三相正弦交流電

1、學(xué)科：學(xué)科：課題：課題： 三相正弦交流電路三相正弦交流電路 教者：教者： 黃志芳黃志芳 學(xué)校：學(xué)校： 吉林省柳河職教中心吉林省柳河職教中心第一節(jié)三相交流電源第一節(jié)三相交流電源一、三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生一、三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生二、三相電源的連接二、三相電源的連接復(fù)習(xí)提問：復(fù)習(xí)提問：1、正弦交流電是怎樣產(chǎn)生的？、正弦交流電是怎樣產(chǎn)生的？2、周期、頻率的定義？、周期、頻率的定義？3、如何根據(jù)波形圖判斷正弦波的初相角？、如何根據(jù)波形圖判斷正弦波的初相角？閉合線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流。閉合線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)電磁感應(yīng)定律。根據(jù)電磁感應(yīng)定律。周期：交流電完成一次周期性變化所需的時(shí)間。周

2、期：交流電完成一次周期性變化所需的時(shí)間。頻率：交流電在頻率：交流電在1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。在波形圖中，從坐標(biāo)原點(diǎn)到最近一個(gè)正弦波的在波形圖中，從坐標(biāo)原點(diǎn)到最近一個(gè)正弦波的零點(diǎn)之間的距離就是初相。零點(diǎn)在原點(diǎn)的右方零點(diǎn)之間的距離就是初相。零點(diǎn)在原點(diǎn)的右方初相為負(fù)值；零點(diǎn)在原點(diǎn)的左方則初相為正值初相為負(fù)值；零點(diǎn)在原點(diǎn)的左方則初相為正值。1、三相交流電源的產(chǎn)生三相交流電源的產(chǎn)生三相交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造：三相交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造：定子、轉(zhuǎn)子定子、轉(zhuǎn)子。定定子子三個(gè)定子線圈完三個(gè)定子線圈完全相同，空間位全相同，空間位置互差置互差120120度。度。AXYBZC轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子AYBZXC10

3、.1 10.1 三相交流電源三相交流電源轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子線圈通直流，轉(zhuǎn)子線圈通直流，并由機(jī)械力帶動(dòng)并由機(jī)械力帶動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。AYBZXC定定子子SN+-轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子磁通按磁通按正弦正弦規(guī)律分布規(guī)律分布三三 相相 電電 動(dòng)動(dòng) 勢(shì)勢(shì)120sin120sinsintEetEetEemCmBmA特征：特征：三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì) 最大值相等，頻率相同，相位互差最大值相等，頻率相同，相位互差120120。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子AYBZSNXC+-定定子子 相序：相序：三相交流電動(dòng)勢(shì)依次出現(xiàn)正的最大值的順序三相交流電動(dòng)勢(shì)依次出現(xiàn)正的最大值的順序, ,稱為三相稱為三相電源的相序。電源的相序。A -B -C A -B

4、 -C A A 稱為正（順）相序，反之稱為正（順）相序，反之C-B-A-C C-B-A-C 稱為負(fù)（逆）相序。稱為負(fù)（逆）相序。教材教材發(fā)發(fā)電機(jī)的三個(gè)繞組用電機(jī)的三個(gè)繞組用 A-XA-X， B-YB-Y， C-ZC-Z 新教材用新教材用 U1-U2U1-U2，V1-V2V1-V2，W1-W2W1-W2。EmAeBeCe AXYCBZSN顯然，有顯然，有e1 e2 e3=0。波形圖與相量圖如圖。波形圖與相量圖如圖10-1所示。所示。圖圖10-1 對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)波形圖與相量圖對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)波形圖與相量圖 EmAeBeCeEBEA.120120120EC.2、三相電源的連接 三相電源的星形三相電源的

5、星形(Y形形)接法接法 將三相發(fā)電機(jī)三相繞組的末端將三相發(fā)電機(jī)三相繞組的末端U2、V2、W2(相尾相尾)連接在一點(diǎn)，始端連接在一點(diǎn)，始端U1、V1、W1(相頭相頭)分別與負(fù)載相連，分別與負(fù)載相連，這種連接方法叫做星形這種連接方法叫做星形(Y形形)連接。如圖連接。如圖10-2所示。所示。 圖圖10-2 三相繞組的星形接法三相繞組的星形接法 AeCeBeAXYBZNC（中線或零線）（中線或零線）（端線或火線）（端線或火線）（火線）（火線）（火線）（火線）相電壓：相電壓：火線與中線間的火線與中線間的電壓電壓 。CBAuuu , ,線電壓：線電壓：火線與火線間的火線與火線間的電壓電壓 。CABCABu

6、uu , ,三相四三相四線制線制uAuBuCuABuBCuCA中點(diǎn)中點(diǎn)N N：X X、Y Y、Z Z的公共點(diǎn)的公共點(diǎn)（與大地相接時(shí)稱地線）（與大地相接時(shí)稱地線） 三相電源的星型聯(lián)接三相電源的星型聯(lián)接 從三相電源三個(gè)相頭從三相電源三個(gè)相頭U1、V1、W1引出的三根導(dǎo)線叫引出的三根導(dǎo)線叫作作端線端線或或相線相線，俗稱，俗稱火線火線，任意兩個(gè)火線之間的電壓叫做，任意兩個(gè)火線之間的電壓叫做線電壓（線電壓（UL）。Y形公共聯(lián)結(jié)點(diǎn)形公共聯(lián)結(jié)點(diǎn)N叫作叫作中點(diǎn)中點(diǎn)，從中點(diǎn)引出，從中點(diǎn)引出的導(dǎo)線叫做的導(dǎo)線叫做中線中線或或零線零線。由三根相線和一根中線組成的輸。由三根相線和一根中線組成的輸電方式叫做電方式叫做三相

7、四線制三相四線制(通常在低壓配電中采用通常在低壓配電中采用)。中線常。中線常用用黑色黑色或或白色白色，火線分別用，火線分別用黃、綠、紅黃、綠、紅三種顏色表示。三種顏色表示。 每相繞組始端與末端之間的電壓每相繞組始端與末端之間的電壓(即相線與中線之間的即相線與中線之間的電壓電壓)叫做叫做相電壓（相電壓（UP），它們的瞬時(shí)值用，它們的瞬時(shí)值用uA、uB、uC來表來表示，顯然這三個(gè)相電壓也是對(duì)稱的。相電壓大小示，顯然這三個(gè)相電壓也是對(duì)稱的。相電壓大小(有效值有效值)均均為為 UA= UB = UC = UP 任意兩相始端之間的電壓任意兩相始端之間的電壓(即火線與火線之間的電壓即火線與火線之間的電壓)

8、叫做叫做線電壓（線電壓（ULUL） ，它們的瞬時(shí)值用它們的瞬時(shí)值用uAB、uBC、uCA來表來表示。形接法的相量圖如圖示。形接法的相量圖如圖10-3所示。所示。 顯然三個(gè)線電壓也是對(duì)稱的。大小顯然三個(gè)線電壓也是對(duì)稱的。大小(有效值有效值)均為均為UAB = UBC= UCA = UL = UP3 線電壓比相應(yīng)的相電壓線電壓比相應(yīng)的相電壓超前超前30 ，如線電壓，如線電壓 uAB比相電比相電 壓壓 uA超前超前30 ，線電壓，線電壓 uBC比比相電壓相電壓uB超前超前30 ，線電壓，線電壓 uCA比相電壓比相電壓uC超前超前30 。圖圖10-3 相電壓與線電壓的相量圖相電壓與線電壓的相量圖 特別

9、需要特別需要注意注意的是，在工業(yè)用電系統(tǒng)中如果只引出三的是，在工業(yè)用電系統(tǒng)中如果只引出三根導(dǎo)線根導(dǎo)線(三相三線制三相三線制)，那么就都是火線，那么就都是火線(沒有中線沒有中線)，這時(shí)所，這時(shí)所說的三相電壓大小均指線電壓說的三相電壓大小均指線電壓UL (380v);而民用電源則需要而民用電源則需要引出中線，所說的電壓大小均指相電壓引出中線，所說的電壓大小均指相電壓UP(220v) . 【例例10-1】已知發(fā)電機(jī)三相繞組產(chǎn)生的電已知發(fā)電機(jī)三相繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小均為動(dòng)勢(shì)大小均為e1=311sin(wt-/3) V，試求：試求：(1)e2=( )、e3=( ) , (2) e12=( ).解：解：(

10、1) 因?yàn)橐驗(yàn)槿嚯娫吹母飨嘀g最大值相等，三相電源的各相之間最大值相等， 相位差為相位差為2/3，且為同頻率正弦量，我們按照正序的關(guān)系，且為同頻率正弦量，我們按照正序的關(guān)系可知可知 e 2=311sin(wt-/3- 2/3 ）=311sin(wt-)v. e3=311sin(wt-/3+ 2/3 )=311sin(wt+ /3 )v. (2)因?yàn)榫€電壓超前相應(yīng)的相電壓因?yàn)榫€電壓超前相應(yīng)的相電壓/6且且所以所以 -/3+/6=-/6 e12= 311 sin(wt-/6)V. UL = UP3 3第二節(jié)第二節(jié) 三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)一、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)一、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)二、負(fù)載的三角形聯(lián)

11、結(jié)二、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)一、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)一、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)1 電路電路三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)如圖三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)如圖 10-4 所示。所示。 三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)如圖三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)如圖 10-4所示所示圖圖 10-4三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié) 2 特點(diǎn)特點(diǎn) （1）線電壓）線電壓 顯然不管負(fù)載是否對(duì)稱顯然不管負(fù)載是否對(duì)稱( (相等相等) )，電路中的，電路中的 線電壓線電壓 UL 都等于負(fù)都等于負(fù) 載相電壓載相電壓 UYP 的倍，即的倍，即3YPL3UU （2）負(fù)載的相電流）負(fù)載的相電流 IYP 等于線電流等于線電流 IYL ，即，即IYL = IYP 當(dāng)三相負(fù)載當(dāng)三相負(fù)載對(duì)稱對(duì)稱時(shí)，

12、即各相負(fù)載完全相同，相電流和線電時(shí)，即各相負(fù)載完全相同，相電流和線電流也一定對(duì)稱。即各相電流流也一定對(duì)稱。即各相電流( (或各線電流或各線電流) )振幅相等、頻率相同、振幅相等、頻率相同、相位彼此相差相位彼此相差 120 ，并且中性線電流為零。，并且中性線電流為零。【例【例1】在負(fù)載作】在負(fù)載作 Y 聯(lián)結(jié)的對(duì)稱三相電路中，電源線電壓聯(lián)結(jié)的對(duì)稱三相電路中，電源線電壓為為380伏，每相負(fù)載的電阻為伏，每相負(fù)載的電阻為8歐姆，電抗為歐姆，電抗為6歐姆，（如圖）。歐姆，（如圖）。求：求： 1）在正常情況下，每相負(fù)載的相電壓和相電流；）在正常情況下，每相負(fù)載的相電壓和相電流； 2）第三相負(fù)載短路時(shí)，其余

13、兩相的相電壓和相電流；）第三相負(fù)載短路時(shí)，其余兩相的相電壓和相電流； 3）第三相負(fù)載斷路時(shí)，其余兩相的相電壓和相電流。）第三相負(fù)載斷路時(shí)，其余兩相的相電壓和相電流。解：解：1）在對(duì)稱在對(duì)稱 Y 負(fù)載中，相電壓負(fù)載中，相電壓 V2203LYP UU相電流相電流( (即線電流即線電流) )為為 A11A20220YPYP ZUI2）第三相短路，相電壓）第三相短路，相電壓 U1=U2=380V 相電流為相電流為 I1=I2=38A3）第三相斷路，相電壓）第三相斷路，相電壓U1=U2=380/2=190V 相電流為相電流為 I1=I2=19A 3中性線的作用中性線的作用 （1）若負(fù)載對(duì)稱，則）若負(fù)載對(duì)

14、稱，則IN = 0可省去中性可省去中性線。線。 （2）若負(fù)載不對(duì)稱，則）若負(fù)載不對(duì)稱，則IN 0，若有中，若有中性線，則各相負(fù)載仍有對(duì)稱的電源相電性線，則各相負(fù)載仍有對(duì)稱的電源相電壓，從而保證了各相負(fù)載能正常工作。壓，從而保證了各相負(fù)載能正常工作。二、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)二、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié) 1 電路電路負(fù)載做負(fù)載做 聯(lián)結(jié)時(shí)只能形成三相三線制電路，如圖聯(lián)結(jié)時(shí)只能形成三相三線制電路，如圖10-5 所示。所示。圖圖 10-5三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié) 2 特點(diǎn)特點(diǎn) （1） 顯然不管負(fù)載是否對(duì)稱顯然不管負(fù)載是否對(duì)稱( (相等相等) )，電路中負(fù)載相電壓，電路中負(fù)載相電壓 U P 都等于線電

15、壓都等于線電壓 UL ，即，即U P = UL （2） 當(dāng)三相負(fù)載當(dāng)三相負(fù)載對(duì)稱對(duì)稱時(shí)，即各相負(fù)載完全相同，相電流時(shí)，即各相負(fù)載完全相同，相電流和線電流也一定對(duì)稱。負(fù)載的相電流為和線電流也一定對(duì)稱。負(fù)載的相電流為ZUIPP PL3II （3）線電流）線電流各線電流的相位比相應(yīng)的相電流滯后各線電流的相位比相應(yīng)的相電流滯后30 。 3三相負(fù)載連接法的選擇三相負(fù)載連接法的選擇 （1）應(yīng)根據(jù)負(fù)載的額定電壓與電源電壓的數(shù)值而定，總之要使每相負(fù)載所承受的電壓等于其額定電壓。 （2）若每相負(fù)載的額定電壓為電源線電壓的，則負(fù)載應(yīng)連成星形；若每相負(fù)載的額定電壓等于電源的線電壓，則負(fù)載應(yīng)聯(lián)成三角形?！纠纠?】

16、大功率三相電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由于啟動(dòng)一般采用降大功率三相電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由于啟動(dòng)一般采用降壓啟動(dòng)，方法之一是啟動(dòng)時(shí)將三相繞組接成星形，而正常運(yùn)轉(zhuǎn)壓啟動(dòng)，方法之一是啟動(dòng)時(shí)將三相繞組接成星形，而正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)改接成為三角形。試比較當(dāng)繞組星形連接和三角形連接時(shí)相時(shí)改接成為三角形。試比較當(dāng)繞組星形連接和三角形連接時(shí)相電流之比及線電流之比。電流之比及線電流之比。解：在解：在 連接負(fù)載中，相電壓等于線電壓，即連接負(fù)載中，相電壓等于線電壓，即 U P = UL ， 則相電流則相電流 線電流線電流ZUIPP PL3II 在在 Y 連接負(fù)載中，線電壓連接負(fù)載中，線電壓則相電流等于線電流則相電流等于線電流 IYL = IYP YPL3UU 兩種連接法相電流之比為兩種連接法相電流之比為 IYP / I P =1/3兩種連接法線電流之比為兩種連接法線電流之比為 IYL/ I L =1/33 3313LU練習(xí)練習(xí)： 1、三相電源的電壓為三相電源的電壓為380V，則任意兩根相線之間的，則任意兩根相線之間的電壓叫做（電壓叫做（ ），有效值為（），有效值為（ ）；任意一根）；任意一根相線與中線之間的相線與中線之間的 電壓叫做（電壓叫做（ ），有效值為），有效值為（ ）。）。 2、三相交流電源是三個(gè)單相電源按一定方式進(jìn)行的三相交流電源是三個(gè)單相電源按一定方式進(jìn)行的組合，這三個(gè)單相交流電源的（組合，這三個(gè)單相交流電源的（