第五章三相電路ppt課件

1、 第五章第五章 三相電路三相電路第第5 5章章 三相電路三相電路第第5 5章章 三相電路三相電路本章要求：本章要求： 1. 搞清對(duì)稱三相負(fù)載搞清對(duì)稱三相負(fù)載Y和結(jié)合時(shí)相、線電壓和相、線電流的關(guān)和結(jié)合時(shí)相、線電壓和相、線電流的關(guān)系系; 2. 掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負(fù)載的正掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負(fù)載的正 確聯(lián)接方法，了解中線的作用確聯(lián)接方法，了解中線的作用; 3. 掌握對(duì)稱三相電路電壓、電流及功率的計(jì)算。掌握對(duì)稱三相電路電壓、電流及功率的計(jì)算。 W1U2V1U1V2SN+_+W2 三相交流發(fā)電機(jī)表示圖三相交流發(fā)電機(jī)表示圖5.1 5.1 三相電路根底三相電路根底5.1.1 5

2、.1.1 三相電源三相電源任務(wù)原理：動(dòng)磁生電任務(wù)原理：動(dòng)磁生電+_eeU1U2 圖圖5.1.2 三相繞組表示圖三相繞組表示圖 每相電樞繞組每相電樞繞組定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子(尾端尾端)+e1e2e3U1(首端首端)+ U2V2V1W1W21.1.三相電源的產(chǎn)生三相電源的產(chǎn)生三相電壓瞬時(shí)表示式三相電壓瞬時(shí)表示式相量表示相量表示鐵心作為導(dǎo)磁路經(jīng)鐵心作為導(dǎo)磁路經(jīng)三相繞組三相繞組: 直流勵(lì)磁的電磁鐵直流勵(lì)磁的電磁鐵定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)構(gòu)造發(fā)電機(jī)構(gòu)造msineEt 1msin()eEt 2120msin()eEt 3120UUU 01)23j21(1203 UUU)23j21(1202 UUU相量圖相量圖波

3、形圖波形圖相量表示相量表示U2U1 . .120120120U3 .三相電壓瞬時(shí)表示式三相電壓瞬時(shí)表示式tUu sinm1 )120sin(m2 tUu )120sin(m3 tUu UUU 01 1202UU 1203UUuOu1u2u32 120240360t 對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值之和為對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值之和為 0三相交流電到達(dá)正最大值的順序稱為相序。三相交流電到達(dá)正最大值的順序稱為相序。0321 uuu即即：0321 UUU或或最大值相等最大值相等頻率一樣頻率一樣相位互差相位互差120稱為對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)稱為對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)三個(gè)正弦交流電動(dòng)勢(shì)滿足以下特征三個(gè)正弦交流電動(dòng)勢(shì)滿足以下特征N

4、 L2 L3L1NU1V1W12. 三相電源的星形結(jié)合三相電源的星形結(jié)合(1) 聯(lián)接方式聯(lián)接方式中性線中性線(零線零線)中性點(diǎn)中性點(diǎn)端線端線(相線、火線相線、火線)在低壓系統(tǒng)在低壓系統(tǒng),中性點(diǎn)中性點(diǎn)通常接地，所以也稱通常接地，所以也稱地線。地線。相電壓：端線與中性線間發(fā)電機(jī)每相繞組的電壓相電壓：端線與中性線間發(fā)電機(jī)每相繞組的電壓線電壓：端線與端線間的電壓線電壓：端線與端線間的電壓321UUU、312312UUU、 Up Ul3u+1u2u12u+31u23u(2)線電壓與相電壓的關(guān)系線電壓與相電壓的關(guān)系2112UUU 3223UUU 1331UUU 根據(jù)根據(jù)KVL定律定律由相量圖可得由相量圖可

5、得相量圖相量圖 30303112UU 1U3U2U12U2U L1NL2L3+1u+31u2u3u12u23u同理同理3. 三相電源的三角形結(jié)合三相電源的三角形結(jié)合且且超超線線電電壓壓形形聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)時(shí)時(shí)結(jié)結(jié)論論：電電源源,3,Y PUUl 。三三相相線線電電壓壓也也是是對(duì)對(duì)稱稱的的前前相相應(yīng)應(yīng)的的相相電電壓壓 ,30 303223UU 303331UU+L2L1L312uBCU31u23u p 相相電電壓壓線線電電壓壓 時(shí)時(shí)結(jié)結(jié)結(jié)結(jié)論論：電電源源形形聯(lián)聯(lián)UUl 三相負(fù)載三相負(fù)載不對(duì)稱三相負(fù)載：不對(duì)稱三相負(fù)載： 不滿足不滿足 Z1 =Z2 = Z3 如由單相負(fù)載組成的三相負(fù)載如由單相負(fù)載組成的三相

6、負(fù)載對(duì)稱三相負(fù)載：對(duì)稱三相負(fù)載：Z1=Z2= Z3 如三相電動(dòng)機(jī)如三相電動(dòng)機(jī)5.1.2 5.1.2 三相負(fù)載三相負(fù)載分類分類單相負(fù)載：只需一相電源供電單相負(fù)載：只需一相電源供電 照明負(fù)載、家用電器照明負(fù)載、家用電器負(fù)載負(fù)載三相負(fù)載：需三相電源同時(shí)供電三相負(fù)載：需三相電源同時(shí)供電 三相電動(dòng)機(jī)等三相電動(dòng)機(jī)等三相負(fù)載的聯(lián)接三相負(fù)載的聯(lián)接 三相負(fù)載也有三相負(fù)載也有 Y和和 兩種接法，至于采用哪種方法兩種接法，至于采用哪種方法 ，要根據(jù)，要根據(jù)負(fù)載的額定電壓和電源電壓確定。負(fù)載的額定電壓和電源電壓確定。三相負(fù)載銜接原那么三相負(fù)載銜接原那么 (1) 電源提供的電壓電源提供的電壓=負(fù)載的額定電壓；負(fù)載的額定

7、電壓； (2) 單相負(fù)載盡量平衡地分配到三相電源上。單相負(fù)載盡量平衡地分配到三相電源上。L1L2電源電源L3保險(xiǎn)絲保險(xiǎn)絲三相四線制三相四線制380/220380/220伏伏N 額定相電壓為額定相電壓為220伏的單相負(fù)載伏的單相負(fù)載 額定線電壓為額定線電壓為380伏的三相負(fù)載伏的三相負(fù)載+NN1u2u3u+Z1Z2Z3Ni1i 1. 三相負(fù)載的星形結(jié)合三相負(fù)載的星形結(jié)合線電流：流過端線的電流線電流：流過端線的電流321III、相電流：流過每相負(fù)載的電流相電流：流過每相負(fù)載的電流Y: 三相三線制三相三線制Y0：三相四線制：三相四線制N 電源中性點(diǎn)電源中性點(diǎn)N 負(fù)載中性點(diǎn)負(fù)載中性點(diǎn)1i2i3i5.1

8、.3 5.1.3 三相電路的銜接方式三相電路的銜接方式結(jié)論：結(jié)論： 負(fù)載負(fù)載 Y結(jié)合結(jié)合時(shí)，線電流時(shí)，線電流等于相電流。等于相電流。2. 2. 三相負(fù)載的三角形結(jié)合三相負(fù)載的三角形結(jié)合線電流線電流: 流過端線的電流流過端線的電流321III、相電流相電流: 流過每相負(fù)載的電流流過每相負(fù)載的電流 、 、12I23I31IL1+12u12i23u31uL2L3i1i2i323i31iZ31Z12Z235.2 5.2 負(fù)載負(fù)載Y Y結(jié)合三相電路的計(jì)算結(jié)合三相電路的計(jì)算1)負(fù)載端的線電壓電源線電壓負(fù)載端的線電壓電源線電壓2)負(fù)載的相電壓電源相電壓負(fù)載的相電壓電源相電壓3)線電流相電流線電流相電流321

9、NIIII 4)中線電流中線電流負(fù)載負(fù)載 Y 結(jié)合帶中性線時(shí)結(jié)合帶中性線時(shí), 可將各相分別看作單相電路計(jì)算可將各相分別看作單相電路計(jì)算+NN1u2u3u+Z1Z2Z3Ni1i1i2i3i1.1.不對(duì)稱負(fù)載不對(duì)稱負(fù)載Y Y形結(jié)合形結(jié)合Y 結(jié)合時(shí)：結(jié)合時(shí)：Y形銜接時(shí)：形銜接時(shí)：PLPLIIUU3333222111 ZUIZUIZUI +1u2u3u+Z1Z2Z3Ni1i1i2i3i2. 對(duì)稱負(fù)載對(duì)稱負(fù)載Y 結(jié)合結(jié)合0321N IIII中中線線電電流流CBAZZZ 因因?yàn)闉槿嘞嚯婋妷簤簩?duì)對(duì)稱稱，且且所以負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相電流也對(duì)稱。所以負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相電流也對(duì)稱。 負(fù)載對(duì)稱時(shí)，只需負(fù)載對(duì)稱時(shí)，只需

10、計(jì)算一相電流，其它計(jì)算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對(duì)稱兩相電流可根據(jù)對(duì)稱性直接寫出。性直接寫出。A15010A9010 A3010321 III可可知知：如如：負(fù)載對(duì)稱時(shí)負(fù)載對(duì)稱時(shí),中性線無電流中性線無電流,可省掉中性線?？墒〉糁行跃€。P3UUl 負(fù)負(fù)載載對(duì)對(duì)稱稱無無中中性性線線時(shí)時(shí)例例1：燈組，假設(shè)燈組，假設(shè)R1=R2= R3 = 5 ，求線電流及中性線電流，求線電流及中性線電流IN ; 假設(shè)假設(shè)R1=5 , R2=10 , R3=20 ,求線電流及中性求線電流及中性 一星形結(jié)合的三相電路，電源電壓對(duì)稱。設(shè)電源線電一星形結(jié)合的三相電路，電源電壓對(duì)稱。設(shè)電源線電壓壓 。負(fù)載為電。負(fù)載為電V)3

11、0314sin(238012 tu線電流線電流 IN 。N+1uNR1R2R3L1L2L32u3u1i2i3iNi中性線電流中性線電流0321N IIII解：解： 知：知：V3038012 UV02201 U A044A50220111 RUI(1) 線電流線電流 三相對(duì)稱三相對(duì)稱A120442 IA120443 IN+1uNR1R2R3L1L2L32u3u1i2i3iNi(2) 三相負(fù)載不對(duì)稱三相負(fù)載不對(duì)稱R1=5 、R2=10 、R3=20 分別計(jì)算各線電流分別計(jì)算各線電流中性線電流中性線電流A12011A20120220333 RUIA12022A10120220222 RUIA1929

12、 A12011A12022A044321N IIIIA044A50220111 RUI例例2：照明系統(tǒng)缺點(diǎn)分析：照明系統(tǒng)缺點(diǎn)分析解解: (1) A相短路相短路1) 中性線未斷中性線未斷 在上例中，試分析以下情況在上例中，試分析以下情況 (1) L1相短路相短路: 中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓；中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓； 中性線斷開時(shí)，求各相負(fù)載電壓。中性線斷開時(shí)，求各相負(fù)載電壓。 (2) L1相斷路相斷路: 中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓；中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓； 中性線斷開時(shí)，求各相負(fù)載電壓。中性線斷開時(shí)，求各相負(fù)載電壓。 R1R3R2L1L2NL3N +3u 2u 1u 此情況下，

13、此情況下，L2相和相和L3相的電燈組由于接受電壓上所加的電壓都相的電燈組由于接受電壓上所加的電壓都超越額定電壓超越額定電壓(220V) ，這是不允許的。，這是不允許的。 2) L1相短路相短路, 中性線斷開時(shí)：中性線斷開時(shí)： 此時(shí)負(fù)載中性點(diǎn)此時(shí)負(fù)載中性點(diǎn)N即為即為L1, 因此負(fù)載各相電壓為因此負(fù)載各相電壓為V380V38003132121UUUUU (2) L1相斷路相斷路 2) 中性線斷開中性線斷開 L2 、 L3相燈仍接受相燈仍接受220V電壓電壓, 正常任務(wù)。正常任務(wù)。1) 中性線未斷中性線未斷變?yōu)閱蜗嚯娐?，如圖變?yōu)閱蜗嚯娐?，如圖(b)所示所示, 由圖可求得由圖可求得A7 .120210

14、3803223 RRUIV127107 .1222 IR UV254207 .1233 IR UiL2L3+ R1R3R2L1L2NL3N結(jié)論結(jié)論線電流不等于相電流線電流不等于相電流(2) 相電流相電流121212ZUI 232323ZUI 313131ZUI (1) 負(fù)載相電壓負(fù)載相電壓=電源線電壓電源線電壓即即: UP = Ul 普通電源線電壓對(duì)稱，因此普通電源線電壓對(duì)稱，因此不論負(fù)載能否對(duì)稱，負(fù)載相電不論負(fù)載能否對(duì)稱，負(fù)載相電壓一直對(duì)稱壓一直對(duì)稱, 即即相電流：相電流：312312III、線電流：線電流： 321III、U12=U23=U31=Ul=UPL1+12u23u31ui1i2i

15、3Z31Z12Z23L2L312i23i31i5.3 5.3 負(fù)載三角形結(jié)合三相電路的計(jì)算負(fù)載三角形結(jié)合三相電路的計(jì)算相量圖相量圖I23I12I3130負(fù)載對(duì)稱時(shí)負(fù)載對(duì)稱時(shí), 相電流對(duì)稱，即相電流對(duì)稱，即I2I3(3) 線電流線電流由相量圖可求得由相量圖可求得31121III 12232III 23313III ZUIIIIPP312312 RXarctan312312 為此線電流也對(duì)稱，即為此線電流也對(duì)稱，即 。 lIIII 321PP330cos2IIIl 線電流比相應(yīng)的相電流線電流比相應(yīng)的相電流滯后滯后30。U23U12U3131I 1I。3030且落后相應(yīng)的相電流且落后相應(yīng)的相電流(相

16、電流),(相電流),3 3線電流線電流聯(lián)接時(shí)聯(lián)接時(shí)對(duì)稱負(fù)載對(duì)稱負(fù)載 : :結(jié)論結(jié)論 P IIl三相負(fù)載的聯(lián)接原那么三相負(fù)載的聯(lián)接原那么負(fù)載的額定電壓負(fù)載的額定電壓 = 電源的線電壓電源的線電壓應(yīng)作應(yīng)作 結(jié)合結(jié)合負(fù)載的額定電壓負(fù)載的額定電壓 = 電源線電壓電源線電壓31應(yīng)作應(yīng)作 Y 結(jié)合結(jié)合 應(yīng)使加于每相負(fù)載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的聯(lián)接方應(yīng)使加于每相負(fù)載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的聯(lián)接方式無關(guān)。式無關(guān)。 三相電動(dòng)機(jī)繞組可以結(jié)合成星形，也可以結(jié)合成三三相電動(dòng)機(jī)繞組可以結(jié)合成星形，也可以結(jié)合成三角形，而照明負(fù)載普通都結(jié)合成星形角形，而照明負(fù)載普通都結(jié)合成星形(具有中性線具有中性線)。

17、5.4 5.4 三相電路的功率三相電路的功率無論負(fù)載為無論負(fù)載為 Y 或結(jié)合，每相有功功率都應(yīng)為或結(jié)合，每相有功功率都應(yīng)為 Pp= Up Ip cospllIIUU31 ,pp 對(duì)稱負(fù)載對(duì)稱負(fù)載 結(jié)合時(shí)：結(jié)合時(shí)： PPPPcos3cos3 llIUIUP 同理同理ppppsin3 sin3 llIUIUQ llIIUU pp ,31對(duì)稱負(fù)載對(duì)稱負(fù)載Y Y結(jié)合時(shí)：結(jié)合時(shí)：相電壓與相相電壓與相電流的相位差電流的相位差當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)：當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)：P = 3Up IpcosP = 3Up Ipcos p pllIUIUQPS3 3 PP22 所以所以 有一三相電動(dòng)機(jī)有一三相電動(dòng)機(jī), 每相的等效電阻每相

18、的等效電阻R = 29, 等效等效 感抗感抗XL=21.8, 試求以下兩種情況下電動(dòng)機(jī)的相電流、試求以下兩種情況下電動(dòng)機(jī)的相電流、 線電流以及從電源輸入的功率，并比較所得的結(jié)果：線電流以及從電源輸入的功率，并比較所得的結(jié)果： (1) 繞組聯(lián)成星形接于繞組聯(lián)成星形接于Ul =380 V的三相電源上的三相電源上; (2) 繞組聯(lián)成三角形接于繞組聯(lián)成三角形接于Ul =220 V的三相電源上。的三相電源上。例例1:解解:(1)A1.6A8.212922022PP ZUIW8 .2129291 .63803cos322 llIUPWk2 .38 .01 .63803 Wk2 .3W8 .05 .1022

19、03cos3 llIUPA1.6A8.212922022PP ZUI(2)A5.103P IIl 比較比較(1), (2)的結(jié)果的結(jié)果: 有的電動(dòng)機(jī)有兩種額定電壓有的電動(dòng)機(jī)有兩種額定電壓, 如如220/380 V。當(dāng)電源電壓為當(dāng)電源電壓為380 V時(shí)時(shí), 電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)結(jié)合成星形；電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)結(jié)合成星形；當(dāng)電源電壓為當(dāng)電源電壓為220 V時(shí)時(shí), 電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)結(jié)合成三角形。電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)結(jié)合成三角形。在三角形和星形兩種結(jié)合法中在三角形和星形兩種結(jié)合法中, 相電壓、相電流相電壓、相電流以及功率都未改動(dòng)，僅三角形結(jié)合情況下的線電流以及功率都未改動(dòng)，僅三角形結(jié)合情況下的線電流比星形結(jié)合情況下的線電

20、流增大比星形結(jié)合情況下的線電流增大 倍。倍。3例例2:各電阻負(fù)載的相電流各電阻負(fù)載的相電流 由于三相負(fù)載對(duì)稱，所以只需計(jì)算一相，其它兩相可根據(jù)由于三相負(fù)載對(duì)稱，所以只需計(jì)算一相，其它兩相可根據(jù)對(duì)稱性寫出。對(duì)稱性寫出。L1L2L3 ZYR 線電壓線電壓Ul為為380 V的三相電源上，接有兩組對(duì)稱的三相電源上，接有兩組對(duì)稱三相電源：一組是三角形結(jié)合的電感性負(fù)載，每相三相電源：一組是三角形結(jié)合的電感性負(fù)載，每相阻抗阻抗 ; 另一組是星形結(jié)合的電阻性另一組是星形結(jié)合的電阻性負(fù)載，每相電阻負(fù)載，每相電阻R =10, 如下圖。試求：如下圖。試求：各組負(fù)載的相電流；各組負(fù)載的相電流；(2) 電道路電流；電道

21、路電流；(3) 三相有功功率。三相有功功率。 373 .36Z設(shè)設(shè)解：解：V038012 UV302201 U則則負(fù)載星形聯(lián)接時(shí)，其線電流為負(fù)載星形聯(lián)接時(shí)，其線電流為負(fù)載三角形聯(lián)解時(shí)，其相電流為負(fù)載三角形聯(lián)解時(shí)，其相電流為(2) 電道路電流電道路電流一相電壓與電流的相量圖如下圖一相電壓與電流的相量圖如下圖 A37-47.10A3736.303801221 ZUI A03-22Y1Y1 RUI A6713.1803-37347.101 I A7 .463830226713.18Y111 III1U12U1I一相電壓與電流的相量圖如下圖一相電壓與電流的相量圖如下圖Wk4 .2144809546W2

22、23803W8 .013.183803cos3cos3YY llllIUIUPPP(3) 三相電路的有功功率三相電路的有功功率-30o-67o-46.7oY1I 1I 三相對(duì)稱負(fù)載作三角形結(jié)合，三相對(duì)稱負(fù)載作三角形結(jié)合，Ul =220V，當(dāng)，當(dāng)S1、 S2 均閉合時(shí)，各電流表讀數(shù)均為均閉合時(shí)，各電流表讀數(shù)均為17.3A，三相功率，三相功率 P = 4.5 kW，試求，試求: 1) 每相負(fù)載的電阻和感抗；每相負(fù)載的電阻和感抗； 2) S1合、合、S2斷開時(shí)斷開時(shí), 各電流表讀數(shù)和有功功率各電流表讀數(shù)和有功功率P； 3) S 1斷、斷、S 2閉合時(shí)閉合時(shí), 各電流表讀數(shù)和有功功率各電流表讀數(shù)和有功

23、功率P。例例3：AAAS2Z12Z23或：或：P =I 2R P =UIcostg =XL / R 223/32.17220PPIUZllIUP3cos 68.0 1568.022cos ZR 1.16733.022sin ZXL 解：解：(1) 由知條件可求得由知條件可求得AAAS2Z12Z23(2) S1閉合、閉合、S2斷開時(shí)斷開時(shí) I1 = I3 = 10A I2 =17.32 A 流過電流表流過電流表 L1 、 L3的電流的電流變?yōu)橄嚯娏髯優(yōu)橄嚯娏?IP，流過電流表，流過電流表L2 的電流仍為線電流的電流仍為線電流Il 。由于開關(guān)由于開關(guān)S均閉合時(shí)均閉合時(shí) 每相有功功率每相有功功率 P =1.5 kW 當(dāng)當(dāng) S1合、合、S2斷時(shí)，斷時(shí)，Z12、Z23 的相電壓和相電流不的相電壓和相電流不變，那么變，那么P12、P23不變。不變。P = P12+P23 = 3 kWAAAS2Z12Z23I