電工技術(shù)教案 三相交流電路、變壓器-11

第6章三相電路6.1

三相電壓6.2

負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路6.3

負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路6.4

三相功率單相電源：只產(chǎn)生一個(gè)正弦交變電動(dòng)勢(shì)，由兩根導(dǎo)線與負(fù)載相連。電力系統(tǒng)的電源：三相電源：產(chǎn)生三個(gè)相同頻率、相同幅值、相位依次相差1200的正弦交變電動(dòng)勢(shì)，由三相（四線）輸電線與三相負(fù)載相連。三相電路優(yōu)勢(shì)：發(fā)電效率高、輸電省線材、配電方便接入、用電設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。雙回220kV線路避雷線三相交流發(fā)電機(jī)示意圖6.1

三相電壓1.三相電壓的產(chǎn)生(尾端)+eAeBeCXABYCZ(首端)++––

–定子三相繞組示意圖定子轉(zhuǎn)子ZAXYNSC-+B???發(fā)電原理：轉(zhuǎn)子線圈通入直流產(chǎn)生磁場(chǎng)，外力驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子繞組相對(duì)轉(zhuǎn)子作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，分別在三相繞組中產(chǎn)生三個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，對(duì)外負(fù)載提供三相交流電壓。t02.發(fā)電機(jī)對(duì)稱三相電壓eAeBeC相量形式：瞬時(shí)值表示法:同頻率、等幅值、相位依次相差1200的三相交流電源稱為對(duì)稱三相電源。+-U1U2uA+-V1V2uB+-W1W2uCA相B相C相電壓達(dá)到峰值先后A→Ｂ→Ｃ為順序。否則，為逆序(負(fù)序)。3.三相電壓的相序ACBACB三相交流電源繞組的連接方式：星形(Y型)

三角形(△型)ZAZBZCACBZAZBZCACB4.三相電源與負(fù)載的聯(lián)接方式1)星形(Y—Y)

2)三角形(△—△)1）電源繞組星形(Y)連接ACeAeBeCBNANBC從繞組三個(gè)始端A、B、C引出的三根線，叫端線(相線、火線)。從中點(diǎn)引出的線，叫中性線(零線)。將三相電源繞組的三個(gè)末端接在一起，該點(diǎn)成為中性點(diǎn)或零點(diǎn)(N)，即星形(Y)接法，或叫三相四線制連接。uBuCuAuABuBCuCA相電壓：每相繞組兩端的電壓，即端線與中線之間的電壓。其有效值為UA、UB、UC，一般用Up表示。ACeAeBeCBNANBC線電壓：任意兩端線之間的電壓為線電壓。其有效值為UAB、UBC、UCA，一般用Ul表示。區(qū)別:電源繞組端口與輸電線兩側(cè)星形聯(lián)接的相電壓與線電壓(相線、火線)(零線、地線)線電壓與相電壓的關(guān)系30°有效值相量表示：線電壓與相電壓的有效值關(guān)系同理，由電壓瞬時(shí)值的關(guān)系可知相量圖30°線電壓超前與之對(duì)應(yīng)的相電壓的相位30°，即：線電壓與相電壓的相位關(guān)系Y—Y星形聯(lián)接時(shí)：我國(guó)多數(shù)用戶電壓等級(jí)：Up=220V，Ul=380V2）電源繞組三角形

(△)聯(lián)接–++–+–BAC△—△星形聯(lián)接時(shí)：6.3負(fù)載星形(Y)聯(lián)接的三相電路6.4負(fù)載三角形()聯(lián)接的三相電路ACBNZZZACBZZZ星形負(fù)載三角形負(fù)載ABCN電燈－單相負(fù)載為三相四線制電動(dòng)機(jī)－三相負(fù)載為三相三線制負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路6.3負(fù)載的星形(Y—Y)聯(lián)接

我國(guó)供電系統(tǒng)提供三相對(duì)稱電源采用三相四線制，相電壓為220V，線電壓為380V，負(fù)載接入電路必須滿足其電壓的額定值。|ZA||ZB||ZC|iNiAiBiCuAuBuCACB下面討論負(fù)載的線電壓、相電壓、線電流、相電流及其關(guān)系。

負(fù)載的相電流與端線的線電流之間的關(guān)系為：

在星形聯(lián)接的電路中，端線的線電壓與電源相電壓之間的關(guān)系為：星形聯(lián)接的線電壓、線電流|ZA||ZB||ZC|iNiAiBiCuAuBuCACB|ZA||ZB||ZC|i

NiAiBiCuAuBuCACB星形聯(lián)接的中線電流對(duì)于星形聯(lián)接的三相電路,每相負(fù)載中的電流為：三相對(duì)稱負(fù)載當(dāng)負(fù)載滿足以下條件時(shí)：我們稱負(fù)載是對(duì)稱的，或稱三相對(duì)稱負(fù)載。此時(shí)，三相電流也是對(duì)稱的，即大小相等，相位互差120o。|ZA||ZB||ZC|iNiAiBiCuAuBuCACB此時(shí)中線電流等于零，即：三相對(duì)稱負(fù)載的中線電流在對(duì)星形聯(lián)接三相對(duì)稱電路進(jìn)行計(jì)算時(shí)，一般只計(jì)算一相即可，其它各相可直接寫出。|ZA||ZB||ZC|iNiAiBiCuAuBuCACB|ZA||ZB||ZC|iAiBiCuAuBuCACB三相對(duì)稱負(fù)載無中線負(fù)載對(duì)稱時(shí)，中線電流IN=0；所以，負(fù)載對(duì)稱、無中線的計(jì)算方法和結(jié)果與有中線時(shí)相同。6.4負(fù)載三角形(△—△)聯(lián)接線電流:

流過端線的電流相電流:

流過每相負(fù)載的電流

、、ZAZBZCACB(2)相電流(1)負(fù)載相電壓=電源線電壓即:VP

=VL

一般電源線電壓對(duì)稱，因此不論負(fù)載是否對(duì)稱，負(fù)載相電壓始終對(duì)稱,即ZABZBCZCAACB+++–––線電流：VAB=VBC=VCA=Vl=VPKCL：相量圖BCABCA30°BC(3)線電流由相量圖可求得線電流比相應(yīng)的相電流滯后30。KCL：三相負(fù)載的聯(lián)接原則負(fù)載的額定電壓=電源的線電壓應(yīng)作聯(lián)結(jié)負(fù)載的額定電壓=

電源線電壓應(yīng)作Y聯(lián)結(jié)

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)。

三相電動(dòng)機(jī)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(fù)載一般都聯(lián)結(jié)成星形（具有中性線）。不論負(fù)載是星形聯(lián)接還是三角形聯(lián)接，三相電路的總的有功功率必定等于各相有功功率之和。當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，各相的有功功率都是相等的。因此三相總功率為：注意：ＵＰ、ＩＰ為負(fù)載的相電壓和相電流；

為相電壓與相電流之間的相位差角。6.5三相電路的功率ZAZBZCACB星形對(duì)稱負(fù)載的有功功率：ZAZBZCACB三角形對(duì)稱負(fù)載的有功功率:不論負(fù)載如何連接，三相對(duì)稱負(fù)載的有功功率表達(dá)式一致：無功功率視在功率6.6三相正弦交流電路的分析負(fù)載形接法各相電壓、電流單獨(dú)計(jì)算。負(fù)載不對(duì)稱：負(fù)載對(duì)稱：電壓對(duì)稱、電流對(duì)稱，只需計(jì)算一相。三相電路的計(jì)算要特別注意相位問題。負(fù)載Y形接法將三相電路分解為單相正弦交流電路，采用相量法分析。例：圖示電路中，電源為對(duì)稱三相電源，線電壓UL＝380V，接有一組星形聯(lián)結(jié)的對(duì)稱白熾燈負(fù)載，其總功率為120W。另外在C相上接有一個(gè)單相負(fù)載，額定電壓為220V、功率為60W、功率因數(shù)為0.6的日光燈。試求電流I1、I2、I3及IN.解：令白熾燈負(fù)載的電阻和電流為則日光燈負(fù)載的電流為作

業(yè)6.3.36.4.26.4.36.5.26.5.3第8章

機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理8.2磁路及其分析方法8.5機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理8.1電與磁8.3交流鐵心線圈電路8.4變壓器8.4變壓器

變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，作為電能轉(zhuǎn)換器，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。變電壓：電力系統(tǒng)

變阻抗：電子線路中的阻抗匹配變電流：電流互感器

變壓器的主要作用有：在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率P=UIcos及負(fù)載功率因數(shù)cos

一定時(shí)：電能損耗小節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）UIP=I2RlIS為何要用變壓器來升降電壓？在輸電過程中，電壓必須進(jìn)行調(diào)整。送電過程1.變壓器的分類：可按其用途、結(jié)構(gòu)、相數(shù)、等來分類電壓互感器電流互感器按用途分電力變壓器(輸電、配電用)儀用變壓器整流變壓器按相數(shù)分三相變壓器單相變壓器按制造方式殼式心式變壓器符號(hào)8.4.1

變壓器的類型和主要結(jié)構(gòu)隔離變壓器大功率變壓器單相變壓器三相干式變壓器常見變壓器：油浸式變壓器2.變壓器的主要結(jié)構(gòu)變壓器的磁路繞組：一次繞組二次繞組單相變壓器+–+–由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚0.35mm或0.5mm鐵心變壓器的電路一次繞組N1二次繞組N2鐵心變壓器核心組件單相變壓器+–+–一次繞組N1二次繞組N2鐵心電能磁場(chǎng)能電能

(v1、i1)

(變化的磁場(chǎng)電磁感應(yīng)定律)(v2、i2)變壓器通過線圈繞組和閉合鐵芯，利用互感磁耦合實(shí)現(xiàn)：8.4.2變壓器的基本工作原理1.空載運(yùn)行情況一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路，無負(fù)載。+–+––++–+–1i0(i0N1)1空載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次繞組磁通勢(shì)產(chǎn)生的。8.4.3

變壓器的運(yùn)行分析主磁通漏磁通主磁通在一次、二次側(cè)繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2負(fù)載運(yùn)行情況一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載。1i1(i1N1)i2(i2N2)

2有載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次、二次繞組磁通勢(shì)共同產(chǎn)生的合成磁通。+–+–+–1i12i2–+e2–+v2Z–+e2有效值:同理：主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為則(1)一次、二次側(cè)主磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)根據(jù)KVL：變壓器一次側(cè)等效電路如圖由于電阻

R1和感抗X1(或漏磁通)較小,其兩端的電壓也較小,與電動(dòng)勢(shì)E1比較可忽略不計(jì)，則–––+++(2)一次、二次側(cè)電壓式中：R1為一次側(cè)繞組的電阻;

X1=L1為一次側(cè)繞組的感抗(漏磁感抗，由漏磁產(chǎn)生)。對(duì)二次側(cè)，根據(jù)KVL：式中:R2為二次繞組的電阻;

X2=L2為二次繞組的感抗；

V2為二次繞組的端電壓。+–+–+–i1i2–+e2–+v2–+e2若一、二次側(cè)的繞組電阻很小，漏電感也很小，則：一、二次側(cè)的電壓之比等于匝數(shù)之比。電壓變換：（3）電流變換(一次、二次側(cè)電流關(guān)系)空、負(fù)載運(yùn)行時(shí)：鐵心中主磁通的最大值m在變壓器空載和有載時(shí)近似保持不變（磁通不變?cè)恚＜从腥綦娫磦?cè)V1、f不變，則主磁通m基本不變。空載：有載：+–+