电工技术6三相交流电路课件.ppt

1、1 三相电路是由三个频率相同、振幅相同、相位三相电路是由三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差彼此相差1201200 0的正弦电动势作为供电电源的电路。的正弦电动势作为供电电源的电路。三相电路的优点：三相电路的优点：（1 1）发电方面：比单项电源可提高功率）发电方面：比单项电源可提高功率5050；（2 2）输电方面：比单项输电节省钢材）输电方面：比单项输电节省钢材2525；（3 3）配电方面：三相变压器比单项变压器经济且便于接）配电方面：三相变压器比单项变压器经济且便于接 入负载；入负载；（4 4）运电设备：具有结构简单、成本低、运行可靠、维）运电设备：具有结构简单、成本低、运行可靠、维 护方便

2、等优点。护方便等优点。以上优点使三相电路在动力方面获得了广泛应以上优点使三相电路在动力方面获得了广泛应用，是目前电力系统采用的主要供电方式。用，是目前电力系统采用的主要供电方式。4-1 4-1 对称三相正弦交流电源对称三相正弦交流电源4-1.1对称三相正弦交流电路的特征及数学表达式对称三相正弦交流电路的特征及数学表达式2 三相电动势的特征：三相电动势的特征：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 240sin120sinsintEetEetEemZCmYBmXA)120sin(tEmt06323265267342335611eAeBeC 电源的电压达到最电源的电压达到最

3、大值的顺序叫大值的顺序叫相序相序。定义定义A为为顺序顺序。定义定义A为为逆序逆序。tsinEemA)120tsin(EemBsin(240)sin(120)CmmeEtEtEm)23j21(E120/EEB)23j21(E120/EECBEE0/EEAAECE根据以上三种表示法都可以求得，对称三相根据以上三种表示法都可以求得，对称三相交流电的任意瞬时值之和恒为交流电的任意瞬时值之和恒为0。0eeeCBA0EEECBA4-1.2对称三相正弦交流电源及联结方式对称三相正弦交流电源及联结方式5 1.三相交流电动势的产生三相交流电动势的产生 A X Y C B Z S N 定子定子转子转子 定子中放三

4、个相同线圈：定子中放三个相同线圈：A X B Y C Z首端首端末端末端三线圈空间位置各差三线圈空间位置各差120o 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 线圈中便产生三个线圈中便产生三个大小相等，频率相同，相位互大小相等，频率相同，相位互差差120的的电动势电动势。2.2.三相交流电源的联接三相交流电源的联接（1）星形（）星形（Y）接法）接法AeCeBeAXYCBZN7 Ce（中线）（中线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）ceBeAXYCBZNAe三相四线三相四线 制供电制供电火线（相线）火线（相线）:A B C 中线（零线）：中线（零线）：N

5、8 （2）三相电源星形接法的两组电压）三相电源星形接法的两组电压e u C C B B A A e u e u 相电压相电压：火线火线对对零线零线间的电压。间的电压。2401200PCPBPAUUUUUUCeceBeACBNAe120 120 120 AUBUCUAuBuCu9 线电压线电压：火线火线与与火线火线间的电压。间的电压。ACCACBBCBAABUUUUUUUUUABuBCuCAuCABCABuuuCABN注意规定的注意规定的 正方向正方向10 BUABU线电压线电压和和相电压相电压的关系的关系BUAUCU30 BABAABUUUUU303AABUU11 30 330 3CACCAB

6、CBBCUUUUUUUU 同理：同理：303ABAABUUUUBUAUCUABUBCUCAU30 30 30 12 线电压线电压与与相电压相电压的通用关系表达式：的通用关系表达式：30 3plUUlU pU-为相电压为相电压 -为线电压为线电压常用的电压（常用的电压（有效值有效值）等级为：）等级为：V380 V220lPUU、13 CZCABYBCAXABUUUUUU plUU（2）三角形（）三角形（）接法）接法A CAuAXYCBZABuBCuBC 特点：特点：线电压线电压=相电压相电压14 短路短路+E 三个电源串接三个电源串接 能否造成短路？能否造成短路？直流电源行吗？直流电源行吗？A

7、AeCeBeXYZBC 问题讨论问题讨论 +-EEE直流电源串接不行，直流电源串接不行，三相交流电源可以，三相交流电源可以，为什么？为什么？15 A AeCeBeX Y Z BC Em AeBeCe三相交流电源中三个三相交流电源中三个 电源可以串接的原因电源可以串接的原因 在于：在于：三个电源的电压任三个电源的电压任何瞬间相加均为零。何瞬间相加均为零。16 星形接法星形接法 A C B NZ Z Z三角形接法三角形接法 A C B Z Z Z 4-2.1三相负载接法三相负载接法4-2 4-2 对称三相正弦交流电路的计算对称三相正弦交流电路的计算 17 A C BNZ Z Z AuBuCuAiC

8、iBiaicibi相电流相电流(负载负载上的电流上的电流)：cbaIII 、线电流线电流(火线火线上的电流上的电流)：CBAIII 、4-2.2 负载星形（负载星形（Y）联接的三相电路）联接的三相电路Ni18 lpII cCbBaAIIIIIIA C BNZ Z Z NiAiCiBiaicibi星形接法特点星形接法特点:相电流相电流=线电流线电流*cbaNIIIINI:中线电流中线电流N19*线电压线电压=相电压相电压 3,线电压线电压领先于领先于相电压相电压30。ACBN ZZZAUABUCUBUCAUBCU30 330 3CCABBCUUUU303AABUUBUAUCUABUBCUCAU3

9、0 30 30 20 BiAiA C BNZA ZB ZC NiCiaiciaiCeceBeAe负载负载星形接法星形接法的计算方法的计算方法:解题思路：解题思路：一般一般线电压线电压 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。luzuiippllupuN21（1）负载不对称负载不对称时，各相单独计算。如：时，各相单独计算。如：已知：已知：三相负载三相负载 R、L、C 以及以及 三相线电压：三相线电压：120 120 0lCAlBClABUUUUUU求：各求：各相电流相电流、各、各线电流线电流及及中线电流中线电流CI C RA B N L CAINIBIaIbIcI2

10、2 解：解：1.A CI C R B N L CAINIBIaIbIcI120 120 0lCAlBClABUUUUUU903130 311503130 31303130 31lCAClBCBlABAUUUUUUUUU相相 电电 压压线线 电电 压压23 2.相电流：相电流：30RURUIPAa18011901CUCjUCjUIPPCc240150LULjULjUIPPBblpUU31令：令：CI C R B N L CAINIBIaIbIcIA24 3.中线电流中线电流CBANIIII4.各电流相量关系各电流相量关系18024030CPcLPbPaXUIXUIRUICAUABUBCUNICU

11、AUBUBICIAI-30 -240 180 25 AIBICI（2）负载对称负载对称时，只需计算一相。时，只需计算一相。ZZZZCBA 如：如：AAaIZUI则：则：240120aCcaBbIIIIII据此可直接得出另两相电流：据此可直接得出另两相电流：0CBAOIIII（中线电流为（中线电流为0）CUAUBU（3）负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相 有效值即可。有效值即可。26 0CBANIIII)(ZZZZCBA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：三相负载完全对称时，答：三相负载完全对称时，

12、零线可以取消零线可以取消。供电方式为供电方式为三相三线制。三相三线制。ceAC BZ Z ZCeBeAe27 三相三线制三相三线制供电时各供电时各相电流相电流的计算的计算（负载不对称）：负载不对称）：A NNAIBICIAEBECEC B 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 VVVV28 用结点电位法：用结点电位法：A NNAIBICIAEBECEC B AEBECERRRRNNABCAIBICI29 RRRRRRUN21121202201202200220 每盏灯为每盏灯为 220V、100W

13、 4842PURAEBECERRRRNNABCAIBICIV 12055NU负载上电压不平衡！负载上电压不平衡！代入代入R 值得：值得：30 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互并联并联,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则每盏灯上都可则每盏灯上都可得到额定的工作电压得到额定的工作电压220V。31 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A B C N.一一 层层二二 层层三三 层层32 讨

14、论讨论照明电路照明电路能否采用三相三线制能否采用三相三线制 供电方式？供电方式？A C B.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?33 设线电压为设线电压为380V。A相断开后相断开后，B、C 两相两相串连，电压串连，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?A C B.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼分析：分析：结果：结果：二、三楼电灯全部变暗，不

15、能正常工作。二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。34 问题问题2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼若一楼断开，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：二楼二楼灯泡上的灯泡上的电压超过额定电压电压超过额定电压，灯泡被烧毁；灯泡被烧毁；三楼的灯不亮三楼的灯不亮。ACBR2 R3 V 76380513RUV 304380542RU分析分析 35 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

16、，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。比如，照明电路中不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相绝对不能采用三相三相制供电，三相制供电，而且而且必须保证零线可靠接通。必须保证零线可靠接通。中线的作用：中线的作用：使星形连接的不对称负载得到相等使星形连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，的相电压。为了确保零线在运行中不断开，零线上零线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。36 ABiCAiBCiCiBiAiCAuABuBCu

17、ACB plUU特点特点：线电压线电压=相电压相电压 4-2.3 负载三角形（负载三角形（）联接的三相电路）联接的三相电路 37 各电流的计算各电流的计算BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACBZ ZABAB Z ZBCBC Z ZCACA CACACABCBCBCABABABZUIZUIZUI相电流相电流 BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII线电流线电流38（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：ZUIIIIlPCABCABBiABiCAiBCiCiAiCA

18、uABuBCuA C B ZAB ZBC ZCA（1）负载不对称负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。时，先算出各相电流，然后计算线电流。39 CAABAIII303ABAII CAUABUBCUBICIABICAIBCI303303CACBCBIIII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，负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系三角形接法线、相电流的相位关系CAIAIABCABICAIAI30 30 30 40 负载对称时负载对称时三角形接法的特点：三角形接法的特点：BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACB p

19、lUU 303plII线电流比线电流比相相电流电流落后落后30300 041 例题例题 o373.36Z一组三角形联接 10YR另一组星形联接 。线电压线电压U Ul l为为380V380V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:B C A Z R Y AIABIAYIAI试求试求:(1)(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)电路线电流电路线电流；返回返回 42 VoAB0380UVoA30220U解：解：设线电压 则（1）由于三相负载对称，计算一相即可由于三相负载对称，计算一相即可 A.oooABAB374710373360

20、380ZUI三角形联接的负载相电流AooYAAY30221030220RUI星形联接的负载相电流返回返回 43 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 返回返回 44 kW.cosAYA Y24223803801318380333IUIUPPPll（3 3）三相电路有功功率为）三相电路有功功率为ABUAUAIAIAYI300 46.70 670 一相电压与电流的相量图返回返回 45 负载对称时：负载对称时：cos3pp

21、IUP CBAPPPP三相总有功功率：三相总有功功率：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 4-4 4-4 三相电路的功率三相电路的功率 为为相电压相电压与与相电流相电流之之间的相位差间的相位差46 三相电路的功率三相电路的功率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：在在三相负载对称三相负载对称的条件下：的条件下：47*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i1 i2 u 在交流电路中在交流电路中 1 21cos(/)coskI IkI

22、U Rk P其中，其中，为为 间的夹角。间的夹角。ui ,1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IIU三相功率的测量三相功率的测量 三相四线制三相四线制接法，用三个功率表测量接法，用三个功率表测量(三瓦计法三瓦计法)：三相三线制三相三线制接法，用二个功率表测功率接法，用二个功率表测功率(二瓦计法二瓦计法)：50 两瓦计法两瓦计法测量功率的原理：测量功率的原理：21BCBACACBBCAACCBBAAPPuiuiuuiuuiiuiuiuPBACiii注意：单个功率表的读数没有意义！注意：单个功率表的读数没有意义

23、！结论：结论：21PPP51 求：求：功率表功率表W1、W2的读数的读数(二瓦计法二瓦计法)。例例2W*电机电机 AICICBUACBABU1W*已知：已知：电机的功率为电机的功率为 2.5 kW,。866.0cos（设电机为（设电机为星形接法，星形接法，N为其中点。）为其中点。）电源线电压为电源线电压为380V，各相对称。，各相对称。52 2W*电机电机 AICICBUACBABU1W*2CBC1AAB21cosIUcosIUPPP解：解：53 2W*电机电机 AICICBUA C B ABU1W*A386.4866.03803105.2cosU3PIcosIU3P3llll（1）求电流大小

24、）求电流大小54 2W*AICICBUACBABU1W*ZB ZA ZC NAUV0220NAU设：设：（2）求电流、电压的相位关系）求电流、电压的相位关系(感性负载感性负载)V90380V90380V30380CBBCABUUU则：则：ANUABUBCUCAUCBUBNUCNU55 2W*AICICBUACBABU1W*ZB ZA ZC NAUABUANUAIABAUI、间的相位差间的相位差601已知电机的已知电机的866.0cos30866.0cos-1 30386.4AI30 -30 156 AUABUBCUCAUCBUAIBICIW3.83360cos386.4380cosIUP1AA

25、B1W7.16660cos386.4380cosIUP2CCB2A90386.4IC同理，由相量图可得同理，由相量图可得02CBCUI、间的相位差间的相位差W1的读数为的读数为 833.3瓦瓦W2的读数为的读数为 1666.7瓦瓦57 三相三线制三相三线制（Y形联接）形联接）三相四线制三相四线制（Y形联接）形联接）AAeCeBeCBNAeCeBeACBAeCeBeACB三相电源三相电源一般都是一般都是对称的，对称的，称称三相对三相对称电源称电源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（形联接）形联接）58 星形负载星形负载三角形负载三角形负载A C

26、 B N Z Z Z A C B Z ZZ 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 59 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。求电表读数时，可只算有效值，不算相位。求电表读数时，可只算有效值，不算相位。三相电路的计算要特别注意三相电路的计算要特别注意相位相位问题。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

27、电路的小结(3)-(3)-三相电路计算三相电路计算 60 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 61 例例1 ABCZ Z Z Zl Zl Zl 已知对称三相电源线电压为已知对称三相电源线电压为380V，Z=6.4+j4.8，Zl=6.4+j4.8。求负载求负载Z的相电压、线电压和电流。的相电压、线电压和电流。解解NA U+A+BN+CBN UCN UZl Zl Zl Z Z Z+NA UA IANnaZ Zl V03220V 0380oANoAB UU则则设设画出一相计算图画出一相计算图62 A3.171.1743.188.12 03220 j8.89.4 03220ooooANA lZZUIV 2.368.1369.3683.171.17oooAan ZIU V2.69.236 V2.68.1363303oooanabUU+NA UA IANnaZ Zl