三相交流电路 PPT课件

第六节三相交流电路,一、三相交流电路的基本概念目前电力工程上普遍采用三相制供电。三相交流电路是由三个幅值相等、频率相同（我们国家电网频率为50HZ)、彼此之间相位互差120o电角度的单相交流电动势组成的电路。前面讲的交流电路，实际是三相电路的一相，因而称单相交流电路。另一方面，三相电路也可看作按一定规律组成的复杂交流电路，因而前面讨论的交流电路的一般规律和计算方法，在此仍然适用。,2020/5/6,1,三相制供电比单相制供电优越,在发电方面：三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大。,在输电方面：如果以同样电压将同样大小的功率输送到同样距离，三相输电线比单相输电线节省材料。,在用电设备方面：三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、运行特性好等等。,因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。,2020/5/6,2,1.三相交流发电机主要组成部分：,电枢（是固定的，亦称定子）：定子铁心内圆周表面有槽，放入三相电枢绕组。,磁极,三相绕组,n,单相绕组,（是转动的，亦称转子）,三相绕组的三相电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位相差120。,+,+,+,铁心,绕组,A,X,三相电源的产生,2020/5/6,3,由于电机结构的原因,这三相绕组所发出的三相电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位相差120。可将其表示为：,2、相量形式,2020/5/6,4,3、对称正弦量幅值相等,频率相同,相位互相差120的正弦量。,对称正弦量特点为：,120,120,120,三相电压相量图,2020/5/6,5,4、正弦量的相序,三相交流电在相位上的先后次序称为相序。,上述三相电源的相序为ABC（U、V、W)。在电力系统中一般用黄、绿、红区别A、B、C三相。,2020/5/6,6,二、三相电源1、星形联接,N,中性点或零点,把发电机三相绕组的末端接成一点，而把始端作为与外电路相联接的端点。这种联接方式称为电源的星形联结（Y)。,目前，我国供电系统线电压380V，相电压220V。,三相四线制,相电压：相线与零线之间的电压,线电压：相线之间的电压,火线(相线）,中性线或零线,火线(相线）,火线(相线）,2020/5/6,7,架空线路,电力线路,电缆线路,目前我国主要有：华东、华南、华中、华北、东北、西南、西北七大电力网。,2020/5/6,8,N,中性点或零点,火线(相线）,中性线或零线,火线(相线）,火线(相线）,线电压,相电压,根据KVL：,线电压是两个相应的相电压之差。,2020/5/6,9,各线电压与相电压之间的关系为:,三相电源各电压间的相量关系,线电压的有效值用表示,相电压的有效值用Up表示。由相量图可知它们的关系为:,2020/5/6,10,2.三角形联结,发电机三相绕组依次首尾相联，引出三条线，称为三角形联结(）。,根据KVL可得,UAB+UBC+UCA=0EAB+EBC+ECA=0因此，当电源的三相绕组采用三角形连接时，在绕组内部不会有环流产生。,2020/5/6,11,交流电路中的用电设备，大体可分为两类：一类是需要接在三相电源上才能正常工作的叫做三相负载,如果每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等，则为对称负载，如三相电动机。另一类是只需接单相电源的负载，它们可以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载，但各相的阻抗一般不相等，所以不是三相对称负载，称为三相不对称负载。如照明灯。,三、三相负载,2020/5/6,12,1.Y形联结,N,负载中电流:(略去线路阻抗),中性线中的电流为:,若负载对称，即,对称负载相量图,即，对称负载可以去掉中线。,例如：三相交流电动机,2020/5/6,13,线电压UL：两根相线（火线）之间的电压；相电压UP:一根相线与中性点之间的电压；线电流IL：流过每根相线上的电流;相电流IP:流过每相负载中的电流。,（1）几个概念,（2）负载采用三相四线制连接的特点：,1）相电流等于线电流，即IP=IL；2）加在负载上的相电压UP和线电压UL之间有如下关系；UL=UP3）若负载为三项对称电感性负载，则中性线电流为零。,2020/5/6,14,如果三相负载对称,中线中无电流,故可将中线除去,而成为三相三线制系统。但是如果三相负载不对称,中线上就会有电流IN通过,此时中线是不能被除去的,否则会造成负载上三相电压严重不对称,使用电设备不能正常工作。,中线的作用:中线在三相电路中的作用是既能为用户提供两种不同的电压,同时又为星形联接的不对称负载提供对称的220V相电压。因此,为了保证负载的相电压对称,在中线的干线上是不准接入熔断器和开关的,而且要用具有足够机械强度的导线作中线。,例题：P42例2-8,2020/5/6,15,例题：图中电源电压对称，线电压U=380V，负载为电灯组，每相电灯（额定电压220V）负载的电阻400。试计算：求负载相电压、相电流；(2)如果A相断开时，求其他两相负载相电压、相电流；(3)如果A相短路时，求其他两相负载相电压、相电流；(4)如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时，求其他两相负载相电压、相电流。,解：（1）负载对称时，可以不接中线，负载的相电压与电源的相电压相等（在额定电压下工作）。,2020/5/6,16,(2)如果A相断开时，其他两相负载相电压、相电流：,(3)如果A短路时，其他两相负载相电压、相电流：,超过了灯的额定电压，灯将被损坏。,(4)如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负载相电压、相电流。,因有中线，其余两相未受影响，电压仍为220V。但A相短路时电流很大，会将熔断器熔断。,2020/5/6,17,2、负载的三角形联接（形）,若忽略端线阻抗（ZL=0）,则电路具有以下关系：,uUV,(2)负载线、相电流之间的关系,线电压、相电压对应相等,(1)负载线、相电压之间的关系,各相负载相电流分别为：,2020/5/6,18,若负载对称，即,和,则负载相电流也是对称的，即,根据基尔霍夫电流定律，显然三个线电流也对称，若有效值用Il表示，则有IU=IV=IW=Il，且；相位上，线电流滞后相应的相电流30o。,uUV,2020/5/6,19,(3)各线电流由两相邻相电流决定。在对称条件下,线电流是相电流的倍,即,且滞后于相应的相电流30。,由上述可知,在负载为三角形联接时,相电压对称。若某一相负载断开,并不影响其他两相的工作。,相量图,2020/5/6,20,三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定。,当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联接；,当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联接。,注意,三相四线制,三角形联接,星形联接,2020/5/6,21,应用实例-照明电路,正确接法:每层楼的灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：,则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。,2020/5/6,22,照明电路的一般画法,2020/5/6,23,讨论,照明电路能否采用三相三线制供电方式？,A,C,B,.,.,.,一层楼,二层楼,三层楼,N,2020/5/6,24,设线电压为380V。A相断开后，B、C两相串联，电压UBC（380V）加在B、C负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为190V。,问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,情况如何?,分析：,结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。,2020/5/6,25,问题2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的1/4）结果如何？,结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。,分析,2020/5/6,26,关于零线的结论,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，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。,中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。,2020/5/6,27,负载对称时：,四、三相电路的功率,三相总有功功率：,2020/5/6,28,三相电路的功率,在三相负载对称的条件下：,2020/5/6,29,三相功率的测量,负载,A,C,B,N,三相总功率为三个功率表测得数据的总和。,三相