《第五章三相电路.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章三相电路.ppt（40页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第五章 三相电路,第5章 三相电路,5.1 三相电路基础,5.2 对称三相电路的计算,5.3 不对称三相电路的概念,5.4 三相电路的功率,第5章 三相电路,本章要求： 1. 搞清对称三相负载Y和联结时相、线电压和相、线电流的关系; 2. 掌握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。,三相交流发电机示意图,5.1 三相电路基础,5.1.1 三相电源,工作原理：动磁生电,图5.1.2 三相绕组示意图,每相电枢绕组,1.三相电源的产生,三相电压瞬时表示式,相量表示,: 直流励磁的电磁铁,相量图,波形图,相量表示,三相电压瞬
2、时表示式,对称三相电动势的瞬时值之和为 0,三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。,三个正弦交流电动势满足以下特征,供电系统三相交流电的相序为 L1 L2 L3,2. 三相电源的星形联结,(1) 联接方式,中性线(零线),中性点,端线(相线、火线),在低压系统,中性点通常接地，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,Up,Ul,(2)线电压与相电压的关系,根据KVL定律,由相量图可得,相量图,30,同理,3. 三相电源的三角形联结,三相负载,不对称三相负载： 不满足 Z1 =Z2 = Z3 如由单相负载组成的三相负载,5.1.2 三相负载,分
3、类,三相负载的联接 三相负载也有 Y和 两种接法，至于采用哪种方法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。,三相负载连接原则 (1) 电源提供的电压=负载的额定电压； (2) 单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。,1. 三相负载的星形联结,线电流：流过端线的电流,相电流：流过每相负载的电流,N 电源中性点,N负载中性点,5.1.3 三相电路的连接方式,结论： 负载 Y联结时，线电流等于相电流。,2. 三相负载的三角形联结,线电流: 流过端线的电流,相电流: 流过每相负载的电流 、 、,5.2 负载Y联结三相电路的计算,1)负载端的线电压电源线电压 2)负载的相电压电源相电压,3)线电流相电流,
4、4)中线电流,负载 Y 联结带中性线时, 可将各相分别看作单相电路计算,1.不对称负载Y形联结,Y 联结时：,Y形连接时：,2. 对称负载Y 联结,所以负载对称时，三相电流也对称。,负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。,负载对称时,中性线无电流, 可省掉中性线。,例1：,灯组，若R1=R2= R3 = 5 ，求线电流及中性线电流,IN ; 若R1=5 , R2=10 , R3=20 ,求线电流及中性,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,线电流 IN 。,中性线电流,(2) 三相负载不对称（R1=5 、R2=10 、R3=20 ） 分别计算各
5、线电流,中性线电流,例2：照明系统故障分析,解: (1) A相短路,1) 中性线未断,此时 L1 相短路电流很大, 将L1相熔断丝熔断, 而 L2 相和 L3 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) L1相短路: 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。 (2) L1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。,此情况下，L2相和L3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) L1相短路, 中性线断开时：,此时负载中性点N即为L1, 因此负载各相电压为,(2)
6、 L1相断路,2) 中性线断开,L2 、 L3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,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。,线电流不等于相电流,(2) 相电流,(1) 负载相电压=电源线电压,即: UP = Ul,一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称, 即,相电流：,线电流：,U12
7、=U23=U31=Ul=UP,5.3 负载三角形联结三相电路的计算,相量图,负载对称时, 相电流对称，即,(3) 线电流,由相量图可求得,为此线电流也对称，即 。,线电流比相应的相电流 滞后30。,三相负载的联接原则,负载的额定电压 = 电源的线电压,负载的额定电压 = 电源线电压,应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。,三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三 角形，而照明负载一般都联结成星形(具有中性线)。,5.4 三相电路的功率,无论负载为 Y 或联结，每相有功功率都应为 Pp= Up Ip cosp,对称负载 联结时：,同理,对称负载Y联结时：,相电压与相
8、 电流的相位差,当负载对称时：P = 3Up Ipcosp,所以,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。,例1:,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380 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,
9、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。,例2:,各电阻负载的相电流,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，其相电流为,(2) 电路线电流,一相电压与电流的相量图如图所示,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,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) S 1断、
10、S 2闭合时, 各电流表读数和有功功率P。,例3：,或：P =I 2R P =UIcos tg =XL / R,解：,(1) 由已知条件可求得,(2) S1闭合、S2断开时, I1 = I3 = 10A I2 =17.32 A,流过电流表 L1 、 L3的电流变为相电流 IP，流过电流表L2 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，Z12、Z23 的相电压和相电流不 变，则P12、P23不变。,P = P12+P23 = 3 kW,I2 = 0A,(3) S1断开、 S2闭合时,变为单相电路,I1 仍为相电流 IP ， I2 变为
11、1/2 IP 。, I1=I3 =10 A+ 5 A= 15A, I2 变为 1/2 IP，所以 L1L2、 L2L3 相的功率变为原来的1/4 。,P = 1/4 P12+ 1/4 P23 +P31 = 0.375 W+ 0.375 W+ 1.5 W = 2.25 kW,某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40瓦 日光灯210盏(cos1=0.5)，60瓦白炽灯90盏(cos2=1), 它们的额定电压都是220V，由380V/220V的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下,线路电流为多少？,例4：,解: (1) 该照明系统与电网连接图,解: (1) 该照明系统与电网连接图,V,(2) 计算线电流,设,=220 0,例5：,某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？,解: (1) 本系统供电线路图,(2) 当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，所以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。,(3) 因为三楼灯多于二楼灯即 R3 R2 , 所以三楼灯比 二楼灯暗。,解：(1)本系统供电线路图,