三相电路的有功功率课件

1、 本章要求 1. 熟悉对称三相电源、负载Y和联结时相线电压、相 线电流关系； 2. 熟悉三相四线制供电系统中单相及三相负载的正 确联接方法，理解中线的作用； 3. 掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。 本节要求： 了解三相电压的产生；熟悉三相对称电压的特点； 熟悉对称三相电源Y和联结时相线电压、相线电流关系。5.1 三相电压 1. 三相电压的产生工作原理：动磁生电定子 三相交流发电机示意图ZAXYNSC-+B转子+_eeAX电枢绕组及其电动势多匝，在绕线机上绕好 1. 三相电压的产生工作原理：动磁生电 定子 三相交流发电机示意图ZAXYNSC-+B转子(尾端)+eAeBeCXABYCZ(首

2、端)+ 三相绕组符号图注意各电动势的参考方向三个电动势为正弦量 1. 三相电压的产生工作原理：动磁生电定子 三相交流发电机示意图ZAXYNSC-+B转子(尾端)+eAeBeCXABYCZ(首端)+ 三相绕组符号图三个正弦电动势的关系幅值相等频率相等相位相差三相电动势瞬时表示式相量式表示参考量三相对称电动势相量图表示 三相正弦电动势的特征对称电流和对称电压都有一样的结论相序：三相交流电到达正最大值的顺序。上图的三相交流电的相序为： A B CeeAeBeCtO电力系统一般都采用A B C的相序2.三相电源的星形联结(1) 联接方式中性线(零线、地线)中性点端线(相线、火线)在低压系统,中性点通常

3、接地，所以也称地线。相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压线电压：端线与端线间的电压+XYZNBCAeA+eC+eB+2.三相电源的星形联结(1) 联接方式中性点相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压线电压：端线与端线间的电压+XYZNBCAeA+eC+eB+注意：相、线电压的标注方法及参考极性的取法(2) 线电压与相电压的关系根据KVL定律:AXYZNBCeA+eC+eB+由相量图可得相量图 30 30 30由相量图可得相量图 30 30 30(1)相量图 30 30 30线电压 、 、为对称电压UBC.UBC.UAB.相电压 、 、为对称电压UC.UB.UA.相量图 30

4、30 30线电压 、 、为不对称UCA.UBC.UAB.设：则：在大小上：3. 三相电源的三角形联结(1) 联接方式+UA.+UB.+.UC+BACAXBYCZ(2) 相、线电压的关系在大小上： 本节要求： 熟悉三相四线制供电系统中单相及三相负载的正确联接方法，理解中线的作用； 掌握负载星形联接三相电路的电压、电流的计算。5.2 负载星形联结的三相电路1. 负载分类及其联接单相负载：只需一相电源供电，如照明负载、 家用电器，等。负载三相负载：需三相电源同时供电，如三相电 动机，等。负载联接原则:（1） 电源提供的电压=负载的额定电压，否则要经过变压 器变压；（2） 单相负载尽量均衡地分配到三相

5、电源上。AB电源C保险丝三相四线制380/220VN 额定相电压为220V的单相负载 额定线电压为380V的三相负载负载的星形联接AB电源C保险丝三相四线制380/220VN ZBZCZAN+.ANBC 合并 等效零电位点负载星形联接的等效电路2.负载星形联结的三相电路的电压、电流计算Y: 无中性线，三相三线制。Y0：有中性线，三相四线制。(1) 联结形式+ZBZCZANN+ N 电源中性点 N负载中性点线电流：流过相线的电流 。 +ZBZCZANN+Ic.Ib.相电流：流过每相负载的电流 。 +ZBZCZANN+Ic.Ib.从上图可见：结论：负载Y联结时，线电流等于相应的相电流。(2)负载Y

6、联结三相电路的计算 负载端的线电压电源线电压 负载的相电压电源相电压 线电流相应的相电流 中线电流+ZBZCZANN+Ic.Ib.特点：三相电路计算的技巧：三相电路单相化+ZBZCZANN+Ic.Ib.当电路负载不对称时：负载对称：要一模一样例：ZA=3+j6, ZB=3+j6, ZC=3+j6为对称负载。 例：ZA=3+j6, ZB=3-j6, ZC=3+j6为不对称负载。 ZA=ZB=ZC=|Z| +ZBZCZANN+Ic.Ib.当电源对称时：设：当电源对称及负载对称时：称为三相对称电路三相电流是对称的 相（线）电流的大小为：中线电流三相对称电路负载星形联接时的重要结论+ZBZCZANN+

7、Ic.Ib.总结： 当电路不对称时，电路的分析计算需逐项进行。计算式为： 当电路对称时，电路的分析计算可只计算一相，其他两相按对称关系写出。其中A相的计算式为：+ZBZCZANN+Ic.Ib. 当电路对称时，电路的分析计算可只计算一相，其他两相按对称关系写出。其中A相的计算式为：+ZBZCZANN+Ic.Ib.总结：当只计算大小时,计算式为： 既然中性线无电流,则可省掉中性线。+ZBZCZANN+Ic.Ib.当电路对称时，尽管此时没有中性线，电路的分析计算与对称电路相同例1：正误判断对称负载 Y联结+ZBZCZANN+N+NRARBRCACB（1）若RA=RB= RC = 5 ，求线电流及中性

8、线电流IN ；（2）若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,求线电流及中性线电流IN 。例2:一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压 ， 负载为电灯组。解：已知：(1) 电路对称三相对称：N+NRARBRCACB所以：(2)三相负载不对称（RA=5 、RB=10 、RC=20 ） 分别计算各线电流中性线电流例3：照明系统故障分析解: (1) A相短路1) 中性线未断 NRARCRBABNC 此时A相短路电流很大，将A相熔断丝熔断，而 B相和C相未受影响，其相电压仍为220V, 正常工作。 在上例中，试分析下列情况 (1) A相短路: 中性线未断时，求各相负载电压； 中性线断开时

9、，求各相负载电压。 (2) A相断路: 中性线未断时，求各相负载电压； 中性线断开时，求各相负载电压。此例说明中性线的作用 此情况下，B相和C相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（220V) ，这是不允许的。 2) A相短路, 中性线断开时, 此时负载中性点N即为A, 因此负载各相电压为: ABNCNiAiCiB+ (2) A相断路 2) 中性线断开 B、C相灯仍承受220V电压, 正常工作。1) 中性线未断 变为单相电路，如图(b)所示, 由图可求得：IBCUAUB+(b) NRARCRBABNC(a)超过额定值结论： （1）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且

10、负载电阻越大，负载承受的电压越高。 （2）中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。 （3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。 NNRBRC.RA+例4：求例1电路中性线断开时负载的相电压及相电流。解：则结点电压：设一个结点电压电路的结点电压的计算式.负载相电压：NNRBRC.RA+例4：求例1电路中性线断开时负载的相电压及相电流。负载相电流：低于220V高于220V高于220V可见： 1.不对称三相负载做星形联结且无中性线时, 三相负载的相电压不对称。 2. 单相负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线上不允许

11、接刀闸和熔断器。 本节要求： 掌握负载三角形联接三相电路的电压、 电流的计算5.3 负载三角形联结的三相电路 1. 负载的三角形联接三相四线制380/220V 额定相电压为380V的单相负载A电源保险丝BNC 额定线电压为380V的三相负载A电源保险丝BNCZABZBCZCAACB+负载三角形联接的等效电路 合并 等效线电流: 流过端线的电流 。相电流: 流过每相负载的电流 、 、 。ZABZBCZCAACB+线电流不等于相电流 负载相电压=电源线电压 U负P = U源L2.负载三角形联结的三相电路的电压、电流计算ZABZBCZCAACB+特点： 一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载

12、相电压始终对称。即：UAB=UBC=UCA=U源L =U负PZABZBCZCAACB+ 负载不对称时，线电流：负载不对称时，相电流：负载不对称时，只能按这些式计算，无捷径电路对称时：设：ZA=ZB=ZC=|Z| 电路对称时，负载相电流：三个相电流对称相电流大小为：电源线电压BCABCABCABCA30BC由相量图可知：电路对称时，负载线电流： 通过相量图计算线电流也对称，即: 。 BCABCA30BCBCABCA 线电流比相应的相电流滞后30。总结： 电源对称，对称负载三角形联接的三相电路中,相电流对称，线电流亦对称。线电流大小为相电流的 倍，相位滞后相应的相电流30。利用此对称关系，只要计算

13、一相电流，可写出其他两相电流及线电流。对称负载 Y联结ZABZBCZCAACB+例1:正误判断 若 ，求相电流、线电流。例2:一对称负载三角形联结的三相电路，电源电压对称， 设电源线电压 。ZABZBCZCAACB+解：（1）大小、相位都求 UAB.=380 30V已知：ZABZBCZCAACB+根据对称关系可写出：IA.=38 -53A，IB.=38 -173AIC.=38 +67AIBC.=38 -143AICA.=38 +97A 若 ，求相电流、线电流。例2:一对称负载三角形联结的三相电路，电源电压对称，设电源线电压 。ZABZBCZCAACB+（2）只求大小UAB=380 V已知：即：

14、 本节要求： 掌握对称三相电路的功率的计算5.4 三相功率Z+_U. 单相电路的功率计算注意各符号的含义 无论负载为 Y 或联结，三相总有功、无功功率应为三个单相的有功、无功之和。 三相电路的功率计算 1.三相负载星形联接时+ZBZCZAN+Ic.Ib.。ABCN负载不对称时：负载对称时：由于：所以： 2.三相负载三角形联接时负载不对称时：负载对称时：由于：所以：ZABZBCZCAACB+与负载星形时联接一样对称负载 联结时： 对称负载Y联结时：相电压与相电流的相位差所以:相电压与相电流的相位差，没变注：式中使用的是负载的相电压、相电流注：式中使用的是线电压、线电流设负载 Z=R+jX，则有：

15、三相对称电路功率计算小结：例1：三相对称负载 Z=6-j8，分别联接成星形和三角形，电源的线电压均为380V。试分别计算其三相有功功率、无功功率及视在功率。+ZZZN+Ic.Ib.。ABCN解：负载作星形联接时例1：三相对称负载 Z=6-j8，分别联接成星形和三角形，电源的线电压均为380V。试分别计算其三相有功功率、无功功率及视在功率。负载作星形联接时+ZZZN+Ic.Ib.。ABCN例1：三相对称负载 Z=6-j8，分别联接成星形和三角形，电源的线电压均为380V。试分别计算其三相有功功率、无功功率及视在功率。负载作三角形联接时ZZZACB+例1：三相对称负载 Z=6-j8，分别联接成星形

16、和三角形，电源的线电压均为380V。试分别计算其三相有功功率、无功功率及视在功率。负载作三角形联接时ZZZACB+例2：三相对称负载星形联接，且电压、负载如下：如下计算式是否正确？cos53线值计算式相值计算式 例3：有一三相电动机, 每相的等效电阻R = 29, 等效感抗XL=21.8, 试求下列两种情况下电动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果： (1) 绕组联成星形接于UL =380 V的三相电源上; (2) 绕组联成三角形接于UL=220 V的三相电源上。解:(1)(2)比较(1), (2) 的结果: 有的电动机有两种额定电压, 如220/380 V。当电源电压为3

17、80 V时, 电动机的绕组应联结成星形；当电源电压为220 V时, 电动机的绕组应联结成三角形。 在三角形和星形两种联结法中,相电压、相电流以及功率都未改变，仅三角形联结情况下的线电流比星形联结情况下的线电流增大 倍。各电阻负载的相电流ABC例4：线电压Ul为380 V的三相电源上，接有两组对称三相电源：一组是三角形联结的电感性负载，每相抗 ;另一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻R =10, 如图所示。试求(1) 各组负载的相电流；(2) 电路线电流；(3) 三相有功功率。解：设 由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。负载星形联接时，其线电流为：负载三角形联解时，其相

18、电流为：(2)电路线电流ABC一相电压与电流的相量图如图所示:(3)三相电路的有功功率-30o-67o-46.7o例5：三相对称负载作三角形联结，UL =220V，当S1、S2 均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率P = 4.5 kW。试求:（1） 每相负载的电阻和感抗； （2） S1合、S2断开时, 各电流表读数和有功功率P ； （3） S1断、S2闭合时, 各电流表读数和有功功率P 。ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB(1) 由已知条件可求得：ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB解：或： P =3IP 2R4.5103 = 3102R R = 15P =3UPIPcos ,tg =XL / RXL = 16.1若 Z=R+jX，有：(2) S1闭合、S2断开时 IA=IC =10A IB =17.32 A 流过电流表 A、C 的电流变为相电流 IP，流过电流表B 的电流仍为线电流IL 。 因为开关S均闭合时，每相有功功率 P =1.5 kW 当 S1合、S2断时，ZAB、ZBC 的相电压和相电流不变，则PAB、PBC不变。P = PAB+PBC = 3 kW.ZCAAAAS1S2ZABZBCCABIA.IB.IC.IB = 0A （3） S1断开、S2闭