電工電子技術(shù) 課件 2任務五、三相電路電壓、電流的測量實驗

任務五、三相電路電壓、電流的測量實驗電工電子技術(shù)

黃燕華任務導學工程中三相負載的聯(lián)結(jié)方法有三角形聯(lián)結(jié)和星形聯(lián)結(jié)，在具體應用時該如何選擇呢?

任務導學負載星形聯(lián)結(jié)是將每相負載接到相電壓上，負載三角形聯(lián)結(jié)是將每相負載接到線電壓上。負載星形聯(lián)結(jié)負載三角形聯(lián)結(jié)任務情境分析生產(chǎn)生活中常用的三相四線制電源的工作原理。根據(jù)三相負載的不同接法(星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié))，計算兩種接法下線電壓、相電壓及線電流、相電流之間的關(guān)系，總結(jié)三相四線制供電系統(tǒng)中的中性線的作用。任務實施一、實施設(shè)備交流電壓表（0~450V）、交流電流表（0~5A）、三相燈組負載（9盞220V，15W的白熾燈）。實施步驟1）三相四線制電源中三相指的是哪三相？四線是哪四線？該電源中可提供哪兩種電壓？他們之間的數(shù)值關(guān)系如何？2）三相負載根據(jù)什么條件選擇星形聯(lián)結(jié)或三角形聯(lián)結(jié)？3）如圖2-60中的三相負載星形聯(lián)結(jié)（三相四線制供電），按圖示線路連接實驗電路，先把三相調(diào)壓器的旋柄置于輸出為0V的位置（即逆時針旋到底）。然后將三項燈組負載（連接成星形接法）經(jīng)三相自耦調(diào)壓器接通三項對稱電源，經(jīng)指導教師檢查合格后，方可開啟實驗臺電源。然后調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出使輸出的三相相電壓為220V，并按下述內(nèi)容完成各項實驗，分別測量三相負載的線電壓、相電壓、線電流、相電流、中線電流、電源與負載中點間的電壓，將所測得的數(shù)據(jù)填入表2-14中，并觀察各項燈組亮暗的變化程度，特別要注意觀察中線的作用。三相負載星形接法實驗電路三相負載星形聯(lián)結(jié)時的電路參數(shù)（1）三相負載星形聯(lián)結(jié)時的電路參數(shù)（2）4）負載三角形聯(lián)接（三相三線制供電系統(tǒng)），如圖2-61所示線路，將三相燈組負載經(jīng)三相自耦調(diào)壓器接通三相對稱電源，按圖示電路連接，經(jīng)指導教師檢查合格后接通三相電源并調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使其輸出線電壓為220伏，并按照表的內(nèi)容進行測試，將測試結(jié)果填入表2-15中。負載三角形聯(lián)結(jié)實驗電路三相負載三角形聯(lián)結(jié)時的電路參數(shù)知識鏈接一、三相交流發(fā)電機及三相交流電源二、三相四線制電源及其相電壓、線電壓三、三相負載的連接方式四、三相電路的計算五、三相電路的功率

一、三相交流發(fā)電機及三相交流電源電工電子技術(shù)

黃燕華三相交流發(fā)電機三相發(fā)電機可產(chǎn)生三相交流電。圖a所示為三相交流發(fā)電機的原理圖，它主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。發(fā)電機的定子是固定的，它是由硅鋼片疊加制成的圓筒，圓筒內(nèi)圓周邊均勻分布有六個槽，固定有三組結(jié)構(gòu)完全相同的繞組（幾何形狀和匝數(shù)），它們的空間位置相差120°。其中U1、V1、W1為這三個繞組的始端，U2、V2、W2為三個繞組的末端，其轉(zhuǎn)子是繞中心軸旋轉(zhuǎn)的一對磁極（轉(zhuǎn)子繞組中通入直流電流產(chǎn)生磁場），由于磁極面的特殊形狀，使定子與轉(zhuǎn)子間的空氣隙中的磁場按正弦規(guī)律分布。三相交流發(fā)電機原理圖三相交流電源+-eUU1U2uU+-+-eVV1V2uV+-+-eWW1W2uW+-三相對稱繞組

U1-U2V1-V2W1-W2三相繞組的始端U1V1W1三相繞組的末端U2V2W2三相繞組在電動機定子圓周內(nèi)表面對稱放置（空間間隔120°位置差）。規(guī)定繞組感應電動勢eU、eV、eW的正方向自末端指向始端。+-eUU1U2uU+-+-eVV1V2uV+-+-eWW1W2uW+-(一)對稱三相交流電動勢三相交流發(fā)電機能夠產(chǎn)生三個頻率相同、有效值相等、彼此之間有120°相位差的電動勢eU、eV、eW。+-eUU1U2uU+-+-eVV1V2uV+-+-eWW1W2uW+-規(guī)定三相電源電壓的正方向uU、uV、uW自繞組始端指向末端，則每相繞組的端電壓與電動勢相等。uU=eUuV=eVuW=ew對稱三相電壓+-eUU1U2+-eVV1V2+-eWW1W2用端電壓表示電源的作用效果。uU+-uV+-uW+-uW=Umsin（ωt+120°）uU0tUmuuVuW瞬時值式波形圖uU=UmsinωtuV=Umsin（ωt--120°）120°120°120°UU·UV·UW·相序三相交流電動勢(電壓)從超前到滯后的排列順序。正相序U相→V相→W相相量式uU+uV+uW=0WU&對稱三相電壓的特點：瞬時值之和等于零。用相量式和相量圖表示為：二、三相四線制電源及其相電壓、線電壓電工電子技術(shù)

黃燕華(二)三相四線制電源及相電壓、線電壓中性線

+UW·U1+___+UV·UU·W1V11.三相四線制電源電源的中性點N相線端線NU相線W相線中性線V相線+V相線W相線UW·U1+___+UV·UU·U相線中性線W1V1N2.相電壓和線電壓相電壓：三條相線到中性線的電壓,即三相電源的三個相電壓。相電壓對稱+_·UUV+_·UWU_UVW·+++V相線W相線UW·U1+___+++___UWU·UV·UU·UUV·UVW·U相線中性線W1V1N線電壓：三條相線兩兩之間的電壓。線電壓的正方向：、、。線電壓、相電壓的關(guān)系

KVL方程UU·UV·UW·--UU·--UW·--UV·UUV·UVW·UWU·30°30°30°線電壓分別超前于相應的相電壓30°。線電壓的有效值120°BDCHUU·UV·UW·--UU·--UW·--UV·UUV·UVW·UWU·30°30°30°線電壓分別超前于相應的相電壓30°。線電壓的有效值線電壓的有效值同理可得UU·UV·UW·--UU·--UW·--UV·UUV·UVW·UWU·30°30°30°用相量式表示線、相電壓的關(guān)系線電壓對稱三、三相負載的連接方式電工電子技術(shù)

黃燕華二.三相負載的連接方式以220V／380V低壓配電系統(tǒng)為例介紹三相電路負載的連接方法。三相四線制電源的優(yōu)點之一就是能夠提供兩種電壓:相電壓和線電壓。低壓配電系統(tǒng)民用和動力混合使用的供電系統(tǒng)。相電壓UP=220V民用照明、家用電器。線電壓UL=380V工農(nóng)業(yè)動力用電。(一)負載接入三相電源的原則(1)

電源電壓等于負載的額定電壓。(2)多個負載應均勻地接入三相電源,力求三相電源的負載均衡、對稱。(二)負載的連接方法(1)單相負載若負載的額定電壓UN=380V接在相線與相線之間。單相負載如照明燈具、家用電器等單個用電設(shè)備。負載的額定電壓UN=220V接在相線與中線之間，均勻分布。單相負載接入三相電源2.三相負載的連接方法三相負載的額定電壓UN=220V,以星形方式接在相線與中線之間。三相負載的額定電壓UN=380V,以三角形方式接在相線與相線之間。三個互相關(guān)聯(lián)的負載組成的整體，如三相電爐、三相異步電動機。三相負載接入三相電源四、三相電路的計算電工電子技術(shù)

黃燕華三相負載星形聯(lián)結(jié)電路計算_+UW·U+__+UV·UU·NVWN′ZUZVZWIW·IV·IU·IN·三相負載的額定電壓等于電源相電壓時,按星形方式聯(lián)接。負載相電流：流過每一相負載的電流，有效值用IP表示。中性線電流

正方向從負載端指向電源端。正方向從電源端指向負載端、、。線電流：流過相線的電流，有效值用IL表示。(1)負載相電壓等于電源相電壓。_+UW·U+__+UV·UU·NVWN′ZUZVZWIW·IV·IU·IN·負載相電壓對稱。(2)負載相電流等于對應的線電流。三相負載星形聯(lián)接（且有中性線）時的特點：_+UW·U+__+UV·UU·NVWN′ZUZVZWIW·IV·IU·IN·計算：三相負載的相電流各自獨立。_+UW·U+__+UV·UU·NVWN′ZUZVZWIW·IV·IU·IN·2.三相對稱負載星形聯(lián)接電路的計算中線電流三相對稱負載_+UW·U+__+UV·UU·NVWN′ZUZVZWIW·IV·IU·IN·三相電流結(jié)論:三個相電流對稱（有效值相等，彼此間依次有120°相位差）。中性線可以斷開----三相三線制供電系統(tǒng)。此時依靠電路的對稱性，負載中性點N和電源中性點N′電位仍保持相等，負載工作不受影響。_+UW·U+__+UV·UU·NVWN′ZUZVZWIW·IV·IU·IN·中性線電流

IN=IU+IV+IW=0····負載三角形聯(lián)接三相負載的額定電壓等于電源線電壓，三相負載接在電源的三條相線之間，是三角形連接方式。VUWZUVZVWZWUZUVIW·UVWIU·IVW·IV·IUV··IWUZVWZWU+--UUV·1.三相負載三角形聯(lián)接的特點(1)負載的相電壓等于電源的線電壓。(2)負載的相電流各自獨立，可分別計算。負載的相電壓對稱。ZUVIW·UVWIU·IVW·IV·IUV··IWUZVWZWU+--UUV·(3)負載的相電流與線電流的關(guān)系普遍適用由KCL，可得ZUVIW·UVWIU·IVW·IV·IUV··IWUZVWZWU+--UUV·ABC由A結(jié)點由B結(jié)點由C結(jié)點2.三相對稱負載三角形聯(lián)接電路的計算ZUVIW·UVWIU·IVW·IV·IUV··IWUZVWZWU+--UUV·三相負載的相電流對稱相電流的有效值相等；彼此間依次有120°相位差。IVW·UUV·φφφUVW·UWU·IWU·IUV·ZUVIW·UVWIU·IVW·IV·IUV··IWUZVWZWU+--UUV·φφφIUV·IVW·IWU·-IWU·-IUV·-IVW·IU·IV·IW·線電流ZUVIW·UVWIU·IVW·IV·IUV··IWUZVWZWU+--UUV·30°30°30°DFEH(1)線電流有效值是相電流有效值的倍。線電流對稱(2)線電流滯后于相應的相電流30°。IUV·IVW·IWU·-IWU·-IUV·-IVW·IU·IV·IW·30°30°30°五、三相電路的功率電工電子技術(shù)

黃燕華五、三相電路的功率三相電路（三角形或星形聯(lián)接）的總平均功率P等于三相負載平均功率PU

、PV

、PW之和。P=PU

+PV

+

PW三相對稱負載P=3PP=3UPIPcosφP上式中UP、

IP分別是負載的相電壓和相電流。φP是負載的阻抗角（負載相電壓和相電流的相位差角）。用線電流計算三相對稱電路的功率對稱三相負載星形聯(lián)接同樣可推導出，對稱三相負載三角形聯(lián)接對稱三相電路的無功功率對稱三相電路的視在功率任務實施一、實施設(shè)備交流電壓表（0~450V）、交流電流表（0~5A）、三相燈組負載（9盞220V，15W的白熾燈）。實施步驟1）三相四線制電源中三相指的是哪三相？四線是哪四線？該電源中可提供哪兩種電壓