《对称三相电源》PPT课件

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1、 7.1 对称三相电源对称三相电源 7.2 对称三相电路对称三相电路 7.3 对称三相电路的计算对称三相电路的计算 第七章第七章 三相电路三相电路 7.4 不对称三相电路的概念不对称三相电路的概念 7.5 三相电路的功率及其测量三相电路的功率及其测量 7.1 对称三相电源对称三相电源三相电源是由三相交流发电机产生的。三相电源是由三相交流发电机产生的。图7-1 三相发电机的结构示意图 转子转子定子定子定子绕组定子绕组三相定子绕三相定子绕组在组在空间上空间上各自相差各自相差120 。始端。始端用用A、B、C 表示，三个表示，三个末端用末端用X、Y、Z表示。表示。7.1 对称三相电源对称三相电源当转

2、子在外力作用下以角速度当转子在外力作用下以角速度 旋转的时候，磁通旋转的时候，磁通依次通过三相绕组，因而在三相绕组中产生按正弦依次通过三相绕组，因而在三相绕组中产生按正弦规律变化的感应电压，波形如图规律变化的感应电压，波形如图7-2所示。所示。 图7-2 三相发电机感应电压波形以以A相电压相电压uAX的相位为参考零相的相位为参考零相位，各相电压的瞬时表达式为：位，各相电压的瞬时表达式为：7.1 对称三相电源对称三相电源这三相电压幅值及有效值大小相等、频率与转子角速这三相电压幅值及有效值大小相等、频率与转子角速度相同、相位依次相差度相同、相位依次相差120 这样的三相电源称为这样的三相电源称为对

3、称三相电源对称三相电源。其中，其中，Upm为电压的幅值，为电压的幅值，p代表相位（代表相位（phase）7.1 对称三相电源对称三相电源通常通常uAX、uBY 、uCZ简写为简写为uA、uB 、uC，依次称，依次称为为A相电压，相电压，B相电压和相电压和C相电压。相电压。相量图如图相量图如图7-37-3所示：所示：各相电压的相量形式为（用有效值表示）：各相电压的相量形式为（用有效值表示）： 图7-3 三相电压相量图7.1 对称三相电源对称三相电源由图由图7-2可以得到：对称三相电源在任一瞬间，电可以得到：对称三相电源在任一瞬间，电压的代数和为零，即：压的代数和为零，即： 图7-2 三相发电机感

4、应电压波形图7-3 三相电压相量图由图由图7-3可以得到：三个电压的相量和也为零。即：可以得到：三个电压的相量和也为零。即：7.1 对称三相电源对称三相电源在图在图7-1中转子顺时针旋中转子顺时针旋转时，若以转时，若以A相电压为参相电压为参考，其相序为考，其相序为A-B-C-A，称为正序或顺序，若，称为正序或顺序，若转子以逆时针旋转，相转子以逆时针旋转，相序为：序为：A-C-B-A，称为，称为反序或逆序。反序或逆序。相序：相序：三相电压依次达到最大值的顺序。三相电压依次达到最大值的顺序。图7-1 三相发电机的结构示意图 有有Y形（星形）和形（星形）和 形两种接法。形两种接法。图7-4 (a)

5、三相电源Y形连接法 7.1 对称三相电源对称三相电源三相电源的接法：三相电源的接法：将将A、B、C相的末端相连接，成为一公共点，是相的末端相连接，成为一公共点，是Y形形接法，如图接法，如图7-4(a)所示。公共点所示。公共点N，称为中点，由，称为中点，由N点点引出的线称为中线或零线。引出的线称为中线或零线。A、B、C端引出的线与输端引出的线与输电线相连，传送电能到负载，称为端线、火线或相线。电线相连，传送电能到负载，称为端线、火线或相线。 7.1 对称三相电源对称三相电源 形接法：将定子绕组的始、末端顺序相连，再从形接法：将定子绕组的始、末端顺序相连，再从A、B、C端引出相线，如图端引出相线，

6、如图7-4(b)所示。所示。 图7-4 (b) 三相电源形连接法 下面讨论下面讨论Y形接法和形接法和 形接法的相电压与线电压、形接法的相电压与线电压、相电压与线电压之间的关系。相电压与线电压之间的关系。线电流等于电源每相电流。火线电压与绕组每相电线电流等于电源每相电流。火线电压与绕组每相电压之间有下列关系：压之间有下列关系：7.1 对称三相电源对称三相电源Y形接法：形接法： 7.1 对称三相电源对称三相电源图7-5 Y形接法的相电压与线电压的相量图 电压相量图如图电压相量图如图7-5所示。线电压也是幅值相等，所示。线电压也是幅值相等，彼此相位相差彼此相位相差120 。同样具有对称性。同样具有对

7、称性。7.1 对称三相电源对称三相电源 图7-5 Y形接法的相电压与线电压的相量图 若以若以U Ul l表示线电压的有效值，表示线电压的有效值，U Up p表示相电压的有效表示相电压的有效值，由上面相量图可得到：值，由上面相量图可得到：7.1 对称三相电源对称三相电源 若若还还是以是以为参考相量，则：为参考相量，则： 结论结论：当当电电源的三相源的三相绕组绕组星形（星形（Y形）形）连连接接时时，相，相 电压对电压对称，称，线电压线电压也也对对称；称；线电压线电压的大小等于的大小等于 相相电压电压大小的大小的 倍，相位上较相应的相电压倍，相位上较相应的相电压超前超前 ；相电流等于线电流。；相电流

8、等于线电流。因为没有中点，线电压即相电压，相量图如图因为没有中点，线电压即相电压，相量图如图7-6所示。所示。7.1 对称三相电源对称三相电源图7-6 形接法的电压相量图 形接法：形接法：注意：注意：相量的箭头是指向线电压下标的第一个字母。相量的箭头是指向线电压下标的第一个字母。依电路的对称性，闭合回路内没有电流。连线时要十依电路的对称性，闭合回路内没有电流。连线时要十分注意接线，若将一相绕组接反，因绕组的电阻值很分注意接线，若将一相绕组接反，因绕组的电阻值很小，将产生很大的短路电流，将发电机烧坏。小，将产生很大的短路电流，将发电机烧坏。 与分析电源三线绕组与分析电源三线绕组Y Y形连接时的电

9、压关系类似，可形连接时的电压关系类似，可以得到下面结论：以得到下面结论：电源三相绕组为三角形（电源三相绕组为三角形（ 形）连接时，线电压等形）连接时，线电压等于对应的相电压；线电流大小等于相电流大小的于对应的相电压；线电流大小等于相电流大小的 7.1 对称三相电源对称三相电源倍，线电流滞后对应的相电流倍，线电流滞后对应的相电流 。 在生产实际中，发电机的三相绕组很少接成三角在生产实际中，发电机的三相绕组很少接成三角形，通常都接成形，通常都接成Y形。形。 在实际中，使用交流电的电气设备有很多，其中有在实际中，使用交流电的电气设备有很多，其中有些是需要三相电源才能工作的，如三相异步电动机，些是需要

10、三相电源才能工作的，如三相异步电动机，它属于三相负载，且多为对称负载。另外还有一些它属于三相负载，且多为对称负载。另外还有一些设备只需单相电源，如各种照明灯具，它们可以接设备只需单相电源，如各种照明灯具，它们可以接在电源的任一相上，但大多数情况下是按照一定的在电源的任一相上，但大多数情况下是按照一定的方式接在三相电源上，所以，从整体上可看成是三方式接在三相电源上，所以，从整体上可看成是三相负载。相负载。7.2 对称三相电路对称三相电路一、对称三相电路负载一、对称三相电路负载与三相电源一样，三相电路的负载根据实际需要也与三相电源一样，三相电路的负载根据实际需要也可连接成可连接成Y形和形和 形。形

11、。7.2 对称三相电路对称三相电路对负载而言，相电压、相电流是指各阻抗的电压和对负载而言，相电压、相电流是指各阻抗的电压和电流。从三相负载引出的三个端线中的电流是负载电流。从三相负载引出的三个端线中的电流是负载的线电流，各线之间的电压成为三相负载的线电压。的线电流，各线之间的电压成为三相负载的线电压。 (a) Y形连接 (b) 形连接图7-7 两种连接方式的三相电路的负载7.2 对称三相电路对称三相电路在两种负载的接法中，若：在两种负载的接法中，若：则称负载是对称的。与对称三相电源类似，对称则称负载是对称的。与对称三相电源类似，对称三相负载中线电流与相电流、线电压与相电压之三相负载中线电流与相

12、电流、线电压与相电压之间有如下关系：间有如下关系：对对Y形接法：线电流等于相电流；线电压等于相电形接法：线电流等于相电流；线电压等于相电压的压的 倍；线电压超前对应相电压倍；线电压超前对应相电压30度。度。对对 形接法：线电压等于相电压；线电流等于相电形接法：线电压等于相电压；线电流等于相电流的流的 倍；线电流滞后对应相电流倍；线电流滞后对应相电流30度。度。如果三相电源是对称的，三条火线具有相同的传输如果三相电源是对称的，三条火线具有相同的传输线阻抗，三相负载也是对称的，这样的三相电路称线阻抗，三相负载也是对称的，这样的三相电路称为对称三相电路。图为对称三相电路。图7-8是一对称三相电路的连

13、接例是一对称三相电路的连接例子。子。7.2 对称三相电路对称三相电路7-8（a） 对称Y-Y三相电路 二、对称三相电路：二、对称三相电路：该接法称该接法称为三相四为三相四线制接法，线制接法，四线是三四线是三条火线和条火线和一条中线。一条中线。 7.2 对称三相电路对称三相电路7-8（b）对称Y-三相电路 (b) 称为三线制接法，即只有三条火线称为三线制接法，即只有三条火线。对称三相电路由于电源对称、负载对称、线路对称，对称三相电路由于电源对称、负载对称、线路对称，因而可以利用对正弦交流电路的分析方法。对电路因而可以利用对正弦交流电路的分析方法。对电路进行计算时，只需计算出其中的一相即可，其余两

14、进行计算时，只需计算出其中的一相即可，其余两相可按对称关系直接求出。相可按对称关系直接求出。7.2 对称三相电路对称三相电路因为三相电源和三相负载均有因为三相电源和三相负载均有Y形接法和形接法和 形接法，形接法，因此对称三相电路连接的可能形式有四种：因此对称三相电路连接的可能形式有四种： 1) Y-Y连接；连接； 2) Y- 连接；连接； 3) - 连接；连接； 4) -Y 连接。连接。Y-Y（三相四线制）连接的对称三相电路是（三相四线制）连接的对称三相电路是Y形连接形连接的对称三相电源驱动的对称三相电源驱动Y形连接的对称三相负载，如形连接的对称三相负载，如图图7-9所示。其中，所示。其中，Z

15、l为输电线阻抗，为输电线阻抗，Zn为中线阻抗，为中线阻抗，ZL为每相负载阻抗。为每相负载阻抗。一、一、 Y-Y连接的对称三相电路连接的对称三相电路图7-9 Y-Y连接的三相对称电路 7.3 对称三相电路的计算对称三相电路的计算 根据节点电压法，首先分析节点根据节点电压法，首先分析节点nN之间的电压：之间的电压：7.3 对称三相电路的计算对称三相电路的计算( ( 一）一）Y-Y连接的连接的对称三相电路对称三相电路因为三相电源对称，即因为三相电源对称，即:所以：所以： 因此中线的因此中线的Zn与计算无关，中线既可看作开路与计算无关，中线既可看作开路，也可看作短路。在此将中线做短路连接，则每，也可看

16、作短路。在此将中线做短路连接，则每相电流彼此独立，对对称三相电路的分析简化为相电流彼此独立，对对称三相电路的分析简化为对一相电路的分析，如图对一相电路的分析，如图7-10所示。所示。7.3 对称三相电路的计算对称三相电路的计算( ( 一）一）Y-Y连接的连接的对称三相电路对称三相电路 图7-10 对称三相电路中的一相电路 根据电路的对称性，也可以直接得到另两相的电压根据电路的对称性，也可以直接得到另两相的电压、电流的表达式。、电流的表达式。7.3 对称三相电路的计算对称三相电路的计算( ( 一）一）Y-Y连接的连接的对称三相电路对称三相电路例例7-1 对称三相电路如图对称三相电路如图7-9所示，已知所示，已知Zl=(2+3j) ，ZL=(4+5j) ，UAB=380 30 V。求负载端的相电压、。求负载端的相电压、相电流、线电压和线电流的相量表达式。相电流、线电压和线电流的相量表达式。解：因为是解：因为是Y形连形连接的对称电路，因接的对称电路，因此有：此有：图7-9 Y-Y连接的三相对称电路 因为电路的对称性，只需要计算一相电路。因为电路的对称性，只需要计算一相电路。7.3 对称三相电