三相交流電路教學(xué)課件

1、學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路情景情景1 1 三相交流電路三相交流電路 目前電力工程上普遍采用目前電力工程上普遍采用。 由三個幅值相等、頻率相同（我們國家電網(wǎng)頻率由三個幅值相等、頻率相同（我們國家電網(wǎng)頻率為為50HZ)彼此之間相位互差彼此之間相位互差120o的正弦電壓所組成的的正弦電壓所組成的供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)。 前面講的交流電路，實際是三相電路的一相，因前面講的交流電路，實際是三相電路的一相，因而稱而稱。 另一方面，三相電路也可看作按一定規(guī)律組成的另一方面，三相電路也可看作按一定規(guī)律組成的復(fù)雜交流電路，因而復(fù)雜交流電路，因而前面討論的交流電路的一般規(guī)前面討論的交流電路的一般規(guī)律和計算方法，在此仍然

2、適用。律和計算方法，在此仍然適用。學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路三相交流發(fā)電機比相同尺寸的三相交流發(fā)電機比相同尺寸的單相交流發(fā)電機容量大。單相交流發(fā)電機容量大。如果以如果以相同相同電壓將電壓將相同相同大小大小的功率輸送到的功率輸送到相同相同距離，三相輸電線比單相輸電距離，三相輸電線比單相輸電線節(jié)省材料。線節(jié)省材料。 三相交流電動機比單相電三相交流電動機比單相電動機結(jié)構(gòu)簡單、體積小、運行特性好等等。動機結(jié)構(gòu)簡單、體積小、運行特性好等等。 因而三相制是目前世界各國的主要供電方式。因而三相制是目前世界各國的主要供電方式。學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路（是固定的，亦稱（是固定的，亦稱）：定子鐵心內(nèi)圓周表面）：定子

3、鐵心內(nèi)圓周表面 有槽，放入三相電樞繞組。有槽，放入三相電樞繞組。三相繞組三相繞組n單相繞組單相繞組（是轉(zhuǎn)動的，亦稱（是轉(zhuǎn)動的，亦稱）三相繞組的三相電動勢三相繞組的三相電動勢幅值相等幅值相等, 頻率相同頻率相同, 彼彼此之間相位相差此之間相位相差120。+AXBY ZCXYZAB+SNC鐵心繞組AX任務(wù)任務(wù)1 1 三相電源與三相負載三相電源與三相負載+SN+SN+SN+SN+SN+SN+SN活動活動1：三相交流電動勢的產(chǎn)生：三相交流電動勢的產(chǎn)生學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路3.對稱正弦量對稱正弦量幅值相等幅值相等, 頻率相同頻率相同, 相位互相差相位互相差120的的正弦量。正弦量。對稱正弦量對稱正弦量

4、特點特點為為：0 CBAUUU120120U UA A U UC C U UB B 120120120120三相電壓相量圖三相電壓相量圖0 CBAuuuuAuBuCu學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路4.正弦量的相序正弦量的相序三相交流電三相交流電在相位上的在相位上的先后次序稱先后次序稱為為。 上述的三相電源的相序為上述的三相電源的相序為ABC。在電力在電力系統(tǒng)中一般用系統(tǒng)中一般用區(qū)別區(qū)別A A、B B、C C 三相。三相。U Um mUUm m t t0 02 2 u uA Au uC Cu uB B順序：相序為ABC 。逆序：相序為A C B 。 學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路活動活動2 三相電源的聯(lián)接三

5、相電源的聯(lián)接1.星形聯(lián)接星形聯(lián)接N N中點中點或零點或零點N NABC 把發(fā)電機三相繞組的末端把發(fā)電機三相繞組的末端 接成接成一點。而把始端一點。而把始端 作為與外電路相聯(lián)接的端點。作為與外電路相聯(lián)接的端點。 這種聯(lián)接方式稱為電源的這種聯(lián)接方式稱為電源的星形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié)。XYZCBA、AUBUCUABUBCUCAU火線火線中線或零線中線或零線火線火線火線火線線電線電壓壓相電相電壓壓目前，我國供電系統(tǒng)目前，我國供電系統(tǒng)線電壓線電壓 380V，相電壓相電壓220V。 三相四線制三相四線制學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路N N中點中點或零點或零點N NABCAUBUCUABUBCUCAU火線火線中線或零線中

6、線或零線火線火線火線火線線電線電壓壓相電相電壓壓根據(jù)根據(jù)KVL：BAABUUU CBBCUUU ACCAUUU 學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路ABC 發(fā)電機三相繞組發(fā)電機三相繞組依次首尾相聯(lián)，引依次首尾相聯(lián)，引出三條線，稱為三出三條線，稱為三角形聯(lián)結(jié)。角形聯(lián)結(jié)。pUUl AABUU BBCUU CCAUU 學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路WWUVVWUUVUUUUUUPlUU如果三相電源電動勢對稱，則三相電壓的相量和為零，即： 0WVUUUU如果將某一相繞組接反，三角形回路中的總電壓為 ：WWVUUUUUU2對稱UUVUWUUUVUWUUABC學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路交流電路中的用電設(shè)備，大體可分為兩類：交

7、流電路中的用電設(shè)備，大體可分為兩類： 一類一類是需要接在三相電源上才能正常工作是需要接在三相電源上才能正常工作的叫做的叫做三相負載三相負載,如果每相負載的阻抗值和阻抗如果每相負載的阻抗值和阻抗角完全相等，則為對稱負載，如角完全相等，則為對稱負載，如。 另一類另一類是只需是只需接單相電源的負載接單相電源的負載，它們可，它們可以按照需要接在三相電源的任意一相相電壓或以按照需要接在三相電源的任意一相相電壓或線電壓上。對于電源來說它們也組成三相負載，線電壓上。對于電源來說它們也組成三相負載，但各相的復(fù)阻抗一般不相等，所以不是三相對但各相的復(fù)阻抗一般不相等，所以不是三相對稱負載。如稱負載。如活動活動3

8、三相負載的聯(lián)接三相負載的聯(lián)接學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路i iB Bi iC Ci iN Ni iA AN N AZBZCZ負載中電流負載中電流:(略線路阻抗略線路阻抗) 0AUU 120BUU 120CUUAAAZUI BBBZUI CCZUI C 中性線中的電流為中性線中的電流為:CBANIIII 若負載對稱，即若負載對稱，即 ZZZZCBAU UA A U UC C U UB B I IC C I IA A I IB B 對稱負載相量圖對稱負載相量圖0CBAN IIII三相交流三相交流電動機電動機ABCAUBUCUN N學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路 如果三相負載對稱如果三相負載對稱, 中線中無電

9、流中線中無電流, 故可將中線故可將中線除去除去, 而成為三相三線制系統(tǒng)。而成為三相三線制系統(tǒng)。 但是如果三相負載不對稱但是如果三相負載不對稱, 中線上就會有電流中線上就會有電流IN通過通過, 此時中線是不能被除去的此時中線是不能被除去的, 否則會造成負載上否則會造成負載上三相電壓嚴重不對稱三相電壓嚴重不對稱, 使用電設(shè)備不能正常工作。使用電設(shè)備不能正常工作。學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路三相電動勢和負載對稱，各相電壓和電流也都對稱。只要某一相電壓、電流求得，其他兩相就可以根據(jù)對稱關(guān)系直接寫出 ；各相電流僅由各相電壓和各相阻抗決定。各相計算具有獨立性。三相對稱電路計算可歸結(jié)為一相來計算。 【例1-1】

10、 星形聯(lián)接的三相負載，每相電阻R=6，感抗 XL=8 。電源電壓對稱， 設(shè) ，試求電流。 VtSinuUV)30(2380解 : 因為負載對稱，計算一相即可，現(xiàn)以U相為例。VUUUVU22033803VtSinuU2220AZUIUUU2286220225368arctanarctanRXLAtSiniU)53(222AtSintSiniAtSintSiniWV)67(222)12053(222)173(222)12053(222學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路【例例 1-2 】在如圖（在如圖（a）所示的三相四線制電路中）所示的三相四線制電路中, 外加外加電壓電壓UL=380 V, 試求各相負載電流及

11、中線電流試求各相負載電流及中線電流VUUp220338031解解: 相電壓為參考相量為參考相量, 則則:9 .36449 .3650220340220jZUIAAAAU(a)ANCNBUCIAUBR1 4 jXLj3 R3 6 j XCj 8ICIBR2 5IN電路圖UAAZUBBBI 120445120220AjZUICCC 1 .173221 .531012022086120220學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路中線的作用中線的作用: 中線在三相電路中的作用是既能為用戶中線在三相電路中的作用是既能為用戶提供兩種提供兩種不同的電壓不同的電壓, 同時又為星形聯(lián)接的不對稱負載提供對同時又為星形聯(lián)接的不對

12、稱負載提供對稱的稱的 220 V相電壓。相電壓。 因此因此, 為了保證負載的相電壓對稱為了保證負載的相電壓對稱, 在中線的干線在中線的干線上是上是的的, 而且要用具有足夠機而且要用具有足夠機械強度的導(dǎo)線作中線。械強度的導(dǎo)線作中線。 學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路活動活動4. 負載的三角形聯(lián)接負載的三角形聯(lián)接若忽略端線阻抗（若忽略端線阻抗（ZL=0）, 則電路具有以下關(guān)系。則電路具有以下關(guān)系。 i iC CA AB BC Ci iB Bi iA Ai iCACAi iBCBCi iABAB + +u uABAB + +u uBCBC + +u uCACAABZBCZCAZ(2) (2) 負載線、相電流

13、之間的關(guān)系負載線、相電流之間的關(guān)系線、相電壓對應(yīng)相等線、相電壓對應(yīng)相等(1) (1) 負載線、相電壓之間的關(guān)系負載線、相電壓之間的關(guān)系各相負載相電流分別為各相負載相電流分別為ABABABZUI ABABABarctanRX BCBCBCarctanRX CACACAarctanRX 各相負載的電壓與電流相位差分別為各相負載的電壓與電流相位差分別為pCABCABUUUUUl BCBCBCZUI CACACAZUI 學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路 (3) 各線電流由各線電流由兩相鄰相電流決兩相鄰相電流決定定。在對稱條件。在對稱條件下下, 線電流是相電線電流是相電流的流的 倍倍, 即即 , 且且滯后于相應(yīng)

14、的相滯后于相應(yīng)的相電流電流30。 3PII31由上述可知由上述可知, 在負載為三角形聯(lián)接時在負載為三角形聯(lián)接時, 相電壓對稱。相電壓對稱。 若某一相負載斷開若某一相負載斷開, 并不影響其他兩相的工作。并不影響其他兩相的工作。 AIBICIABIBCICAI0120030相量圖相量圖學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路 【例例 1-3 】如圖如圖 所示的三相三線制電路中所示的三相三線制電路中, 各相負載各相負載的復(fù)阻抗的復(fù)阻抗Z=(6+j8) , 外加線電壓外加線電壓380V,試求正常工試求正常工作時負載的相電流和線電流。作時負載的相電流和線電流。 i iB Bi iC Ci iA AZABiBCiCAiZ

15、ZA3810380 ZUIlP式中式中, 每相阻抗每相阻抗為：為： 10862222XRZ則則線電流線電流為：為：A8 .653833 PlII解：解：由于是由于是 所以所以 每相相電流為：每相相電流為：學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路【例例 1-4 】在圖示的電路中，設(shè)三相對稱電源線電壓為380V，三角形聯(lián)接的對稱負載每相阻抗Z=4+j3 ，試求各相電流與線電流，并作相量圖。 解: 設(shè) VUUV0380AjZUIUVUV9 .36769 .3650380340380AIIUVVW9 .15676120AIIUVWU1 .8376120AIIAIIAIIUWUVUVU1 .536 .1311209 .

16、1866 .1311209 .666 .1319 .66763303各線電流： U相電流： 其余兩相電流： 學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路不對稱三相電路計算不對稱三相電路計算不對稱三相電路：三相電源不對稱或各相負載阻抗不相等時，電路中的各不對稱三相電路：三相電源不對稱或各相負載阻抗不相等時，電路中的各相電流是不對稱的。相電流是不對稱的。 三相電源的不對稱程度很小，可近似地當作對稱來處理。三相電源的不對稱程度很小，可近似地當作對稱來處理。 【例例 1-5 】電路如圖，若不對稱形負載接于對稱三相電源上，電源相電】電路如圖，若不對稱形負載接于對稱三相電源上，電源相電壓為壓為220V，U相接一只相接一只22

17、0V、100W燈泡，燈泡，V相、相、W相各接入一只相各接入一只220、200W燈泡，中線阻抗不計，求各相電流和中線電流。燈泡，中線阻抗不計，求各相電流和中線電流。 解解 中線阻抗不計，中線阻抗不計， 各相各相電壓對稱，三相可以分別計算。電壓對稱，三相可以分別計算。 0NNUARUIUUU0455. 04840220 ARUIVVV120909. 0242120220ARUIWWW120909. 0242120220)3455. 0455. 0()3455. 0455. 0(455. 0jjIIIIWVUN A180455. 0455. 0學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路 三相電動機繞組可以聯(lián)結(jié)成星形，也可以聯(lián)結(jié)成三三相電動機繞組可以聯(lián)結(jié)成星形，也可以聯(lián)結(jié)成三角形，而照明負載一般都聯(lián)結(jié)成星形角形，而照明負載一般都聯(lián)結(jié)成星形(具有中性線具有中性線)。學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路N+1uL1L2L32u3u1i2i3iNi12i23i31iZ31Z12Z23負載的額定電壓負載的額定電壓 = 電源的線電壓電源的線電壓應(yīng)作應(yīng)作 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)學(xué)習(xí)情境1 三相交流電路N+1uN R1R2R3L1L2L32u3u1i2i3iNi應(yīng)作應(yīng)作 Y 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)負載的額定電壓負載的額定電壓 = 電源的相電壓電源的相電壓學(xué)習(xí)情境1 三