3.6三相电源.ppt

1、3.6 三相电源,3.6.1 三相交流电动势的产生 3.6.2 三相电源的连接方法,3.6.1 三相交流电动势的产生,三线圈空间位置 各差120o,转子装有磁极并以 的速度旋转。三个 线圈中便产生三相电动势。,转子铁心，旋转时线圈则切割磁力线,励磁线圈,三相电动势的表示式,三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差120。,1. 三角函数式,2. 相量表达式及相互关系,3.三相对称电动势的波形图和相量图,4. 相序 三个电动势在相位上的先后次序（即出 现最大值的先后顺序）称为相序。 UV W为顺相序； UW V为逆相序。,相序的判定,3.6.2 三相交流电源的联结方法,一、三相电源的三角

2、形联结,三相绕组的始末端依次相连。,三相变压器中采用，发电机中一般不采用,二、三相电源的星形联结,三相绕组的三个末端连在一起，三个始端引出作输出端。,中线（接大地）,火线,火线,火线,三相四线 制供电,相线（火线）:,中线（零线）：,三、三相电压,（1）相电压（火线对零线间的电压） 电源每相绕组两端的电压，或相线与中线间的电压，称为电源的相电压，用 表示，或一般用 表示。,1. 相电压与线电压,2.星形接法相电压与线电压的关系,线电压的瞬时值等于两相电压瞬时值之差。,用相量表示,线电压和相电压的数值关系,在 中，,即,线电压比相应的相电压超前30,3.7 三相电路的分析与计算,3.7.1 三相

3、负载的星形接法及计算 3.7.2 三相负载的三角形接法及计算,三相负载,三相对称负载如三相异步电机,三相不对称负载如照明负载,阻抗相等,辐角也相等,3.7.1 三相负载的星形接法及计算 一、三相负载的星形接法,1.相电压与线电压的关系,2. 相电流与线电流的关系 相电流是指每相负载通过的电流。 线电流是指每根相线上通过的电流。,3. 相电压与相电流的关系,各相电流有效值的计算,相电压与相电流之间相位差的计算,电抗,对于三相对称负载 对于三相对称 感性负载,图3.7.2,4.中性线电流,当三相负载对称时，中线电流为零。,当三相电源对称，而三相负载不对称时，则中线电流不为零。,当三相负载不对称时,

4、在存在中线的情况下，三相电压是否相等？,当三相负载不对称时,在中线开路的情况下，三相电压是否相等？,不相等，负载阻抗较小的，相电压减小；负载阻抗较大的，相电压增大。,因此低压照明设备都要采用三相四线制，且不要把熔断器和开关装在中性线内。,在实际电网中使用的三相电器的阻抗一般都是对称的，为了节约成本，一般采用三线三线制。,例3.7.1星形联结的三相对称负载，每相负载R=6，L=25.5mH，接入线电压为380V、频率50Hz的三相线路中，求通过每项负载的电流和线路上的电流。,解,负载对称时,问题及讨论,答：三相完全对称时，零线可以取消。称为 三相三线制。,应用实例-照明电路,正确接法: 每层楼的

5、灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：,则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。,照明电路的一般画法,照明电路能否采用三相三线制 供电方式？,设线电压为380V。 A相断开后，B、C 两相串连，电压UBC （380V）加在B、C负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为190V。,问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通, 情况如何?,分析：,结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。,问题2：若一楼断开，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 1/4 ）结果如何？,结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压， 灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。,分析,关于零线的结论,负

6、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。,3.7.2 三相负载的三角形联结 一、三角形联结的形式,二、三角形联结的计算 相电压与线电压的关系 各相负载两端的相电压与电源的线电压相等。,不论负载是否对称上式都成立。,2.相电压与相电流的关系,相电压与相电流之间相位差的计算,若三相负载对称,又因电源线电压是对

7、称的,表明三个相电流是对称的。即各相电流大小相等，各相电压和相电流之间的相位差也相等。,3. 相电流与线电流的关系,由基尔霍夫电流定律：,相量表达式,当三相感性负载对称时， 得相量图。,由相量图得：,线电流是相电流的 倍,3.7.3 三相功率,一、三相功率的计算 三相功率的一般关系 （1）三相电路的有功功率,即三相电路总的有功功率等于各相负载的有功功率之和。,（2）三相电路的无功功率,即三相电路总的无功功率等于各相负载的无功功率之和。,（3）三相电路的视在功率,注意：,2.三相对称电路的功率,（2）三相对称电路的无功功率 （3）三相对称电路的视在功率,注意：同一三相电源、同一对称三相负载，当联

8、结方式不同，其三相有功功率是不同的。,例三相对称感性负载，每相的R=12，XL=16 ，接在UL= 380V的三相电源上。若负载作星形联结，计算Ip、IL、P。若负载改为三角形联结，求上述各量，并比较两种接法的计算结果。,解（1）负载作星形联结时,（2）负载作三角形联结时,（3）两种联结方法计算结果之比较,二、三相功率的测量,一表法 二表法 三表法,单相功率的测量 电动式瓦特计,指针偏 转角度,1. 一表法（用于测量三相对称负载的功率）,三相总功率为三个功率表测得数据的总和。,2. 三表法（用于测三相四线制不对称负载）,三相总功率等于两表测得数据之和。,3. 二表法（用于测量三相三线制对称或不

9、对称负载的功率：,两表法测量功率的原理：,由于,因此,求：功率表W1、W2的读数。,例,已知： 电机的功率为 2.5 kW, 。,（设电机为星形接法，N为其中点。）,电源线电压为380V，各相对称。,（1）求电流大小,设：,（2）求电流、电压的相位关系,则：,间的相位差,W1的读数为 833.3瓦,W2的读数为 1666.7瓦,3.8 三相电力系统,3.8.1发电、输电、配电情况,我国交流输电电压,6kV,10kV,35kV,110kV,220kV,330kV,3.8.2 导线的选择 导线允许的载流量是指在不超过最高温度的情况下，允许长期通过的最大电流，也称安全载流量。 500V铜芯绝缘导线的

10、允许载流量见表3.8.1。,铝绝缘导线载流量估算口诀 估算口诀： 二点五下乘以九，往上减一顺号走。 三十五乘三点五，双双成组减点五。 条件有变加折算，高温九折铜升级。 穿管根数二三四，八七六折满载流。,说明： (1)本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出，而是“截面乘上一定的倍数”来表示，通过心算而得。倍数随截面的增大而减小。,“二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是2.5 及以下的各种截面铝芯绝缘线，其载流量约为截面数的9倍。如2.5 导线，载流量为2.5922.5(A)。从4 及以上导线的载流量和截面积数的倍数关系是顺着线号往上排，倍数逐次减l，即48、6

11、7、106、165、254。,“三十五乘三点五，双双成组减点五”，说的是35 的导线载流量为截面数的3.5倍，即353.5122.5(A)。从50 及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个线号成一组，倍数依次减0.5。即50、70 导线的载流量为截面数的3倍；95、120 导线载流量是其截面积数的2.5倍，依次类推。,“条件有变加折算，高温九折铜升级”。上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25的条件下而定的。若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于25的地区，导线载流量可按上述口诀计算方法算出，然后再打九折即可；当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线，它的载流量要比铝线略大一规格。,“穿管根数二

12、三四，八七六折满载流”是说在一根管子中分别穿2、3、4根线，则允许载流量要分别打8、7、6折。,线电压和相电压的关系：,同理：,线电压与相电压的通用关系表达式：,-为相电压 -为线电压,在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为,二、三角接法,特点：线电压=相电压,三个电源串接 能否造成短路？ 直流电源行吗？,A,X,Y,Z,B,C,问题讨论,直流电源串接不行， 三相交流电源可以， 为什么？,三相交流电源中三个 电源可以串接的原因 在于： 三个电源的电压任何瞬间相加均为零。,4.2 三相负载及三相电路的计算,负载也有两种接法:,A,C,B,N,Z,Z,Z,相电流(负载上的电流)：,4.2.

13、1 星形接法及计算,A,C,B,N,Z,Z,Z,一、星形接法特点,: 零线电流,A,C,B,N,ZA,ZB,ZC,二、负载星形接法时的一般计算方法,1. 负载不对称时，各相单独计算。如：,已知： 三相负载 R、L、C 以及 三相线电压：,求：各相、各线及中线电流,线 电 压,令：,则相电压为：,(2) 相电流,(3) 中线电流,(4) 各电流相量关系,负载对称时,问题及讨论,答：三相完全对称时，零线可以取消。称为 三相三线制。,4. 三相三线制供电时各相电流的计算,求：各相电流。,已知：,每盏灯的额定值为: 220V、 100W,用节点电位法,A,N,N,C,B,每盏灯为 220V、 100W

14、,应用实例-照明电路,正确接法: 每层楼的灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：,则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。,照明电路的一般画法,讨论,照明电路能否采用三相三线制 供电方式？,A,C,B,.,.,.,一层楼,二层楼,三层楼,N,设线电压为380V。 A相断开后，B、C 两相串连，电压UBC （380V）加在B、C负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为190V。,问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通, 情况如何?,分析：,结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。,问题2：若一楼断开，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 1/4 ）结

15、果如何？,结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压， 灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。,分析,关于零线的结论,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。,负载三角形接法,4.2.2 三角形接法及计算,特点：负载相电压=线电压,各电流的计算,ZAB,ZBC,ZCA,相电流,（2）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z

16、），各相电流有 效值相等，相位互差120 。有效值为：,（1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。,同理：,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的特点,负载对称时：,4.3 三相电路的功率,三相总有功功率：,4.3.1 三相电路的功率的计算,在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：,一、单相功率的测量 电动式瓦特计,指针偏 转角度,i2和 u 成正比，且近似同相,4.3.1 三相电路的功率的测量,二、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。,三相四线制接法，用三个功率表测量：,三相总功率等于两表测得数据之和。,A,C,B,三相三线制的电路中，用二表法测功率：,两表法测量功率的原理：,求：功率表W1、W2的读数。,例,已知： 电机的功率为 2.5 kW, 。,（设电机为星形接法，N为其中点。