第4章三相电路.ppt

第4章三相电路 第4章三相电路 主要内容 第4章三相电路 重点 2 三相电源和负载的联接方式 4 对称和不对称三相电路的分析计算 1 三相交流电的产生及特点 3 三相电路中相电压 电流 和线电压 电流 之间的关系 5 三相电路的功率 6 安全用电技术 返回 第4章三相电路 4 1三相交流电源 下页 上页 返回 1 三相对称电源 1 对称三相电源的产生 三相对称电源是三个幅值相等 频率相同 相位互差120 的正弦电源 通常由三相同步发电机产生 三相绕组在空间互差120 当转子以均匀角速度 转动时 在三相绕组中产生感应电动势 从而形成对称三相电源 第4章三相电路 下页 上页 返回 以A相绕组的感应电压为参考正弦量 则发电机的三相感应电压分别为 2 瞬时值表达式 3 波形图 第4章三相电路 下页 上页 返回 4 相量表示 5 对称三相电源的特点 UP为每相电源电压的有效值 对称三相电压的瞬时值或相量之和等于零 第4章三相电路 下页 上页 返回 6 三相电源的相序 如果相序出现的顺序为A B C 则称为正序 反之 则称为反序 在三相交流电源中 将三相电源依次出现最大值的先后顺序称为三相电源的相序 只要知道相序和任意一相电压 就可以确定其它两相电压 相序的实际意义 对三相电动机 如果相序反了 就会反转 第4章三相电路 下页 上页 返回 2 三相电源的联接 把三个绕组的末端X Y Z接在一起 把始端A B C引出来 1 星形 Y形 联接 公共的端点N 称为中性点 或中点 第4章三相电路 下页 上页 返回 三个绕组始末端依次相连成三角形 并由三角形的三个顶点引出三条端线给用户供电 2 三角形 形 联接 3 名词介绍 第4章三相电路 下页 上页 返回 中线 或零线 中性点引出线 接地时称地线 接无中线 相线 或端线 从A B C三个端子引出的线 俗称火线 三相三线制与三相四线制 线电压 火线与火线之间的电压 相电压 每相电源 负载 的电压 Y接 接 第4章三相电路 下页 上页 返回 相电流 流过每相电源 负载 的电流 线电流 流过火线的电流 Y接 接 中线电流 流过中线的电流 接无中线电流 4 对称三相电源线电压与相电压的关系 Y接 设 第4章三相电路 下页 上页 返回 第4章三相电路 下页 上页 返回 结论 对Y接的对称三相电源 所谓的 对应 对应相电压用线电压的第一个下标字母标出 a 相电压对称 则线电压也对称 c 线电压相位超前对应相电压30o b 线电压的有效值是相电压有效值的倍 UP为相电压有效值 UL为线电压有效值 第4章三相电路 下页 上页 返回 接 即 线电压等于对应的相电压 注意 当三个电源正确联接时 回路总电压为零 所以电源内部无环流 如果有某相电源的极性接反了 回路中将产生很大的环流 烧坏电源 第4章三相电路 下页 上页 返回 4 2三相负载的联接 1 星形 Y形 联接 将三相负载的任意一端接成一点 称为中性点 另一端分别接三相电源的端线 则构成三相负载的星形联接 当时 称为对称负载 1 三相四线制星形联接的负载特点 线电压与相电压的关系 第4章三相电路 下页 上页 返回 线电流与相电流的关系 负载的相电压即为电源的相电压 满足 负载相电流即为线电流 即 2 三相三线制星形联接的负载特点 线电压与相电压的关系 负载对称时 负载不对称时 相电压也不对称 负载不能正常工作 第4章三相电路 下页 上页 返回 中线的作用是在负载不对称的情况下 保证负载具有对称的相电压 因此在三相四线制电路中 中线是不能断开的 也不能接入熔断器等短路和过流保护装置 当三相负载的额定电压等于三相电源相电压时 应选择三相四线制星形联接 线电流与相电流的关系 无论负载对称与否 负载相电流等于线电流 即 负载对称则电流对称 第4章三相电路 下页 上页 返回 2 三角形 形 联接 三相负载依次相连成三角形 构成三角形联接方式 当三相负载的额定电压等于三相电源线电压时 应选择三角形联接方式 1 线电压与相电压的关系 无论负载对称与否 每相负载的相电压即为电源的线电压 即 第4章三相电路 下页 上页 返回 2 线电流与相电流的关系 无论负载对称与否 线电流为相应两相电流之差 即 每相负载的相电流分别为 第4章三相电路 下页 上页 返回 电源和负载对称的情况下 相电流和线电流也是对称的 相电流和线电流的相量图如图所示 线电流相位滞后对应相电流30o 线电流的有效值是相电流有效值的倍 负载不对称时 即使三个相电压对称 相电流和线电流也不对称 第4章三相电路 下页 上页 返回 由三相对称电源和三相对称负载用输电线联接起来所组成的三相电路称为对称三相电路 4 3三相电路的计算 1 对称三相电路的计算 1 对称三相四线制电路 Y YO接法 星形联接对称三相电源与星形联接对称三相负载 通过四根导线联接构成的电路 称为对称三相四线制电路 第4章三相电路 下页 上页 返回 节点N 的KCL方程为 设 即 第4章三相电路 下页 上页 返回 即N 点与N点电位相同 由于 则不论中线上有无阻抗 N 与N都可以用一条导线短接 所以 负载侧相电压等于电源侧相电压 即 第4章三相电路 下页 上页 返回 中线电流 计算电流 流过每相负载的电流与流过相应火线的线电流是同一电流 且三相电流也是对称的 第4章三相电路 下页 上页 返回 对称三相四线制电路各相之间相互独立 可以用化归单相的方法计算 即分离出一相作为参考相 只计算这一相的电流和电压 而其它两相的电流和电压可以按相应相位关系直接推断得到 在一相计算电路中 联接N N 的是短路线 与中线阻抗ZN无关 第4章三相电路 下页 上页 返回 例4 1对称三相电路如图所示 已知 试求负载中各电流相量 解 第4章三相电路 下页 上页 返回 2 负载三角形联接方式的对称三相电路 无论电源的联接方式如何 三角形联接的各相负载都直接接在电源的线电压上 所以负载的相电压与电源的线电压相等 以电源线电压为参考相量 可求得相电流 负载阻抗 第4章三相电路 下页 上页 返回 对于三角形联接方式的对称三相电路 由于各相负载所承受的电压也是对称的 所以也可以用归结为一相的计算方法 例4 2三相对称电源的线电压UL 380V 三角形联接对称三相负载 每相阻抗为试求各相负载的相电流IP和线电流IL 第4章三相电路 下页 上页 返回 负载三角形联接时 各相负载的相电压等于电源的线电压 即 每相阻抗为 解 各相负载的相电流 线电流 第4章三相电路 下页 上页 返回 不对称三相电路是指三相负载本身不对称 或者原来对称的三相电路的某一端线断开 或某一相负载发生短路或开路等情况下的电路 2 不对称三相电路的计算 在不对称三相电路中 由于三相电流 三相负载电压不对称 不能采用前面所述化归单相的方法进行分析计算 而需采用其他分析方法进行分析计算 第4章三相电路 下页 上页 返回 如图所示的三相电路 三相电源是对称的 但负载不对称 当开关S打开 即不接中线 时 可求得电压为 即N 点和N点电位不同 第4章三相电路 下页 上页 返回 相量关系如图所示 N 点和N点不重合 这一现象称为中性点位移 中线电流一般不为零 即 当合上开关S 接上中线 时 则可强制使 尽管负载是不对称的 但由于中线的作用 使得不对称负载的相电压对称 因而各相可以分别独立计算 第4章三相电路 下页 上页 返回 在三相电路中 三相负载的瞬时功率为各相负载瞬时功率之和 4 4三相电路的功率 1 瞬时功率 当负载对称时 对称三相电路的瞬时功率是一个常量 其值等于有功功率 这是对称三相电路的一个优越性能 把这一性能称为瞬时功率平衡 第4章三相电路 下页 上页 返回 三相负载从电源吸收的有功功率等于各相负载吸收的有功功率之和 2 有功功率 当负载对称时 三相总有功功率为 在三相三线制电路中 不论对称与否 可以使用两个功率表测量三相功率 习惯上称为二瓦计法 两个功率表读数的代数和为三相负载吸收的总有功功率 第4章三相电路 下页 上页 返回 三相负载的总无功功率Q也等于各相负载无功功率之和 3 无均功率 当负载对称时 三相总无均功率为 4 视在功率 三相负载的视在功率按功率三角关系计算 当负载对称时 三相总视在功率为 第4章三相电路 下页 上页 返回 例4 4有一台三相电动机 每相负载的等效电阻R 29 等效感抗XL 21 8 试求在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 并比较所得结果 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 解 1 绕组联成星形 第4章三相电路 下页 上页 返回 2 绕组联成三角形 第4章三相电路 下页 上页 返回 一般有四种触电方式 4 5安全用电 1 触电方式 1 直接接触带电体 中性点接地系统的单相触电 中性点接地系统的单相触电 通过人体的电流 200mA UP为相电压 R0为接地电阻 Rm为人体电阻 R 为人体触电回路电阻 第4章三相电路 下页 上页 返回 中性点不接地系统的单相触电 线路与大地之间存在分布电容 电流流经人体和另外两相的对地电容形成回路 该电流可危及人身安全 中性点不接地系统的单相触电 两相触电 两相触电 人体所承受的将是线电压 故两相触电比单相触电更危险 第4章三相电路 下页 上页 返回 接触电气设备的金属外壳 当人体与带电体的空气间隙小于最小安全距离时 空气间隙将被击穿 则在人体与带电体之间产生高温电弧 于是人体将被灼伤 这是人体触电的另一种形式 2 高压电弧触电 3 跨步电压触电 当带电设备发生某相接地时 在距接地点不同的地表面各点上呈现不同电位 当人的脚与脚之间同时踩在带有不同电位的地表面两点时 会引起跨步电压触电 第4章三相电路 下页 上页 返回 人体距接地体越近 跨步电压越大 为保证人身安全 跨步电压越小越好 为此 接地体常采用金属网状结构 以增大接地面积 减小电流密度 跨步电压也相应减小 发现邻近有高压线触地时 不要大步奔跑 而要单足或并足跳离线路触地点 第4章三相电路 下页 上页 返回 在雷雨天气 特别是荒郊野外 如有人在大树下避雨人体遭遇到落雷而致伤亡 这是大气过电压造成的人体触电事故 4 雷击触电 2 触电防护 选用安全电压是防止触电事故的重要措施 在危险性较低的建筑物中为36V 在危险的建筑物中为24V 在特别危险的建筑物中为12V 1 安全电压 第4章三相电路 下页 上页 返回 接地保护 就是将电气设备的金属外壳或构架与大地可靠联接 以防止因漏电而可能发生的触电 接地保护适用于中性点不接地的三相供电系统 2 接地保护 a 电气设备外壳不接地 b 电气设备外壳接地接地保护 第4章三相电路 下页 上页 返回 在1000V以下的中性点接地的三相四线制系统中 为了防止触电事故 把电气设备的外壳或构架与系统的零线 中性线 相连 即接零保护 接零保护