电工学上同步辅导第5章

1、123NS AXe在两磁极中间，放一个线圈。在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，圈中产生感应电动势，其方向由其方向由AX。让线圈以让线圈以 的速度顺时的速度顺时针旋转。针旋转。 合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到线圈两端便可得到单相单相交流电动势。交流电动势。tEeAXsin24SN+_eeU1U2定子定子转子转子+e1e2e3+ 5铁心铁心（作为导磁路经）（作为导磁路经）三相绕组三相绕组: 直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁定子定子转子转子发电机结构发电机结构tEu sinm1 )1

2、20sin(m2 tEu )120sin(m3 tEu UUU 01)23j21(1203 UUU)23j21(1202 UUU三相电压的特征：三相电压的特征：大小相等大小相等频率相同频率相同相位互差相位互差1206U2U1 . .120120120U3 .tUu sinm1 )120sin(m2 tUu )120sin(m3 tUu UUU 01 1202UU 1203UUuOu1u2u32 120 240 360t 7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 00321 uuu即：即：0321 UUU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8N L2

3、 L3L1NU1V1W1(1) 联接方式联接方式中性点中性点321UUU、312312UUU、 UP UL3u+1u2u12u+31u23u92112UUU 3223UUU 1331UUU 由相量图可得由相量图可得 30303112UU 1U3U2U12U2U L1NL2L3+1u+31u2u3u12u23u10 p 相电压相电压线电压线电压 时时结结结论：电源结论：电源形联形联UUl 且且超超线线电电压压形形联联结结时时结结论论：电电源源,3,Y PUUl 。三三相相线线电电压压也也是是对对称称的的前前相相应应的的相相电电压压 ,30 303223UU 303331UU+L2L1L312uB

4、CU31u23u11短路短路+E三个电源串接三个电源串接能否造成短路？能否造成短路？直流电源行吗？直流电源行吗？1u3u2u问题讨论问题讨论+-EEE直流电源串接不行，直流电源串接不行，三相交流电源可以，三相交流电源可以， 为什么？为什么？121u3u2u三相交流电源中三个三相交流电源中三个电源可以串接的原因电源可以串接的原因在于：在于： 三个电源的电压任三个电源的电压任何瞬间相加均为零。何瞬间相加均为零。uOu1u2u32 120 240 360t 1314L3三相四线制三相四线制380/220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

5、相负载伏的三相负载15+1u2u3u+Z1Z2Z3Ni1i321III、N 电源中性点电源中性点N 负载中性点负载中性点1i2i3i16P3UUlPIIl Y 联结时：联结时：321NIIII 333222111 ZUIZUIZUI +1u2u3u+Z1Z2Z3Ni1i1i2i3i17+1u2u3u+Z1Z2Z3Ni1i1i2i3i负载对称时负载对称时,中性线无电流中性线无电流,可省掉中性线，可省掉中性线，称为三相称为三相三线制。三线制。0321N IIII中中线线电电流流321ZZZ因为三相电压对称，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。P3UUl 负载对称无中性

6、线时负载对称无中性线时 负载对称时，负载对称时，只需计算一相电只需计算一相电流，其它两相电流，其它两相电流可根据对称性流可根据对称性直接写出。直接写出。A15010A9010 A3010321 III可可知知：如如：18例例1 1：灯组，若灯组，若R1=R2= R3 = 5 ，求线电流及中性线电流，求线电流及中性线电流IN ; 若若R1=5 , R2=10 , R3=20 ,求线电流及中性求线电流及中性 一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压源线电压 。负载为电。负载为电V)30314sin(238012 tu线电流线电流 IN 。N+1uN

7、R1R2R3L1L2L32u3u1i2i3iNi19中性线电流中性线电流0321N IIII解：解： 已知：已知：V3038012 UV02201 U A044A50220111 RUI(1) 线电流线电流 三相对称三相对称A120442 IA120443 IN+1uN R1R2R3L1L2L32u3u1i2i3iNi20(2) 三相负载不对称三相负载不对称（R1=5 、R2=10 、R3=20 ） 分别计算各线电流分别计算各线电流中性线电流中性线电流A12011A20120220333 RUIA12022A10120220222 RUIA1929 A12011A12022A044321N I

8、IIIA044A50220111 RUI21解解: (1) 中性线未断中性线未断L1 L1L2 L3 L1L1 R1R3R2L1L2NL3N 22 3+3u 2u 1u L2L3L1 此时负载中性点此时负载中性点L1V380,V380,0,03313212211 UUUUUUUU23L1 L2 、 L3相灯仍承受相灯仍承受220V电压电压, 正常工作。正常工作。A7 .1202103803223 RRUIV127107 .1222 IR UV254207 .1233 IR UiL2L3+ R1R3R2L1L2NL3N 24255.3 负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路321III

9、、12I23I31IL1+12u12i23u31uL2L3i1i2i323i31iZ31Z12Z2326(2) 相电流相电流121212ZUI 232323ZUI 313131ZUI (1) 负载相电压负载相电压=电源线电压电源线电压即即: UP = Ul即即相电流：相电流：312312III、线电流：线电流： 321III、L1+12u23u31ui1i2i3Z31Z12Z23L2L312i23i31i27相量图相量图I23I12I30负载对称时负载对称时, I2I3(3) 线电流线电流。3 30 0且且落落后后相相应应的的相相电电流流( (相相电电流流) ), ,3 3线线电电流流联联接接

10、时时对对称称负负载载 : :结结论论 P IIl由相量图可求得由相量图可求得31121III 12232III 23313III ZUIIIIPP312312 RXarctan312312 lIIII 321PP330cos2IIIl U23U12U3131I 1I28303121II303303313232IIII负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系29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31应作应作 Y 联结联结 三相电动机绕组可以联结成星形，也可以

11、联结成三三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，而照明负载一般都联结成星形角形，而照明负载一般都联结成星形(具有中性线具有中性线)。30llIIUU31 ,pp 对称负载对称负载 联结时：联结时： PPPPcos3cos3 llIUIUP 同理同理ppppsin3 sin3 llIUIUQ llIIUU pp ,31对称负载对称负载Y联结时：联结时：相电压与相相电压与相电流的相位差电流的相位差当负载对称时：当负载对称时：P = 3Up Ipcos pllIUIUQPS3 3 PP22 所以所以31 有一三相电动机有一三相电动机, 每相的等效电阻每相的等效电阻R = 29 , 等效等效

12、 感抗感抗XL=21.8 , 试求下列两种情况下电动机的相电流、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，并比较所得的结果：线电流以及从电源输入的功率，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:解解: (1)A1 . 6A8 .212922022PP ZUIW8 .2129291 . 63803cos322 llIUPWk2 . 38 . 01 . 63803 32Wk2 . 3W8 . 05 .102203co

13、s3 llIUPA1 . 6A8 .212922022PP ZUI(2)A5 .103P IIl 比较比较(1), (2)的结果的结果: 有的电动机有两种额定电压有的电动机有两种额定电压, 如如220/380 V。当电源电压为当电源电压为380 V时时, 电动机的绕组应联结成星形；电动机的绕组应联结成星形；当电源电压为当电源电压为220 V时时, 电动机的绕组应联结成三角形。电动机的绕组应联结成三角形。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

14、流增大比星形联结情况下的线电流增大 倍倍。333例例2:L1L2L3 ZYR 线电压线电压Ul为为380 V的三相电源上，接有两组对称的三相电源上，接有两组对称三相电源：一组是三角形联结的电感性负载，每相三相电源：一组是三角形联结的电感性负载，每相阻抗阻抗 ; 另一组是星形联结的电阻性另一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻负载，每相电阻R =10 , 如图所示。试求：如图所示。试求：各组负载的相电流；各组负载的相电流；(2) 电路线电流；电路线电流；(1)(3) 三相有功功率。三相有功功率。 373 .36Z设设解：解：V038012 UV302201 U则则34 A37-47.10A3736

15、.303801221 ZUI A03-22Y1Y1 RUI A6713.1803-37347.101 I A7 .463830226713.18Y111 III351U12U1IWkWW.coscosYY24144809546223803801318380333llllIUIUPPP-30o-67o-46.7oY1I 1I36 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) S

16、1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：A3A2A1S2Z12Z2337或：或：P =I 2R P =UIcos tg =XL / R 223/32.17220PPIUZllIUP3cos 68. 0 1568. 022cos ZR 1 .16733. 022sin ZXL 解：解：(1) 由已知条件可求得由已知条件可求得A3A2A1S2Z12Z2338(2) S1闭合、闭合、S2断开时断开时 A1 = A3 = 10A A2 =17.32 A 流过电流表流

17、过电流表 、 的电流变为相电流的电流变为相电流 IP，流过电流表流过电流表 的电流仍的电流仍为线电流为线电流Il 。因为开关因为开关S均闭合时均闭合时 每相有功功率每相有功功率 P =1.5 kW 当当 S1合、合、S2断时，断时，Z12、Z23 的相电压和相电流不的相电压和相电流不变，则变，则P12、P23不变。不变。P = P12+P23 = 3 kWA3A2A1S2Z12Z2339A2 = 0A I1I2 P = 1/4 P12+ 1/4 P23 +P31 = 0.375 W+ 0.375 W+ 1.5 W = 2.25 kWA3A2A1SS2Z12Z23401i11i12iPu+41A

18、605 . 0220407021 IA6046.25 A5 .464 .3021111 IIIA01220603011 IA01818. 8 VU .设设 =220 01i11i12iPu+42三层三层二层二层一层一层Cu+ 某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼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，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，时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因这又是什么原因？P 43 (2) 当