三相电源、三相负载的连接方法

第3节三相电源、三相负载的连接方法第12章交直流电基础知识图1三相交流发电机示意图工作原理：动磁生电(尾端)+eAeBeCXABYCZ(首端)++–––++__eeAX•图2三相绕组示意图图3每相电枢绕组及其电动势定子转子ZAXYNSC-+B••••三相交流电是由三相发电机产生的。三相发电机主要由定子和转子组成。如图12.3.1.三相交流电的产生•定子是固定不动的部分，在定子的槽中嵌入三组线圈，即AX、BY和CZ；首端分别为A、B、C，末端分别为X、Y、Z。每组称为一相，每相线圈的匝数、形状、参数都相同，在空间上彼此相差120°；转子是一个可以旋转的磁极，由永久磁铁或电磁铁组成。在发电机工作时，转子在外部动力带动下以角速度ω旋转，三个定子绕组都会感应出随时间按正弦规律变化的电势，这三个电势的振幅和频率相同，且由于三组线圈在空间位置上相差120°，故相位差互为120°，因此称这组电源为正弦三相对称电压源，可将其表示为定子转子发电机结构铁心（作为导磁路经）三相绕组匝数相同空间排列互差120:直流励磁的电磁铁相量图波形图相量表示U2U1..120°120°120°U3.三相电压瞬时表示式tUusinm1)120sin(m2tUu)120sin(m3tUuUUU011202UU1203UUuOu1u2u32120°240°360°t对称三相电动势的瞬时值之和为0三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。0321uuu即：0321UUU或最大值相等频率相同相位互差120°称为对称三相电动势三个正弦交流电动势满足以下特征供电系统三相交流电的相序为L1L2L3星形接法AeCeBeAXYCBZN12.3.2.三相电源的联结：也就是发动机的定子三相线圈的连接方式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）：N三角接法A•CAuAXYCBZABuBCuBC••相电压Up：端线与中性线间（每相绕组）的电压。线电压UL：端线与端线间的电压。相电流Ιp：端线与中性线间（每相绕组）的电流。线电流ΙL：端线与端线间的电流。•12.3.2.1星形——Y连接•将A、B、C三相电源的末端连在一起，组成一个公共点N，对外形成A、B、C、N四个端子，这种连接形式称为三相电源的星形连接或Y形连接，如图下所示。CANB＋－＋－＋－cUbUaUaIcIBIbIAICIABUBCUCAU从可知,星形连接时，线电流与相电流的关系为:cCbBaAIIIIII,,即星形连接时线电流和对应的相电流相等。•Ιp=ΙL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星形联结时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•12.3.2.2三角形连接•将三个电源的首尾依次相接组成一个三角形，再从三个端子分别引出端线，这种接法称为三相电源的三角形连接，简记为△形连接，如所示。图中AZ、BX、CY分别连在一起，引出端线A、B、C，从而构成△连接。baCABc＋－＋－＋－AICIBIcUaUbUbaIcaIbcI从上图知:线电流和相电流的关系为abIbccaCabbcBcaabAIIIIIIIII假设该电路所接负载也是对称的，那么三个相电流也应是大小相等、相位依次相差120°的对称电流，如图下所示。bcIcaI三角形连接线电流和相电流的相量关系：30°30°30°aIbIcIbaIcaIbcIbaI－caI－bcI－303303303cacaabCbcabbcBabcaabAIIIIIIIIIIII线电流和相电流的关系为：pII31BCAcUaUbU三角形连接时的电压相量图如图所示：显然，线电压和相电压相等，即cCAbBCaABUUUUUU,,UL=Up总结：电源Y-△连接PLUU3Ιp=ΙL电源星形——Y连接电源三角形——△pII31UL=Up12.3.3负载星形联结的三相电路三相负载不对称三相负载：不满足Z1=Z2=Z3如：由单相负载组成的三相负载对称三相负载：Z1=Z2=Z3如：三相电动机分类单相负载：只需一相电源供电如：照明负载、家用电器负载三相负载：需三相电源同时供电如：三相电动机等星形接法ACBNZZZ三角形接法ACBZZZ•••负载的两种接法:负载的联接原则•负载的接入原则应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。–尽可能使电源的各相负荷均匀、对称，从而使三相电源趋于平衡（星形连接中IN=0,三角形连接中I相量为0）•负载的连接方式–单相连接–三相星形连接–三相三角形连接•三相负载的额定电压如不特别指明均指线电压负载的额定电压=电源的线电压应作联结负载的额定电压=电源线电压31应作Y联结三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形：照明负载一般都联结成星形(具有中性线)•单相负载•单相负载主要包括照明负载、生活用电负载及一些单相设备。单相负载常采用三相中引出一相的供电方式。为保证各个单相负载电压稳定，各单相负载均以并联形式接入电路。在单相负荷较大时，如大型居民楼供电，可将所有单相负载平均分为三组，分别接入A、B、C三相电路，如图下所示，以保证三相负载尽可能平衡，提高安全供电质量及供电效率。CANB三相负载连接(1)电源提供的电压=负载的额定电压；(2)单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。L1L2电源L3保险丝三相四线制380/220伏N额定相电压为220伏的单相负载额定线电压为380伏的三相负载ACBNZZZANuBNuCNuAiCiBiANiCNiBNi相电流(负载上的电流)：CNBNANIII、、线电流(火线上的电流)：CBAIII、、负载星形接法lpIICNCBNBANAIIIIIIACBNZZZNiAiCiBiANiCNiBNi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1)负载端的线电压＝电源线电压2)负载的相电压＝电源相电压3)线电流＝相电流P3UUlPIIlY联结时：321NIIII4)中线电流负载Y联结负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。对称负载Y联结0321NIIII中线电流CBAZZZ因为三相电压对称，且所以负载对称时，三相电流也对称。负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。1.联结形式12.3.4负载三角形联结的三相电路线电流:流过端线的电流321III、、相电流:流过每相负载的电流、、12I23I31IL1+++–––12u12i23u31uL2L3i1i2i323i31iZ31Z12Z23相量图I23I12I31负载对称时,相电流对称，即I2I3(3)线电流。30且落后相应的相电流(相电流),3线电流Δ联接时对称负载:结论PIIl由相量图可求得31121III12232III23313IIIZUIIIIPP312312RXarctan312312为此线电流也对称，即。lIIII321PP330cos2IIIl线电流比相应的相电流滞后30。U23U12U3131I1I总结：Y---△联结UP=UlP3UUlPIIlY联结时：PIIl3△联结时：三相电源三相三线制三相四线制AAeCeBeCBNAeCeBeACBAeCeBeACB三相电源一般都是对称的，而且多用三相四线制接法。三相交流电路的小结三相负载星形负载三角形负载ACBNZZZACBZZZ三相负载对称时：三相功率计算CBAPPPP三相总功率：负载对称时：cos3ppIUPcos3llIUP和接法无关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，（负载电阻越大，负载承受的电压越高），都不能正常工作。因为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。关于零线