第 5 章 三相电路
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5.1 三相电压. 第 5 章 三相电路. 5.2 负载星形联结的三相电路. 5.3 负载三角形联结的三相电路. 5.4 三相功率. 第 5 章 三相电路. 本章要求: 1. 搞清对称三相负载 Y 和 △ 联结时相线电压、相线 电流关系。 2. 掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正 确联接方法,理解中线的作用。 3. 掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。. §5 .1 三相电 压. . 的速度顺时. 让线圈以. N. 针旋转。. . e. S. A. X. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第第 55 章 三相电路章 三相电路
5.15.1 三相电压三相电压5.25.2 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路
5.35.3 负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路
5.45.4 三相功率三相功率
第第 55 章 三相电路章 三相电路本章要求:本章要求: 1. 1. 搞清对称三相负载搞清对称三相负载 YY 和和△△联结时相线电压、相联结时相线电压、相线线 电流关系。电流关系。 2. 2. 掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正 确联接方法,理解中线的作用。确联接方法,理解中线的作用。 3. 3. 掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。 掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。
§5.1 三相电压一 .三相电动势的产生
N
S
A
X
e
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 AX 。
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。
tEe sin2AX
三相交流发电机的原理图
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。
A
X
C B
ZY
••S
•
N
+_
三相交流发电机产生三相电动势
二 .三相电动势
240sin
120sin
sin
C
B
A
tEe
tEe
tEe
m
m
m
)120sin( tEm
Be CeAe
0t
e
60o
波形
三相电动势的相量关系:
0 CBA EEE
)2
3
2
1(120
)2
3
2
1(120
0
C
B
A
jEEE
jEEE
EE
大小相等,频率相同,相位互差 120º
三相电动势的特征:
AE
BE
CE
三 . 三相交流电源的联接星形接法 ( 也可联成三角形 )
N
A
B
C
ce
Be
Ae Au
Bu
Cu
CAu
BCu
ABuXY
Z
各相电动势的参考方向,选定自绕组的末端指向始端。
三相四线制供电
火线(相线) :ABC
中线(零线): N
N
A
B
C
ce
Be
Ae相线(火线)
相线
中线(零线)
相线
三相四线制供电
三相电源星形接法的两组电压
CC
BB
AA
eu
eu
eu
相电压:火线对零线间的电压
oPC
oPB
oPA
240
120
0
UU
UU
UU
AU
BU
CU
Ce
ce
Be
A
C
B
NAe Au
Bu
Cu
相电压 uA , uB , uC 对称
线电压:火线间的电压
ACCA
CBBC
BAAB
UUU
UUU
UUU
ABu
BCuCAu
ACCA
CBBC
BAAB
uuu
uuu
uuu
C
A
B
N
线电压也对称
注意规定的正方向
线电压和相电压的关系
BU
BUAU
CU
)( BA
BAAB
UU
UUU
303 AAB UU
ABU
30o
30 3
30 3
CACAC
BCBBC
UUUU
UUUU
同理:
303 ABAAB UUUU
CU
BUAU
ABU
BCU
CAU 30o
30o
30o
线电压与相电压的通用关系表达式: 30 3 pUU l
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
返回V380V220 lP UU
A
C
B
N
Z
ZZ
§5.2负载星形联接的三相电路
A
C
B
Z Z
Z• •
•
负载有两种接法星形接法
三角形接法
Au
Bu
Cu
N
A
BC
Ni
Ci
Bi
Ai
CZBZ
AZ'N
星形以三相四线制为主
三相电路中的电流
相电流 ---- 负载上的电流
线电流 ---- 相线中的电流PI
lI
lp II
CNC
BNB
ANA
II
II
II
星形接法特点
相电流 = 线电流*
CNBNANN IIII
NI : 零线电流
ANi
CNiBNi
Ni
CiBi
Ai
'NN
A
B
C
*线电压 = 相电压 3 , 线电压领先于相电压 30° 。
BUAU
CUABU
BCU
CAU
CAu
BCu
ABu Au
Bu
Cu
A
C
'N
B
30 3 BBC UU
303 AAB UU 30 3 CCA UU
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。
lu
z
uii ppl lu pu
Ai
Au
Bu
Cu
N
A
BC
Ni
CiBi CZ
BZ
AZ 'N
1. 负载对称时,只需计算一相。 ZZZZ CBA 如:
Z
UI A
A
则:
240
120
AC
AB
II
II
据此可直接得出另两相电流:
0CBAN IIII (中线电流为 0 )
AIBI
CICU
AU
BU
负载对称,只求电流、电压大小时,仅算一相 有效值即可。
解 : 因为负载对称 , 只须计算一相 .
A 相电流A22
86
22022A
AA
Z
UI
有一星形联接的三相负载 ,
电源电压对称 ,
V,)30sin(2380 oAB tu
.8,6 LXR每相设 试求电流 .
例 5.1
V,2203
380
3AB
A U
U
Vsin2220A tu
Au 比 滞后 300 角BuA
A)67sin(222)12053sin(222
A)173sin(222)12053sin(222ooo
C
oooB
tti
tti
o536
8arctanarctan
R
X L
A)53sin(222 oA ti
所以
因为电流对称,则
Ai 比 滞后 角Au
0CBAN IIII
)( CBA ZZZZ 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。
ceA
C
B
Z
Z ZCe
Be
Ae
2. 负载不对称 时,各相需单独计算。
120
120
0
CC
BB
AA
UU
UU
UU
如: 三相四线制供电
N
A
BC
CZ
BZ
AZ
Ci
Bi
Ni
Ai
Au
Bu
Cu
'N
设电源相电压
为参考正弦量,则A
U
每相负载电流可分别求出
Co
CCC
oC
C
CC
Bo
BBB
oB
B
BB
AAAA
oA
A
AA
120120
120120
0
IZ
U
Z
UI
IZ
U
Z
UI
IZ
U
Z
UI
式中:每相负载中电流的有效值分别为
C
CC
B
BB
A
AA ,,
Z
UI
Z
UI
Z
UI
各相负载的电压与电流之间的相位差分别为
C
CC
B
BB
A
AA arctan,arctan,arctan
R
X
R
X
R
X
中线电流CBAN IIII
例 5.2
电路如图,
N
BC
R
L
A
电源电压 380/220 V ,接有对称星形联接的
白炽灯负载,总功率
为 180W.
CIII ,, BA
NI 试求: 电流及 .的日光灯一支。
5.0cos C 相还接有额定电压为 220V ,功率为 40W,
解 : 设 V0220 oA U
A120273.0
A120273.0
A0273.0
o1
oB
oA
CI
I
I
W601803
11 P
A273.0220
60
PP U
PI
每相白炽灯的功率
A3.85553.0
60364.0120273.0o
oo
2C1CC
III
A60364.0 o2CCBAN
IIIII
A364.05.0220
40
cosP
22
U
PIC
A60364.0 o2
CI
o60,5.0cos
三相三线制供电时各相电流的计算A
N'N
AI
BI
CI
AE
BE
CEC B
求:各相电流
已知:
240220
120220
0220
C
B
A
E
E
E
每盏灯的额定值为 : 220V 、 100W
用节点电位法A
N'N
AI
BI
CI
AE
BE
CEC B
AE
BE
CE
R
R
R
R
N N'
A
B
C
AI
BI
CI
RRR
RRRU
2112
1202201202200220
NN'
每盏灯为220V 、 100W
4842
P
UR
CE R
AE
BE
R
R
RN N'
A
B
C
AI
BI
CI
、AI BI CI、V 12055NN
U代入 R值得:
应用实例 ---- 照明电路A
C
B
...
...
...
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
P
lU
U
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
A
B
C
N
. . . . . . . . .
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?
A
C
B
...
...
...
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 两相串联,电压 UBC ( 380
V )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 ?
A
C
B
... ...
...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。
A
C
BR2
R3
V 763805
13R U
V 3043805
42R U
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,使星形联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。 返回
ABi CAi
BCi
CiBi
Ai
CAu ABu
BCu
A
C
B
pl UU 特点:电源线电压 = 负载相电压
§5.3 负载三角形联接的三相电路
各电流的计算
Bi
ABi CAi
BCiCi
Ai
CAu ABu
BCu
A
C
B
ZA
B ZBC
ZC
A
CA
CACA
BC
BCBC
AB
ABAB
Z
UI
Z
UI
Z
UI
相电流
BCCAC
ABBCB
CAABA
III
III
III
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:
Z
UIIII l PCABCAB
Bi
ABi CAi
BCiCi
Ai
CAu ABu
BCu
A
C
B
ZAB
ZBCZCA
( 1 )负载不对称时,先算出各相电流,然后计算线电流。
CAABA III 303 ABA II
CAU
ABU
BCU
BI
CI
ABICAI
BCI
303
303
CAC
BCB
II
II
同理:
0lAB UU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
A
BC
ABICAI
AI
负载对称时三角形接法的特点
Bi
ABi CAi
BCiCi
Ai
CAu ABu
BCu
A
C
B
pl UU
303 pl II
注意电路中规定的
正方向返回
负载对称时: cos3 ppIUP
CBA PPPP 三相总有功功率:
由负载性质决定
3 plpl IIUU 星形接法时: 3 plpl IIUU 三角形接法时:
cos3 ll IUP
§5.4 三相功率
ll
ll
ll
IUS
IUQ
IUP
3
sin3
cos3
有功功率:
无功功率:
视在功率:
在三相负载对称的条件下:
例 5.3
o373.36Z一组三角形联接
10YR另一组星形联接 。
线电压 Ul 为 380V 的三相电源上接有两组对称三相负载 :
B
C
A
Z
RY
AI
ABI
AYI
AΔI
试求 : (1) 各组负载的相电流 ;
(3) 三相有功功率 . 。(2) 电路线电流;
V0380 oAB
U
V30220 oA
U
解: 设线电压
则
( 1 )由于三相负载对称,计算一相即可
A3747.10373.36
0380 oo
oAB
AB
Z
UI
三角形联接的负载相电流
A302210
30220 oo
Y
AAY
R
UI
星形联接的负载相电流
A7.4638
30226713.18o
oo
AYAA
III
A6713.183037347.10 oooA
I
( 2 )先求三角形联接的负载线电流
A13.18A22A I
线电流也是对称的
kW24
2238038.013.183803
3cos3 AYAΔ
Y
IUIU
PPP
ll
( 3 )三相电路有功功率为
ABU
AU
AI
AΔI
AYI
300
46.70670一相电压与电流的
相量图
三相交流电路的小结( 1 ) --三相电源
三相三线制
三相四线制A
Ae
CeBe
CB
N
AeCe Be
A
CB
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 (2)--三相负载
星形负载 三角形负载
A
C
B
N
Z
Z Z
A
C
B
Z Z
Z
三相交流电路的小结 (3)--三相电路计算
负载形接法
Pl
Pl
UU
II
303
对称负载下:
各相电压、电流单独计算。负载不对称时:
负载对称时:电压对称、电流对称,只需计算一相。
三相电路的计算要特别注意相位问题。
负载 Y形接法
303
Pl
Pl
UU
II
电源对称时:
三相交流电路的小结 (4)-- 三相功率计算
CBA PPPP 三相总功率:
负载对称时:
cos3 ppIUP
cos3 ll IUP
和接法无关
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