《电工技术 教学课件 ppt 作者 牛百齐 第4章 三相交流电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工技术 教学课件 ppt 作者 牛百齐 第4章 三相交流电路（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 三相交流电路,学习目标 了解三相交流电的产生及三相负载的联结方式。 掌握三相负载作星形、三角形联结的规律。 掌握对称三相电路的分析与计算。 理解不对称三相电路的分析与计算。,4.1 三相电源 4.1.1 对称三相电源,三相正弦交流电压是由三相交流发电机产生的。在发电机的定子上，固定有三组完全相同的绕组，它们的空间位置相差1200。U1、V1、W1为三个绕组的首端，U2、V2、W2为三个绕组的末端。其转子是一对磁极，由于磁极面的特殊形状使定子与转子间的空气隙中的磁场按正弦规律分布。,当发电机的转子以角速度按逆时针方向旋转时，在三个绕组的两端分别产生幅值相同、频率相同、相位依次相差1200
2、的正弦感应电动势。每个电动势的参考方向，通常规定为由绕组的始端指向绕组的末端。,若以U相为参考量，则三个正弦电动势的瞬时值分别表示为 （4-1）,三个电动势的相量表示式为 （4-2） 从相量图中不难看出，这组对称的三相正弦电动势的相量和等于零。 能够提供对称三相正弦电动势的电源的称为三相对称电源，通常我们所说的三相电源都是指对称三相电源,对称三相电动势到达正(负)最大值的先后次序称为相序。 一般规定，U相超前于V相，V相超前于W相，称为正相序或者叫顺序，其中有一相调换都称为逆序。工程上以黄、绿、红三种颜色分别作为U、V、W三相的标志色。 若无特殊说明，本书中三相电源的相序均是正相序。,4.1.
3、2三相电源的联结,1三相电源的星形(Y)联结 通常把发电机的三相绕组的末端U2、V2、W2联成一点N，而把始端U1、V1、W1作为外电路相联结的端点，这种联结方法称为三相电源的星形(Y)联结,在三相星形联结电路中，端线与中性线之间的电压称为相电压，用符号UU、UV、UW表示，开路时分别等于 、 、 。而端线与端线之间的电压称为线电压，用UUV、UVW、UWU表示。规定线电压的方向由U线指向V线，V线指向W线，W线指向U线。 下面分析对称三相电源星形联结时，线电压与相电压的关系。 (4-3),由电压相量图4-4可知，线电压也是对称的，在相位上比相应的相电压超前。,线电压的有效值用 表示，相电压有
4、效值用 。它们的关系为 (4-4) 且线电压的相位超前其所对应的相电压300。 在三相电路中，三个线电压的关系是 (4-5) 即三个线电压的相量和等于零。,我国的低压供电系统大多采用星形连接。由三条端线和条中性线组成的供电系统称为三相四线制供电系统。 这种系统可向用户提供两种电压的选择，380V的线电压可以供给额定电压为380V的负载选用，如三相异步电动机和大功率的三相电热器等。220V可为白炽灯、荧光灯等这种额定电压为220V的负载使用。,2三角形连接,在生产实际中，发电机的三相绕组很少连接成三角形，通常接成星形。对三相变压器来讲，两种接法都有。电源的三角形接法如图4-5所示。,思考与练习,
5、4-1-1在将三相发电机的三个绕组联成星形时，如果误将U2、V2、W1联成一点，是否也可以产生对称三相电动势？ 4-1-2对称三相电源相电压与线电压有何关系？画出三相电源Y形联结时线电压、相电压的相量图。 4-1-3已知三相对称电源相电压 V，试写出另外两相的相电压。,4.2 负载的联结 4.2.1 负载的星形联结,三相负载即三相电源的负载，由互相联结的三个负载组成，其中每个负载称为一相负载。 三相负载的联结方法有两种，即星形和三角形联结 在三相四线制供电系统中常见的照明电路和动力电路，包含大量的单相负载(电灯)和对称的三相负载(如电功机)。为了使三相电源负载比较均衡，大批的单相负载一般分成三
6、组，分别接在U相、V相和W相之间，组成不对称的三相负载，这种联结方式称为负载的星形联结。,设U相负载的阻抗为ZU，V相负载的阻抗为ZV，W相负载的阻抗为ZW，则负载星形联结的三相四线制电路一般表示为图4-6所示的电路。,1、基本概念,（1）每相负载两端的电压称为负载的相电压，流过每相负载的电流称为负载的相电流 （2）流过相线的电流称为线电流，相线与相线之间的电压称为线电压。 （3）负载为星形联结时，负载相电压的正方向规定为自相线指向负载中性点。相电流的正方向与相电压的正方向一致。线电流的正方向为电源端指向负载端。中线电流的正方向规定为由负载中点指向电源中点。,2.负载为星形联结时，电路有如下基
7、本关系：,（1）每相负载电压等于电源的相电压。 在图4-6电路中，若不计中性线阻抗，则电源中性点N与负载中性点 等电位；如果相线的阻抗忽略不计，则每相负载电压等于电源的相电压。即 ， ，,（2）相电流等于对应的线电流。,三相四线制中相电流等于它所对应的线电流。一般可以写成 各相电流可以分别单独计算。即,若三相负载对称，即 时，则有 电压、电流的相量图如图4-7所示。,（3）中线电流等于三相电流之和。,根据基尔霍夫电流定律，得 若三相负载对称，则 可见，在对称的三相四线制电路中，中性线的电流等于零，中性线在其中不起作用，可以将中线去掉，而成为三相三线制系统。 常用的三相电动机、三相电炉等在正常情
8、况下都是对称的，可以采用三相三线制供电。,4.2.2 负载的三角形联结,三相负载做三角形联结的电路如图4-8所示，由此可见，三相负载首尾相接，三个接点引出线分别接到电源的三根端线U、V、W上；作三角形连接的每相负载都直接承受电源的线电压，所以，三相电压是否对称并不影响三相负载的正常工作。但三相负载是否需要接成三角形，则取决于负载的额定电压与电源电压是否相符。 例如：当电源线电压是380V时，额定电压为220V的照明负载，就不能接成三角形。,设U、V、W三相负载的复阻抗分别为ZUV、ZVW、ZWU，则负载三角形联结的电路具有以下基本关系 (1)各相负载承受电源线电压 有效值关系为,(2)各相电流
9、可分成三个单相电路分别计算 若负载对称,电压、电流的相量图如图所示。,显然这时电路计算也可以归结为相来进行，即,(3)各线电流由相邻两相的相电流决定。,在对称的情况下，线电流是相电流的 倍，且滞后于相应的相电流300。各线电流分别为 负载对称时，由上式可作相量图,从图4-10得出 (4-11) 由上述可知，在负载作三角形联结时，相电压对称若某相负载断开，并不影响其他两相的正常工作。,思考与练习,4-2-1负载星形联结时，一定要接中性线吗？ 4-2-2负载星形联结时，相电流一定等于线电流吗？ 4-2-3当负载三角形联结时，线电流是否一定等于相电流的 倍？ 4-2-4三相不对称负载三角形联结时，若
10、有一相断路，对其它两相有影响吗？,4.3 三相电路的分析 4.3.1对称三相电路的分析,三相电路实际是正弦交流电路的一种特殊类型，前面对正弦交流电路的分析方法对三相电路完全适用。 对称三相电路由于电源对称、负载对称、线路对称，根据对称关系可以简化计算。只需先计算三相中的任一相，其余两相根据对称关系即可写出。,【例4-1】三相四线制电路中，如图4-11所示，已知每相负载阻抗为 ,外加线电压为380V，试求负载的相电压和相电流。,解：由题目可知三相电路对称，故只需计算一相情况，其余可以根据对称关系写出。 由线电压和相电压的关系 相电流,相电压与相电流的相位差为 选 为参考相量，则 注意：三相对称负
11、载星形联结，由于中性线的电流等于零，可以省去中线，而成为三相三线制系统，其计算方法和有中性线的三相四线制计算方法相同。,【例4-2】如图4-12所示电路，设三相电源线电压为380V，三角形联结的对称三相负载每相阻抗 ，求各相电流和线电流。,解：设 ，则 根据对称三相电路的特点可以直接写出其余两相电流为,根据对称负载三角形联结时线电流和相电流的关系有 同理,4.3.2 不对称三相电路的分析,1、星形联结不对称负载的计算 【例4-3】已知星形联结三相电路如图4-13所示，电源电压对称，线电压 ，负载为灯泡组，若已知 ,试求线电流及中性线电流,解：三相电路不对称，应分别计算各相的工作情况。 线电流为
12、 中性线电流,2三角形联结不对称负载电路计算,每相负载承受的电压为电源的线电压，但相电流不对称，不能采用计算一相电流来推出其它两相的办法，各线电流也不等于相电流的 倍，需按基尔霍夫电流定律取节点方程进行计算。 【例4-4】如图4-14所示，三相对称三角形联结的负载，若每相负载阻抗为 ，电源线电压为380V，试求：当开关S打开时，各线电流。 图4-14 例4-4图,解：当开关S打开时，应先计算各相电流，设 为电压参考相量，则 各相电流,利用基尔霍夫电流定律取节点方程进行计算各线电流,思考与练习,4-3-1三相不对称负载有中线与无中线有何区别？ 4-3-2三相不对称负载对中线有什么要求？ 4-3-
13、3三相对称负载U相绕组两端电压为 ,试求其分别作星形联结和三角形联结时的线电压。,4.4三相电路的功率,三相电路的总功率(有功功率)等于三相功率之和。 如果负载对称，则 式中Up和IP为相电压与相电流的有效值，是相电压Up和IP之间的相位差。 当对称负载星形联结时 ，,于是 当负载为三角形联结时 ， 可见无论对称负载是星形联结还是三角形联结，总有 三相无功功率和视在功率,【例】三相负载 ,接于380V线电压上，试求分别用星形接法和三角形接法时三相电路的总功率。 解：每相阻抗 星形接法时线电流为 故三相总功率为,三角形联结时，相电流为 所以，线电流为 故三角形联结时，三相总功率为,计算表明，在电源电压不变时，同一负载由星形改为三角形联结时，功率增加到原来的3倍。因此，若要使负载正常工作，负载的接法必须正确。若正常工作是星形联结的负载，误接成三角形时，将因功率过大而烧毁；若正常工作是三角形联结的负载，误接成星形时，将因功率过小而不能正常工作。,思考与练习,4-4-1有人说：“对称三相负载的功率因数角，对于星形联结是指相电压与相电流的相位差，对于三角形联结则是指线电压与线电流的相位差。”这句话对吗？ 4-4-2对称三相负载星形联结，每相阻抗为 ， 将其接在380V的电源上，试求负载消耗的总功率为多少？,
