第三章三相正弦交流電源講課稿

第三章三相正弦交流電源講課稿第1頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在RLC串聯(lián)電路中R=l

Ω，L=l00mH，電容C=0.1μF，外加電壓有效值U=l

mV。試求：(1)電路的諧振頻率1592（Hz）；(2)諧振時(shí)的電流1mA；(3)電容器兩端的電壓1（V）。第2頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相正弦交流電源第3頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)例引入：教學(xué)樓照明系統(tǒng)電路

圖1三相交流電路示意圖上一頁(yè)下一頁(yè)返回第4頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月家用電器用的都是220V的單相交流電，而工廠車(chē)間、實(shí)驗(yàn)室等動(dòng)力用電卻幾乎都是380V的三相交流電，這是為什么呢？上一頁(yè)下一頁(yè)返回第5頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用電設(shè)備的符合和電壓不一定成什么比例，功率是電壓和電流的乘積。但是發(fā)熱是和電流的平方成正比的，因此為了減少線路的損耗，輸電線路都采用高或者超高電壓輸電。家庭用電在保證效率的同時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮安全，因此電壓比較低，但是過(guò)低會(huì)增加線路發(fā)熱損耗。日本采用家庭用電100伏，肯定更加安全一些。工廠和實(shí)驗(yàn)室的照明線路也是采用單相220伏的電壓和家庭用電一樣，動(dòng)力電（驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或大型設(shè)備）一般采用三相380-440伏電壓。除了電壓高可以適當(dāng)減小線圈和線路的截面積（粗細(xì)）外，要利用三相電形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)來(lái)推動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。第6頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相交流電路概述：

目前電力工程上普遍采用三相制供電。由三個(gè)幅值相等、頻率相同（我們國(guó)家電網(wǎng)頻率為50HZ)彼此之間相位互差120o的正弦電壓所組成的供電系統(tǒng)。前面講的交流電路，實(shí)際是三相電路的一相，因而稱(chēng)單相交流電路。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，因而前面討論的交流電路的一般規(guī)律和計(jì)算方法，在此仍然適用。第7頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月使用三相交流電供電的原因：：發(fā)電方面：三相交流發(fā)電機(jī)比相同尺寸的單相交流發(fā)電機(jī)容量大。輸電方面：如果以同樣的電壓將同樣大小的功率輸送同樣的距離，三相輸電比單相輸電節(jié)省材料。用電方面：滿(mǎn)足單相、三相的使用需要，三相交流發(fā)電機(jī)比單相交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能好，便于維護(hù)。因此我們需要學(xué)習(xí)三相正弦交流電！第8頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)習(xí)：?jiǎn)蜗嗾医涣麟妴蜗嗾医涣麟姷娜?因?yàn)橹挥幸粋€(gè)初相位所以叫做單相正弦交流電幅度（角）頻率初相位ωtiIm表達(dá)式為：幅度角頻率初相位思考:如果有三個(gè)初相位叫什么呢？三相正弦交流電第9頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一.三相正弦交流電的產(chǎn)生1、三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相交流電源三相交流發(fā)電機(jī)主要組成部分：電樞（是固定的，亦稱(chēng)定子）：定子鐵心內(nèi)圓周表面有槽，放入三相電樞繞組。磁極（是轉(zhuǎn)動(dòng)的，亦稱(chēng)轉(zhuǎn)子）第10頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生???U1U2V2W1V1W2SN定子轉(zhuǎn)子

定子中放三個(gè)線圈：U1

U2V1

V2W1

W2首端末端三線圈空間位置各差120o

轉(zhuǎn)子裝有磁極并以

的速度旋轉(zhuǎn)。三個(gè)線圈中便產(chǎn)生三個(gè)單相電動(dòng)勢(shì)。第11頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、三相對(duì)稱(chēng)電動(dòng)勢(shì)組成三相交流電源三相電動(dòng)勢(shì)的特征：

最大值相等，頻率相同，相位互差120o以eU為參考正弦量三相電源的解析式關(guān)系：第12頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若用三個(gè)電壓源UUUVUW分別表示三相交流發(fā)電機(jī)三個(gè)繞組的電壓，并設(shè)其方向由始端指向末端，則有：第13頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相電源的波形圖關(guān)系：u三相電源的相量圖關(guān)系：120°120°120°第14頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)稱(chēng)三相電源的特點(diǎn)：120°120°120°第15頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.相量表示法:根據(jù)解析表達(dá)式可以寫(xiě)出三個(gè)電壓的相量表達(dá)式基線120°120°120°第16頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相電源中，每相電壓依次達(dá)到同一值的先后次序稱(chēng)為三相電源的相序。若相序?yàn)閁-V-W，則稱(chēng)為正相序；若相序?yàn)閃-V-U，則稱(chēng)為逆相序；U相一經(jīng)確定，那么比U相之后1200的就是V相，比V相之后1200的就是W相。工業(yè)上通常三相母線上涂以黃、綠、紅區(qū)分U、V、W。3、三相電源的相序第17頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、

三相交流電源的連接（星形、三角形）（一）星形接法UWVN第18頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相四線制供電火線（相線）:UVW中線（零線）：N（中線）（火線）（火線）（火線）U1U2V2WVW2NUV1W1-+++--無(wú)中線時(shí)稱(chēng)為三相三線制第19頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月星形連接由三根相線和一根中性線組成的輸電方式叫做三相四線制(通常在低壓配電中采用)。每相繞組始端與末端之間的電壓(即相線與中線之間的電壓)叫做相電壓，它們的瞬時(shí)值用U1、U2、U3來(lái)表示，顯然這三個(gè)相電壓也是對(duì)稱(chēng)的。相電壓大小(有效值)均為U1=U2=U3=UP

第20頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月任意兩相始端之間的電壓(即火線與火線之間的電壓)叫做線電壓，它們的瞬時(shí)值用u12、u23、u31來(lái)表示。Ｙ接法的相量圖如圖所示。顯然三個(gè)線電壓也是對(duì)稱(chēng)的。大小(有效值)均為線電壓比相應(yīng)的相電壓超前30

，如線電壓u12比相電壓u1超前30

，線電壓u23比相電壓u2超前30

，線電壓u31比相電壓u3超前30

。第21頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶(hù)的電壓等級(jí)為第22頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

三相電源星形接法的兩組電壓相電壓：火線對(duì)零線間的電壓。120

120

120

ACBNvuwu第23頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線電壓：火線間的電壓。WUVN注意規(guī)定的正方向第24頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線電壓和相電壓的關(guān)系30

第25頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

同理：第26頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線電壓與相電壓的通用關(guān)系表達(dá)式：---為相電壓

---為線電壓在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶(hù)的電壓等級(jí)為第27頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二.三角形聯(lián)接:將三個(gè)繞組按一定規(guī)律首尾相接連接在一起，正極端引出端線三角形連接三角形連接第28頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三角形連接這種沒(méi)有中性線、只有三根相線的輸電方式叫做三相三線制。顯然對(duì)于三角形連接來(lái)說(shuō)，線電壓等于相電壓U1=U2=U3=UP

第29頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特別需要注意的是，在工業(yè)用電系統(tǒng)中如果只引出三根導(dǎo)線(三相三線制)，那么就都是火線(沒(méi)有中性線)，這時(shí)所說(shuō)的三相電壓大小均指線電壓UL；而民用電源則需要引出中性線，所說(shuō)的電壓大小均指相電壓UP。第30頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月值得注意的是，三相電源接成三角形時(shí)，如果連接正確電源內(nèi)部三角形連接回路電壓的和為零，回路中的電流為零；假如連接不正確，其中有一相接反，三相電壓之和不為零,這時(shí)的回路電壓的大小是相電壓的2倍，回路中產(chǎn)生足以造成損壞三相繞組的短路電流，所以在三相電源接成三角形時(shí)要注意。第31頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月短路+–E三個(gè)電源串接能否造成短路？直流電源行嗎？U?XYZVW??問(wèn)題討論???+++---EEE直流電源串接不行，三相交流電源可以，為什么？第32頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A?XYZBC??Em三相交流電源中三個(gè)電源可以串接的原因在于：

三個(gè)電源的電壓任何瞬間相加均為零。第33頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月已知發(fā)電機(jī)三相繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小E=220V，試求：(1)三相電源為Y聯(lián)結(jié)時(shí)的相電壓UP與線電壓UL；(2)三相電源為聯(lián)結(jié)時(shí)的相電壓UP與線電壓UL。解：(1)

三相電源Y聯(lián)結(jié)：相電壓UP=E=220V，線電壓

(2)三相電源

聯(lián)結(jié)：相電壓UP=E=220V，線電壓UL=UP=220V第34頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）三角形接法U?UXYWVZVW??特點(diǎn)：線電壓=相電壓第35頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月星形接法ACB

NZZZ§4.2三相負(fù)載及三相電路的計(jì)算三角形接法ACBZZZ???負(fù)載也有兩種接法:第36頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月UWVNZZZ相電流(負(fù)載上的電流)：4.2.1星形接法及計(jì)算線電流(火線上的電流)：第37頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

UWVNZZZ星形接法特點(diǎn)相電流=線電流*:零線電流第38頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月*線電壓=相電壓

,線電壓領(lǐng)先于相電壓30°。UWVNZZZ第39頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月UWVNZUZVZW負(fù)載星形接法時(shí)的一般計(jì)算方法解題思路：

一般線電壓為已知，然后根據(jù)電壓和負(fù)載求電流。第40頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）負(fù)載不對(duì)稱(chēng)時(shí)，各相單獨(dú)計(jì)算。如：

已知：三相負(fù)載R、L、C

以及三相線電壓：求：各相、各線及中線電流CRABNLC第41頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：1.

WRUVNLC相電壓線電壓第42頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.相電流：WRUVNLC令：第43頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.中線電流4.各電流相量關(guān)系第44頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)，只需計(jì)算一相。

如：則：據(jù)此可直接得出另兩相電流：（中線電流為0）（3）負(fù)載對(duì)稱(chēng)，只要求電流、電壓大小時(shí)，僅算一相有效值即可。第45頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)問(wèn)題及討論零線是否可以取消？答：三相完全對(duì)稱(chēng)時(shí)，零線可以取消。稱(chēng)為三相三線制。UWVZZZ第46頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相三線制供電時(shí)各相電流的計(jì)算UN'NWV求：各相電流已知：每盞燈的額定值為:220V、100W第47頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第48頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用實(shí)例----照明電路ACB.........一層樓二層樓三層樓N

正確接法:每層樓的燈相互并聯(lián),然后分別接至各相電壓上。設(shè)電源電壓為：則每盞燈上都可得到額定的工作電壓220V。第49頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月照明電路的一般畫(huà)法零線上不能加刀閘和保險(xiǎn)ABCN.........一層二層三層第50頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月討論討論照明電路能否采用三相三線制供電方式？ACB.........一層樓二層樓三層樓N不加零線會(huì)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題?第51頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

設(shè)線電壓為380V。A相斷開(kāi)后，B、C兩相串連，電壓UBC

（380V）加在B、C負(fù)載上。如果兩相負(fù)載對(duì)稱(chēng)，則每相負(fù)載上的電壓為190V。問(wèn)題1：若一樓全部斷開(kāi)，二、三樓仍然接通,

情況如何?ACB.........一層樓二層樓三層樓分析：結(jié)果二、三樓電燈全部變暗，不能正常工作。第52頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

問(wèn)題2：若一樓斷開(kāi)，二、三樓接通。但兩層樓燈的數(shù)量不等（設(shè)二樓燈的數(shù)量為三層的

1/4）結(jié)果如何？結(jié)果：二樓燈泡上的電壓超過(guò)額定電壓，燈泡被燒毀；三樓的燈不亮。ACBR2R3分析第53頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于零線的結(jié)論

負(fù)載不對(duì)稱(chēng)而又沒(méi)有中線時(shí)，負(fù)載上可能得到大小不等的電壓，有的超過(guò)用電設(shè)備的額定電壓，有的達(dá)不到額定電壓，都不能正常工作。比如，照明電路中各相負(fù)載不能保證完全對(duì)稱(chēng)，所以絕對(duì)不能采用三相三相制供電，而且必須保證零線可靠。

中線的作用在于，使星形連接的不對(duì)稱(chēng)負(fù)載得到相等的相電壓。為了確保零線在運(yùn)行中不斷開(kāi)，其上不允許接保險(xiǎn)絲也不允許接刀閘。

第54頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)UWV特點(diǎn)：線電壓=相電壓第55頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月各電流的計(jì)算UWVZUVZVWZWU相電流線電流第56頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)（ZUV=ZVW=ZWU=Z

），各相電流有效值相等，相位互差120

。有效值為：UWVZUVZVWZWU（1）負(fù)載不對(duì)稱(chēng)時(shí)，先算出各相電流，然后計(jì)算線電流。第57頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

同理：設(shè)：負(fù)載為阻性的，阻抗角為0

。負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)，三角形接法線、相電流的相位關(guān)系UVW第58頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)三角形接法的特點(diǎn)UWV

注意電路中規(guī)定的正方向第59頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)：3.3三相電路的功率三相總有功功率：

由負(fù)載性質(zhì)決定星形接法時(shí)：三角形接法時(shí)：

第60頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相電路的功率有功功率：無(wú)功功率：視在功率：在三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)的條件下：第61頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單相功率的測(cè)量-電動(dòng)式瓦特計(jì)i1i2u在交流電路中其中，為間的夾角。（書(shū)P502）指針偏轉(zhuǎn)角度電流線圈電壓線圈i2和u成正比，且近似同相負(fù)載第62頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相功率的測(cè)量

負(fù)載UWVN三相總功率為三個(gè)功率表測(cè)得數(shù)據(jù)的總和。三相四線制接法，用三個(gè)功率表測(cè)量：第63頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相總功率等于兩表測(cè)得數(shù)據(jù)之和。UWV三相三線制的電路中，用二表法測(cè)功率：第64頁(yè)，課件共70頁(yè)，創(chuàng)作于