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1、三项交流电路三项交流电路 三相发电机有三个绕组，每一绕组称为一相，三个绕组分别称为U相、V相和W相，绕组的始端(也叫相头)分别标以U1、V1、W1，绕组的末端（也叫相尾）分别标以U2、V2、W2。当三相发电机工作时，在三个绕组上就会产生幅值相等、频率相同、相位互差 的对称三相电压uU、uV、uW，如图3-1所示。图3-1一、对称三相正弦量3.1 三相电路 对称三相正弦量是指三个同频、等幅、相位互差 的正弦电量，包括对称三相正弦电压和电流。三相发电机就能产生这样的对称三相正弦电压。下面以发电机产生的对称三相正弦电压为例，介绍其特征。1、对称三相正弦量的产生及表示第1页/共42页对称三相电压解析表
2、达式：设U相电压初相为零则：相量表达式：对称三相电压波形图与相量图分别如图3-2a、b所示第2页/共42页 对称三相正弦电压瞬时值之和恒为零，这是对称三相正弦电压的特点，也适用于其它对称三相正弦量。从图3-2的波形图或通过计算均可得出上述结论。即解析式之和为零，即从相量图上亦可以看出，对称三相正弦电压的相量和为零，即：2、对称三相电压的特点第4页/共42页3、对称三相电压的相序 对称三相正弦电压的频率相同，振幅相等，其区别是相位不同。相位不同，表明各相电压到达零值或正峰值的时间不同，这种先后次序称为相序。工程上通用的相序为正序。在变配电所母线上一般涂以黄、绿、红三色表示U相、V相、W相。显然，
3、由 波形图可知，此对称三相电压相序为 ，称为正序；若三相电压到达正峰值的顺序为 ，则称为负序或逆序。第5页/共42页一、三相电源的星形联结 如图所示，将三相绕组的首端引出，末端相连，称为星形联结。其中，末端相连的点称为中性点，用N表示，从N点引出的导线称为中线，也称零线；从三个端点U1、V1、W1引出的导线称为相线(或端线)，俗称火线。这种供电方式称为三相四线制供电。3.2 三相电源1、联结方法第6页/共42页 星形联结时向负载提供的电压有两种：2、供电电压相电压：指电源相线与中线之间的电压，分别为：参考方向如图所示。线电压：指三相电源两根相线之间提供的电压，分别为 ，方向由前下标指向后下标。
4、下面讨论相、线电压之间的关系。第7页/共42页显然，相电压就是三相绕组上产生的对称三相电压。设由基尔霍夫电压定律可知：则将对称三相电压代入得各线电压为：有效值用 表示。第8页/共42页可见：1)三个线电压也是对称三相电压，其有效值均相等，用 表示，且 ，。2)每一线电压有效值为相应相电压的 倍，相位超前相应的相电压30。用相量图亦可以方便地证明此结论。第9页/共42页 如上图所示，将三相电源的三个绕组首尾依次相连，组成一个三角形，从三角形的三个顶点引出三根输电线，这种联结方式称为三角形联结。这种供电方式为三相三线制供电。二、三相电源的三角形联结1、联结方法第11页/共42页电源产生的三相电压为
5、对称三相电压，任何时候都满足这样联结时任何时候三角形环内电流总为零。但如果有一相电源接反，则会产生很大的环路电流，烧坏电源。由此图可以看出，三相电源三角形联接时向负载提供的各线电压就是对应的相电压。显然：2、供电电压3、电源内环路电流第12页/共42页 星形联结的对称三相电源如下图所示。已知线电压为380V，若以 为参考相量，试求相电压，并写出各电压相量 根据式（3-4），得相电压则根据式（3-3），各线电压例3-1解第13页/共42页 三相负载中，如果各相的复阻抗相等，则称为对称三相负载，否则就是不对称三相负载。为了满足负载对电源电压的不同要求，三相负载也有星形和三角形两种联接方式。如图3-
6、7a所示为三相负载的星形联接，为负载中性点，如图3-7b所示为三相负载的三角形联接。每相负载的电压称为负载的相电压，每相负载的电流称为负载的相电流，每根电源火线中的电流称为线电流。其参考方向如图3-7所示。交流电气设备可分为两类：单相负载：如白炽灯、日光灯及各类家用电器等。三相负载：如三相电动机、三相电炉等。3.3 三相负载第14页/共42页一、三相负载的星形联结采用三相四线制供电的三相负载的星联结如图所示：显然：即每相负载承受电源相电压。且每相负载电流就是电源线电流。故：第17页/共42页三相对称负载：电源线电流亦为对称三相交流电，且：2、因中线电流为零，故三相对称负载的中线可省略不接，各相
7、负载工作情况与接有中线时完全相同。1、对于三相对称负载，其计算可只计算其中一相，其余各相可依据对称三相交流电的特点写出。第18页/共42页省略中线的三相对称负载星形联结，各相负载工作情况与有中线时完全相同。第19页/共42页三相不对称负载：因各相阻抗不相等，每相电流因根据欧姆定律分别计算，且中线电流不等于零，故中线不可省略。否则每相电压将不能保证为电源相电压，会引起部分负载过压，部分欠压的情况，使负载不能正常工作。第20页/共42页结论：1、三相四线制系统中接成星形的每相负载承受电源相电压，每相负载电流即为电源线电流；2、对称负载，每相负载电压对称，每相负载电流亦对称，故中线电流为零，中线可不
8、接，工作情况不变；3、不对称负载，每相负载电压对称，每相负载电流不对称，各相应分别计算。中线电流亦不为零。且中线一定要接，并且中线上不容许安装熔断器、开关等器件。(中线应始终连通)第26页/共42页二、三相负载的三角形联结将三相负载接成三角形，在三个端点处接入电源的三根相线，如图所示：显然：故每相负载承受电源线电压，但每相负载电流不等于电源线电流。第27页/共42页三相对称负载：负载相电流亦为对称三相交流电。可证明：电源线电流亦为对称三相交流电，其大小为相电流的 倍，相位滞后相应相电流 。第28页/共42页结论：三相对称负载的三角形联结，每相负载电压、负载电流均为对称三相交流电，每根电源相线(
9、火线)中的电流也是对称三相交流电。对于三相对称负载，其计算可只计算其中一相，其余各相可依据对称三相交流电的特点写出。三相不对称负载：因各相阻抗不相等，每相负载电流不对称，因根据欧姆定律分别计算，每相电源线电流也不对称，因根据各节点的KCL定律分别计算。第30页/共42页1、三相电路，总有功功率为各相有功功率之和：总无功功率为各相无功功率之和：总视在功率为：其中，为各相负载上的电压电流有效值；为各相负载的阻抗角。3.4 三相电路的功率第31页/共42页2、接成星形的三相对称负载:总有功功率为：总无功功率为：总视在功率为：其中，为三相电源线电压、线电流。第32页/共42页2、接成三角形的三相对称负
10、载:总有功功率为：总无功功率为：总视在功率为：其中，为三相电源线电压、线电流。第33页/共42页总结：三相电路的功率计算方法：1、不对称负载，应分别计算各相负载有功功率、无功功率，则：2、对称负载，则无论是星形联结还是三角形联结，总有功功率、总无功功率、视在功率为：第34页/共42页 在三相电路中，只要有一部分不对称就成为不对称三相电路。一般情况下，三相电源认为总是对称的，输电线阻抗也是对称的。不对称主要是因为负载的不对称，使三相电路失去对称特点。在照明电路中，常把单相设备组合成三相负载。如某栋大楼的单相用电设备分组分别接在U、V、W三相上，虽然设计时尽量使它们均衡，但使用中仍然无法平衡，这就
11、造成负载的不对称。尤其是电路发生故障时，负载的不对称程度更加严重。中性线的作用中性线的作用第35页/共42页1）三相四线制电路中，即使负载不对称，负载上的相电压也 是对称的。这就是低压供电系统采用三相四线制的原因。2）负载不对称而又无中性线时，负载上的电压不再对称，负载电压不对称，导致有的相电压过高，有的相电压过低，都不符合负载额定电压的要求。这是不允许的。3）中性线的作用就是使不对称星形负载的相电压对称。为了确保负载正常工作，中性线就不能断开。因此，中性线上不允许装熔断器或开关，必要时还须用机械强度较高的导线做中性线。第36页/共42页例：题型类似四-1：三相电炉的三个电阻，可以接成星形，也
12、可以接成三角形，常以此来改变电炉的功率。假设某三相电炉的三个电阻都是 ，求在380V线电压上，接成星形和三角形时的功率各为多少？解：由题可知：三相电炉为三相对称负载。1)接成星形的电路如图所示：第37页/共42页2)接成三角形的电路如图所示：第38页/共42页例3-2解一组对称三相星形负载，复阻抗接于线电压的对称三相电源上，试求各相电流。由于电路对称，只需要计算其中一相即可推出其余两相。设L1相电压为参考相量，则L1相电流其余两相电流为第39页/共42页 一组对称三角形负载，每相阻抗 现接在对称三相电源上，测得相电压为380V，相电流为3.5A，试求此三角形负载的功率.由式(3-7)可求得三相负载的功率为又因为负载为三角形联结，则三相负载的功率，由式(3-8)可得两种方法计算的结果相同例3-5解第40页/共42页第41页/共42页感谢您的观看。第42页/共42页