相电源的连接方式.ppt

第4章三相交流电路,4.1 三相电源的连接方式,4.2 三相负载的连接方式,4.3 三相电路的功率,学习目的与要求,了解对称三相交流电的概念；熟悉三相电路中相电压、线电压、相电流、线电流及中线电流的概念；理解三相电路中相、线电压及相、线电流之间的数量关系；掌握对称三相电路的特点及其对称三相电路的分析方法；充分理解中线的作用。,三相交流电路,现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流供电系统在发电、输电和配电方面较单相供电具有很多不可比拟的优点，主要表现在： 1. 三相电机产生的有功功率为恒定值，因此电机的稳定性好。 2. 三相交流电的产生与传输比较经济。 3. 三相负载和单相负载相比，容量相同情况下体积要小得多。 由于上述优点，使三相供电在生产和生活中得到了极其广泛的应用。,三相定子绕组对称嵌放在定子铁心槽中。,定子铁心,尾端： X Y Z, ,4.1 三相电源的连接方式,三相交流电是由三相发电机产生的。发电机主要由定子和转子两大部分构成。,定子绕组,首端： A B C,转子铁心,转子绕组,转子绕组通电后产生磁场。,转轴,三相定子绕组与旋转磁场相切割，感应对称三相电动势。,原动机带动转子绕轴旋转，形成气隙旋转磁场。,电路分析中很少用电动势，通常用电压来表示。以A 相绕组的感应电压为参考正弦量，则发电机感应的对称三 相电压分别为：,1. 对称三相交流电的特点,uA,uB,uC,对称三相交流电最大值相等，频率相同，相位互差120。,三相电源Y接时的三个相电压显然是对称的！,2. 三相电源的星形（Y）连接方式,三相电源尾 端连在一起,三相电源首端分别向外 引出端线，俗称火线。,尾端公共点向外引出的导线 称为中线，中线俗称零线。,显然火线与零线之间的电压等于发电机绕组的三相感应电压相电压,火线与火线之间的电压称为线电压。,结论：,三相电源绕组作Y形连接时，可以向负载提供两种 电压。此种供电系统称为三相四线制。,数量上，线电压uAB是相电压uA的1.732倍；相位上，线电压超前与其相对应的相电压30电角！,三相电源Y接时线、相电压之间的关系,三个相电压对称,电源的中性点总是接地的，因此相电压在数值上等于各相绕组首端电位。,线电压与相电压之间的关系,电压等于两 点电位之差,30,同理可得,显然，电源Y接时的三个线电压也是对称的！,30,30,3. 三相电源的三角形（）连接方式,显然发电机绕组作接时只能向负载提供一种电压！,三相电源首尾 相接构成闭环,在电源的三个连接点处 分别外引三根火线。,显然，电源绕组作接时，线电压等于发电机绕组的三相感应电压。,发电机三相绕组作接时，不允许首尾端接反！否则将在三角形环路中引起大电流而致使电源过热烧损。,结论：,三相电源绕组作接时，线电压等于电源绕组的感应电压。此种供电系统称为三相三线制。通常电源绕组的连接方式为星形。,日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为:,三相电源绕组连接成Y接方式的最大优越性就是可向负载提供两种不同的电压，且其中线电压是发电机一相绕组感应电压的1.732倍！,三相四线制供电系统两种电压一般表示为,或,验电笔的正确握法如下图示,你能说出对称三相交流电的特征吗？,你会做吗？,三相四线制供电体制中，你能说出线、相电压之间的数量关系及相位关系吗？,电笔头与被测导线接触时，使氖管发光的是火线，不发光的是零线。,检验学习结果,4.2 三相负载的连接方式,三相负载也有Y形和形两种连接方式。,1. 三相负载的Y形连接,线电流,由连接方式决定了IY线=IY相,相电流,Y接时负载端电压等于电源相电压,(1)对称三相负载,满足,称为对称三相负载。,Y接对称三相负载中通过的电流,Y接对称三相电流对称，因此,对称负载Y接时，由于中线电流为零，中线不起作用，可以拿掉！,电源线电压为380V，对称三相负载Y接，Z=3+j4，求：各相负载中的电流及中线电流。,解,例,设,根据对称关系：,对称三相电路的计算可归结为一相电路计算，其它两相根据对称关系可直接写出。,结论：,则,有,解得,中线电流,实用中，三相电动机、变压器等都是对称三相负载。,已知电源线电压为380V。三相Y接照明负载均为“220V、40W”白炽灯50盏，求：U相开路，V相开25盏，W相灯全开时各相电流及中线电流。,(2)不对称三相负载,时，称之为不对称三相负载。,求解不对称三相负载电路时，只要电路中有中线，就可把各相按照单相电路的分析方法分别计算，注意此时中线电流不等于零！,解,U相开路相当于断路，,有中线，V相,和W相正常工作，电流分别为：,应用实例照明电路,显然，中线保证了Y接不对称三相负载的相电压平衡。有了中线，各相情况互不影响。,中线电流由相量图分析,问题及讨论,上述照明电路若中线因故断开，且发生：(1)一相断路；(2)一相短路；情况又如何？,分析,(1)无中线一相断路时，,其余两相相当于串联接于380V线电压上：,V相、，W相均不能正常工作！,问题及讨论,分析,(2)无中线一相短路时；,此时，V相和W相均通过短路相分别形成回路，各相端电压为380V，高于额定电压220V，显然都会被烧损。,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，当有的超过用电设备的额定电压时，可能烧损或减少使用寿命；而有的达不到额定电压不能正常工作。如前面所讲到的照明电路，由于中线断开且一相发生故障，由此造成各相负载的不对称。换句话讲，如果有中线，当一相发生故障时，其它无故障负载相仍能正常工作。因此，对通常工作在不对称情况下的三相电路而言，中线绝对不允许断开！而且必须保证中线可靠。为确保中线在运行中不断开，中线上不允许安装保险丝和开关。,关于中线的讨论,2. 负载的形连接,线电流,三相负载首尾相接构成一个闭环，,相电流,对三个结点列KCL方程可得：,相量图分析,接时负载的端电压等于电源线电压。由于三个线电压对称，因此三个相电流对称。,由三个联结点分别向外引出端线。,(1)三相负载对称时,观察相量图可得：,即：线、相电流的数量关系为：,相位上，线电流滞后相电流30。,(2)三相负载不对称时,各相电流分别计算：,线、相电流之间不再有 倍的关系,应根据,分别计算。,指出图中各电表的读数。,你会做吗？,某设备采用三相三线制供电。当因故断掉一相时，能否认为是两相供电了？,为什么照明电路中一定要火线进开关？,检验学习结果,4.3 三相电路的功率,复习单相交流电路功率：,1. 三相电路的功率,三相电路对称时，各种功率分别为：,三相电路不对称时，各种功率分别为：,其中容性Q为负值,和连接方法有无关系？,Y接时,接时,无关！,如何用两个瓦特表测三相电路的功率？,三相交流电路功率的测量,二瓦计法如图示,二瓦计法只适用于