示符号 (a)口型口型 (b

45、)EI型型 (c)F型型 (d)C型型 图图3 变压器的铁芯变压器的铁芯 (a) 芯式变压器芯式变压器 （b）壳式变压器）壳式变压器 图图4 变压器的结构形式变压器的结构形式 三、三、 变压器的额定值变压器的额定值 变压器的额定值是保证变压器能够长变压器的额定值是保证变压器能够长 期可靠地运行工作，并且有良好的工作性期可靠地运行工作，并且有良好的工作性 能的技术限额，它也是厂家设计制造和试能的技术限额，它也是厂家设计制造和试 验变压器的依据，其内容包括以下几个方验变压器的依据，其内容包括以下几个方 面：面： 1 1、额定电压、额定电压U U1N 1N/U /U2N 2N U1N、U2N分别为原

46、、副边额定电压，是指分别为原、副边额定电压，是指 变压器空载时端电压的保证值，以有效值变压器空载时端电压的保证值，以有效值 表示，对三相变压器来说，均指线电压，表示，对三相变压器来说，均指线电压， 单位是单位是V或或kV。 2 2、额定电流、额定电流I I1N 1N/I /I2N 2N I1N和和I2N分别为原、副边额定电流，是指变分别为原、副边额定电流，是指变 压器连续运行时原、副绕组允许通过的最压器连续运行时原、副绕组允许通过的最 大电流有效值。三相变压器的额定电流是大电流有效值。三相变压器的额定电流是 指线电流，单位为指线电流，单位为A。 3 3、额定容量、额定容量S SN N SN是变

47、压器在额定状态下的电功率输出能力。是变压器在额定状态下的电功率输出能力。 单位以单位以VA或或kVA表示。表示。 对于单相变压器对于单相变压器SN=U1NI1N=U2NI2N （1） 对于三相变压器对于三相变压器 SN= U1NI1N= U2NI2N（2）33 4.4.额定频率额定频率f fN N 是指变压器应接入的电源频率。我国电力是指变压器应接入的电源频率。我国电力 系统的标准频率为系统的标准频率为50Hz。 例 1 某照明变压器的额定容量为某照明变压器的额定容量为500VA，额定电压，额定电压 为为220V/36V。求：。求： （1）原、副边的额定电流；）原、副边的额定电流； （2）在副

48、边最多可接）在副边最多可接36V、100W的白炽灯几盏？的白炽灯几盏？ 四、工作原理四、工作原理 1磁动势磁动势F F=N1i1 （3） 磁通就是由它产生的，它的单位是安培（磁通就是由它产生的，它的单位是安培（A）。）。 2磁通磁通 磁通是指通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力线总数，磁通是指通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力线总数， 它的国际单位是它的国际单位是Wb，以前在工程上有时用电磁制单位，以前在工程上有时用电磁制单位MX， 则有他们之间的换算公式则有他们之间的换算公式 1Wb=108MX =F/Rm （4） 式（式（4）在形式上与电路的欧姆定律相似，式中）在形式上与电路的欧姆定律相

49、似，式中Rm为磁阻。为磁阻。 表表1 1 磁路与电路的对比磁路与电路的对比 磁路磁路电路电路 磁动势磁动势F=INF=IN电动势电动势E E 磁通磁通 电流电流I I 磁感应强度磁感应强度B=B= /S/S电流密度电流密度J=I/SJ=I/S 磁阻磁阻R Rm m=l/=l/ S S电阻电阻R=R= l/Sl/S 磁导率磁导率 电阻率电阻率 3磁感应强度磁感应强度B B= /S （5） 如果磁场内各点的磁感应强度如果磁场内各点的磁感应强度B大小相等大小相等 方向相同，这样的磁场则称为均匀磁场。方向相同，这样的磁场则称为均匀磁场。 4磁导率磁导率 磁导率磁导率 是表征物质导磁能力的物理量，是表征

50、物质导磁能力的物理量， 它表明了物质对磁场的影响程度。它表明了物质对磁场的影响程度。 表2 主要导磁物质的相对磁导率 物质物质 r r（H/mH/m）物质物质 r r（H/mH/m） 空气空气1 1000 000 365000 000 365硅钢片硅钢片10103 3 铝铝1 1000 214000 214坡莫合金坡莫合金10104 4 5磁场强度磁场强度H 磁场强度磁场强度H也是表征磁场强弱和方向也是表征磁场强弱和方向 的物理量，但它不包括磁介质因磁化而产的物理量，但它不包括磁介质因磁化而产 生的磁场，它的国际单位是生的磁场，它的国际单位是A/m。故。故 H=B/ （7） 图5 磁性媒质的磁