電工技術(shù) 第五章.ppt

1、第5章 三相電路,5.1 三相電壓,5.2 負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路,5.3 負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路,5.4 三相功率,第5章 三相電路,本章要求： 1. 搞清對稱三相負(fù)載Y和聯(lián)結(jié)時相線電壓、相線 電流關(guān)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 確聯(lián)接方法，理解中線的作用; 3. 掌握對稱三相電路電壓、電流及功率的計算。,圖5.1.1 三相交流發(fā)電機(jī)示意圖,5.1 三相電壓,1. 三相電壓的產(chǎn)生,工作原理：動磁生電,圖5.1.2 三相繞組示意圖,圖5.1.3 每相電樞繞組,三相電壓瞬時表示式,相量表示,: 直流勵磁的電磁鐵,相量圖,波形圖,相量表示,三相電壓瞬時表示式,對稱三相電

2、動勢的瞬時值之和為 0,三相交流電到達(dá)正最大值的順序稱為相序。,三個正弦交流電動勢滿足以下特征,供電系統(tǒng)三相交流電的相序為 L1 L2 L3,2. 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,端線(相線、火線),在低壓系統(tǒng),中性點通常接地，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,Up,Ul,(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,同理,5.2 負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路,1. 三相負(fù)載,三相負(fù)載的聯(lián)接 三相負(fù)載有 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。,三相

3、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。,2. 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，線電 流等于相電 流。,(1) 聯(lián)結(jié)形式,N 電源中性點,N負(fù)載中性點,(2) 負(fù)載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計算,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：,4)中線電流,負(fù)載 Y 聯(lián)結(jié)帶中性線時, 可將各相分別看作單相電路計算,負(fù)載對稱時,中性線無電流,可省掉中性線。,(3)對稱負(fù)載Y 聯(lián)結(jié)三相電路的計算,所以負(fù)載對稱時，三相電流也對稱。,負(fù)載對稱

4、時，只需計算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對稱性直接寫出。,中性線電流,(2) 三相負(fù)載不對稱（R1=5 、R2=10 、R3=20 ） 分別計算各線電流,中性線電流,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 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，求各相負(fù)載電壓； 中性線斷開時，求各相負(fù)載電壓。 (2) L1相斷路: 中性線未斷時，求各相負(fù)載電壓； 中性線斷開時，求各相負(fù)載電壓。,此情況下，L2相和L3相的電燈組由于承受電壓上

5、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,此時負(fù)載中性點N即為L1, 因此負(fù)載各相電壓為,(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,結(jié)論,（1）不對稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)又未接中性線時，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)。,1. 聯(lián)結(jié)形式,5.3 負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的

6、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 、 、,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. 分析計算,相電流：,線電流：,U12=U23=U31=Ul=UP,相量圖,負(fù)載對稱時, 相電流對稱，即,(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。,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,負(fù)載的額定電壓 = 電源線電壓,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

7、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)。,5.4 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 Ip cosp,對稱負(fù)載 聯(lián)結(jié)時：,同理,對稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)時：,相電壓與相 電流的相位差,當(dāng)負(fù)載對稱時：P = 3Up Ipcosp,所以,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 =380 V的三相電源上; (2) 繞組聯(lián)成三角形接于Ul =220 V的三相電源上。,例1:,解:,(1),(2

8、),比較(1), (2)的結(jié)果:,有的電動機(jī)有兩種額定電壓, 如220/380 V。 當(dāng)電源電壓為380 V時, 電動機(jī)的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成星形； 當(dāng)電源電壓為220 V時, 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。,例2:,各電阻負(fù)載的相電流,由于三相負(fù)載對稱，所以只需計算一相，其它兩相可依據(jù)對稱性寫出。,負(fù)載星形聯(lián)接時，其線電流為,負(fù)載三角形聯(lián)解時，其相電流為,(2) 電路線電流,一相電壓與電流的相量圖如圖所示,一相電壓與電流的相量圖如圖所示,(3) 三相電路的有功功率,三相對稱負(fù)

9、載作三角形聯(lián)結(jié)，Ul =220V，當(dāng)S1、 S2 均閉合時，各電流表讀數(shù)均為17.3A，三相功率 P = 4.5 kW，試求: 1) 每相負(fù)載的電阻和感抗； 2) S1合、S2斷開時, 各電流表讀數(shù)和有功功率P； 3) S 1斷、S 2閉合時, 各電流表讀數(shù)和有功功率P。,例3：,解：,(1) 由已知條件可求得,(2) S1閉合、S2斷開時, I1 = I3 = 10A I2 =17.32 A,流過電流表 L1 、 L3的電流變?yōu)橄嚯娏?IP，流過電流表L2 的電流仍為線電流Il 。,因為開關(guān)S均閉合時 每相有功功率 P =1.5 kW,當(dāng) S1合、S2斷時，Z12、Z23 的相電壓和相電流不

10、 變，則P12、P23不變。,P = P12+P23 = 3 kW,I2 = 0A,(3) S1斷開、 S2閉合時,變?yōu)閱蜗嚯娐?I1 仍為相電流 IP ， I2 變?yōu)?1/2 IP 。, I1=I3 =10 A+ 5 A= 15A, I2 變?yōu)?1/2 IP，所以 L1L2、 L2L3 相的功率變?yōu)樵瓉淼?/4 。,P = 1/4 P12+ 1/4 P23 +P31 = 0.375 W+ 0.375 W+ 1.5 W = 2.25 kW,某大樓為日光燈和白熾燈混合照明，需裝40瓦 日光燈210盞(cos1=0.5)，60瓦白熾燈90盞(cos2=1), 它們的額定電壓都是220V，由380V/220V的電網(wǎng)供電。試分配其負(fù)載并指出應(yīng)如何接入電網(wǎng)。這種情況下,線路電流為多少？,例4：,解: (1) 該照明系統(tǒng)與電網(wǎng)連接圖,解: (1) 該照明系統(tǒng)與電網(wǎng)連接圖,例5：,某大樓電燈發(fā)生故障，第二層樓和第三層樓所有電燈都突然暗下來，而第一層樓電燈亮度不變，試問這是什么原因？這樓的電