第06章 三相交流电路.ppt

6 6安全用电知识 1 4 1安全用电注意事项 1 2 1星形连接 6 3三相电源和负载的连接 6 2三相电源的连接 6 1三相交流电的产生 6 5三相电路的功率 1 4 2触电事故 1 2 2三角形连接 1 3 1单相负载 1 3 2三相负载 6 4三相电路的计算 1 3 1对称负载Y Y连接的计算 1 3 2三角形负载的计算 第六章三相交流电路 目录 6 1三相交流电的产生 6 1三相交流电的产生 N S A X 定子 线圈 转子 磁铁 三相发电机有三组完全相同的定子线圈 分别命名为AX BY CZ 空间上彼此相差120度安放 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组成 当旋转的磁极切割线圈时产生感应电动势 6 1三相交流电的产生 6 1三相交流电的产生 转子的转动角频率若为 则 eA Emsin teB Emsin t 120 eC Emsin t 240 由于线圈在空间上相差120 因此三相感应电动势相位差也为120 相序 若发电厂相序接反了 当转子在外力作用下旋转时 三组线圈会依次产生感应电动势 6 2三相电源的连接 将A B C三相电源的末端X Y Z连在一起 组成一个公共点N 对外形成A B C N四个端子 这种连接形式称为三相电源的星形连接或Y形连接 如图6 3所示 6 2 1星形连接 图6 3三相电源的星形连接 C A N B 中性线 相电压 线电压 相电流 线电流 相线 电源出线 如图中ABC星形接法的公共点电源电动势外端口电压在星形接法中为相线与中性线之间的电压流过电源的电流线路相线之间的电压相线中的电流 6 2三相电源的连接 将A B C三相电源的末端X Y Z连在一起 组成一个公共点N 对外形成A B C N四个端子 这种连接形式称为三相电源的星形连接或Y形连接 如图6 3所示 6 2 1星形连接 图6 3三相电源的星形连接 C A N B 电流关系 线电流等于相电流 三相平衡时 IN 0 线电压是相电压的 3倍 相位超前对应的相电压30 6 2三相电源的连接 将A B C三相电源的末端X Y Z连在一起 组成一个公共点N 对外形成A B C N四个端子 这种连接形式称为三相电源的星形连接或Y形连接 如图6 3所示 6 2 1星形连接 图6 3三相电源的星形连接 C A N B 电压关系 30 式中 UL线电压 Up对应相电压 将三个电源的首尾依次相接组成一个三角形 再从三个端子分别引出端线 这种接法称为三相电源的三角形连接 简记为 形连接 如图6 5所示 6 2三相电源的连接 6 2 1三角形连接 图6 5三相电源的三角形连接 b a C A B c 电压关系 线电压等于相电压 将三个电源的首尾依次相接组成一个三角形 再从三个端子分别引出端线 这种接法称为三相电源的三角形连接 简记为 形连接 如图6 5所示 6 2三相电源的连接 6 2 1三角形连接 图6 5三相电源的三角形连接 b a C A B c 线电流是相电流的 3倍 相位超前对应的相电流30 30 式中 IL线电流 Ip对应相电流 电流关系 6 3三相电和负载的连接 6 3 1单相负载 单相负载主要包括照明负载 生活用电负载及一些单相设备 单相负载常采用三相中引出一相的供电方式 为保证各个单相负载电压稳定 各单相负载均以并联形式接入电路 在单相负荷较大时 如大型居民楼供电 可将所有单相负载平均分为三组 分别接入A B C三相电路 如图6 8所示 以保证三相负载尽可能平衡 提高安全供电质量及供电效率 图6 8单相负载的连接 6 3三相电和负载的连接 6 3 1三相负载 三相负载主要是一些电力负载及工业负载 三相负载的连接方式有Y形连接和 连接 当三相负载中各相负载都相同 即阻抗大小相等 阻抗角相同 时 称为三相对称负载 否则 即为不对称负载 连接方式有 三相四线制Y Y连接 三相三线制Y Y连接 Y 连接 Y连接 连接等 如图6 9所示 图6 9三相负载的连接方式 Y Y接线 b 三相四线制接线 c Y 接线 d 接线 e Y接线 6 3三相电和负载的连接 6 3 1三相负载 6 4三相电路的计算 6 4 1对称负载Y Y连接的计算 电路如图6 10所示 三相电源对称 三相负载也对称 即Za Zb Zc Z 图6 10对称负载Y Y连接 负载中点与电源中点等电位 若连线阻抗可忽略 则可以看作是直接相连 所以 每相的计算均可单独进行 负载电压分别为 负载电流分别为 当负载接成三角形时 则不论电源是Y形连接还是 形连接 负载上的电压都是线电压 如图6 11所示 设电源线电压分别为 UL 0 UL 120 UL 120 三相负载Zab Zbc Zca Z 6 4三相电路的计算 6 4 1三角形负载的计算 图6 11负载的三角形连接 各相负载中的电流为 当负载接成三角形时 则不论电源是Y形连接还是 形连接 负载上的电压都是线电压 如图6 11所示 设电源线电压分别为 UL 0 UL 120 UL 120 三相负载Zab Zbc Zca Z 6 4三相电路的计算 6 4 1三角形负载的计算 图6 11负载的三角形连接 根据 形连接线电流与相电流的关系 可知 一般三相对称负载 都可用单线代表 例6 1已知三相电源的线电压为380V 今接入两组对称三相负载 分别为ZY 4 j3 Z 10 j0 如图6 12 a 所示 求线电流IA 6 4三相电路的计算 6 4 1三角形负载的计算 Z ZY C A B c a b IA 解 设 电源相电压Up 220 0 则 电源线电压UL 380 30 I IY I Y负载线电流 负载线电流 UL 380 30 Up 220 0 式中均为线电流 无论Y或 都有 相电流 相电压 相负载 例6 1已知三相电源的线电压为380V 今接入两组对称三相负载 分别为ZY 4 j3 Z 10 j0 如图6 12 a 所示 求线电流IA 6 4三相电路的计算 6 4 1三角形负载的计算 Z ZY C A B c a b IA I IY I Y负载线电流 负载线电流 星形负载中线电流等于相电流 故 而 形负载线电流 相电流 UL 380 30 Up 220 0 所以 其相电流 故线电流 IY 44 37 AI P 38 30 AI 65 8AI 104 15 A 例6 1已知三相电源的线电压为380V 今接入两组对称三相负载 分别为ZY 4 j3 Z 10 j0 如图6 12 a 所示 求线电流IA 6 4三相电路的计算 6 4 1三角形负载的计算 Z ZY C A B c a b IA I IY I Y负载线电流 负载线电流 UL 380 30 Up 220 0 相量图 画法与单相类似 Up 220 0 VUL 380 30 V 6 4三相电路的计算 6 4 1三角形负载的计算 例6 2已知一对称三角形负载 接入线电压为380V的电源中 测出线电流为15A 试求每相阻抗的大小多少 解 三角形接法时 每相的相电流为 因三角形负载中 线电压 相电压 380V 所以 每相负载的大小为 6 12 6 5三相电路的功率 6 5三相电路的功率 三相电路的总功率 等于三相负载各相的功率之和 即 对于三相对称负载 各相电压 电流大小相等 阻抗角相同 故各相的有功功率是相等的 即 式中 UP IP均为负载端口参数 与负载内部接线方式无关 6 11 C A B N IA IB IC 若端口电压取线电压 则 j仍为负载端口相电压 相电流的相位差 同理 三相电路的无功功率为 6 13 6 14 6 5三相电路的功率 6 5三相电路的功率 测量三相电路的功率 对于三相四线制 应对各相分别测量 通过求和得到三相电路的总功率 如图6 13所示 对三相三线制可用两瓦计法 如图6 14所示 三相电路的视在功率为 图6 13三相四线制功率的测量 6 5三相电路的功率 6 5三相电路的功率 测量三相电路的功率 对于三相四线制 应对各相分别测量 通过求和得到三相电路的总功率 如图6 13所示 图6 14两瓦计法测量三相功率 6 5三相电路的功率 6 5三相电路的功率 对三相三线制可用两瓦计法 如图6 14所示 两瓦特计依据 因为所以即 P1 P2 PA PB PC P 6 5三相电路的功率 6 5三相电路的功率 例6 3一台三相电动机 额定功率PN 75kW UN 3000V cosjN 0 85 效率 N 0 82 试求额定状态运行时 电机的电流IN为多少 电机的有功功率 无功功率及视在功率各为多少 6 5三相电路的功率 6 5三相电路的功率 解电机的额定功率PN是指机轴上输出的机械功率 电动机的电功率P为 故电机的额定电流 由于 6 5三相电路的功率 6 5三相电路的功率 电机的容量 电机消耗的无功功率为 安全用电应注意以下几项 1 电路应由专业人员设计安装 严禁私拉乱接 电路的设计安装 应由专业人员进行 根据用电负荷的大小选择合适的导线及接线方式 并进行可靠的安装 严禁私拉乱接 造成事故隐患 比如安装一个白炽灯 可按图6 15 a 接线 虽然图6 15 b 也可以达到控制的目的 但在换白炽灯时不安全 不符合安全规范 图6 15开关的接法 6 6安全用电知识 6 6 1安全用电注意事项 2 合理选用保险 3 更换电器元件时应断电进行 4 接地线要牢固 5 及时更换老化的线路及设备 6 带电设备应加装防护隔离 7 远离接地点 在线路短路接地点附近 由于电场的分布 往往电势较高 若以标准跨距lab 0 8m计算 则人体承受的跨步电压为 Uab labE 0 8E 8 严格遵守 安全用电规程 形成良好的用电习惯 做到 人走灯灭 等 6 6安全用电知识 6 6 1安全用电注意事项 1 脱离电源 电源分高压和低压两种 对于250V以下的低压电源 常用的脱离方法有 1 就近拉开电源开关或拔出电源插头 2 采用有绝缘手柄的工具就近切断电源 如电工钳 斧头 铁锹等 切断点应选在导线有支持物处 以免导线断落触及其他设备及人员 3 用干燥的木棒 竹竿等挑开导线 4 救护人可站在干燥的木板 木桌椅 橡胶垫等绝缘物品上 用一只手把触电者拉离电源 2 现场救护 6 6安全用电知识 6 6 1触电事故 习题6 1 已知三相对称电源 每相电压Up 380V 频率f 50Hz 若以a相为参考相量 求三相电压的正弦表示式和相量表示式 题图6 1 2 对称三相电路如题图6 1所示 已知Z 9 j16 线电压的有效值UL 380V 试求负载中各相的电流 3 已知三角形连接的三相负载 每相负载均为Z 10 j10 接入三相电源的线电压为uAB 380sin tV 试计算负载的相电流及线电流 4 对称三相电路的线电压Ul 230V 负载阻抗Z 12 j16 试求 1 星形连接负载时的线电流和吸收的总功率 2 三角形连接负载时的线电流 相电流和吸收的总功率 3 比较 1 和 2 的结果能得到什么结论 5 题图6 2所示为对称Y Y三相电路 电压表读数为1143 16V Z 15 j15 Z1 1 j2 求图中电流表的读数和线电压UAB 题图6 2 6 题图6 3所示为对称Y Y三相电路 电源相电压220V 负载阻抗Z 30 j20 试求 1 图中电流表的读数 2 三相负载吸收的功率 3 若A相的负载阻抗为0 再求 1 2 4 若A相的负载开路 再求 1 2 题图6 3 7 三相电路如题图6 4所示 已知Ul 220V R 8 XL 6 试求 1 每相负载的相电流和线电流的有效值 2 三相负载的平均功率 无功功率 视在功率和瞬时功率 题图6 4 8 某台电动机的功率PN 2 5kW cos 0 866 线电压为380V 如题图6 5所示 求图中两个功率表的读数 题图6 5 9 三相电路如题图6 6所示 已知ZA 10 ZB j10 ZC j10 连接在Ul 380V的工频三相四线制的电源上 求 1 各相负载的相电流 中性线电流 2 三相负载的平均功率 3 画出电压和电流的相量图 题图6 6 10 三相对称负载Z 3 j4 接成星形 与线电压380V电源相连 求三相负载所吸收的平均功率 三相负载若改接成三角形 其平均功率又为何值 11 题图6 7所示的三相电路中 三相对称电源的线电压为380V 星形连接的不对称三相负载为ZA 76 ZB j76 ZC j76 求各线电流和负载电压以及两只功率表的读数 题图6 7 12 题图6 8所示的电路中 正弦电压的有效值为U 10V R 10 L 20mH 当电容C 200pF时 电流I 1A 求正弦电压U的频率 电压UL UC和Q值 题图6 8 13 电路如题图6 9所示 若无论电源频率为何值 电压U与电流I都保持同相 则电路参数应满足怎样的条件 题图6 9 14 如题图6 10所示电路 电路参数 L 0 2H R1 20 C 4 F R2 500 电路外加正弦电流 电压的有效值U 100V 试求电路的谐振频率 0和电路电流 并画出电路的相量图 题图6 10 15 用电感线圈与电容器组成并联谐振电路 由于电感线圈有功率损耗 因此线圈与电容组成的并联电路模型如题图6 11所示 求 1 电路谐振时的谐振频率 2 谐振时各支路电流 题图6 11 16 在题图6 12所示电路中 已知R1 10 1 R2 1000 C 10 F US 100V 电路发生谐振时的角频率 0