武汉理工大学电工学课件第四章

1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 + + _ _ ee AX 定子定子 转子转子 定子定子 转子转子 发电机结构发电机结构 铁心铁心（作为导磁路经）（作为导磁路经） 三相绕组三相绕组 + eAeBeC X AB Y C Z + 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 tEe sin mA )120sin( mB tEe )120sin( mC tEe EEE 0 A ) 2 3 j 2 1 (120 B EEE ) 2 3 j 2

2、 1 (120 C EEE + eAeBeC X AB Y C Z + 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 EB EA . . 120 120 120 EC . tEe sin mA )120sin( mB tEe )120sin( mC tEe EEE 0 A 120 B EE 120 C EE 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 对称三相电动势的瞬时值之和为对称三相电动势的瞬时值之和为 0。 0 CBA eee即即： 0 CBA EEE 或或 三个正弦交流电动势满足以下特征：三个正弦交流电动势满足以下特征： 下一页下一页总目录总目录 章目录章

3、目录返回返回上一页上一页 (1) 联接方式：联接方式： 中性点中性点 CBA UUU 、 CABCAB UUU 、 、Up C U + + B U + A U 、Ul X Y Z N B C A eA + eC + eB + AB U + + BC U + CA U 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 BAAB UUU CBBC UUU ACCA UUU 由相量图可得由相量图可得 30 B U AB U A U C U B U A X Y Z N B C eA + eC + eB + C U + + B U + A U AB U + + BC U + CA U 303

4、AAB UU 303 P U 30 L U 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 p 相相电电压压线线电电压压 时时结结论论：电电源源形形联联 UU l 结 结论结论: 电源电源Y联结时联结时, 线电压线电压 , 且超前相应且超前相应 的相电压的相电压 300 , 三相线电压也是对称的。三相线电压也是对称的。 P Pl l U U3 3U U + + + B A C AB U CA U BC U BC U 90903303 LPBBC UUUU 1501503303 LPCCA UUUU 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 下一页下一页总目录总目录

5、 章目录章目录返回返回上一页上一页 C 三相四线制三相四线制 380/220380/220伏伏 额定相电压为额定相电压为 220伏的单相负载伏的单相负载 额定线电压为额定线电压为 380伏的三相负载伏的三相负载 S 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 N I CBA III 、 a I + ZB ZC ZA A U B U C U + + A I B I C I N 电源中性点电源中性点N 负载中性点负载中性点 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 PL 3UU PL II Y 联结时：联结时： CBAN IIII A I B I C I N I

6、a I + ZB ZC ZA A U B U C U + + 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 ZA N I A U + A I C C C C C C B B B B B B Z Z U U I I Z Z U U I I: :同理同理 B I B U + ZB C I C U + ZC A A A Z U I 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 A A A Z U I C C C B B B :同理 Z U I Z U I 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 C CB BA A Z ZZ ZZ Z因因为为三三相相电电

7、压压对对称称，且且 所以负载对称时，所以负载对称时，三相电流也对称。三相电流也对称。 负载对称时，只需计算一相电流负载对称时，只需计算一相电流， 其它两相电流可根据对称性其它两相电流可根据对称性 直接写出。直接写出。 A15010 A9010 A3010 C B A I I I 可可知知： 如如： 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 4. 负载对称时负载对称时,中性线上中性线上无无电流电流, 可可省掉省掉中性线。中性线。 （实际上不能省！）（实际上不能省！） 0 CBAN 2IIII 中线电流 结论结论: 1. 负载对称时，负载对称时，三相电流也对称。三相电流也对称。

8、P 33 L UU A I B I C I N I + ZB ZC ZA A U B U C U + + 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 CBA C C B B A A 111 ZZZ Z U Z U Z U U NN NNANA UUU 中点偏压中点偏压: A B C NA U 负载相电压负载相电压: NNBNB UUU NNCNC UUU 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 例例1 1： 一星形联结的三相电路，电源电压对称。一星形联结的三相电路，电源电压对称。 设电源线电压设电源线电压 负载为电灯组，若负载为电灯组，若RA=RB= RC

9、= 5 ，求求线电流线电流 及中性线及中性线电电流流 IN ; (2) 若若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,求求线电流及中性线电流及中性 线电流线电流 IN 。 V)30314sin(2380 AB tu N + + + B I C I A I N I A U B U C U N RA RB RC A C B 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 中性线电流中性线电流 0 CBAN IIII 解：解：已知：已知： V30380 AB U V0220 A U A044A 5 0220 A A A R U I (1) 线电流线电流 三相对称：三相对称： A1204

10、4 B I A12044 C I N + + + B I C I A I N I A U B U C U N RA RB RC A C B 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 (2) 三相负载不对称三相负载不对称（RA=5 、RB=10 、RC=20 ） 应该应该分别计算分别计算各线电流。各线电流。 中性线电流中性线电流 A12011A 20 120220 C C C R U I A12022A 10 120220 B B B R U I A1929 A12011A12022A044 CBAN IIII A044A 5 0220 A A A R U I 下一页下一页总目

11、录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 断开断开 则则节点电压：节点电压：设设 ,V0220 A U 20 1 10 1 5 1 20 120220 10 120220 5 0220 111 CBA C C B B A A RRR R U R U R U U NN V1917.83 V)2 .27j6 .78( V131288 NCC NN UUU V139249 NBB NN UUU V11144 NA NNA UUU NN RB RC . RA + + + + + + + A I B I C I A U B U C U N U A NB U NC U N U N 5 10 20 下一页

12、下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 结论：结论： 1. 不对称三相负载作星形联结且无中性线时不对称三相负载作星形联结且无中性线时, 三相三相 负载的负载的相电压、相电流均相电压、相电流均不对称不对称。 2. 照明电路属照明电路属三相不对称负载三相不对称负载，必须采用必须采用三相四线三相四线 制制供电方式供电方式，且且中性线上不允许接刀闸和熔断器。中性线上不允许接刀闸和熔断器。 A118 .28A 5 11144 A A A R U I N A13994.24A 10 1394 .249 B B B R U I N A1314 .14A 20 131288 C C C R U

13、I N 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 保证保证负载的负载的 相电压对称相电压对称 不允许接不允许接 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 解解: ( 1) 中性线中性线未断未断开：开： C 0 N I 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 此时负载中性点此时负载中性点 V380, V380, 0,0 CAC BBAB AA UUU UUU UU C C + + A U B U C U 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 B、C相灯仍承受相灯仍承受220V 电压电压, 正常工作。正常工作。 A7 .

14、12 0210 380 CB BC RR U I V127107 .12 BB IR U V254207 .12 CC IR U C I B C + + 10 20 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 CBA III 、 AB I BC I CA I ZAB ZBC ZCA A C B + + + CA U AB U BC U BC I AB I CA I A I B I C I 负载相电压负载相电压=电源线电压电源线电压 即即: UP = UL 即即 4.3 三相负载的三角形连接三相负载的三角形连接 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 相电流相

15、电流 AB AB AB Z U I BC BC BC Z U I CA A CA Z U I C ZAB ZBC ZCA A C B + + + CA U AB U BC U BC I AB I CA I A I B I C I 相电流：相电流： CABCAB III 、 线电流：线电流： CBA III 、 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 相量图相量图 I BC I AB I U BC U AB U CA 30 当负载对称时当负载对称时, A I CA I I B I C 线电流：线电流： 。 3030且落后相应的相电流且落后相应的相电流 (相电流),(相电流),

16、3 3线电流线电流 联接时联接时对称负载对称负载 P IIl : :结论结论 由相量图可求得由相量图可求得: CAABA III ABBCB III BCCAC III Z U IIII P PCABCAB R X arctan CABCAB l IIII CBA 0 303 ABA II 0 303 BCB II 0 303 CAC II 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 例例: 负载的额定电压负载的额定电压 = 电源的线电压电源的线电压 应作应作 联结联结 负载的额定电压负载的额定电压 = 电源线电压电源线电压 3 1 应作应作 Y 联结联结 1. 三相电动机绕组

17、可以联结成三相电动机绕组可以联结成星形星形，也可以联结成，也可以联结成 三角形三角形，而，而照明照明负载一般都联结成负载一般都联结成星形。星形。 （一定要有（一定要有中性线中性线）。）。 几点说明：几点说明： 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 ll IIUU 3 1 , pp 对称负载对称负载 联结时：联结时： PPPP cos3cos3 llI UIUP 同理同理 pppp sin3 sin3 ll IUIUQ ll IIUU pp , 3 1 对称负载对称负载Y联结时：联结时： 相电压与相电压与 相电流的相电流的 相位差相位差 当负载对称时：总有功功率当负载对称时

18、：总有功功率 P = 3Up Ipcos p LLPP 22 3 3 IUIUQPS 所以所以 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 1.1.单相功率的测量单相功率的测量 - - 电动式瓦特计电动式瓦特计 * * i1 i2 u 负负 载载 电流线圈电流线圈 电压线圈电压线圈 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 2. 三相功率的测量三相功率的测量 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总功率为三个功率表测得数据的总和。 (1). 三相四线制接法，用三个功率表测量：三相四线制接法，用三个功率表测量： * * 1 W * *

19、2 W * * 3W 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 三相总功率等于两表测得数据之三相总功率等于两表测得数据之代数和代数和。 (2) 三相三线制的电路中，用二表法测功率：三相三线制的电路中，用二表法测功率： B u C i B i A i AC u A C B C u A u A Z B Z C Z u BC 1 W * * 2 W * * 结论：三相总功率等于两表测得数据之和。结论：三相总功率等于两表测得数据之和。 每单个功率表的读数没有意义，每单个功率表的读数没有意义， 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 两表法测量功率的原理：两表法测量

20、功率的原理： BCBACA uiui BAC iii 结论：三相总功率等于两表测得数据之和。结论：三相总功率等于两表测得数据之和。 每单个功率表的读数没有意义，每单个功率表的读数没有意义， 实验用的实验用的三相瓦特计实际上就是根据三相瓦特计实际上就是根据 “二表法二表法”的原理设计的。的原理设计的。 CCBBAA iuiuiup CBBCAA uuiuui 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 求：求： 功率表功率表W1、W2的读数。的读数。 例例 2W * * 电机电机 A I C I CB U A C B AB U 1 W * * 电机的功率为电机的功率为 2.5 k

21、W, （设电机为星形接法，（设电机为星形接法，N为其中点。）为其中点。） 电源线电压为电源线电压为380V，各相，各相对称。对称。 已知：已知： 866.0cos 。 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 2W * * 电机电机 A I C I CB U A C B AB U 1 W * * 866. 03803 105 . 2 3 （1）求电流大小）求电流大小 oscIU3P ll oscU3 P I l l A386. 4 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 2W * * A I C I CB U A C B AB U 1 W * * ZB Z

22、A ZC N AU V0220U NA 设：设： ANU AB U BC U CA U CBU （2）求电流、电压的相位关系）求电流、电压的相位关系 则：则： V30380U AB V90380U BC V90380U CB 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 2W * * A I C I CB U A C B AB U 1 W * * ZB ZA ZC N AU AB U AN U A I ABA UI 、 间的相位差间的相位差 60 1 1 已知电机的已知电机的866.0cos 30866.0cos -1 30386.4 A I 下一页下一页总目录总目录 章目录章目

23、录返回返回上一页上一页 A U AB U BC U CA U CB U A I B I C I 1AAB1 oscIUP 2CCB2 oscIUP A90386.4I C 同理，由相量图可得同理，由相量图可得 0 2 CBC UI 、间的相位差间的相位差 W1的读数为的读数为 833.3瓦瓦 W2的读数为的读数为 1666.7瓦瓦 W3 .833 60osc386.4380 W7 .1666 0osc386. 4380 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 正误判断正误判断 Z U I l l BA AB A ZZ U I BA AB A ZZ U I Z U Il P

24、P 3II l P UU l P 3UU l Z U I P P A I B I C I N I a I + ZB ZC ZA A U B U C U + + 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 A AB 3 Z U I A Wcos23 20 220 3803 P Wcos53 20 220 3803 P Wcos53 20 220 2203 P 正误判断正误判断: 5320 V30380 AB Z U 三相负载对称三相负载对称 已知：已知： 电压有效值相量错电压有效值相量错 阻抗角错阻抗角错 电压有效值相量错电压有效值相量错 A AB A Z U I 3 301 A

25、 AB A Z U I 3 301 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 有一三相电动机有一三相电动机, 每相每相的等效电阻的等效电阻R = 29 , 等效等效 感抗感抗XL=21.8 , 试试求求下列两种情况下电动机的下列两种情况下电动机的相电流相电流、 线电流线电流以及从电源以及从电源吸收的功率吸收的功率，并比较所得的结果：，并比较所得的结果： (1) 绕组联成星形，接于绕组联成星形，接于UL =380 V的三相电源上的三相电源上; (2) 绕组联成三角形，接于绕组联成三角形，接于UL=220 V的三相电源上。的三相电源上。 例例1: )(1 . 6AII Pl 解解

26、1: (-Y型型) A1 . 6A 8 .2129 220 22 P P Z U I W 8 .2129 29 1 . 63803cos3 22 LL IUP Wk2 . 38 . 01 . 63803 R XL Z cos 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 Wk2 . 3W8 . 05 .102203cos3 LL IUP A1 . 6A 8 .2129 220 22 P P Z U I 解解 (-型型): A5 .103 PL II 比较比较(1), (2)的结果的结果: 在三角形和星形两种联结法中在三角形和星形两种联结法中, 相电压、相电流相电压、相电流 以及功

27、率都未改变以及功率都未改变，仅，仅三角形联结情况下的线电流三角形联结情况下的线电流 比星形联结情况下的线电流增大比星形联结情况下的线电流增大 倍倍。 3 A B C 220V A B C 380V 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 有的电动机被设计为两种额定电压有的电动机被设计为两种额定电压, 如如220/380 V。 当电源当电源线线电压为电压为380 V时时, 电动机的绕组应联结成电动机的绕组应联结成星形星形； 当电源当电源线线电压为电压为220 V时时, 电动机的绕组应联结成电动机的绕组应联结成三角形三角形。 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页

28、上一页 例例2: C Z Y R 线电压线电压Ul为为380 V的三相电源上，接有两组的三相电源上，接有两组对称对称 三相负载三相负载：一组是：一组是三角形联结三角形联结的电感性负载，每相的电感性负载，每相 阻抗阻抗 ; 另一组是另一组是星形联结星形联结的电阻性的电阻性 负载，每相电阻负载，每相电阻R =10 , 如图所示。试求：如图所示。试求： 各组负载的各组负载的相相电流；电流； (2) 电路电路线线电流；电流； (3) 三相三相有功功率。有功功率。 373 .36Z 设设解：解： V0380 AB U V30220 A U 则则 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页

29、 322 010 30220 Y Y A0- A A R U I A6713.1803-37347.10 A I 7 .4638 30226713.18 Y A AAA III A 37 36.3 0380 AB AB Z U I A 0 3747.10 C Z Y R A I A I 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 A U AB U AY I A I A I LLLLY 0 3cos3cos 3380 18.13cos37338022 954614480 24 k W Y PPP U IU I -30o -67o -46.7o 下一页下一页总目录总目录 章目录章目

30、录返回返回上一页上一页 三相对称负载作三角形联结，三相对称负载作三角形联结，UL =220V，当，当S1、 S2 均闭合时，各电流表读数均为均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率，三相功率 P = 4.5 kW，试求，试求: 1) 每相负载的电阻和感抗；每相负载的电阻和感抗； 2) S1合、合、S2断开时断开时, 各电流表读数和有功功率各电流表读数和有功功率P； 3) S 1断、断、S 2闭合时闭合时, 各电流表读数和有功功率各电流表读数和有功功率P。 例例3： A A A S2 ZAB ZBC 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 或：或：P =I 2R P =UIcos tg =XL / R 22 3/32.17 220 P P I U Z LL 3 c