第五章-三相交流電路課件

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,第五章,三相交流電路,第五章 三相交流電路,目錄,5.1,三相電源,5.2,三相電路的電壓電流關(guān)系,5.3,三相功率,5.4,三相電力系統(tǒng),目錄5.1 三相電源,學(xué)習(xí)目標(biāo),理解三相電源的兩種聯(lián)結(jié)方式，星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié),掌握三相負(fù)載的兩種聯(lián)結(jié)方式，星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié),理解三相電路的功率的計(jì)算,學(xué)習(xí)目標(biāo)理解三相電源的兩

2、種聯(lián)結(jié)方式，星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié),5.1,三相電源,概述,目前，世界各地的電力系統(tǒng)絕大多數(shù)采用,三相制,供電方式,三相制,就是以三個(gè)大小和頻率相同，而相位彼此相差,120,的三相正弦電源供電體系。,說(shuō)明：三相電路也可看作按一定規(guī)律組成的復(fù)雜交流電路，故前面討論的交流電路的一般規(guī)律和計(jì)算方法，在此仍然適用。,5.1 三相電源概述目前，世界各地的電力系統(tǒng)絕大多數(shù)采用三,N,S,U1,U2,e,5.1.1,三相電源的產(chǎn)生,根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向由,U1,U2,。,交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生,在兩磁極中間，放一個(gè)線圈,讓線圈以,的速度順時(shí),針旋轉(zhuǎn)。,合理設(shè)計(jì)磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布

3、，線圈兩端便可得到,單相交流電動(dòng)勢(shì)。,NSU1U2e5.1.1 三相電源的產(chǎn)生根據(jù)右手定則可知,三相交流電源的產(chǎn)生,三相交流發(fā)電機(jī)利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽a(chǎn)生三相電源,三相交流發(fā)電機(jī)主要組成部分：,電樞和磁極,又稱定子，是固定的，定子鐵心內(nèi)圓周表面沖有槽，用以放入三組電樞繞組。,電樞：,磁極：,又稱轉(zhuǎn)子，是旋轉(zhuǎn)的。轉(zhuǎn)子鐵心上繞有勵(lì)磁繞組，用直流電流勵(lì)磁。,三相交流電源的產(chǎn)生三相交流發(fā)電機(jī)利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)變,三相繞組,n,單相繞組,+,+,+,S,N,鐵心,繞組,U1,U2,+,S,N,+,S,N,+,S,N,+,S,N,+,S,N,+,S,N,+,S,N,轉(zhuǎn)子裝有磁極并以

4、,的速度旋轉(zhuǎn)。三個(gè)線圈中便產(chǎn)生三個(gè)單相電動(dòng)勢(shì)。這種電動(dòng)勢(shì)幅值相等,頻率相同,彼此之間相位差相同為,120,，稱為三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì),三相繞組n單相繞組+SN鐵心繞組U1U2+SN+S,三相電動(dòng)勢(shì)的表示式,三角函數(shù)式,三相電動(dòng)勢(shì)的表示式三角函數(shù)式,三相電動(dòng)勢(shì)的特征,相量表示式,瞬時(shí)值之和,相量之和,大小相等，頻率相同，相位互差,120,。,三相電動(dòng)勢(shì)的特征相量表示式瞬時(shí)值之和相量之和 大小相等，頻,三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)的波形圖和相量圖,E,m,-E,m,0,t,波形圖,120,120,120,相量圖,120,120,120,三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)的波形圖和相量圖Em-Em 0t波形圖12,三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)的相序,三

5、個(gè)電動(dòng)勢(shì)在相位上的先后次序稱為,相序,在電力系統(tǒng)中一般用黃、綠、紅 區(qū)別,U,、,V,、,W,三相。,E,m,E,m,t,0,2,e,U,e,W,e,V,U,V,W,U,為順相序（也稱正序），,U,W,V,U,為逆相序（也稱負(fù)序）。,三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)的相序三個(gè)電動(dòng)勢(shì)在相位上的先后次序稱為相序在電,5.1.2,三相電源的連接方式,三相電源的三角形聯(lián)結(jié),U1(W2),V1(U2),W1(V2),將三相交流發(fā)電機(jī)繞組的始末端依次相連，構(gòu)成一個(gè)閉合的三角形，從兩兩的連接點(diǎn)引出輸出端，這種連接方法稱為,三角形聯(lián)結(jié),（也稱,形聯(lián)結(jié)）,三角形聯(lián)結(jié)僅在三相變壓器中采用,5.1.2 三相電源的連接方式三相電源的三

6、角形聯(lián)結(jié)U1(W2,三相電源的星形聯(lián)結(jié),將三相交流發(fā)電機(jī)繞組的三個(gè)末端,U2,、,V2,、,W2,聯(lián)在一起，從始端,U1,、,V1,、,W1,引出,作輸出端，這種聯(lián)接方法稱為三相電源的星形聯(lián)結(jié)（也稱,Y,形聯(lián)結(jié)）,U,v,w,U,N,V,W,N,中性點(diǎn)或零點(diǎn),中線（零線）,相線（火線）,相線（火線）,相線（火線）,三相四線制,三相電源的星形聯(lián)結(jié)將三相交流發(fā)電機(jī)繞組的三個(gè)末端U2、V2、,三相四線,制供電,火線（相線）,U,V,W,中線（零線）,N,三相三線制供電中,沒(méi)有,中線,U,v,w,U,N,V,W,U,v,w,U,N,V,W,三相四線制,三相三線制,目前，我國(guó)供電系統(tǒng),線電壓,380V,

7、，相電壓,220V,。,三相四線火線（相線）U中線（零線）N三相三線制供電中沒(méi)有中線,+,+,+,N,U,v,w,U,N,V,W,+,+,+,+,電源每相繞組兩端的電壓或相線與中性線之間的電壓,相電壓：,一般用,U,p,表示,三相電壓,電動(dòng)勢(shì),相電壓,任意兩相繞組始端之間的電壓或任意兩相線之間的電壓,線電壓：,一般用,U,L,表示,+,+,線電壓,+NUvwU N V W+,三相電壓,三相電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱,相電壓對(duì)稱,線電壓對(duì)稱,電壓關(guān)系,Y,型聯(lián)結(jié)時(shí)線電壓和相電壓的相量圖,U,U,U,W,U,V,30,o,30,o,30,o,三相電壓三相電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱相電壓對(duì)稱線電壓對(duì)稱電壓關(guān)系Y型聯(lián)結(jié)時(shí),線電壓和相

8、電壓的關(guān)系：,30,同理,得,星型聯(lián)結(jié)時(shí)，在相位上，線電壓超前相應(yīng)的相電壓,30,，在數(shù)值上線電壓是相電壓的 倍,線電壓和相電壓的關(guān)系：30同理得星型聯(lián)結(jié)時(shí)，在相位上，線電,5.2,三相電路電壓與電流的關(guān)系,如果每相負(fù)載的阻抗不相等，則稱,為三相不對(duì),稱負(fù)載,，如照明負(fù)載等。,概述,三相負(fù)載是由三個(gè)單相負(fù)載組合起來(lái)的。,根據(jù)構(gòu)成三相負(fù)載的負(fù)載性質(zhì)與大小不同，,將負(fù)載分成三相對(duì)稱負(fù)載和三相不對(duì)稱負(fù)載。,如果每相負(fù)載的阻抗值和阻抗角完全相等，,則為,對(duì)稱負(fù)載,，如三相異步電動(dòng)機(jī)。,5.2 三相電路電壓與電流的關(guān)系如果每相負(fù)載的阻抗不相等，,星形接法,A,C,B,N,Z,Z,Z,三角形接法,A,C,

9、B,Z,Z,Z,負(fù)載的兩種接法,:,5.2,三相電路電壓與電流的關(guān)系,星形接法ACB NZZZ三角形接法ACBZZZ負(fù)載的兩,5.2.1,三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),三相四線制電路,將三相負(fù)載的每相的末端聯(lián)成一點(diǎn)，并與電源中性點(diǎn),N,相聯(lián)，將每相負(fù)載的始端分別接到電源三根相線上。,Z,V,Z,W,Z,U,U,v,w,三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)電路,星形聯(lián)結(jié)電路,+,N,+,+,U,v,w,N,5.2.1 三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)三相四線制電路將三相負(fù)載的每,5.2.1,三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),Z,V,Z,W,Z,U,N,+,N,+,+,U,U,v,w,v,w,+,三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)電路,相電流：通過(guò)每相負(fù)載的電流,線電

10、流：每根相線上通過(guò)的電流,相電流,線電流,中性線電流,5.2.1 三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)ZVZWZUN+N+,根據(jù)三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)電路圖知：忽略輸電線上的阻抗，三相負(fù)載的線電壓就是電源的線電壓；三相負(fù)載的相電壓就是電源的相電壓。線電流就是相電流。,因此：,相電壓與線電壓的關(guān)系,相電流與線電流的關(guān)系,相電壓和相電流的關(guān)系（依據(jù)向量形式,的歐姆定律）,根據(jù)三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)電路圖知：忽略輸電線上的阻抗，三相負(fù)載,中線電流及中線的作用,中性線電流是三相相電流之和，即：,三相負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三個(gè)相電流對(duì)稱,中線不起作用，取消中線不會(huì)影響電路的正常工作。,三相負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，三個(gè)相電流不對(duì)稱,中線不能取消，否則

11、會(huì)影響電路的正常工作。,中線電流及中線的作用中性線電流是三相相電流之和，即：三相負(fù)載,說(shuō)明：高壓輸電系統(tǒng)采用三相三線制供電（如三相電動(dòng)機(jī)）；低壓配電系統(tǒng)中采用三相四線制供電（如三相照明電路）。,I,U,I,N,I,W,I,V,120,120,120,I,U,I,W,I,V,120,120,120,三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時(shí)電流向量圖,說(shuō)明：高壓輸電系統(tǒng)采用三相三線制供電（如三相電動(dòng)機(jī)）；低壓配,解,:,因?yàn)槿嘭?fù)載對(duì)稱，,則每相電壓為,因?yàn)槭切切温?lián)結(jié)，所以線電流等于相電流，為,例,5.2.1,如圖所示的電路中，有一星形聯(lián)結(jié)的三相對(duì)稱負(fù)載，已知每相電阻,，電感,現(xiàn)把它接入線電壓,的三相線路中，求通過(guò)每相

12、負(fù)載的電流和線路上的電流。,解:因?yàn)槿嘭?fù)載對(duì)稱，因?yàn)槭切切温?lián)結(jié)，所以線電流等于相電流，,5.2.2,三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié),三角形聯(lián)結(jié),電路,Z,UV,Z,VW,Z,WU,U1(W2),V1(U2),W1(V2),三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)電路,N,U,v,w,+,方法：依次把一相負(fù)載的末端和次一相負(fù)載的始端,相連，構(gòu)成一個(gè)封閉的三角形，引出三根端線，將,引出的三根端線接在三相電源,U,、,V,、,W,三根相線上,5.2.2 三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)電路ZUVZVW,Z,UV,Z,VW,Z,WU,U1(W2),V1(U2),W1(V2),三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)電路,N,U,v,w,+,因此：,負(fù)

13、載的相電壓,=,電源的線電壓,由圖知：每相負(fù)載的兩端跨接在兩根電源的相線之間,ZUVZVWZWUU1(W2)V1(U2)W1(V,三角形聯(lián)結(jié)電路中的電壓電流關(guān)系,相電流與線電流的關(guān)系,相電壓和相電流的關(guān)系,三角形聯(lián)結(jié)電路中的電壓電流關(guān)系相電流與線電流的關(guān)系相電壓和相,有效值,相位,三角形聯(lián)結(jié)電路中的電壓電流關(guān)系,有效值相位三角形聯(lián)結(jié)電路中的電壓電流關(guān)系,VW,UV,WU,VW,UV,WU,30,V,W,相位上線電流滯后相應(yīng)的相電流,30,電壓電流相量圖,數(shù)值上線電流是相電流的,倍,VWUV WUVWUVWU30VW相位上線電流滯后相應(yīng)的,三相負(fù)載采用何種聯(lián)接方式由,負(fù)載的額定電壓,決定。,當(dāng)負(fù)

14、載額定電壓等于電源,線電壓,時(shí)采用,三角形,聯(lián)結(jié),；,當(dāng)負(fù)載額定電壓等于電源,相電壓,時(shí)采用,星形,聯(lián)結(jié)。,注意,三,相,四,線,制,三角,形聯(lián),結(jié),星形聯(lián)結(jié),N,U,V,W,Z,3,Z,2,Z,1,M,3,三相負(fù)載采用何種聯(lián)接方式由負(fù)載的額定電壓決定。當(dāng)負(fù)載額定電壓,5.3,三相電路的功率,三相電路功率的一般表達(dá)式,5.3.1,三相電路的功率的計(jì)算,三相電路總的有功功率,各相相電壓的有效值,各相相電流的有效值,各相負(fù)載的功率因數(shù),5.3 三相電路的功率三相電路功率的一般表達(dá)式5.3.1,三相電路總無(wú)功功率,Q,三相電路中總的視在功率,S,注意：,三相電路總無(wú)功功率Q 三相電路中總的視在功率S

15、 注意：,有功功率：,無(wú)功功率：,視在功率：,三相對(duì)稱電路的功率,總有功功率,每相負(fù)載的有功功率,負(fù)載的阻抗角,和接法,無(wú)關(guān),有功功率：無(wú)功功率：視在功率：三相對(duì)稱電路的功率總有功功率每,例,5.3.1,有一個(gè)三相對(duì)稱感性負(fù)載，其中每相的,，接在線電壓為,的三相電源上。,負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)時(shí)，計(jì)算,負(fù)載改成三角形聯(lián)結(jié)，再計(jì)算上述各量；并比較兩種接法的計(jì)算結(jié)果。,；,解,:,每相負(fù)載的阻抗模為,負(fù)載的功率因數(shù)為,負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)時(shí),例5.3.1 有一個(gè)三相對(duì)稱感性負(fù)載，其中每相的，接在線電,負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)時(shí),兩種聯(lián)結(jié)方法計(jì)算結(jié)果比較如下,負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)時(shí) 兩種聯(lián)結(jié)方法計(jì)算結(jié),5.3.2,三相功率的

16、測(cè)量,在工程上，除用三相功率表測(cè)量三相功率外，還可用單相功率表示測(cè)量三相功率，其測(cè)量方法有三表法、一表法和二表法三種。,三表法：,用于測(cè)量三相四線制不對(duì)稱負(fù)載的功率。,一表法：,用來(lái)測(cè)量三相對(duì)稱負(fù)載電路中，三相負(fù)載是對(duì)稱的負(fù)載的功率,二表法：,用來(lái)測(cè)量三相三線制對(duì)稱或不對(duì)稱負(fù)載的功率。,5.3.2 三相功率的測(cè)量在工程上，除用三相功率表測(cè)量三相,5.3,三相電力系統(tǒng),電能由發(fā)電廠產(chǎn)生，通過(guò)輸電線作遠(yuǎn)距離或近距離的輸送，最后分配給各個(gè)工廠企業(yè)及其他用戶，這樣就構(gòu)成了發(fā)電、輸電和配電的完整系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)稱為,電力系統(tǒng)。,5.3 三相電力系統(tǒng) 電能由發(fā)電廠產(chǎn)生，通過(guò)輸電線作遠(yuǎn)距,電力系統(tǒng)導(dǎo)線的選擇,允許載流量（安全載流量）,是指不超過(guò)最高工作,溫度的條件下，允許長(zhǎng)期通過(guò)的最大電流。,安全用電,人身安全,電擊,是指因電流通過(guò)人體而使內(nèi)部器官受傷的現(xiàn)象。,電傷,主要是指人體外部遭受電弧等造成燒傷的現(xiàn)象。,觸電,單相觸電,兩相觸電,跨步電壓觸電,接觸電壓觸電,電力系統(tǒng)導(dǎo)線的選擇允許載流量（安全載流量）是指不超過(guò)最高工作,單相觸電,單相觸電,兩相觸電,跨步電壓觸電,兩相觸電 跨步電壓觸電,安全措施,