[物理]《电工电子技术Ⅰ》第5章 三相电路ppt课件

1、第第5章章 三相电路三相电路 5.2 负载星形结合的三相电路负载星形结合的三相电路5.1 三相电压三相电压5.3 负载三角形结合的三相电路负载三角形结合的三相电路5.4 三相功率三相功率小结小结5.1 三相电压三相电压5.1.1 三相电动势的产生三相电动势的产生NS AXe在两磁极中间，放一个线圈。在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定那么可知，线圈中根据右手定那么可知，线圈中产生感应电动势，其方向由产生感应电动势，其方向由AX让线圈以让线圈以 的速度顺时针旋转。的速度顺时针旋转。合理设计磁极外形，使磁通按正弦规律分布，合理设计磁极外形，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。线圈

2、两端便可得到单相交流电动势。tEeAXsin21、单相交流电动势的产生、单相交流电动势的产生2、三相交流电动势的产生、三相交流电动势的产生定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：首端首端末端末端三线圈空间位置各差三线圈空间位置各差120o转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋转。三个线圈中便的速度旋转。三个线圈中便产生三个以正弦规律变化的交流电动势。产生三个以正弦规律变化的交流电动势。U1U2V1V2W1W2e1e2e3U1U2V2W2SN 转子转子定子定子W1V1三相电动势三相电动势( () )- - 240sintEme3 ( () )- - 120sintEme2 sintEme1 )1

3、20sin(+ + tEm 5.1.2 三相电源的表示法三相电源的表示法1.瞬时值表达式瞬时值表达式()-=240sintEme3 ()-=120sintEme2 =sintEme1 )120sin(+=tEm Em 2e1e3e2.波形图波形图1E3E2E3.相量图相量图 - - 120120EEEE3210EE4.相量式相量式5.三相电源的特征三相电源的特征(1) 对称。对称。 大小相等，频率一样，相位互差大小相等，频率一样，相位互差120(2) 相序。相序。U1V1W1(3) 对称正弦量的瞬时值和与相量和为对称正弦量的瞬时值和与相量和为0。Em BeAeCe0 + + +321EEEe1

4、 +e2 +e3 =01E3E2E中线中线火线火线火线火线火线火线三相四线三相四线制供电制供电火线相线火线相线:L1L2L3中线零线：中线零线：N3e2e1eL1U1V1L3L2W1N5.1.3 三相电源的衔接三相电源的衔接星形接法星形接法332211eueueu 11、相电压：火线对中线间的电压。、相电压：火线对中线间的电压。120120120o o 01UUo- - 1202UUo o- - 2403UU3U2U 1U1u2u中线中线火线火线火线火线火线火线3e2e1eL1L3L2N3u2、线电压：两火线间的电压。、线电压：两火线间的电压。12u23u31u312312uuu留意规定的留意

5、规定的正方向正方向3223UUU- - 2112UUU- - 1331UUU- - 中线中线火线火线火线火线火线火线3e2e1eL1L3L2N3U12U2U1U23U31U2U- -1U- -3U- -3030302112UUU- - 3031U3223UUU- - -9032U1331UUU- - 15033U3.相、线电压相、线电压 间的关系间的关系12U 3031U23U 3032U31U 3033UUP：相电：相电压压在日常生活与工农业消费中，多数用户的电压等级为在日常生活与工农业消费中，多数用户的电压等级为V380 V220lPUU、 3PlUU线电压超前于相线电压超前于相应的相电压

6、应的相电压30oUl：线电：线电压压结论结论U1 、 U2 、 U3U12 、 U23 、 U31U1U2V2W1V1W2N三相四线制三相四线制三相三线制三相三线制星形衔接、引出中星形衔接、引出中线，为负载提供两线，为负载提供两种电压：种电压：相电压和线电压相电压和线电压星形衔接、不引出星形衔接、不引出中线，为负载提供中线，为负载提供一种电压：线电压一种电压：线电压U1U2V2W1V1W25.2 负载星形衔接的三相电路负载星形衔接的三相电路三相对称负载：三相对称负载： 接在三相电源上的每一相负载的阻抗值接在三相电源上的每一相负载的阻抗值与阻抗角都相等。与阻抗角都相等。相电流相电流IP：流过每一

7、相负载的电流流过每一相负载的电流线电流线电流IL ： 流过每一根火线的电流流过每一根火线的电流|Z1|=|Z2|=|Z3|1= 2= 3假设满足假设满足Z1=Z2=Z3:对称负载对称负载例：例：Z1=10 、Z2=j10 、Z3=-j10 能否为对称负载？能否为对称负载？不是不是三相四线三相四线2i相电流相电流IP(IP(负载上的电流负载上的电流) )：Z1Z3Z2线电流线电流IL(IL(火线上的电流火线上的电流) )：1iL3L1L2N1u2u3u2Ni3Ni1Ni3i1NI 、2NI 、3NI 1I 、2I 、3I 1. 衔接衔接三相四线制三相四线制线电压线电压= =相电压相电压3, ,

8、线电压超前相电压线电压超前相电压3030。2U12U3U31U23U1U2.特点特点 pULU3线电流线电流= =相电流相电流 LpII中线电流中线电流NIL1L3L2NZZZ31U3U2U23U1U12U2i1i3iiN普通线电压普通线电压 为知，然后根据电压和负载求电流。为知，然后根据电压和负载求电流。uLipiLuLpu 1I1UZ1 2I2UZ2 3I3UZ33N2N1NNIIII+ + + 3.计算计算L22iZ1Z3Z21i3iL3L1NNi1u2u3u1假设为对称负载：假设为对称负载：即：即：Z1=Z2=Z3=Z 由于：由于：1U 、2U 、3U 对称对称1I 、2I 、3I 所

9、以：所以：对称对称计算时，只需计算一相，推出另外两相即可。计算时，只需计算一相，推出另外两相即可。且且2I3I1I1U2U3U=+=中线电流为中线电流为00321NIIII各相、线电流大小相等，相互之间的相位差为各相、线电流大小相等，相互之间的相位差为12002负载不对称时，各相单独计算。负载不对称时，各相单独计算。 知：知： 三相负载三相负载 R R、L L、C C 以及以及 三相线电压：三相线电压：求：各相、各线及中线电流求：各相、各线及中线电流 0l12UU- - 120l23UU 120l31UU L3RL1 L2 NLC1I3I2I1INI3I2I例例1解：解： 相相电电压压33-9

10、0130 1l313UUU-303130 31l121UUU33-150130 1l232UUU L3RL1 L2 NLC线线电电压压 0l12UUNI1I 120l31UU- - 120l23UU3NI2NI2I1NI3I 相电流：相电流： L3RL1 L2 NLCNI1I3NI2NI2I1NI3I RUI11- - 1CjUI33 LjUI22 321NIIII+ + + 中线电流中线电流12U3U2I31U23U2U3INI1U1I三相三线三相三线)(ZZZZ321 负载对称时负载对称时零线能否零线能否可以取消？可以取消？三相完全对称时，零线可以取消三相完全对称时，零线可以取消!3eL1

11、L3L2ZZZCe2e1e0+321NIIII三相三线制三相三线制1负载对称时，三相三线制各电压对称负载对称时，三相三线制各电压对称2假设负载不对称时，不能采用三相三线制！由假设负载不对称时，不能采用三相三线制！由于于 此时各相负载上的电压将会出现不对称景象，此时各相负载上的电压将会出现不对称景象， 负载不能正常任务。负载不能正常任务。3因负载不对称时，不能采用三相三因负载不对称时，不能采用三相三 线制！所以，中线上不能安装开关线制！所以，中线上不能安装开关 和保险丝。和保险丝。三相三线制供电时各相电流的计算方法同上。三相三线制供电时各相电流的计算方法同上。照明负载星形如下图接于线电压为照明负

12、载星形如下图接于线电压为380V的三相电源上。的三相电源上。灯泡的额定电压为灯泡的额定电压为220V 。例例2求：求：1假设一楼全部断开，二、三楼依然接通假设一楼全部断开，二、三楼依然接通 ，分析中线，分析中线 断开前后的情况如何断开前后的情况如何?2假设一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量假设一楼断开，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不等设二楼灯的数量为三层的/4 中线断开前后中线断开前后 结果如何？结果如何？L1L2L3N. . . . . . .一一层层二二层层三三层层3根据以上分析，照明电路能否采用三相三线制供电根据以上分析，照明电路能否采用三相三线制供电

13、 方式？方式？假设中线断开，假设中线断开，L1相断开后，相断开后， L2 、 L3 两相串联，线电压两相串联，线电压U23380V加在加在L2 、L3负载上。负载上。假设两相负载对称，那么每相负假设两相负载对称，那么每相负载上的电压为载上的电压为190V。低于灯泡。低于灯泡的额定电压。的额定电压。1假设一楼全部断开，二、三楼依然接假设一楼全部断开，二、三楼依然接通。通。假设中线尚未断开，那么二、假设中线尚未断开，那么二、三楼任务形状不变。照明不受三楼任务形状不变。照明不受影响。影响。结果为二、三楼电灯全部变暗，不能正常任务。结果为二、三楼电灯全部变暗，不能正常任务。解：解：L1L3L2.一层楼

14、一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼2假设一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等设假设一楼断开，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二楼灯的数量为三层的1/4 时时结果为二楼灯泡上的电压超越额定结果为二楼灯泡上的电压超越额定电压，电压， 灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。V 76380513RUV 304380542RUL1L3L2R2R3假设中线尚未断开，那么二、假设中线尚未断开，那么二、三楼任务形状不变。照明不受三楼任务形状不变。照明不受影响。影响。假设中线断开，那么假设中线断开，那么不加零线不加零线会不会出会不会出现问题现问题? ?3根据以上分析，

15、照明电路不能采用三相三线制供电方根据以上分析，照明电路不能采用三相三线制供电方 式。且中线上不能接开关和保险丝。式。且中线上不能接开关和保险丝。L1L3L2.一层楼一层楼二层二层楼楼三层楼三层楼N中线的作用在于，使星形衔接的不中线的作用在于，使星形衔接的不对称负载得到相等的相电压。由于对称负载得到相等的相电压。由于负载不对称而又没有中线时，负载负载不对称而又没有中线时，负载上能够得到大小不等的电压，有的上能够得到大小不等的电压，有的超越用电设备的额定电压，有的达超越用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常任务。不到额定电压，都不能正常任务。比如，照明电路中各相负载不能保比如，照明电路

16、中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必需保证零线相三相制供电，而且必需保证零线可靠。可靠。三相照明负载衔接于相电压为三相照明负载衔接于相电压为220v的三相四线制的对称电的三相四线制的对称电源上，源上，RA=5， RB=10， RC=20，试求以下几种情，试求以下几种情况下负载的电压电流的有效值。况下负载的电压电流的有效值。1正常情况下正常情况下2A相短路时相短路时3A相短路，中线断开相短路，中线断开4A相断开相断开5A相断开，中线断开相断开，中线断开XXXABCN解：解：1A445220RUIAAA A2210220RUIBBB A1

17、120220RUICCC A044IA A12022IB - - A12011IC A1929IIIICBAN - - + + + 例例3XXXABCN2A相短路，相短路，A相电流很大，相电流很大， A相熔断器烧毁，相熔断器烧毁，B、C两相两相 不受影响，电流电压不变。不受影响，电流电压不变。3A相短路，中线断开相短路，中线断开AB、C相接受线电压相接受线电压A1503810150380RUIBABB-A30192030380RUICCAC-4A相断开相断开XXXABCNB、C相不受影响相不受影响5A相断开、中线断开相断开、中线断开A907 .123090380RRUICBBC - - - -

18、 + + L1L3L2Z12Z12Z23Z23Z3Z31 112i31i23i12u23u31u1i2i3i线电压线电压= =相电压相电压 plUU5.3 负载三角形结合的三相电路负载三角形结合的三相电路1. 接法接法相电流相电流IP(IP(负载上的电流负载上的电流) )：线电流线电流IL (IL (火线上的电流火线上的电流) )：12I 、23I 、31I 1I 、2I 、3I 相电流相电流线电流线电流31121III- - 12232III- - 23313III - -1212ZU 12I2323ZU 23I3131ZU 31I2. 计算计算L1L3L2Z12Z12Z23Z23Z3Z31

19、 112i31i23i12u23u31u1i2i3i2负载对称时负载对称时Z12=Z23=Z31=Z ，各相电流有，各相电流有 效值相等，相位互差效值相等，相位互差120 。有效值为：。有效值为：UZIIIILP312312 1负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。L1L3L2Z12Z12Z23Z23Z3Z31 112i31i23i12u23u31u1i2i3i同理：同理：设：负载为阻性的，阻抗角为设：负载为阻性的，阻抗角为 0 。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31121III- - 0

20、L12UU - - 303121II303030 - - 303232II - - 303313II12U23U31U31-I31I12I23I2I3I1I三角形接法的对称负载三角形接法的对称负载-303pLII pLUU 结论结论L1L3L2Z12Z12Z23Z23Z31Z3112i31i23i12u23u31u1i2i3i 对称负载的每相阻抗对称负载的每相阻抗Z=30+j40 ，电源线电压为，电源线电压为380v，求：，求：以下各种情况下的相、线电流。以下各种情况下的相、线电流。1正常情况正常情况2AB相短路相短路3AB相断开相断开4A火线断开火线断开ZABZBCZCAABC解：解： 1

21、- - 536 . 753500380ZUIABAB - - - - 1736 . 75350120380ZUIBCBC + + - - 676 . 7120536 . 7ICA - - - - - - 8336 . 7305336 . 7IA 15736 . 7IB 3736 . 7IC例例4ZABZBCZCAABC2AB相短路相短路AB火线有短路电流，假设火线有短路电流，假设AB火线熔断，那么均无电火线熔断，那么均无电流流3AB相断路相断路该相电流为零，其他两相不该相电流为零，其他两相不受影响。受影响。4A线断路线断路BC相不受影响，相不受影响，AB、CA两相负载串联接在两相负载串联接在B

22、、C火线间，火线间，U、I均小于额定值。均小于额定值。 + + + + 78 . 380j6060380ZZUIICAABCBCAAB - - 1736 . 7IBC0IA - - - - 1738 . 3IIIABBCB - - 78 . 3IIIBCACC照明负载不照明负载不能采用三角能采用三角形接法。形接法。负载对称时：负载对称时： cos3ppIUP 5.4 三相电路的功率三相电路的功率321PPPP+ + + 三相总有功功率：三相总有功功率： 是每相负载是每相负载的阻抗角的阻抗角,是相是相电压超前于相电压超前于相电流的角度电流的角度 3pLpLIIUU 星形接法时：星形接法时： 3

23、pLpLIIUU 三角形接法时：三角形接法时： cos3LLIUP 三相功率的计算三相功率的计算 cos3LLIUP sin3LLIUQ 3LLIUS 同理同理,可可得得 sin3LLIUQ 3LLIUS 在三相负载对称的条件下在三相负载对称的条件下,三相电三相电路总功率的计算与接法无关路总功率的计算与接法无关.单相功率的丈量单相功率的丈量 - 电动式瓦特计电动式瓦特计在交流电路中在交流电路中 a acos UkI其中，其中， j j为为 i , u i , u 间的夹角。间的夹角。指针偏指针偏转角度转角度*iu负负载载功率的丈量功率的丈量* *三相功率的丈量三相功率的丈量电流线圈电流线圈电压

24、线圈电压线圈P=3P11W*负 载ACBN一表法适用于三相四线制接法的对称负载。一表法适用于三相四线制接法的对称负载。三相功率的丈量三相功率的丈量 1. 一表法：用一个功率表丈量一表法：用一个功率表丈量P1相电压相电压相电流相电流电压电压线圈线圈电流电流线圈线圈1W*2W*3W*负 载ACBN2. 三表法：用三个功率表丈量三表法：用三个功率表丈量P=P1 + P2 + P3P1P2P3相电压相电压相电压相电压相电压相电压三表法适用于三相四线制接法的不对称负载。三表法适用于三相四线制接法的不对称负载。相电流相电流相电流相电流相电流相电流电压电压线圈线圈电流电流线圈线圈3. 两表法：用两个功率表丈

25、量两表法：用两个功率表丈量P=P1 + P2 两表法适用于三相三线制接法的负载。两表法适用于三相三线制接法的负载。1W*2W*负 载ACBP1P2线电压线电压线电压线电压线电流线电流线电流线电流电压电压线圈线圈电流电流线圈线圈两表法丈量功率的原理证明：两表法丈量功率的原理证明：1i13uL1L3L21u3Z2W*1W*2i3i23u1Z2Z2u3u232131uiui+ + ) )( ( () )322311uuiuui- -+ +- - 332211iuiuiup+ + + 213iii- - - 三相总功率等于两表测得数据之和。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。 线电压线电压Ul=380v的三相电源上接有两组对称三相负载，一的三相电源上接有两组对称三相负载，一组是三角形