第4章+供电与用电.ppt

1、教学要求： 了解三相交流电路的连接方式和中线的作用。 理解并掌握对称三相电路中的电压、电流和功率的计算。 重点：三相交流电路的连接方式和中线的作用。 难点：对称三相电路的电压、电流相值和线值之间的关系。,第4章 供电与用电,-三相交流电路,1、三相电源 2、三相负载 3、三相功率,电力传输过程：,一、三相同步发电机原理,L1,L1,L2,L3,L2,L3,S,N,定子内壁中放有三个形状、尺寸、匝数相同的线圈：,L1 L1 L2 L2 L3 L3,三线圈空间位置 各差120o,转子以 的速度旋转。根据电磁感应原理三个线圈中便产生三个交流电动势。,大小相等，相位互差120,首端,末端,4.1 三相

2、电源,If,1. 瞬时值表达式,2. 波形图,以 为参考相量,t,出现最大值的顺序为,为对称三相电动势,三相电源,正序(顺序)：L1L2L3L1,负序(逆序)：L1L3L2L1,相序的实际意义,正转,反转,3. 相序：,各相电源经过同一值(如正最大值)的先后顺序,4. 相量表示,5. 对称三相电源的特点,频率相同、幅值相等、相位互差120,即：,对称三相电动势的瞬时值之和为 0,三相四线制: L1 、L2 、L3 加 N,相电压: U1 、U2 、U3,线电压: U12 、U23 、 U31,二、三相交流电源的联接,相线 （火线）,L1 L2 L3,N 中线（零线）,Up,Ul,在低压系统,中

3、性点通常接地，所以也称地线。,中性点,1. 星形联结,三相电源星形联结的两组电压,（1）相电压：,L1,L3,L2,N,三个相电压是对称的,相线对零线间的电压。,则相量表示：,因为电源对称,（2）线电压：,L3,L1,L2,N,因为电源对称,相线间的电压。,（3）相电压与线电压的关系,根据 KVL定律:,相量图:,+ U23 _,_ U31 +,相电压对称: Up = U1 = U2 = U3 线电压也对称: Ul = U12 = U23 = U31, 结论:,(大小关系),U12 超前 U1 30o (相位关系),推出一般结论:,Ul 超前于与之对应的 Up 30o,（4）相电流与线电流的关

4、系, 相电流和线电流都是对称的。 Ip = Il 并且相位相同。其大小与负载有关。,2.三角形联结,注意：这种接法只有三相三线制。,三相电源的三角形联结,（1）相电压与线电压的关系,结论: 相电压对称和线电压都对称。 Up = Ul 且相位相同。,L1,L2,L3,1,3,2,（2）相电流与线电流的关系,根据 KCL 定律:,相量图:, 结论：,4.2 三相负载,三相负载,不对称三相负载： 不满足 ZA =ZB = ZC 如由单相负载组成的三相负载,一.三相负载,分类,三相负载的联接 三相负载也有 Y和 两种接法，至于采用哪种方法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。,二.三相负载的星形联结

5、,根据 KVL 定律:,1. 线电压与相电压的关系,若电源电压对称,负载的线电压和相电压是对称的。,当负载对称时: Z1 = Z2 = Z3 三相对称电源 + 三相对称负载 = 三相对称电路,结论: 负载的线电压和相电压都对称。,相量图:,2.相电流与线电流的关系, 结论:若负载对称,相电流和线电流就对称。,相电流(负载上的电流),线电流(火线上的电流),特点：相电流=线电流,负载对称时,问题及讨论,零线是否可以去消？,答：Y形连接，三相完全对称时，零线可以取消。 称为三相三线制。,关于中线的结论,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

6、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。,一般中线可不要。,必须有中线。,负载星形接法时的一般计算方法,则线电流、相电流计算通式：,负载两端的电压取用电源的相电压。,称负载对称,应用实例-照明电路,L1,L3,L2,.,.,.,一组,二组,三组,N,设电源电压为：,每组灯的数量可以不等，但每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。,?,对于不对称性负载 ,因此必须接中线。, 中线的作用: 在负载不对

7、称时,保持相电压对称。,例：三相电源,，三相对称负载Y型接法，每相,求：每相负载中的电流及各线电流相量。,解：,设,据此可直接得出另两相电流：,负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相有效值即可。,1. 相电压与线电压的关系,三.三相负载的三角形联结,负载取用电源的线电压,2. 相电流与线电流的关系,根据 KCL 定律:,相量图:, 若负载对称 即：（Z1=Z2=Z3=Z ） 则：相电流和线电流对称。, 若负载不对称,由于电源电压对称,故负载的相电压对称,但相电流和线电流不对称。,相线电流的关系,Il 滞后于与之对应的 Ip 30o。, 三相负载采取那种联结方式 取决于电源电压和负载的额定电

8、压,如:某三相异步电动机,三相绕组的额定电压是 220 V, 若电源电压分别为 380 V 和 220 V,应采取那种联结方式?,答:电源 380 V: Y 形联结 电源 220 V: 形联结, 说明：, 若为单相多台负载，应尽量均匀地分布在三相上。,当负载的额定电压=电源相电压时，负载应采用星形联结。,当负载的额定电压=电源线电压时，负载应采用三角形联结。,例：4.2.1,例1 一个对称星接负载,接于线电压为 380 V的三相四线制电源上, 问:当 M 点断开时,U1 =?当 M 和 N点都断开时, U1 =?,解： M 点断开时,U1 = 220V M和N 点都断开时, U1 = 190 V,4.3 三相功率,无论负载为 Y 或联结，每相有功功率都应为 Pp= Up Ip cosp,对称负载 联结时：,同理,对称负载Y联结时：,相电压与相 电流的相位差,当负载对称时：P = 3Up Ipcosp,所以,三相总有功功率：,正误判断,对称负载 Y联结,+,Z2,Z3,Z1,N,N,+,+,对称负载 Y联结,正误判断,例 2 有一个三相对称负载,每相负载 R = 29， X = 21.8，且每相负载的额定电压为 380 V。 求: 1. 有一个三相星接电源,线电压为 380 V，负载应如何联结？ 2. 负载从电源取用的电流?