第5章三相电路.pptx

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1、第1页/共51页定子铁心槽定子铁心槽第2页/共51页第3页/共51页转子磁场转子磁场第4页/共51页第5页/共51页三相电压瞬时值表示式三相电压瞬时值表示式波形图波形图uu1u2u3tO当转子转动时，在当转子转动时，在U U1 1U U2 2，V V1 1V V2 2，WW1 1WW2 2三相绕组上产生三相绕组上产生频率相同、幅值相等、相位互差频率相同、幅值相等、相位互差1201200 0的三相对称正弦电的三相对称正弦电压压u u1 1，u u2 2，u u3 3，以以u u1 1为参考正弦量，则为参考正弦量，则第6页/共51页相量式相量式相量图相量图120012001200第7页/共51页三

2、相对称电压的瞬时值或相量之和为三相对称电压的瞬时值或相量之和为 零零电动势参考方向：绕组尾端首端三相交流电到达正最大值的顺序称为三相交流电到达正最大值的顺序称为相序相序。供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为 U U1 1 V V1 1 WW1 1。(尾端尾端)+u2u3U2U1V1V2W1W2(首端首端)+u1第8页/共51页2.三相电源的星形联结(1)联接方式联接方式中性线中性线(零线、地线零线、地线)中性点或零点端线端线(相线、火线相线、火线)在低压系统在低压系统,中中性点通常接地，性点通常接地，所以也称地线。所以也称地线。相电压相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电

3、压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压线电压线电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压、Up+、ULNL2L3L1u1+u3+u2+U1V1W1第9页/共51页(2)(2)线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系根据根据KVLKVL定律定律由相量图可得L1NL2L3u1+u3+u2+相量图相量图 30 30 30第10页/共51页发电机的绕组连成星形时，引出四根导线（称为发电机的绕组连成星形时，引出四根导线（称为三相四三相四线制线制），这样就有可能给予负载两种电压，），这样就有可能给予负载两种电压，一种一种220V，一种一种380V。当发电机的绕组连成星形时，不一定都引出中性线。当发电

4、机的绕组连成星形时，不一定都引出中性线。（负载对称时负载对称时）第11页/共51页5.2 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路三相负载三相负载不对称三相负载：不对称三相负载：不满足不满足 Z Z1 1 =Z Z2 2 =Z Z3 3 如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载对称三相负载：对称三相负载：Z Z1 1=Z Z2 2=Z Z3 3 如如三相电动机三相电动机1.1.负载负载分类分类单相负载：单相负载：只需一相电源供电只需一相电源供电 照明负载、家用电器照明负载、家用电器负载负载三相负载：三相负载：需三相电源同时供电需三相电源同时供电 三相电动机等三相电动机等三相负载

5、的联接三相负载的联接 三相负载有三相负载有 Y Y和和 两种接法。两种接法。第12页/共51页2.负载星形Y 联结的三相电路负载负载 Y Y联结时，联结时，线电流等于相线电流等于相电流。电流。三相四线制三相四线制三相三线制三相三线制(1)(1)联结形式联结形式+Z2Z3Z1N NN N+N 电源中性点N负载中性点中线电流：中线电流：线电流：线电流：相电流：相电流：流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过相线中的电流流过相线中的电流流过中性线的电流流过中性线的电流第13页/共51页(2)(2)负载负载Y Y联结三相电路的计联结三相电路的计算算+Z2Z3Z1N NN N+电源相电压即为每相负载电压

6、电源相电压即为每相负载电压设电源相电压设电源相电压 为参考正弦量，则为参考正弦量，则负载负载负载负载 Y Y 联结带中性线时联结带中性线时联结带中性线时联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算第14页/共51页于是每相负载中的电流于是每相负载中的电流为每相负载中电压与电流的位相差为每相负载中电压与电流的位相差由上图应用基尔霍夫电流定律，得中性线电流由上图应用基尔霍夫电流定律，得中性线电流第15页/共51页负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。(3)(3)负载对称负载对称Y Y 联结三相电路的计算联结三相电

7、路的计算所以，负载三相电流也对称。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。+Z2Z3Z1N NN N+因为三相电压对称因为三相电压对称,且且中线电流中线电流即为三相三线制电路即为三相三线制电路第16页/共51页例1 1：N+N R1R2R3L1L3L2若若R1=R2=R3=5 ，求线电流及中性线电，求线电流及中性线电若若R1=5 ,R2=10 ,R3=20 ,求线电流及求线电流及 一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压源线电压 。负载为负载为电灯组，电灯组，流 IN;中性线电流 IN。第17页/共51页中性线电流中性线电

8、流解：解：已知：已知：(1)线电流 三相对称三相对称N+N R1R2R3L1L3L2第18页/共51页(2)三相负载不对称（R1=5 、R2=10 、R3=20 ）分别计算各线电流中性线电流中性线电流第19页/共51页例例2 2 2 2：照明系统故障分析：照明系统故障分析解:(1 1)L L1 1相短路相短路1)中性线未断 N NR R1 1R R3R R2 2L L1 1L L2 2N NL L3 3 此时此时L L1 1相短路电流相短路电流很大，将很大，将L L1 1相熔断丝相熔断丝熔断，而熔断，而 L L2 2相和相和L L3 3相相未受影响，其相电压未受影响，其相电压仍为仍为220V,

9、220V,正常工作。正常工作。在上例不对称负载中，试分析下列情况在上例不对称负载中，试分析下列情况 (1)L(1)L1 1相短路相短路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。(2)L(2)L1 1相断路相断路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。第20页/共51页 此情况下，此情况下，L L2 2相和相和L L3 3相的电灯组由于承受电压上相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（所加的电压都超过额定电压（220V)220

10、V)，这是不允许的。，这是不允许的。2)L2)L1 1相短路相短路,中性线断开中性线断开时时,此时负载中性点N N 即为即为L L1 1,因此负载各相因此负载各相电压为电压为 L L1 1L L2 2N NL L3 3N Ni i1 1i i3i i2 2+第21页/共51页(2)L(2)L1 1相断路相断路 2)2)中性线断开中性线断开 L2、L3相灯仍承受220V电压,正常工作。1)1)中性线未断中性线未断变为单相电路，变为单相电路，如图如图(b)(b)所示所示,由图可求得由图可求得IL2L3U U 1 1U U 2 2+(b)(b)N NR R1 1R R3R R2 2L L1 1L L

11、2 2N NL L3 3(a)(a)第22页/共51页结论 （1 1）不对称负载）不对称负载Y Y联结又未接中性线时，负载相电联结又未接中性线时，负载相电压不再对称。压不再对称。（2 2）中性线的作用：保证星形联结三相不对称负中性线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。载的相电压对称。（3 3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或闸刀开关。闸刀开关。第23页/共51页1.联结形式5.3 负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路Z12Z23Z31

12、L1L3L2+相电流相电流:流过每相负载的电流流过每相负载的电流 、用用 表示表示线电流线电流:流过相线中的电流流过相线中的电流用用 表示表示二者不同二者不同二者不同二者不同第24页/共51页(1)负载相电压=电源线电压即:UP=UL 一般电源线电压对称，一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称负载相电压始终对称,即即2.分析计算U U1212=U U2323=U U3131=U UL L=U UP PZ12Z23Z31L1L3L2+设相电压设相电压 为电压参考量，则为电压参考量，则第25页/共51页于是每相负载中的电流为于是每相负载中的电流为于是每相

13、负载中的电流为于是每相负载中的电流为为每相负载中电压与电流的位相差为每相负载中电压与电流的位相差线电流可由基尔霍夫电流定律计算线电流可由基尔霍夫电流定律计算线电流可由基尔霍夫电流定律计算线电流可由基尔霍夫电流定律计算第26页/共51页2312313123123130负载对称时负载对称时,则相电流对称则相电流对称23为此线电流也对称，即为此线电流也对称，即 线电流比相应的相电流滞后线电流比相应的相电流滞后3030 。由相量图得由相量图得由相量图得由相量图得第27页/共51页三相负载连接原则三相负载连接原则（1 1）电源提供的电压电源提供的电压=负载的额定电压；负载的额定电压；（2 2）单相负载尽

14、量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。L L1 1L L2 2电源电源L3保险丝保险丝三相四线制380/220380/220伏N N 额定相电压为额定相电压为220伏的单相负载伏的单相负载 额定线电压为额定线电压为380伏的三相负载伏的三相负载第28页/共51页负载的额定电压=电源的线电压应作 联结负载的额定电压=电源线电压应作 Y 联结 三相电动机绕组可以联结成星形，也可以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，而照明负载一般都联结成星形（具有成三角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。中性线）。第29页/共51页5.4 三相功率三相功率无论负载

15、为无论负载为 Y Y 或或联结，每相有功功率都应为联结，每相有功功率都应为 P Pp p=U Up p I Ip p coscos p p对称负载对称负载 联结时：联结时：对称负载Y联结时：相电压与相电流的相位差当负载对称时：P=3Up Ipcos 所以所以总有功功率为总有功功率为 P P=P P1 1+P P2 2+P P3 3第30页/共51页同理：同理：可得出三相无功功率和视在功率可得出三相无功功率和视在功率第31页/共51页正误判断正误判断对称负载对称负载 Y Y联结联结 +Z2Z3Z1N NN N+第32页/共51页对称负载对称负载 Y Y联结联结 正误判断正误判断第33页/共51页

16、 有一三相电动机有一三相电动机,每相的等效电阻每相的等效电阻R=29,等效等效 感抗感抗XL=21.8,试求下列两种情况下电动机的相电流、试求下列两种情况下电动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：(1)绕组联成星形接于绕组联成星形接于UL=380 V的三相电源上的三相电源上;(2)绕组联成三角形接于绕组联成三角形接于UL=220 V的三相电源上。的三相电源上。例1:解:(1)第34页/共51页(2)比较比较(1),(2)的结果的结果:有的电动机有两种额定电压有的电动机有两种额定电压,如如220/380 V。当电源电压为当电源电

17、压为380 V时时,电动机的绕组应联结成星形；电动机的绕组应联结成星形；当电源电压为当电源电压为220 V时时,电动机的绕组应联结成三角形。电动机的绕组应联结成三角形。在三角形和星形两种联结法中在三角形和星形两种联结法中,相电压、相电流相电压、相电流以及功率都未改变以及功率都未改变，仅，仅三角形联结情况下的线电流三角形联结情况下的线电流比星形联结情况下的线电流增大比星形联结情况下的线电流增大 倍倍。第35页/共51页例2:三相对称负载星形联接，接至线电压三相对称负载星形联接，接至线电压380V380V的三相的三相电源上。其电流为电源上。其电流为10A10A，功率为，功率为5700W5700W。

18、求负载。求负载的功率因数，各相负载的等效阻抗，电路的无功的功率因数，各相负载的等效阻抗，电路的无功功率和表观功率。功率和表观功率。解:第36页/共51页例3:(1)各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流 由于三相负载对称，所以只需计算一相，其由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。它两相可依据对称性写出。线电压线电压UL为为380 V的三相电源上，接有两组对称的三相电源上，接有两组对称三相负载：一组是三角形联结的电感性负载，每相三相负载：一组是三角形联结的电感性负载，每相阻抗阻抗 ;另一组是星形联结的电阻性另一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻负载，每相电阻R=10,如图所

19、示。试求：如图所示。试求：(1)各组负载的相电流；各组负载的相电流；(2)电路线电流；电路线电流；(3)三相有功功率。三相有功功率。设设解：解：第37页/共51页负载星形联接时，其线电流为负载星形联接时，其线电流为负载三角形联解时，其相电流为负载三角形联解时，其相电流为(2)(2)电路线电流电路线电流第38页/共51页一相电压与电流的相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示(3)(3)三相电路的有功功率三相电路的有功功率-30o-67o-46.7o第39页/共51页例4:解法1:有一台三相电阻加热炉，功率因数为有一台三相电阻加热炉，功率因数为1 1，星形联接；，星形联接；另有一台三相交流电

20、动机，功率因数为另有一台三相交流电动机，功率因数为0.80.8，三角，三角形联接。两者共同由线电压形联接。两者共同由线电压380 V380 V的三相电源供电，的三相电源供电，消耗的有功功率分别为消耗的有功功率分别为75kW75kW和和36kW36kW。求电路中。求电路中线电流的大小。线电流的大小。第40页/共51页解法2:第41页/共51页 三相对称负载作三角形联结，三相对称负载作三角形联结，UL=220V，当，当 S1、S2 均闭合时，各电流表读数均为均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相，三相 功功 率率P=4.5 kW，试求，试求:1)每相负载的电阻和感抗；每相负载的电阻和感抗；2)

21、S1合、合、S2断开时断开时,各电流表读数和有功功率各电流表读数和有功功率P；3)S 1断、断、S 2闭合时闭合时,各电流表读数和有功功率各电流表读数和有功功率P。例5：Z Z3131AAAS S1 1S2Z12Z23L L3 3L L1 1L L2 2第42页/共51页或：或：P=I 2R P=UIcos tg =XL/R 解：(1)由已知条件可求得Z Z3131AAAS S1 1S2Z12Z23L L3 3L L1 1L L2 2第43页/共51页2)S2)S1 1闭合、闭合、S S2 2断开时断开时 I1=I3=10A I2 =17.32 A 流过电流表流过电流表 A A、C C 的的电

22、流变为相电流电流变为相电流 I IP P，流，流过电流表过电流表B B 的电流仍为的电流仍为线电流线电流I IL L 。因为开关S S均闭合时 每相有功功率每相有功功率 P=1.5 kW 当 S S1合、S S2断时，Z12、Z23 的相电压和相电流不变，则P12、P23不变。P=P12+P23=3 kWkWS S1 1AAAS S2 2Z Z1212Z Z3131Z Z2323L L3 3L L1 1L L2 2第44页/共51页L31相电流 I=0A 3)S3)S1 1断开、断开、S S2 2闭合时闭合时变为单相电路变为单相电路Z Z1212Z Z2323Z Z3131L L1 1L L3

23、 3I1I2 I1 仍为相电流仍为相电流 IP ，I2 变为变为 1/2 IP 。I1=I3=10+5=15A I2 变为变为 1/2 IP，所以所以 L L1212、L L2323 相的功率变为原来的相的功率变为原来的1/4 。P=1/4 PAB+1/4 PBC+PCA =0.375 W+0.375 W+1.5 W =2.25 kWAAAS1S S2 2Z Z1212Z Z2323Z Z3131L L1 1L L2 2L L3 3第45页/共51页 某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40404040瓦瓦日光灯日光灯210210盏盏(cos(cos(cos

24、(cos 1 1 1 1=0.50.5)，6060瓦白炽灯瓦白炽灯9090盏盏(c(c(c(cosososos 2 2 2 2=1),=1),=1),=1),它们的额定电压都是它们的额定电压都是220V220V，由，由380V380V/220V220V的电网供电。试分配其负载并指出应如何的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下接入电网。这种情况下,线路电流为多少？线路电流为多少？例例6 6 6 6：解解:(1)(1)该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图N NL L1 1L L2 2L L3 33030盏盏+7070盏盏第46页/共51页解解:(1)(1)该照明系统与电网

25、连接图该照明系统与电网连接图V (2)(2)计算线电流计算线电流U1 .设设=220 0N NL L1 1L L2 2L L3 33030盏盏+7070盏盏第47页/共51页另解:(2)第48页/共51页例例7 7：某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？解解:(1)(1)本系统供电线路图本系统供电线路图P 三三层层二层+一层第49页/共51页(2)当当P处断开时，二、三层楼的灯串联接处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，电压，所所以以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不电压亮度不变。变。(3)因为三楼灯多于二楼灯即 R R3 3 R R2 2,所以三楼灯比二楼灯暗。解：解：(1)(1)本系统供电线路图本系统供电线路图P 三层三层二层一层+第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页