物理电工电子技术Ⅰ三相电路PPT学习教案

1、会计学1物理电工电子技术物理电工电子技术三相电路三相电路25.1 三相电压5.1.1 三相电动势的产生NSAXe在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由AX让线圈以 的速度顺时针旋转。合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。tEeAXsin21、单相交流电动势的产生第1页/共46页32、三相交流电动势的产生定子中放三个线圈：首端末端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个以正弦规律变化的交流电动势。U1U2V1V2W1W2e1e2e3U1U2V2W2SN转子定子W1V1第2页/共46页4三相电

2、动势()-240sintEme3()-120sintEme2sintEme1)120sin(+tEm第3页/共46页5.1.2 三相电源的表示法1.瞬时值表达式()-=240sintEme3()-=120sintEme2=sintEme1)120sin(+=tEmEm 2e1e3e2.波形图第4页/共46页61E3E2E3.相量图-120120EEEE3210EE4.相量式第5页/共46页75.三相电源的特征(1) 对称。 大小相等，频率相同，相位互差120(2) 相序。U1V1W1(3) 对称正弦量的瞬时值和与相量和为0。Em BeAeCe0+321EEEe1 +e2 +e3 =01E3E2

3、E第6页/共46页8（中线）（火线）（火线）（火线）三相四线制供电火线（相线）:L1L2L3中线（零线）：N3e2e1eL1U1V1L3L2W1N5.1.3 三相电源的连接星形接法第7页/共46页9332211eueueu1、相电压：火线对中线间的电压。120120120o01UUo-1202UUo-2403UU3U2U 1U1u2u（中线）（火线）（火线）（火线）3e2e1eL1L3L2N3u第8页/共46页102、线电压：两火线间的电压。12u23u31u312312uuu注意规定的正方向3223UUU-2112UUU-1331UUU-（中线）（火线）（火线）（火线）3e2e1eL1L3L

4、2N第9页/共46页113U12U2U1U23U31U2U-1U-3U-3030302112UUU-3031U3223UUU-9032U1331UUU-15033U3.相、线电压 间的关系12U 3031U23U 3032U31U 3033U第10页/共46页12UP：相电压在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为V380 V220lPUU、 3PlUU线电压超前于相应的相电压30oUl：线电压结论（U1 、 U2 、 U3）（U12 、 U23 、 U31）第11页/共46页U1U2V2W1V1W2N三相四线制三相三线制星形连接、引出中线，为负载提供两种电压：相电压和线电压星形连接、不

5、引出中线，为负载提供一种电压：线电压U1U2V2W1V1W2第12页/共46页145.2 负载星形连接的三相电路三相对称负载：接在三相电源上的每一相负载的阻抗值与阻抗角都相等。相电流（IP）：流过每一相负载的电流线电流（IL） ：流过每一根火线的电流|Z1|=|Z2|=|Z3|1= 2= 3若满足Z1=Z2=Z3:对称负载例：Z1=10、Z2=j10、Z3=-j10 是否为对称负载？不是第13页/共46页15三相四线2i相电流IP(负载上的电流)：Z1Z3Z2线电流IL(火线上的电流)：1iL3L1L2N1u2u3u2Ni3Ni1Ni3i1NI 、2NI 、3NI 1I 、2I 、3I 1.

6、连接三相四线制第14页/共46页16线电压=相电压3, 线电压超前相电压30。2U12U3U31U23U1U2.特点pULU3线电流=相电流LpII中线电流NIL1L3L2NZZZ31U3U2U23U1U12U2i1i3iiN第15页/共46页17一般线电压 为已知，然后根据电压和负载求电流。uLipiLuLpu1I1UZ12I2UZ23I3UZ33N2N1NNIIII+3.计算L22iZ1Z3Z21i3iL3L1NNi1u2u3u第16页/共46页18（1）若为对称负载：即：Z1=Z2=Z3=Z 因为：1U 、2U 、3U 对称1I 、2I 、3I 所以：对称计算时，只需计算一相，推出另外两

7、相即可。且2I3I1I1U2U3U=+=（中线电流为0）0321NIIII各相、线电流大小相等，相互之间的相位差为1200（2）负载不对称时，各相单独计算。第17页/共46页19 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 0l12UU- 120l23UU120l31UU L3RL1 L2 NLC1I3I2I1INI3I2I例1第18页/共46页20解： 相电压33-90130 1l313UUU-303130 31l121UUU33-150130 1l232UUU L3RL1 L2 NLC线电压 0l12UUNI1I120l31UU- 120l23UU3NI2NI

8、2I1NI3I第19页/共46页21 相电流： L3RL1 L2 NLCNI1I3NI2NI2I1NI3IRUI11-1CjUI33LjUI22321NIIII+中线电流12U3U2I31U23U2U3INI1U1I第20页/共46页22三相三线)(ZZZZ321负载对称时零线是否可以取消？三相完全对称时，零线可以取消!3eL1L3L2ZZZCe2e1e0+321NIIII三相三线制第21页/共46页231）负载对称时，三相三线制各电压对称2）若负载不对称时，不能采用三相三线制！因为 此时各相负载上的电压将会出现不对称现象， 负载不能正常工作。3）因负载不对称时，不能采用三相三 线制！所以，中

9、线上不能安装开关 和保险丝。三相三线制供电时各相电流的计算方法同上。第22页/共46页24照明负载星形如图所示接于线电压为380V的三相电源上。灯泡的额定电压为220V 。例2求：（1）若一楼全部断开，二、三楼仍然接通 ，分析中线 断开前后的情况如何?（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/4 ）中线断开前后 结果如何？L1L2L3N. . . . . . .一层二层三层（3）根据以上分析，照明电路能否采用三相三线制供电 方式？第23页/共46页25若中线断开，L1相断开后， L2 、 L3 两相串联，线电压U23（380V）加在L2 、L3负载上。如果

10、两相负载对称，则每相负载上的电压为190V。低于灯泡的额定电压。（1）若一楼全部断开，二、三楼仍然接通。若中线尚未断开，则二、三楼工作状态不变。照明不受影响。结果为二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。解：L1L3L2.一层楼二层楼三层楼第24页/共46页26（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 ）时结果为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。V 76380513RUV 304380542RUL1L3L2R2R3若中线尚未断开，则二、三楼工作状态不变。照明不受影响。若中线断开，则第25页/共46页27不加零线会不会出现问题?（3

11、）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。L1L3L2.一层楼二层楼三层楼N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。因为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。第26页/共46页28三相照明负载连接于相电压为220v的三相四线制的对称电源上，RA=5， RB=10， RC=20，试求以下几种情况下负载的电压电流的有效值。（1）正常情况下（2）A相短路时（3）A相短路

12、，中线断开（4）A相断开（5）A相断开，中线断开XXXABCN解：（1）A445220RUIAAA A2210220RUIBBB A1120220RUICCC A044IA A12022IB - - A12011IC A1929IIIICBAN - - + + + 例3第27页/共46页29XXXABCN（2）A相短路，A相电流很大， A相熔断器烧毁，B、C两相 不受影响，电流电压不变。（3）A相短路，中线断开AB、C相承受线电压A1503810150380RUIBABB-A30192030380RUICCAC-（4）A相断开XXXABCNB、C相不受影响（5）A相断开、中线断开A907 .1

13、23090380RRUICBBC - - - - + + 第28页/共46页30L1L3L2Z12Z23Z3112i31i23i12u23u31u1i2i3i线电压=相电压 plUU5.3 负载三角形联结的三相电路1. 接法相电流IP(负载上的电流)：线电流IL (火线上的电流)：12I 、23I 、31I 1I 、2I 、3I 第29页/共46页31相电流线电流31121III-12232III-23313III-1212ZU12I2323ZU23I3131ZU31I2. 计算L1L3L2Z12Z23Z3112i31i23i12u23u31u1i2i3i第30页/共46页32（2）负载对称时

14、（Z12=Z23=Z31=Z ），各相电流有 效值相等，相位互差120 。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。L1L3L2Z12Z23Z3112i31i23i12u23u31u1i2i3i第31页/共46页33同理：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31121III-0L12UU- 303121II303030- 303232II- 303313II12U23U31U31-I31I12I23I2I3I1I第32页/共46页34三角形接法的对称负载-303pLII pLUU结论L1L3L2Z12Z23

15、Z3112i31i23i12u23u31u1i2i3i第33页/共46页35 对称负载的每相阻抗Z=30+j40，电源线电压为380v，求：下列各种情况下的相、线电流。（1）正常情况（2）AB相短路（3）AB相断开（4）A火线断开ZABZBCZCAABC解： （1） - - 536 . 753500380ZUIABAB - - - - 1736 . 75350120380ZUIBCBC + + - - 676 . 7120536 . 7ICA - - - - - - 8336 . 7305336 . 7IA 15736 . 7IB 3736 . 7IC例4第34页/共46页36ZABZBCZC

16、AABC（2）AB相短路AB火线有短路电流，若AB火线熔断，则均无电流（3）AB相断路该相电流为零，其他两相不受影响。（4）A线断路BC相不受影响，AB、CA两相负载串联接在B、C火线间，U、I均小于额定值。 + + + + 78 . 380j6060380ZZUIICAABCBCAAB - - 1736 . 7IBC0IA - - - - 1738 . 3IIIABBCB - - 78 . 3IIIBCACC照明负载不能采用三角形接法。第35页/共46页37负载对称时：cos3ppIUP 5.4 三相电路的功率321PPPP+三相总有功功率： 是每相负载的阻抗角,是相电压超前于相电流的角度

17、3pLpLIIUU星形接法时： 3 pLpLIIUU三角形接法时：cos3LLIUP 三相功率的计算第36页/共46页38cos3LLIUP sin3LLIUQ 3LLIUS 同理,可得sin3LLIUQ 3LLIUS 在三相负载对称的条件下,三相电路总功率的计算与接法无关.第37页/共46页39单相功率的测量 - 电动式瓦特计在交流电路中acosUkI其中， 为 i , u 间的夹角。指针偏转角度*iu负载功率的测量*三相功率的测量电流线圈电压线圈第38页/共46页40P=3P11W*负 载ACBN一表法适用于三相四线制接法的对称负载。三相功率的测量 1. 一表法：（用一个功率表测量）P1相

18、电压相电流电压线圈电流线圈第39页/共46页411W*2W*3W*负 载ACBN2. 三表法：（用三个功率表测量）P=P1 + P2 + P3P1P2P3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。相电流相电流相电流电压线圈电流线圈第40页/共46页423. 两表法：（用两个功率表测量）P=P1 + P2 两表法适用于三相三线制接法的负载。1W*2W*负 载ACBP1P2线电压线电压线电流线电流电压线圈电流线圈第41页/共46页43两表法测量功率的原理证明：1i13uL1L3L21u3Z2W*1W*2i3i23u1Z2Z2u3u232131uiui+)()322311uuiuui-+-332211iuiuiup+213iii-三相总功率等于两表测得数据之和。每单个功率表的读数没有意义。第42页/共46页44 线电压Ul=380v的三相电源上接有两组对称三相负载，一组是三角形连接的感性负载，每组阻抗 ，另一组是星形连接的电阻性负载，每相电阻R=10，如图所示，求：