第5章_三相电路

第5章三相电路 5 1三相电压 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 图5 1 1三相交流发电机示意图 5 1三相电压 一 三相电压的产生 图5 1 2每相电枢绕组 直流励磁的电磁铁 二 对称三相电源 由3个等幅值 同频率 初相依次相差120 的正弦电压源连成星形或三角形组成的电源 三相交流电到达正最大值的顺序称为相序 正序 或顺序 U1 V1 W1 反序 或逆序 W1 V1 U1 表示方式 以A相为参考量 瞬时表示式 相量表示 相量图 波形图 对称三相电源的瞬时值之和为0 瞬时表示式 三 三相电源的联结 1 星形联结 把三个定子绕组的末端连在一起 中性点 端线 相线 火线 中性线 零线 地线 相电压 每相绕组始端与末端间的电压 相线与中性线间的电压 其有效值用U1 U2 U3或UP表示 线电压 端线与端线间的电压 其有效值用U12 U23 U31或Ul表示 星形联结线电压和相电压的关系 根据KVL得 相量图 结论 电源Y形连接时 线电压大小为相电压的倍 相位超过相应的相电压30 2 三角形联结 把三个定子绕组的首 尾端顺次相连 再从连接点引出端线 就构成三角形连接 结论 电源 形连接时 线电压等于相电压 5 2负载星形联结的三相电路 三相负载 不对称三相负载 各相的阻抗不相等 对称三相负载 各相的阻抗相等即Z1 Z2 Z3 一 三相负载 1 分类 2 联接三相负载也有Y形和 形两种接法 至于采用哪种方法 要根据负载的额定电压和电源电压确定 三相负载连接原则 1 电源提供的电压 负载的额定电压 2 单相负载尽量均衡地分配到三相电源上 二 负载星形联结的三相电路 1 联结形式 电源中性点 负载中性点 线电流 端线中流过的电流 相电流 每相负载中流过的电流 中线电流 中线中流过的电流 三相四线制 结论 负载Y形联结时 线电流等于相电流 2 负载Y联结三相电路的计算 负载Y形联结有中性线时 各相可分别计算 3 对称负载Y联结三相电路的计算 对称负载 Z1 Z2 Z3 Z 负载对称时 只需计算一相电流 其它两相电流可根据对称性直接写出 负载对称时 三相电流也对称 负载对称时 中性线无电流 可省掉中性线 三相三线制 由对称性得 解 由已知条件得 例2 一星形联结的三相电路 电源电压对称 每相电压Up 220V 负载为电灯组 在额定电压下其电阻分别为R1 5 R2 10 R3 20 求负载相电压 负载电流及中性线电流 解 设 中性线电流 说明 负载不对称时 中线电流不为零 此时中线不可省略 例3 在例2中 试分析下列情况 1 L1相短路 中性线未断时 求各相负载电压 中性线断开时 求各相负载电压 2 L1相断路 中性线未断时 求各相负载电压 中性线断开时 求各相负载电压 解 1 L1相短路 中性线未断时 此时L1相短路电流很大 将L1相熔断丝熔断 而L2相和L3相未受影响 其相电压仍为220V 正常工作 B相和C相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压 220V 这是不允许的 2 L1相短路 中性线又断开时 此时负载中性点N 即为L1 因此负载各相电压为 2 L1相断开 中性线未断开时 L1相断开 中性线也断时 B C相灯仍承受220V电压 正常工作 变为单相电路 如图 b 所示 由图可求得 B相的电灯组承受的电压低于额定电压 220V C相的电灯组承受的电压高于额定电压 这是不允许的 结论 1 不对称负载Y联结又未接中性线时 负载的相电压不对称 2 中线的作用是保证星形联结的不对称负载的相电压对称 3 负载不对称时 必须采用三相四线制 且中性线内不允许接熔断器或闸刀开关 一 联结形式 5 3负载三角形联结的三相电路 结论 负载 形联结时 线电压等于相电压 线电流 流过端线的电流 相电流 流过每相负载的电流 二 负载 联结三相电路的计算 相电流 线电流 负载 联结时 线电流不等于相电流 三 对称负载 联结三相电路的计算 负载对称时 相电流对称 对称负载 联结线电流和相电流的相量图 线电流 结论 对称负载 形联结时 线电流大小为相电流的倍 相位滞后相应的相电流30 5 4三相功率 无论负载为Y形或 形联结 总的有功功率为 P P1 P2 P3 U1I1cos 1 U2I2cos 2 U3I3cos 3 当负载 形联结时 当负载Y形联结时 相电压与相电流的相位差 当负载对称时 P 3UpIpcos p 有一三相电动机 每相的等效电阻R 29 等效感抗XL 21 8 试求下列两种情况下电动机的相电流 线电流以及从电源输入的功率 1 绕组联成星形接于Ul 380V的三相电源上 2 绕组联成三角形接于Ul 220V的三相电源上 例1 解 1 2 由上述计算可得 1 一般电动机有两种额定电压220 380V当电源电压为380V时 电动机的绕组应联结成星形 当电源电压为220V时 电动机的绕组应联结成三角形 2 在三角形和星形两种接法中 电动机的相电压 相电流以及功率都未改变 各组负载的相电流 由于三相负载对称 所以只需计算一相 其它两相可依据对称性写出 星形联结的负载 其相电流为 三角形联结的负载 其相电流为 2 电路线电流 L1相的电压与电流的相量图 3 三相电路的有功功率 例3 某大楼电灯发生故障 第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来 而第一层楼电灯亮度不变 试问这是什么原因 这楼的电灯是如何联接的 同时发现 第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些 这又是什么原因 解 1 本系统供电线路图 2 当P处断开时 二 三层楼的灯串联接380V电压 所以亮度变暗 但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变 3 因为三楼灯多于二楼灯即R3 R2 所以三楼灯比二楼灯暗 练习 3 某三角形连接的三相对称负载接于三相对称电源 线电流与其对应的相电流的相位关系是 a 线电流超前相电流30 b 线电流滞后相电流30 c 两者同相 4 对称三相电路的无功功率 式中角 为 a 线电压与线电流之间的相位差 b 负载阻抗的阻抗角 c 线电压与相电压之间的相位差 1 对称三相负载是指 a Z1 Z2 Z3 b 1 2 3 c Z1 Z2 Z3 2 当三相交流发电机的三个绕组接成星形时 若线电压uBC 则相电压uA a b c c a b b 本章要求 1 搞清对称三相负载