电工学三相交流电

第四章三相交流电路第四章三相交流电路§4.1三相交流电源4.1.1三相电动势的产生4.1.2三相交流电源的连接§4.2三相负载及三相电路的计算4.2.1星形接法及计算4.2.2三角形接法及计算§4.3三相电路的功率§4.1三相交流电源4.1.1三相电动势的产生NSAXe在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由AX。让线圈以的速度顺时针旋转。合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。tEeAXsin2一、三相交流电动势的产生•••AXYCBZSN定子转子定子中放三个线圈：AXBYCZ首端末端三线圈空间位置各差120o转子装有磁极并以的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。二、三相电动势的表示式三相电动势的特征：大小相等，频率相同，相位互差120º。240sin120sinsintEetEetEemZCmYBmXA)120sin(tEm1.三角函数式AEBECE2.相量表示式及相互关系0CBAEEE1201200EEEEEECBAEmBeAeCe4.1.2三相交流电源的连接一、星形接法AeCeBeAXYCBZN1.连接方式Ce（中线）（火线）（火线）（火线）ceBeAXYCBZNAe三相四线制供电火线（相线）:ABC中线（零线）：N2.三相电源星形接法的两组电压CCNBBNAANeueueu相电压：火线对零线间的电压。2401200PCNPBNPANUUUUUUCeceBeACBNAe120120120ANUBNUCNUANuBNuCNu线电压：火线间的电压。ANCNCACNBNBCBNANABUUUUUUUUUABuBCuCAuCABCABuuuCABN注意规定的正方向BNUABU线电压和相电压的关系：BNUANUCNU30BNANBNANABUUUUU303ANABUU303303CNANCNCABNCNBNBCUUUUUUUU同理：303ANBNANABUUUUBNUANUCNUABUBCUCAU线电压与相电压的通用关系表达式：303plUUlUpU---为相电压---为线电压在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为V380V220lPUU、CZCABYBCAXABUUUUUUplUU二、三角接法A•CAuAXYCBZABuBCuBC••特点：线电压=相电压短路+–E三个电源串接能否造成短路？直流电源行吗？A•AeCeBeXYZBC••问题讨论•••+++---EEE直流电源串接不行，三相交流电源可以，为什么？A•AeCeBeXYZBC••EmAeBeCe三相交流电源中三个电源可以串接的原因在于：三个电源的电压任何瞬间相加均为零。星形接法ACBNZZZ§4.2三相负载及三相电路的计算三角形接法ACBZZZ•••负载也有两种接法:ACBNZZZANuBNuCNuAiCiBiANiCNiBNi相电流(负载上的电流)：CNBNANIII、、4.2.1星形接法及计算线电流(火线上的电流)：CBAIII、、lpIICNCBNBANAIIIIIIACBNZZZNiAiCiBiANiCNiBNi一、星形接法特点相电流=线电流*CNBNANNIIIINI:零线电流*线电压=相电压3,线电压领先于相电压30°。BNUANUCNUABUBCUCAUACBNZZZANUABUCNUBNUCAUBCU303303CNCABNBCUUUU303ANABUUBiAiACBNZAZBZCNiCiANiCNiBNiCeceBeAe二、负载星形接法时的一般计算方法解题思路：一般线电压为已知，然后根据电压和负载求电流。luZUIIuuuupplpLppl1.负载不对称时，各相单独计算。如：已知：三相负载R、L、C以及三相线电压：1201200lCAlBClABUUUUUU求：各相、各线及中线电流CICRABNLCAINIBIANIBNICNI解：(1)CICRABNLCAINIBIANIBNICNI1201200lCAlBClABUUUUUU9031303115031303130313031lCACNlBCBNlABANUUUUUUUUU相电压线电压CICRABNLCAINIBIANIBNICNIlpUU31令：则相电压为：90903115015031303031PlCNPlBNPlANUUUUUUUUU(2)相电流CICRABNLCAINIBIANIBNICNI30RURUIPANAN18011901CUCjUCjUIPPCNCN240150LULjULjUIPPBNBNCAUABUBCU(3)中线电流CBANIIIINICNUANUBNUBNICNIANI(4)各电流相量关系18024030CPCNLPBNPANXUIXUIRUIAIBICI2.负载对称时，只需计算一相。ZZZZCBA如：AANANIZUI则：240120ANCCNANBBNIIIIII据此可直接得出另两相电流：0CBAOIIII（中线电流为0）CNUANUBNU3.负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相有效值即可。0CBANIIII)(ZZZZCBA负载对称时问题及讨论零线是否可以取消？答：三相完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制。ceACBZZZCeBeAe4.三相三线制供电时各相电流的计算AN'NAIBICIAEBECECB求：各相电流。已知：2402201202200220CBAEEE每盏灯的额定值为:220V、100W用节点电位法AN'NAIBICIAEBECECBAEBECERRRRNN'ABCAIBICIRRRRRRUN21121202201202200220'每盏灯为220V、100W4842PURAEBECERRRRNN'ABCAIBICI、V12055NUAIBICI、代入R值得：应用实例----照明电路ACB...一层楼二层楼三层楼N正确接法:每层楼的灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：V220380PlUU则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。照明电路的一般画法零线上不能加刀闸和保险ABCN.........一层二层三层讨论讨论照明电路能否采用三相三线制供电方式？ACB...一层楼二层楼三层楼N不加零线会不会出现问题?设线电压为380V。A相断开后，B、C两相串连，电压UBC（380V）加在B、C负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为190V。问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,情况如何?ACB...一层楼二层楼三层楼分析：结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。问题2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的1/4）结果如何？结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。ACBR2R3V76380513RUV304380542RU分析关于零线的结论负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。4.2.2三角形接法及计算ABiCAiBCiCiBiAiCAuABuBCuACBlLpUU特点：负载相电压=线电压各电流的计算BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACBZABZBCZCACACACABCBCBCABABABZUIZUIZUI相电流BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII线电流（2）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z），各相电流有效值相等，相位互差120。有效值为：ZUIIIIlPCABCABBiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACBZABZBCZCA（1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。CAABAIII303ABAIICAUABUBCUBICIABICAIBCI303303CACBCBIIII同理：0lABUU设：负载为阻性的，阻抗角为0。负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系CAIAIABCABICAIAI负载对称时三角形接法的特点BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACBlLpUU303plII注意电路中规定的正方向负载对称时：cos3pLpIUP§4.3三相电路的功率CBAPPPP三相总有功功率：由负载性质决定3plLplIIUU星形接法时：3plLplIIUU三角形接法时：cos3llIUP4.3.1三相电路的功率的计算llllllIUSIUQIUP3sin3cos3有功功率：无功功率：视在功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：**i1i2u负载一、单相功率的测量—电动式瓦特计在交流电路中cos1UkI其中，为间的夹角。ui,1指针偏转角度电流线圈电压线圈i2和u成正比，且近似同相4.3.1三相电路的功率的测量二、三相功率的测量1W**2W**3W**负载ACBN三相总功率为三个功率表测得数据的总和。三相四线制接法，用三个功率表测量：三相总功率等于两表测得数据之和。BuCiBiAiACuBCuACBCuAuAZBZCZ2W**1W**三相三线制的电路中，用二表法测功率：两表法测量功率的原理：BCBACACBBCAACCBBAAuiuiuuiuuiiuiuiupBACiii结论：三相总功率等于两表测得数据之和。每单个功率表的读数没有意义，实验用的三相瓦特计实际上就是根据“二表法”的原理设计的。求：功率表W1、W2的读数。例2W**电机AICICBUACBABU1W**已知：电机的功率为2.5kW,。866.0cos（设电机为星形接法，N为其中点。）电源线电压为380V，各相对称。2W**电机AICICBUACBABU1W**A386.4866.03803105.2cos3cos33llllUPIIUP（1）求电流大小2W**AICICBUACBABU1W**ZBZAZCNAUV0220NAU设：ANUABUBCUCAUCBU（2）求电流、电压的相位关系V90380V90380V30380CBBCABUUU则：2W**AICICBUACBABU1W**ZBZAZCNAUABUANUAIABA