第三章三相正弦交流電路

第三章三相正弦交流電路第1頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月電能的產(chǎn)生、傳輸和分配大多采用的是三相正弦交流電形式。由三相正弦交流電源供電的電路稱為三相電路。與上一章介紹的單相正弦交流電路相比，三相電路具有輸電經(jīng)濟(jì)、三相電機(jī)性能好、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。本章主要討論三相正弦交流電源的聯(lián)接、負(fù)載的聯(lián)結(jié)、三相電路的分析以及三相電路的功率問題。3.1

三相電壓第2頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月W1U2V1U1V2SN+_+++W2

圖3.1.1三相交流發(fā)電機(jī)示意圖3.1

三相電壓1.三相電壓的產(chǎn)生工作原理：動磁生電++__eeU1U2?

圖3.1.2三相繞組示意圖圖3.1.3每相電樞繞組定子轉(zhuǎn)子(尾端)+e1e2e3U1(首端)++––

–U2V2V1W1W2第3頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三相電壓瞬時(shí)表示式相量表示鐵心（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）三相繞組匝數(shù)相同空間排列互差120

:直流勵磁的電磁鐵定子轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)第4頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月相量圖波形圖相量表示UvUu..120°120°120°Uw.三相電壓瞬時(shí)表示式uOuuuvuw2

120°240°360°第5頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月對稱三相電動勢的瞬時(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。最大值相等頻率相同相位互差120°稱為對稱三相電動勢三個(gè)正弦交流電動勢滿足以下特征供電系統(tǒng)三相交流電的相序?yàn)長1

L2

L3

第6頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月NBCANU1V1W12.三相電源的星形聯(lián)結(jié)(1)聯(lián)接方式中性線(零線、地線)中性點(diǎn)端線(相線、火線)在低壓系統(tǒng),中性點(diǎn)通常接地，所以也稱地線。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UpUl–+–++––+–+–+第7頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)線電壓與相電壓的關(guān)系根據(jù)KVL定律由相量圖可得相量圖30°L1NL2L3+–+–+––+–+–+第8頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月同理3.三相電源的三角形聯(lián)結(jié)–++–+BAC–第9頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路1.三相負(fù)載三相負(fù)載不對稱三相負(fù)載：不滿足ZA=ZB

=

ZC

如由單相負(fù)載組成的三相負(fù)載對稱三相負(fù)載：ZA=ZB=

ZC

如三相電動機(jī)分類單相負(fù)載：只需一相電源供電

照明負(fù)載、家用電器負(fù)載三相負(fù)載：需三相電源同時(shí)供電

三相電動機(jī)等三相負(fù)載的聯(lián)接

三相負(fù)載也有Y和兩種接法，至于采用哪種方法，要根據(jù)負(fù)載的額定電壓和電源電壓確定。第10頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三相負(fù)載連接原則

(1)電源提供的電壓=負(fù)載的額定電壓；

(2)單相負(fù)載盡量均衡地分配到三相電源上。AB電源C保險(xiǎn)絲三相四線制380/220伏N

額定相電壓為220伏的單相負(fù)載

額定線電壓為380伏的三相負(fù)載第11頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月+N'N++–––ZAZBZC2.負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流：流過端線的電流相電流：流過每相負(fù)載的電流結(jié)論：負(fù)載Y聯(lián)結(jié)時(shí)，線電流等于相電流。Y:三相三線制Y0：三相四線制(1)聯(lián)結(jié)形式N電源中性點(diǎn)N′負(fù)載中性點(diǎn)第12頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)負(fù)載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計(jì)算1)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3)線電流＝相電流Y

聯(lián)結(jié)時(shí)：4)中線電流負(fù)載Y聯(lián)結(jié)帶中性線時(shí),可將各相分別看作單相電路計(jì)算+N'N++–––ZAZBZC第13頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月+N'N++–––ZAZBZC負(fù)載對稱時(shí),中性線無電流,

可省掉中性線。(3)對稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計(jì)算所以負(fù)載對稱時(shí)，三相電流也對稱。

負(fù)載對稱時(shí)，只需計(jì)算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對稱性直接寫出。第14頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：燈組，若RA=RB=RC=5

，求線電流及中性線電流IN;若RA=5,RB=10,RC=20,求線電流及中性線電流IN

。

一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對稱。設(shè)電源線電壓。負(fù)載為電N+++–––N

RARBRCABC第15頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月中性線電流解：已知：(1)線電流

三相對稱N+++–––N

RARBRCABC第16頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)三相負(fù)載不對稱（RA=5

、RB=10

、RC=20

）

分別計(jì)算各線電流中性線電流第17頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：照明系統(tǒng)故障分析解:

(1)

A相短路1)中性線未斷

此時(shí)L1相短路電流很大,將L1相熔斷絲熔斷,而

L2相和L3相未受影響，其相電壓仍為220V,正常工作。

在上例中，試分析下列情況

(1)L1相短路: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。

(2)L1相斷路: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。

R1R3R2L1L2NL3N

第18頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月

L1L2NL3N′i1i3i2+++–––

此情況下，L2相和L3相的電燈組由于承受電壓上所加的電壓都超過額定電壓(220V)，這是不允許的。2)L1相短路,中性線斷開時(shí),

此時(shí)負(fù)載中性點(diǎn)N′即為L1,因此負(fù)載各相電壓為第19頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)L1相斷路2)中性線斷開L2

、L3相燈仍承受220V電壓,正常工作。1)中性線未斷變?yōu)閱蜗嚯娐?，如圖(b)所示,由圖可求得iL2L3u′2u′3+––+(b)

R1R3R2L1L2NL3N

第20頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論

（1）不對稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)又未接中性線時(shí)，負(fù)載相電壓不再對稱，且負(fù)載電阻越大，負(fù)載承受的電壓越高。（2）中線的作用：保證星形聯(lián)結(jié)三相不對稱負(fù)載的相電壓對稱。（3）照明負(fù)載三相不對稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線（指干線）內(nèi)不允許接熔斷器或刀閘開關(guān)。第21頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月例3:求例1電路中性線斷開時(shí)負(fù)載的相電壓及相電流。則節(jié)點(diǎn)電壓負(fù)載電壓NN

RBRC.RA+++++++–––––––解：設(shè)第22頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月可見：

1.不對稱三相負(fù)載做星形聯(lián)結(jié)且無中性線時(shí),三相負(fù)載的相電壓不對稱。

2.照明負(fù)載三相不對稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線上不允許接刀閘和熔斷器。第23頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月1.聯(lián)結(jié)形式3.3

負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流:

流過端線的電流相電流:

流過每相負(fù)載的電流

、、A+++–––BCiAliBliClZCAZABZBC第24頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月線電流不等于相電流(2)相電流(1)負(fù)載相電壓=電源線電壓即:UP

=Ul

一般電源線電壓對稱，因此不論負(fù)載是否對稱，負(fù)載相電壓始終對稱,即2.分析計(jì)算相電流：線電流：UAB=UBC=UCA=Ul=UPL1+++–––iAliBliClZCAZABZBCL2L3第25頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月相量圖BCABCA30°負(fù)載對稱時(shí),相電流對稱，即BLCL(3)線電流由相量圖可求得為此線電流也對稱，即。

線電流比相應(yīng)的相電流滯后30

。BCABCA第26頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三相負(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=電源相電壓應(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)。第27頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4

三相功率無論負(fù)載為Y或△聯(lián)結(jié)，每相有功功率都應(yīng)為

Pp=Up

Ipcos

p對稱負(fù)載

聯(lián)結(jié)時(shí)：同理對稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)時(shí)：相電壓與相電流的相位差當(dāng)負(fù)載對稱時(shí)：P=3UpIpcos

p所以第28頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月

有一三相電動機(jī),每相的等效電阻R=29,等效感抗XL=21.8,試求下列兩種情況下電動機(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：

(1)繞組聯(lián)成星形接于Ul=380V的三相電源上;(2)繞組聯(lián)成三角形接于Ul=220V的三相電源上。例1:解:(1)第29頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)

比較(1),(2)的結(jié)果:

有的電動機(jī)有兩種額定電壓,如220/380V。當(dāng)電源電壓為380V時(shí),電動機(jī)的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成星形；當(dāng)電源電壓為220V時(shí),電動機(jī)的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成三角形。在三角形和星形兩種聯(lián)結(jié)法中,相電壓、相電流以及功率都未改變，僅三角形聯(lián)結(jié)情況下的線電流比星形聯(lián)結(jié)情況下的線電流增大倍。第30頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月例2:各電阻負(fù)載的相電流

由于三相負(fù)載對稱，所以只需計(jì)算一相，其它兩相可依據(jù)對稱性寫出。L1L2L3