学习情境四三相交流电路的分析测量及安装PPT课件

1、下一页 返回一、任务分析 含有三个频率相同，有效值相等而相位互差1200的正弦电压（或电流）称为三相交流电路，在发电、输电、配电与用电各领域广泛应用。通过一台最简单的三相交流发电机，产生三相正弦电压，并通过示波器对产生的三相电源进行测量。第1页/共53页 目前电力工程上普遍采用由三个幅值相等、频率相同（我国电网频率为50HZ），彼此之间相位互差120o的正弦电压所组成的供电相系统。 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、

2、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。第2页/共53页三相绕组n单相绕组（是转动的）亦称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。+SN铁心绕组+SN+SN+SN+SN+SN+SN+SN：定子铁心内圆周表面有槽，放入三相电枢绕组。1L1L 1L1L 2L2L 3L 3L1L1L 2L2L 3L3L 第3页/共53页tUu sinm1 )120sin(m2 tUu )120sin()240sin(mm3 tUtUu 三相电源是由三相发电机产生的频率相同、幅值相等、相位互差120的三相对称正弦电压。UmUm t02u1u3u2 三相交流电压出现正幅 值（

3、或相应零值）的 顺序称为 。在此相序为1-2-3-1称为 在电力系统中一般用区别1、2、3三相。第4页/共53页tUu sinm1 )120sin(m2 tUu )120sin(m3tUu也可用相量表示：120U1U3U2120120三相电压相量图特点为：0221 UUU0321 uuu 频率相同、幅值相等、相位互差120的三相电压称为。o3120UU o2120 UUo10UU 第5页/共53页N中点或零点N1L2L3L 把发电机三相绕组的末端 联接成一点。 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接。1L2L3L1L 2L 3L 1U2U3U12U23U31U火线

4、中线(零线)火线火线线电压相电压目前，我国供电系统线电压 380V，相电压220V。 三相四线制第6页/共53页NN1L2L3L1U2U3U12U23U31U2112UUU 3223UUU 1331UUU pl3UU 线、相电压关系式相量图U1U3U212U30o30o30o23U31U 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:lUo223303UU o112303UU o331303UU 第7页/共53页1L2L3L 发电机三相绕组依次首尾相联，引出三条线，称为三角形联接。plUU 第8页/共53页例4.1 星形联结的对称三相电源，如图所示，已知相压为

5、220V，试求其线电压。若以 为参考相量，写出 ABUBCUCAU。380V220V33plUU0A0220U0CA0BC0AB1503809038030380UUU解：若则第9页/共53页 1 当发电机的三相线圈连接成星形，设线电压 ,试写出相电压 的表达式。 2 欲将三相电源接成星形连接，如果误将X、Y、C连成一点（中性点），是否也可以产生对称的三相电压？试画出在此情况下的电压相量图。如 ,则 各为多少？思考与练习第10页/共53页 一、 任务分析返回下一页二、 相关知识三、任务实施四、任务考评五、知识拓展六、思考与练习 第11页/共53页一、任务分析 三相电源Y型连接，三相灯组负载星形连

6、结，同时将三相负载与三相电源连接，分别测量三相负载的线电压、相电压、相电流、中性线电流、电源与负载中点间的电压。第12页/共53页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，如。 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，但各相的复阻抗一般不相等，所以不是三相对称负载。如第13页/共53页1L2L3L1U2U3UNi2i3iNi1N1Z2Z3Z每相负载中的电流为:111ZUI 222ZUI 333ZUI 中性线中的电流为:321

7、NIIII 若负载对称，即U1U3U2I3I1I2对称负载相量图0321N IIII三相交流电动机o3120UU o2120 UUo10UU ZZZZ 321第14页/共53页 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。 如果三相负载不对称, 中线上就有电流IN通过, 此时中线是不能被除去的, 否则电气设备不能正常工作。二、相关知识第15页/共53页V22033803lp UU解: 相电压选为参考相量, 则:1 U 例 在如图（a）所示的三相四线制电路中, 线电压U=380 V, 试求各相负载电流及中线电流8j6,5,3j4321 ZZZ中线电流为321III

8、IN A120445120220222 ZUIA1 .17322 1 .53101202208j6120220333ZUIA9 .36449 .3652203j4220111 ZUIA1 .975 .621 .17322 120449 .3644i2i3iNi1N1Z2Z3Z1L2L3L1U2U3UN第16页/共53页 例 图中电源电压对称，线电压U=380 V ，负载为 电灯组，每相电灯（额定电压220V）负载的电阻400。试计算：(1) 求负载相电压、相电流；(2) 如果1相断开时，其他两相负载相电压、相电流；(3) 如果1短路时，其他两相负载相电压、相电流；(4) 如果采用了三相四线制，

9、当1相断开、短路时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）。V2203380321 UUUA55. 0400220321 III1U 3U i2i3i1N1Z2Z3Z1L2L3L1U2U3UN2U 第17页/共53页(2) 如果1相断开时，其他两相负载相电压、相电流；1U 3U i2i3i1N1Z2Z3Z1L2L3L1U2U3U2U 串联）串联）V(190238032 UU01 I灯暗）灯暗）A(475. 040019032 II(3) 如果1短路时，其他两相负载相电压、相电流；线电压）线电压）V(38032 U

10、U灯亮）灯亮）A(95. 040038032 II 超过了的额定电压，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1相短路电流很大将熔断器熔断。中线的作用是什么？ 三相负载不对称时，保证三相负载相电压等于电源相电压。第18页/共53页二、相关知识 例4.3 有一星形连接的三相对称负载，每相的电阻R=60，感抗XL=8,接在线电压为380V的对称三相电源上。试求：各相电流。解：220VV338031PUU以U相电压为参考相量，则V02200UUA5322Aj86220Z0UUUI根据对称性，可得A17

11、3220VIA67220WI第19页/共53页二、相关知识2. 不对称负载 当三相负载不对称时，称为不对称三相负载。作星形连接时，必须采用三相四线制接法，即YN接法，而且中性线必须牢固连接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。 中性线断开会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的相相电压过高，使负载遭受顺坏；负载重的相相电压又过低，使负载不能正常工作。对于三相负载，必须一律采用YN接法。第20页/共53页1 将对称三相负载接到三相电压源，试比较负载作星形连接和三角形连接两种情况下的线电流和功率。2 每相阻抗 的对称 连接负载接到U=6600V的三相电压源，每根端线的阻抗 试求负载的相电流

12、、总功率、电压源的总功率。六、思考与练习j60)(105Zj4)(21Z第21页/共53页 一、 任务分析返回下一页二、 相关知识三、任务实施四、任务考评五、知识拓展六、思考与练习 第22页/共53页 一、任务分析 三相电源Y型连接，三相灯组负载三角形形连结，同时将三相负载与三相电源连接，分别测量三相负载的线电压、相电压、相电流、中性线电流、电源与负载中点间的电压。第23页/共53页i2i3i131Z12Z23Z12i23i31i每相负载中的电流为:121212ZUI 232323ZUI 313131ZUI 各线电流为:31121III 12232III 23313III 若负载对称，即I1I

13、2I3I31I12I23U12U31U23O30对称负载相量图pl3II o121303 IIo313303 IIo232303 II ZZZZ 3123121L2L3L12u23uNu31第24页/共53页 例 如图 所示的三相三线制电路中, 各相负载的复阻抗Z=(6+j8) , 外加线电压380V,试求正常工作时负载的相电流和线电流。 i2i3i1Z12i23i31iZZA3810380PZUIl式中, 每相阻抗为： 10862222XRZ则线电流为：A8 .653833Pl II解：由于是所以 每相相电流为：第25页/共53页 二、相关知识例4.4 三角形连接的对称负载，每相负载的复阻抗

14、 ，接于线电压为380V的三相电源上，试求：负载的相电流和线电流。解：5310j860Z阻抗其相电流为38AA10380LPZUI故线电流为65.8A38A33PLII相电压与相电流的相位差053第26页/共53页三相负载采用何种联接方式由决定。当负载额定电压等于电源电压时采用联接；当负载额定电压等于电源电压时采用联接。二、相关知识第27页/共53页五、知识拓展 图4-11 三相异步电动机星三角连接第28页/共53页 1. 三角形连接的电阻负载的线电压为380V，线电流为32A。求电阻值 2. 有三个星形连接 电阻，它与三个三角形连接的电阻等效，这三个电阻值各为多少？六、思考与练习 第29页/

15、共53页 一、 任务分析返回下一页二、 相关知识三、任务实施四、任务考评五、知识拓展六、思考与练习 第30页/共53页 由于工程上广泛使用三相交流电源，三相交流电路功率的测量就成了很重要的工作。按其电源和负载的连接方式的不同，三相交流电路常采用的两种系统是三相三线制和三相四线制，本任务采用三相电动机为三相三线制对称负载三相四线制照明负载为不对称负载，采用单相功率表组成一表法、二表法、和三表法进行测量其功率。一、任务分析第31页/共53页321PPPP 三相总的有功功率等于各相功率之和。，三相总功率为 cos33PPPIUPP Pl3UU PlII PlUU Pl3II cos3llIUP 当对

16、称负载是星形联接时，当对称负载是三角形联接时，是相电压与相电流的相位差角对称不论负载是何种联接方式总功率为：是相电压与相电流的相位差角第32页/共53页321QQQQ 三相总的无功功率等于各相无功功率之和。当时，三相总功率为: sin33PPPIUQQ sin3llIUQ ll3IUS 当时，三相总功率为:22QPS三相总的视在功率S=3UPIP第33页/共53页A22103380 22l863 UZUIIPPl 例 三相对称负载() , 接在线电压上, 试求负载为星形（）接法和三角形（）接法时, 三相电路的总有功功率。i2i3NZi11L2L3L12u23uNZZ解： cos3llYIUP

17、kW68. 81 .53cos223803o Pl3II 22863803 A8 .65 i2i3i1Z12i23i31iZZ cos3llIUP 1 .53cos8 .653803kW26 注意：在电源电压不变时, 同一负载由星形改接为三角形联接时, 功率增加到原来的 3 倍。8 j6 Z1 .5310 则三相总功率为：第34页/共53页1 三相电路的功率 在三相电路中，三相负载吸收的有功功率等于各相有功功率之和二、相关知识3P3P32P2P21P1P1321coscoscosIUIUIUPPPP 在对称三相电路中，由于负载的电压、电流有效值和阻抗角 都相等，故总的对称三相负载有功功率为co

18、s3PPIUP 第35页/共53页例4.5 对称三相三线制的线电压为380V，每相负载阻抗为 ,求负载形连接时的三相有功功率。解： 负载为Y形连接时：相电压 相电流负载为连接时： 二、相关知识220V338031LPUU22A10220LP II8712Wcos53.1222203cos30PPIUP第36页/共53页2 三相有功功率的测量方法（1）一表法二、相关知识图4-12 一表法测量三相电路功率第37页/共53页2 三相有功功率的测量方法（2）两表法二、相关知识图4-12 两表法测量三相电路功率第38页/共53页2 三相有功功率的测量方法（2）三表法二、相关知识图4-13 三表法测量三相

19、电路功率第39页/共53页1. 任务内容及步骤 （1） 根据被测负载正确选用功率表。 （2） 选择适当的功率表的量程。 （3） 功率表的接线一定要按照“发电机端守则”进行接线。 （4） 两表法测三相功率，总功率应为两表读数的代数和。三表法测量三相功率时，总功率应为三表读数的代数和。三、任务实施第40页/共53页四、任务考评序序号号考核考核内容内容考核考核项目项目配配分分检测检测标准标准得得分分1 1选择功率选择功率表表类型类型了解了解不同类型的功率表不同类型的功率表，学会学会选择功率表选择功率表2020选择选择不正确扣不正确扣20分分2 2功率表量功率表量程程的选择的选择正确正确选择功率表的量

20、程选择功率表的量程2020选择选择不正确扣不正确扣20分分3 3功率表的功率表的接线接线掌握掌握功率表的接线方法功率表的接线方法3030接线接线不正确扣不正确扣30分分4 4功率表的功率表的读数读数学会学会正确读取功率表正确读取功率表指指针针指示的数据指示的数据3030读数读数不正确扣不正确扣20分分合计合计10100 0分分表4-4评分标准第41页/共53页五、知识扩展PWPWLR图4-21 功率表的错误接线VR 实际测量中，如果功率表接线正确，但指针仍反转，这种情况一是发生在负载端含有电源，并且负载不是消耗而是发出功率时；二是发生在三相电路的功率测量中。这时，为了取得正确读数，必须在切断电

21、源之后，将电流线圈的两个接线端对调，同时将测量结果前面加上负号。第42页/共53页 1 有一个三相对称负载，每相负载的电阻 ,感抗 ,如果负载接成星形，接到线电压为380V的三相对称电源上，求负载的相电流、线电流及有功功率，并作相量图。 2 如果将上题所给负载改接为三角形，接于380V的对称三相电源上，求负载的相电流、线电流及有功功率，并作相量图。六、思考与练习第43页/共53页小结第44页/共53页 1. 在电力系统中三相电源是频率相同、幅值相等、相位互差120的一般用区别1、2、3三相。2. 星形联接的电源pl3UU 3. 在低压配电系统中，通常采用三相四线制（三根火线，一根中线），如果为，如果才能保证负载正常工作，所以，中线不允许接开关或熔断器。 4. 三相负载可以星形联接，也可以三角形联接，采用何种决定。第45页/共53页 5. 三相对称负载星形联接plpl,3IIUU 6. 三相对称负