[工学]第四章三相交流电路ppt课件

1、第四章三相交流电路第四章第四章 三相交流电路三相交流电路 4.1 三相交流电源三相交流电源 4.1.1 三相电动势的产生三相电动势的产生 4.1.2 三相交流电源的衔接三相交流电源的衔接4.2 三相负载及三相电路的计算三相负载及三相电路的计算 4.2.1 星形接法及计算星形接法及计算 4.2.2 三角形接法及计算三角形接法及计算4.3 三相电路的功率三相电路的功率 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，根据右手定那么可知，线圈中产生感应电动势，线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

2、速度顺时针旋转。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。线圈两端便可得到单相交流电动势。tEeAXsin2一、三相交流电动势的产生一、三相交流电动势的产生AXYCBZSN定子定子转子转子 定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：A XB YC Z首端首端末端末端三线圈空间位置三线圈空间位置各差各差120o 转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋转。三个的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。线圈中便产生三个单相电动势。二、三相电动势的表示式二、三相电动势的表示式三相电动势的特征：三相电动势的特征： 大小相等，

3、频率一样，相位互差大小相等，频率一样，相位互差120。240sin120sinsintEetEetEemCmBmA)120sin(tEm1. 三角函数式三角函数式AEBECE2. 相量表示式及相互关系相量表示式及相互关系0CBAEEE1201200EEEEEECBAEm BeAeCe4.1.2 三相交流电源的衔接三相交流电源的衔接一、星形接法一、星形接法AeCeBeAXYCBZN 1. 衔接方式衔接方式Ce中线中线火线火线火线火线火线火线ceBeAXYCBZNAe三相四线三相四线制供电制供电火线相线火线相线:ABC中线零线：中线零线：N 2. 三相电源星形接法的两组电压三相电源星形接法的两组电

4、压CCNBBNAANeueueu相电压：火线对零线间的电压。相电压：火线对零线间的电压。2401200PCNPBNPANUUUUUUCeceBeACBNAe120120120ANUBNUCNUANuBNuCNu线电压：火线间的电压。线电压：火线间的电压。ANCNCACNBNBCBNANABUUUUUUUUUABuBCuCAuCABCABuuuCABN留意规定的留意规定的正方向正方向BNUABU线电压和相电压的关系：线电压和相电压的关系：BNUANUCNU30BNANBNANABUUUUU303ANABUU30 330 3CNANCNCABNCNBNBCUUUUUUUU 同理：同理：303ANB

5、NANABUUUUBNUANUCNUABUBCUCAU线电压与相电压的通用关系表达式：线电压与相电压的通用关系表达式：30 3plUUlU pU -为相电压为相电压 -为线电压为线电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、CZCABYBCAXABUUUUUU plUU二、三角接法二、三角接法ACAuAXYCBZABuBCuBC特点：线电压特点：线电压=相电压相电压短路短路+E三个电源串接三个电源串接能否呵斥短路？能否呵斥短路？直流电源行吗？直流电源行吗？AAeCeBeXYZBC问题讨论问题讨论+-EEE直流电源串

6、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？AAeCeBeXYZBCEmAeBeCe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缘由电源可以串接的缘由在于：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。星形接法星形接法ACB NZZZ4.2 三相负载及三相电路的计算三相负载及三相电路的计算三角形接法三角形接法ACBZZZ负载也有两种接法负载也有两种接法:ACBNZZZANuBNuCNuAiCiBiANiCNiBNi相电流相电流(负载上的电流负载上的电流)：CNBNANIII 、4.2.1 星形接法及计算星形接法及计算线电流

7、线电流(火线上的电流火线上的电流)：CBAIII 、lpII CNCBNBANAIIIIIIACBNZZZNiAiCiBiANiCNiBNi一、星形接法特点一、星形接法特点相电流相电流=线电流线电流* CNBNANNIIIINI: 零线电流零线电流*线电压线电压=相电压相电压3, 线电压领先于相电压线电压领先于相电压30。BNUANUCNUABUBCUCAUACBNZZZANUABUCNUBNUCAUBCU30 330 3CNCABNBCUUUU303ANABUUBiAiACBNZAZBZCNiCiANiCNiBNiCeceBeAe二、负载星形接法时的普通计算方法二、负载星形接法时的普通计算方

8、法解题思绪：解题思绪： 普通线电压普通线电压 为知，然后根据电压和负载求为知，然后根据电压和负载求电流。电流。luZUIIuuuupplpLppl1. 负载不对称时，各相单独计算。如：负载不对称时，各相单独计算。如： 知：知： 三相负载三相负载 R、L、C 以及以及 三相线电压：三相线电压：120 120 0lCAlBClABUUUUUU求：各相、各线及中线电流求：各相、各线及中线电流CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNI解：解：(1) CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNI120 120 0lCAlBClABUUUUUU903130 311503130 313

9、03130 31lCACNlBCBNlABANUUUUUUUUU相相电电压压线线电电压压CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNIlpUU31令：令：那么相电压为：那么相电压为：90903115015031303031PlCNPlBNPlANUUUUUUUUU(2) 相电流相电流CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNI30RURUIPANAN18011j901jCUCUCUIPPCNCN240j150jLULULUIPPBNBNCAUABUBCU(3) 中线电流中线电流CBANIIIINICNUANUBNUBNICNIANI(4) 各电流相量关系各电流相量关系1802

10、4030CPCNLPBNPANXUIXUIRUIAIBICI2. 负载对称时，只需计算一相。负载对称时，只需计算一相。ZZZZCBA 如：如：AANANIZUI那么：那么：240120ANCCNANBBNIIIIII据此可直接得出另两相电流：据此可直接得出另两相电流：0CBAOIIII中线电流为中线电流为0CNUANUBNU3. 负载对称，只需求电流、电压大小时，仅算一相负载对称，只需求电流、电压大小时，仅算一相 有效值即可。有效值即可。0CBANIIII)(ZZZZCBA负载对称时负载对称时问题及讨论问题及讨论零线能否零线能否可以取消？可以取消？答：三相完全对称时，零线可以取消。称为答：三相

11、完全对称时，零线可以取消。称为 三相三线制。三相三线制。ceACBZZZCeBeAe例例1：假设假设R1=R2= R3 = 5 ，求线电流及中性线，求线电流及中性线电电假设假设R1=5 , R2=10 , R3=20 ,求线电求线电流及流及 一星形衔接的三相电路，电源电压对称。设电一星形衔接的三相电路，电源电压对称。设电源线电压源线电压 。 负载为负载为Vtu)sin(30314238012电灯组，电灯组，流流 IN ;中性线电流中性线电流 IN 。N+NI1U2U3UNR1R2R3NL1L2L31I2I3I中线电流中线电流0321NIIII解：解：知：知：VU3038012VU02201 R

12、UI A04450220111(1) 线电流线电流A120442 IA120443I 线电流对称线电流对称例例1：R1=R2= R3 = 5 ，Vtu)sin(30314238012求线电流及中性线电流求线电流及中性线电流 IN ; +NI1U2U3UNR1R2R3NL1L2L31I2I3I+NI1U2U3UNR1R2R3NL1L2L31I2I3I(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ARUI1201120120220333ARUI1202210120220222ARUI04450220111中线电流中线电流3211IIII

13、A19291201112022044运用实例运用实例-照明电路照明电路ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N 正确接法正确接法:每层楼的灯相每层楼的灯相互并联互并联,然后分然后分别接至各相电别接至各相电压上。设电源压上。设电源电压为：电压为：V220380PlUU那么每盏灯上都可得到额定的任务电压那么每盏灯上都可得到额定的任务电压220V。照明电路的普通画法照明电路的普通画法零线上不能加零线上不能加刀闸和保险刀闸和保险ABCN. . . . . . .一一层层二二层层三三层层讨论讨论照明电路能否采用三相三线制照明电路能否采用三相三线制供电方式？供电方式？ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼

14、三层楼三层楼N不加零线不加零线会不会出会不会出现问题现问题? 设线电压为设线电压为380V。A相断开后，相断开后，B、C 两相两相串连，电压串连，电压UBC 380V加在加在B、C负载上。假设负载上。假设两相负载对称，那么每相两相负载对称，那么每相负载上的电压为负载上的电压为190V。问题问题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, 情况如何情况如何?ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼分析：分析：结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常任务。结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常任务。 问题问题2：假设一楼断开，二、三楼接通。但两层：假设一楼断开，二、三楼接

15、通。但两层楼楼 灯的数量不等设二楼灯的数量为三层的灯的数量不等设二楼灯的数量为三层的 1/4 结果如何？结果如何？结果：二楼灯泡上的电压超越额定电压，结果：二楼灯泡上的电压超越额定电压， 灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。ACBR2R3V 76380513RUV 304380542RU分析分析关于零线的结论关于零线的结论负载不对称而又没有中线时，负载上能够得到大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，有的超越用电设备的额定电压，有的小不等的电压，有的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。比如，照明电路达不到额定电压，都不能正常任务。比如，

16、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，而且必需保证零线可靠。相三相制供电，而且必需保证零线可靠。中线的作用在于，使星形衔接的不对称负载得到中线的作用在于，使星形衔接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运转中不断开，其上相等的相电压。为了确保零线在运转中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。不允许接保险丝也不允许接刀闸。4.2.2 三角形接法及计算三角形接法及计算ABiCAiBCiCiBiAiCAuABuBCuACBlLpUU 特点：负载相电压特点：负载相电压=线电压线电压各电流的计算各电流的计算BiABiC

17、AiBCiCiAiCAuABuBCuACBZABZABZBCZBCZCZCA ACACACABCBCBCABABABZUIZUIZUI相电流相电流BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII线电流线电流2负载对称时负载对称时ZAB=ZBC=ZCA=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：ZUIIIIlPCABCABBiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACBZABZBCZCA1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。CAABAIII303ABAIICAUABUBCUBIC

18、IABICAIBCI303303CACBCBIIII同理：同理：0lABUU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CAIAIABCABICAIAI负载对称时三角形接法的特点负载对称时三角形接法的特点BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACB lLpUU 303plII留意电路留意电路中规定的中规定的正方向正方向负载对称时：负载对称时：cos3pLpIUP 4.3 三相电路的功率三相电路的功率CBAPPPP三相总有功功率：三相总有功功率： 由负载由负载性质决议性质决议 3plLp

19、lIIUU星形接法时：星形接法时： 3 plLplIIUU三角形接法时：三角形接法时：cos3llIUP 4.3.1 三相电路的功率的计算三相电路的功率的计算llllllIUSIUQIUP3sin3cos3有功功率：有功功率：无功功率：无功功率：视在功率：视在功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：三相交流电路的小结三相交流电路的小结1-三相电源三相电源三相三线制三相三线制三相四线制三相四线制AAeCeBeCBNAeCeBeACBAeCeBeACB三相电源普三相电源普通都是对称通都是对称的，而且多的，而且多用三相四线用三相四线制接法。制接法。三相交

20、流电路的小结三相交流电路的小结(2)-三相负载三相负载星形负载星形负载三角形负载三角形负载ACBNZZZACBZZZ30 UUl相相位位超超前前,3plUU p三相交流电路的小结三相交流电路的小结(3)-三相电路计算三相电路计算负载负载形接形接法法lLPPlUUII303对称负载下：对称负载下：各相电压、电流单独计算。各相电压、电流单独计算。负载不对称时：负载不对称时：负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。一相。 求电表读数时，可只算有效值，不算相求电表读数时，可只算有效值，不算相位。位。三相电路的计算要特别留意相位问题。三相电路的计算要特别留意

21、相位问题。 负载负载Y Y形接法形接法303PlPlUUII电源对称时：电源对称时：三相交流电路的小结三相交流电路的小结(4)-三相功率计算三相功率计算CBAPPPP三相总功率：三相总功率：负载对称时：负载对称时：cos3ppIUP cos3llIUP 和接法和接法无关无关判别对错判别对错ZUIll 21121ZZUI21121ZZUIZUIlPP3IIl PUUl P3UUl ZUIPP 11213ZUI 1121330ZUI1121330ZUI1I2I3INI+Z2Z3Z11U2U3U+ 1zI2zI3zINL1L2L3判别对错判别对错Wcos23202203803 PWcos532022

22、03803 P Wcos53202202203 P 53203038012ZVU已知：已知：1I2I3INI+Z2Z3Z11U2U3U+ 1zI2zI3zINL1L2L3练习练习1：?PPIIUZYLLYL求求：相相同同，、如如图图两两对对称称电电路路，Z3Z2Z11U+2U+3UNL1L2L312U+23U+31U23I12I31I1I2I3IZ12Z23Z31+31U12U23UL1L2L33133ZUZUIILLLLY解：解：练习练习1：?PPUZYL求求：相相同同，、如如图图两两对对称称电电路路，Z3Z2Z11U+2U+3UNL1L2L312U+23U+31U23I12I31I1I2I

23、3IZ12Z23Z31+31U12U23UL1L2L331LLYII31cos33cos3cos3cos3PLYLPYLYLPLLPYLYLYYIUIUIUIUPP练习练习2：。、及及功功率率、求求各各线线电电流流，已已知知，线线电电压压SQPIIIXXR380VCL321355i1Ni2NiC解：解：XLL1L2L3Ri1i2XLRXLRXCi3VU02201VU3038012设设：6010LjXRZVU1202202VU1202203练习练习2：。、及及功功率率、求求各各线线电电流流，已已知知，线线电电压压SQPIIIXXR380VCL321355解：解：i1Ni2NiCXLL1L2L3R

24、i1i2XLRXLRXCi3VU022016010ZAZUIN602211AIN180222AI60223AjXUICC1204412AIIINC1202211练习练习2：。、及及功功率率、求求各各线线电电流流，已已知知，线线电电压压SQPIIIXXR380VCL321355解：解：i1NiCi2NXLL1L2L3Ri1i2XLRXLRXCi3AIN60221AIN180222AI60223AIC12044AI120221AIIICN901 .3822AI221AI1 .382AI223练习练习2：。、，求求功功率率，已已知知，线线电电压压SQPXXR380VCL355解：解：AIN60221

25、AIN180222AI60223AIC12044AI120221AI901 .382WIUPll7240cos3Pvar6 .41913221CCLNXIXIQVAQPS1 .838322i1NiCi2NXLL1L2L3Ri1i2XLRXLRXCi3练习练习3：。及及、相相负负载载发发生生短短路路时时，求求：，已已知知，PIIILVtuXXRCL321112314sin238010解：解：4525/2LjXRZXLL1L2L3Ri1i2XLRRXCi3452103CjXRZAZUI1652193313AZUI1352382212AZUI1352382212AIII352 .78321WRURI

26、P216602122323I12I1I2I3IL1L2L3XCRXLRR31I练习练习4：电电流流。间间负负载载发发生生断断路路后后的的线线、）（图图；）线线电电压压、线线电电流流相相量量；（及及、求求：，已已知知，323211232) 1 (314sin238038LLPiiiVtuXXRCL45219/12LjXRZ4523831CjXRZARUI120102323AZUI45210121212解：解：23I12I31I1I2I3IL1L2L3XCRXLRR练习练习4：；及及、求求：，已已知知，PiiiVtu32112) 1 (314sin23804523831ZAI1201023AI4521012AZUI16525313131AIII1 .352131121AIII1751 .1512232AIII1006 .1023313解：解：23I12I31I1I2I3IL1L2L3XCRXLRR练习练习4：；及及、求求：，已已知知，PiiiVtu32112) 1 (