电工电子教案31-三相交流电概述

第四节三相交流电路【学习目标】1．理解三相对称电动势、相序的概念；2．掌握三相对称电动势的表示法。【重点难点】三相对称电动势的特点及其表示方法一、三相交流电势三相交流电源是由三相交流发电机中的三相绕组提供的；三相交流发电机产生的三个电动势最大值相等、频率相同、相位互差120º，称为三相对称电动势。第四节三相交流电路第四节三相交流电路•一、三相交流电势tEesinmU)120sin(mWtEe)120sin(mVtEeUVW二、三相对称电动势的表示法（1）三角函数式：tEesinmU)120sin(mVtEe)120sin(mWtEe（2）波形图：（3）相量图：三、相序三相电动势到达最大值（或零）的先后次序称为相序；U-V-W-U称为正相序或顺相序；U-W-V-U称为负相序或逆相序，如无特别说明，一般三相对称电动势都是指正相序；通常采用黄、绿、红三种颜色标识U、V、W三相。【课堂练习】若三相对称电动势V相的瞬时值表达式为，请写出其余两相的瞬时值表达式，画出它们的相量图。第一节三相交流电概述V)30sin(2220Vte【课堂小结】一、三相交流电源二、三相对称电动势的表示法1．三角函数式2．波形图3．相量图三、相序第一节三相交流电概述二、三相电源的连接【学习目标】1．掌握三相电源绕组Y和△联结时的正确连接方法；2．理解三相电源Y、△联结时的相电压与线电压的关系。【重点难点】三相电源Y联结时线电压与相电压的关系二、三相电源的连接星形（Y形）联结是把三相绕组的末端U2、V2、W2连接在一起，然后由中性点N及绕组的首端U1、V1、W1分别向外引出连接线；星形联结的三相交流电源有四根输电线（三根相线一根中性线），因此，这种供电系统也称为三相四线制；一、三相电源的星形（Y形）联结1.连接方法UpUL一、三相电源的星形（Y形）联结任意两根相线之间的电压称为线电压，各相线与中性线之间的电压叫做相电压；2.线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系为：UWWUWVVWVUUVUUUUUUUUU一、三相电源的星形（Y形）联结2.线电压与相电压的关系（1）线电压的大小等于相电压的倍，即：3（2）各线电压在相位上比对应的相电压超前30º。pL3UU二、三相电源的三角形（Δ形）联结把三个绕组的首端和末端依次相接，使其构成闭合回路，再从这三个连接点引出三根相（端）线；这种只用三根端线供电的方式称为三相三线制。1.连接方法2.线电压与相电压的关系二、三相电源的三角形（Δ形）联结三相绕组作三角形联结时，线电压等于相电压，故对负载只能提供一种电压；三相电动势是对称的，所以它们的相量和为零；三相发电机绕组通常不作三角形联结。△△PLUU【课堂练习】请通过相量图来分析三相电源绕组作Y和△联结时，若有一相绕组的首尾端接反，将会产生怎样的后果？第二节三相电源的连接【课堂小结】一、三相电源的星形（Y形）联结1．连接方法2．线电压与相电压的关系二、三相电源的三角形（Δ形）联结1．连接方法2．线电压与相电压的关系第二节三相电源的连接三、三相负载的连接【学习目标】1．理解三相负载Y、△联结时相电压和线电压、相电流和线电流之间的关系；2．掌握三相对称电路电压和电流的计算；3．理解中性线的作用。【重点难点】三相对称电路的计算中性线的作用一、三相负载的星形（Y形）联结把三相负载分别接在三相电源的一根相线和中性线之间的接法，称为三相负载的星形（Y形）联结。1.连接方法一、三相负载的星形（Y形）联结把三相负载分别接在三相电源的一根相线和中性线之间的接法，称为三相负载的星形（Y形）联结。1.连接方法WV各相负载上的相电压等于电源的相电压；通过每相负载的电流叫做相电流IYP；通过端线的电流叫做线电流IYL；通过中性线的电流叫做中性线电流；2.电压和电流各电流之间的关系为：一、三相负载的星形（Y形）联结NIPIIYLIYP各相负载上的相电压等于电源的相电压；通过每相负载的电流叫做相电流IYP；通过端线的电流叫做线电流IYL；2.电压和电流各电流之间的关系为：一、三相负载的星形（Y形）联结NIYPYLIIPIIYLIYP各相负载上的相电压等于电源的相电压；通过每相负载的电流叫做相电流IYP；通过端线的电流叫做线电流IYL；2.电压和电流各电流之间的关系为：一、三相负载的星形（Y形）联结YPYLIIPIIYLIYPUYP各相负载上的相电压等于电源的相电压；通过每相负载的电流叫做相电流IYP；通过端线的电流叫做线电流IYL；2.电压和电流各电流之间的关系为：一、三相负载的星形（Y形）联结YPYLIIPINIIYLIYPUYPUP各相负载上的相电压等于电源的相电压；通过每相负载的电流叫做相电流IYP；通过端线的电流叫做线电流IYL；2.电压和电流各电流之间的关系为：一、三相负载的星形（Y形）联结YPYLIIPIUYPNIIYLIYPUPUP=UYP各相负载上的相电压等于电源的相电压；通过每相负载的电流叫做相电流IYP；通过端线的电流叫做线电流IYL；一、三相负载的星形（Y形）联结2.电压和电流3各电流之间的关系为：NIYPYLIIPIIYLIYPUYPUPUP=UYPULUL=UP=UYP33如果三相负载对称，则流过每相负载的相电流也是对称的；如果三相负载对称，中性线电流为零，中性线可以省去。思考：实际生产中中性线为什么不能省，而且还要加固？2.电压和电流一、三相负载的星形（Y形）联结PI中性线的作用就在于使星形联结的三相不对称负载能够获得对称的电源相电压，保证负载正常工作；在三相四线制供电系统中，规定中性线上不允许安装开关和熔断器，而且中性线常用钢芯导线来加强其机械强度；在连接三相负载时，应尽量使其平衡，以减小中性线电流。3.中性线的作用一、三相负载的星形（Y形）联结PI二、三相负载的三角形（Δ形）联结把每相负载分别接在三相电源的每两根相线之间的接法称为三相负载的三角形联结。1.连接方法2.电压和电流在△联结中，不论负载是否对称，各相负载所承受的相电压均为电源的线电压；相电流和线电流的关系为：二、三相负载的三角形（Δ形）联结vwWuvVwuUIIIIIIIII2.电压和电流当三相负载对称时，三个相电流是对称的，三个线电流也是对称的，它们之间的关系为：（1）线电流是相电流的倍，即：二、三相负载的三角形（Δ形）联结3I△LI△P二、三相负载的三角形（Δ形）联结2.电压和电流当三相负载对称时，三个相电流是对称的，三个线电流也是对称的，它们之间的关系为：（1）线电流是相电流的倍，即：=3LI△P3I△I△LI△PU△LU△P二、三相负载的三角形（Δ形）联结2.电压和电流当三相负载对称时，三个相电流是对称的，三个线电流也是对称的，它们之间的关系为：（1）线电流是相电流的倍，即：=（2）线电压是相压的倍，即：UL=U△P3LI△P3I△3I△LI△PU△LU△P二、三相负载的三角形（Δ形）联结【例题3-3】三相对称负载△联结，若每相负载的电阻为6Ω，感抗为8Ω，电源线电压为380V，求相电流和线电流。第三节三相负载的连接三相负载究竟采用何种连接方式，要根据每相负载的额定电压与电源电压而定。（1）若负载的额定电压等于电源的相电压，负载应接成星形；（2）若负载的额定电压等于电源的线电压，则负载应接成三角形。【课堂小结】一、三相负载的星形（Y形）联结1．连接方法2．电压和电流3．中性线的作用二、三相负载的三角形（Δ形）联结1．连接方法2．电压和电流第三节三相负载的连接四、三相交流电路的功率【学习目标】1．理解三相功率的概念；2．掌握三相对称电路有功功率的计算；【重点难点】三相对称电路有功功率的计算一）有功功率三相交流电路中，三相负载消耗的总功率（有功功率）为各相负载消耗的功率之和，即：UVWPPPP如果三相负载对称，总有功功率为：P=PP3cosUILL3cosUI四、三相交流电路的功率二）无功功率和视在功率PI如果三相负载对称，总无功功率为：Q=sin3LLIU如果三相负载对称，总视在功率为：S=LL3IU四、三相交流电路的功率【例题3-4】有一台三相电炉（对称负载），每相负载的电阻，试求：（1）在380V线电压的作用下，电炉分别接成三角形和星形时，各从电网取用多少功率？（2）在220V线电压的作用下，若采用三角形联结，取用的功率又是多少？四、三相交流电路的功率10R在线电压不变的情况下，负载作三角形联结时的功率为星形联结时的3倍。只要每相负载所承受的相电压相同，则不论是三角形联结还是星形联结，负载所消耗的有功功率都相等。四、三相交流电路的功率【课堂练习】若三相对称负载Y形联结，每相负载的电阻为60Ω，感抗为80Ω，电源线电压为380V，试求：总有功功率、无功功率和视在功率。四、三相交流电路的功率【课堂小结】一、有功功率若负载对称：二、无功功率和视在功率若负载对称：四、三相交流电路的功率P=PP3cosUILL3cosUIQ=sin3LLIUS=LL3IU