电工教案-三相电路

第七章三相电路第一节三相电源学习目标：1.生疏三相沟通电源的表达式、相量表示法、相量图重点：三相表达式、相量图一、三相电动势7-17-1U1®U2，V1®V2，W1®W2，由首端〔起始端、相头〕指向末端〔相尾〕，三线圈空间位置各差120°，转子装有磁极并以w的速度旋转，则在三个线圈中便产生三个单相电动势。二、三相对称电源7-2．1的三相电源则称为对称三相电源。如图7-2为负极性。1．三相电源的表示式．相量表示式及相量图、波形图，如图7-37-3．三相电源的特征：大小相等，频率一样，相位互差120º。对称三相电源的三个相电压瞬时值之和为零，即．相序：对称三相电压到达正〔负〕U→V→W→U为挨次，U→W→V→U为逆序。本章假设无特别说明，三相电源的相序均为挨次。其次节 三相电源的连接教学目标：1．三相四线制、三相三线制电路的根本概念．把握三相沟通电源的星形连接和三角形连接的特点重点：三相沟通电源的星形连接和三角形连接的特点难点：三相沟通电源的三角形连接的特点27-4一、星形联接1．根本概念：〔1〕三相电源的星形联接：将对称三相电源的三个绕组的相尾〔末端〕U2、V2、W2联在一起，相头〔首端〕U1、V1、W1引出作输出线，这种联接称为三相电源的星形联7-4〔2〕U2、V2、W2N表示，当线不同。〔3〕火线：从三个电源首端U1、V1、W1引出的线称为端线，俗称火线。〔4〕相电压：端线到中性线之间的电压称为相电压，用符号常以 作为参考电压。

、 、 表示。〔5〕线电压：端线到端线之间的电压称为线电压，用 、 、 表示。规定线电压的方向分别是由U线指向V线，V线指向W线，W线指向U线。2．特点：用相量形式表示为假设 ， ，则 =3图7-5由上式可得，三相线电压对称，线电压的有效值〔 〕是相电压有效值〔 〕的 倍，即 ，且各线电压超前相应的相电压30°7-57-6二、三角形联接7-6U相绕组的相尾U2与V相绕组的相头V1，V相绕组的相尾V2与W相绕组的相头W1，W相绕组的相尾W2与U相绕组的相头U1〔也称△形〕联接。．特点：三相电源作三角形联接时，线电压就是相应的相电压，即或即4图7-77-7接成封闭三角形。第三节 三相负载的连接学习目标：．把握三相负载星形和三角性连接。．把握两种连接方式下，线电压与相电压、线电流和相电流的关系．了解中性线的作用重点：三相负载星形和三角性连接方式下的线电压与相电压、线电流和相电流的关系难点：中性线的作用一、三相对称负载星形7-851.常用术语：7-8①端线：由电源始端引出的联接线②中性线：联接两个中性点 , 的联接线③相电压：指每相电源〔负载〕的端电压。④线电压：指两端线之间的电压⑤相电流：流过每相电源〔负载〕的电流 ，有效值记作⑥线电流：流过端线的电流 ，有效值记作⑦中线电流：流过中性线的电流．三相四线制电路图7-9 图7-10〔1〕定义：在电源与负载.连接叫三相四线制，用Y/Y0表示，如图7-10380V，相电压是220V接。〔2〕特点：67-11即线电流等于相电流， ，中性线电流等于各相电流代数和。〔3〕7-9．三相三线制电路〔1〕定义：在电源与负载都是星形连接的电路中，连接电源与负载有三条输电线，即三根端线，这样的连接叫三相三线制，如图7-11所示。当负载是对称负载时，可以省略中性线，承受三相三线制连接。〔2〕特点：线电流等于相电流，即，而 ，由于三个线电流的初相位不同，在某一瞬时不会同时流向负载，至少有一根端线作为返回电源的通路。二、三相负载的三角形联接7-12．定义：将三相负载首尾依次连接成三角形后，分别接到三相电源的三根端线上，这种7-127．特点：7-13即接在对称三相电源上的对称三相负载为三角形连接时，线电流是相电流的30度。当Y形负载为三相电动机之类确实定对称负载时，不接中性线，电源可以是Y形的，也可以是△形的。37-13第四节 对称三相电路的计算学习目标：．把握对称三相电路的星形负载的计算．把握对称三相电路的三角形负载的计算重点：对称三相电路的星形负载的计算8难点：对称三相电路的三角形负载的计算7-14一、三相负载星形联接的对称三相电路7-14．特点：〔1〕中性点电压和中性线电流都等于0，中性线不起作用， 的大小对电路工作状态无关，甚至可以不用连线，从而节约导线。〔2〕相差120°〔3〕负载端相电压对称，线电压也对称， ，线电压超前对应相电压97-15〔4〕7-15例7-1：某对称三相电路，负载为Y形联接，三相三线制，其电源线电压为380V，每相负载阻抗 =8+j6Ω，无视输电线路阻抗。求负载每相电流。解： =380V，负载为Y形联接，其电源无论是Y形还是△形联接，都可用等效的Y形联接的三相电源进展分析。电源相电压 V，设 =220/0°V，则 22/-36.9°A依据对称性可得：=22/-36.9°-120°=22/-156.9°A，=22/-36.9°+120°=22/83.1°A例7-2如图7-16所示的对称三相电路中,负载每相阻抗Z=6+j8Ω,端线阻抗 =1+j1Ω,电源线电压有效值为380V。求负载各相电流、每条端线中的电流、负载各相电压。10图7-16 图7-17解：由7-17等。即

可得 ，单独画出U相电路,=220/0°V，负载是星形连接,则负载端相电流和线电流相二、负载三角形联接的对称三相电路17-187-182．特点：〔1〕线电压与相电压的关系：〔2〕线电流与相电流的关系：各相负载电流大小相等，相位相差120°， ，线电流相位滞后对应相电流的相位30°。〔4〕7-19117-19例7-3：380VZ=6+j8Ω,求负载各相电流及各线电流。解：设线电压 则负载各相电流：负载各线电流：三、多组负载的对称三相电路的计算用等效星形连接的对称三相电源的线电压代替原电路的线电压；将电路中三角形连接的负载,用等效星形连接的负载代换。假设中线将电源中性点与负载中性点连接起来,使电路形成等效的三相四线制电路。(４)由对称性求出其余两相的电流和电压。12(５)求出原来三角形连接负载的各相电流。例7-4： 如图7-21所示电路中,电源线电压有效值为380V,两组负载 =12+j16Ω，=48+j36Ω,端线阻抗 =1+j2Ω。分别求两组负载的相电流、线电流、相电压、线电压。7-20解：设电源为一组星形连接的对称三相电源，将 组三角形连接的负载等效为星形连接的负载,如图7-21所示，则7-2113作业：p1047-4-3 p1517-3、7-4、7-5第五节 不对称三相电路的计算学习目标：．把握不对称负载电路的计算．把握中性线的作用重点：中性线的作用难点：不对称负载电路的计算一、星形联接负载不对称时的特点：7-227-22141.中性点电压不为0，即．三个相电压不对称，即，7-23．三个相电流〔线电流〕不对称，即．三个负载相电压不对称，即．中性线电流不等于0，即7-23例7-5：〔无中线有一相负载短路和断路时,各相电压的变化的状况。15图7-24〔a〕 (b)解：有一相负载短路和断路时,原对称三相电路成为不对称三相电路。〔1〕设U7-24〔a〕所示7-24(b)看到，V相和W相负载将因电压过高，电流过大而损坏。当接了中性线，且=0时，=0，U相短路将使UU相熔丝断开的方法，保护电路，可对其它两相没有影响。〔2〕U7-25〔a〕所示〔a〕 〔b〕图7-25很明显，从图7-25(b)看到，V相和W380V，则V相和W190V，不能正常工作。16二、不对称负载电路的留意事项〔1〕由单相负载组成的Y-Y等于0，负载中性点电位发生位移，各负载上电压、电流都不对称，必需逐相计算。负压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。为使负载正常工作，中性线不能断开。由三相7-26〔2〕Y性三相负载，必需连接中性线。三相四线制供电时，中性线的作用是很大接头处必需连接结实，以防断开。〔3〕由单相负载组成不对称Y〔4〕由于中性点有位移，即使电源中性点N〔中性线叫做零线〕，但负载中性点N”与大地电位不等，因此零线和地线是有区分的。在安全保护措施上接地和接零也是不同的。例7-6：7-26定电源的一相为U相,把电容C接到UR=1/ωC,V、W相。7-2717解：这是一个不对称的星形负载连接电路。设明显,从图5-28中看到， ,从而可知,较亮的灯接入的为V相,较暗的为W相。第六节三相电路的功率及其测量学习目标：把握对称三相电路功率的计算及其测量方法重点：三相电路的有功功率难点：三相电路的功率因数一．三相电路的功率1、三相负载的有功功率假设三相负载是对称的，三相总有功功率为、 代表负载上的相电压和相电流当负载为星形连接时，当负载为三角形连接时，18既对称三相电路的有功功率的计算公式为 ，与负载的连接方式无关，但 仍旧是相电压与相电流之间的相位差，由负载的阻抗角打算。2、三相负载的无功功率假设三相负载是对称的，无论负载接成星形还是三角形,则有3、三相负载的视在功率假设三相负载对称,则4、三相负载的功率因数，假设负载对称,则在对称状况下，cos =cos 是一相负载的功率因数， = ，即为负载的阻抗角。在不对称负载中，各相功率因数不同，三相负载的功率因数值无实际意义。例7-7：有一对称三相负载,每相阻抗Z=80+j60Ω,电源线电压UL=380V。求当三相负载分别连接成星形和三角形时电路的有功功率和无功功率。解：〔1〕负载为星形连接时19〔2〕负载为三角形连接时二、三相电路功率的测量1、对称三相电路的瞬时功率，7-28三相电路也称为平衡三相电路。测量三相电路中测量负载的总功率，可以用“二瓦计”法，如图7-28，两只功率表的电流功率表的读数的代数和就是三相电路的总功率。20例7-8：7-283kW,cosφ=0.866,电源的380V,求图中两功率表的读数。解：由 ，可求得线电流为，例7-9：有一台三相异步电动机接在线电压为380V对称电源上，此电动机的功率为4.5kW0.85解：三相电动机是对称负载，不管什么接法，线电流 = = =8.02A例7-10：某三相异步电动机每相绕组的等值阻抗 =27.74Ω，功率因数cos =0.8，正常运行时绕组作三角形联接，电源线电压为380V。试求：〔1〕正常运行时相电流，线电流和电动机的输入功率；〔2〕为了减小起动电流，在起动时改接成星形，试求此时的相电流，线电流及电动机输入功率。解：〔1〕正常运行时，电动机作三角形联接= = =13.7A， = = ×13.7=23.7Acos = ×380×23.7×0.8=12.51kW〔2〕起动时，电动机星形联接= = =7.9A ， = =7.9A21cos = ×380×7.9×0.8=4.17k