第五章三相正弦交流電路(共99).ppt

1、第5章 三相正弦交流電路5.1 三相電源三相電源 5.2 三相負(fù)載三相負(fù)載 5.3 對稱三相電路的分析計(jì)算對稱三相電路的分析計(jì)算 5.4 不對稱三相電路的分析計(jì)算不對稱三相電路的分析計(jì)算 5.5 三相電路的功率三相電路的功率 第第5章章 三相正弦交流電路三相正弦交流電路第5章 三相正弦交流電路5 .1 三相電源三相電源第5章 三相正弦交流電路目的與要求目的與要求 掌握三相電源Y連接與連接時(shí)線電壓與 相電壓的關(guān)系第5章 三相正弦交流電路重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn):三相電源Y連接與連接難點(diǎn)難點(diǎn):三相電源Y連接與連接第5章 三相正弦交流電路NS120W1V2U2W2V1U1圖 5.1 三相交流發(fā)電

2、機(jī)的原理 5.1.1 三相對稱正弦交流電壓一三相對稱正弦交流電壓一第5章 三相正弦交流電路uuWuUuVt3602401200 120t2t1)120sin()120sin(sin1212121tUuutUuutUuupmWWWPmVVVpmUUU、5.1.1 三相對稱正弦交流電壓二三相對稱正弦交流電壓二第5章 三相正弦交流電路120,120,0pwpVPUUUUUUU2、00)232123211 (1201200WVUppppWVUuuujjUUUUUUU5.1.1 三相對稱正弦交流電壓三三相對稱正弦交流電壓三第5章 三相正弦交流電路UV.UW.UU. UV.UW.UU.圖 5.3 對稱三相

3、正弦量的相量圖3、相序：正序 U超前于V，V超前于W 逆序 U超前于W，W超前于V5.1.1 三相對稱正弦交流電壓四三相對稱正弦交流電壓四第5章 三相正弦交流電路NNUuUuVVuWW圖 5.4 三相電源的星形連接 1、接法：三個(gè)繞組的末端接 在一起，從三個(gè)始端引出三根導(dǎo)線5.1.2 三相電源的星形連接三相電源的星形連接一一 第5章 三相正弦交流電路2、名詞解釋 1 端線火線：從始端引出的導(dǎo)線 2中性點(diǎn)N：三個(gè)末端的節(jié)點(diǎn) 3中線：從中性點(diǎn)引出的導(dǎo)線5.1.2 三相電源的星形連接三相電源的星形連接二二第5章 三相正弦交流電路5.1.2 三相電源的星形連接三相電源的星形連接三三 4三相四線制：有中

4、線，可提供兩組對稱三相電壓 5三相三線制：無中線，只能提供一組對稱電壓 6線電壓：端線與中線間的電壓 7相電壓：兩根端線間的電壓第5章 三相正弦交流電路 同理得303)2323()23211(1 120VUUVUVUUVUjUjUUUUUU303303WWUVVWUUUU5.1.2 三相電源的星形連接三相電源的星形連接四四第5章 三相正弦交流電路 三相發(fā)電機(jī)三個(gè)繞組依次首尾相連，接成一個(gè)閉合回路，從三個(gè)連接點(diǎn)引出的三根導(dǎo)線即為三根端線(a)WUW.UU.UV.VUUW.UWU.UU.UUV.UV.UVW.(b)圖 5.6 三相電源的三角形連接線電壓等于相電壓 5.1.3 三相電源的三角形三相電

5、源的三角形連接連接一一第5章 三相正弦交流電路00UWWVVUWUVWUVUWWVVUWUVWUVuuuuuuuuuUUUUUUUUU 線電壓的大小是相電壓的 倍，線電壓的相位比相電壓的相位超前30三個(gè)線電壓之間的關(guān)系是35.1.3 三相電源的三角形三相電源的三角形連接連接二二第5章 三相正弦交流電路WWUVVWUUVUUUUUU, 三相電源作連接時(shí)，只能是三相三線制，線電壓等于相電壓。5.1.3 三相電源的三角形三相電源的三角形連接連接三三第5章 三相正弦交流電路 三相發(fā)電機(jī)接成三角形供電。 如果誤將U相接反, 會(huì)產(chǎn)生什么后果？ 如何使連接正確？ 解解 U相接反時(shí)的電路如圖5.7(a)所示。

6、此時(shí)回路中的電流為spUspWVUsZUZUUUI323例例5.2一一第5章 三相正弦交流電路例例5.2二二(a)WUW.UU.UV.VUUW.UU.UV.(b)ZspZspZsp UU. UU.UV.UW.VUVWUW.UV.UU.(c)Is圖 5.7 例 5.2 圖 第5章 三相正弦交流電路教學(xué)方法教學(xué)方法與實(shí)際結(jié)合說明本節(jié)內(nèi)容第5章 三相正弦交流電路 思考題思考題 VUVW30380UVUUUWUVUW90220UVUVWUWUUUUVUWUVWUVUUU1、對稱三相電源的星形連接 時(shí)，Ul= UP，線電壓 的相位超前于它所對應(yīng)相電壓的相位 。 2、正序?qū)ΨQ三相星形連接電源，假設(shè) , 那

7、么 = V ， = V， = V。 3、正序?qū)ΨQ三相三角形連接電源， 相電壓 那么 = V， = V， = V， = V， = V， = 。第5章 三相正弦交流電路 5.2 三三 相相 負(fù)負(fù) 載載第5章 三相正弦交流電路目的與要求目的與要求掌握三相負(fù)載Y連接與連接的計(jì)算第5章 三相正弦交流電路 重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn):三相負(fù)載Y連接與連接的計(jì)算難點(diǎn)難點(diǎn):三相負(fù)載Y連接的計(jì)算第5章 三相正弦交流電路(a)UW.UU.NUV.ZUNNZVZWWVUIU.IV.IW.UV.UU.UW.IV.IU.IW.(b)IN.圖 5.8 三相四線制電路及電壓、電流相量圖 5.2.1 負(fù)載的星形負(fù)載的星形Y

8、連接一連接一1. 三相四線制電路第5章 三相正弦交流電路1 負(fù)載的電壓等于電源的電壓 2 線電流：通過端線上的電流 相電流：通過每相的負(fù)載的電流WWWVVVUUUZUIZUIZUI,5.2.1 負(fù)載的星形負(fù)載的星形Y連接二連接二第5章 三相正弦交流電路3中線電流4假設(shè)對稱，那么0120120120120120120UUUWVUNUUWWUUUVUUWVUNIIIIIIIIZUZUIIZUZUIZUIIIII5.2.1 負(fù)載的星形負(fù)載的星形Y連接三連接三第5章 三相正弦交流電路 三相四線制電路中, 星形負(fù)載各相阻抗分別為ZU=8+j6, ZV=3j4,ZW=10, 電源線電壓為380V, 求各相

9、電流及中線電流。 解 設(shè)電源為星形連接, 那么由題意知例例5.3一一VUVUUUlp02202203第5章 三相正弦交流電路例例5.3二二AjZUIUUU9 .36229 .36100220680220AZUIAjZUIWWWVVV12022010120220101202209 .66441 .53512022043120220第5章 三相正弦交流電路AjjjjIIIIWVUN4 .55426 .349 .231 .19115 .403 .172 .136 .17120229 .66449 .3622例例5.3三三第5章 三相正弦交流電路UW.AUU.NUV.ZUNNZVZWCBIU.IV.I

10、W.圖 5.9 負(fù)載為Y形連接的三相三線制電路 5.2.1 負(fù)載的星形負(fù)載的星形Y連接四連接四2 三相三線制電路第5章 三相正弦交流電路WVUWWVVUUNNZZZZUZUZUU111假設(shè)負(fù)載對稱, 即 ，那么ZZZZZWVU5.2.1 負(fù)載的星形負(fù)載的星形Y連接五連接五第5章 三相正弦交流電路0111WVUWWVVUUNNZZZZUZUZUU03)(1111ZUUUZZZZZUZUZUUWVUWVUWWVVUUNN5.2.1 負(fù)載的星形負(fù)載的星形Y連接六連接六第5章 三相正弦交流電路ZU VUVW(a)ZV WZW UUU V.IU.IV.IW.UWU.IVW.IU V.IW U.IV.IW

11、.IW U.IVW.IU.UU V.UWU.UV W. IW U.(b)UVW.IU V.圖 5.10 負(fù)載的三角形連接及電壓、 電流相量圖 5.2.2 負(fù)載的三角形負(fù)載的三角形連接一連接一第5章 三相正弦交流電路VWWUWUVVWVWUUVUWUWUWUVWVWVWUVUVUVIIIIIIIIIZUIZUIZUI,1、負(fù)載的相電壓等于電源的線電壓2、相電流為3、線電流為5.2.2 負(fù)載的三角形負(fù)載的三角形連接二連接二第5章 三相正弦交流電路如果負(fù)載對稱, 即120120120120UVUVWUWUWUWUUVUVVWVWVWUVUVUVUVWUVWUVIZUZUZUIIZUZUZUIZUZU

12、IZZZZ5.2.2 負(fù)載的三角形負(fù)載的三角形連接三連接三第5章 三相正弦交流電路303303303WUVWWUWVWUVVWVUVWUUVUIIIIIIIIIIII可得線電流線電流有效值為相電流的 倍，相位滯后于相應(yīng)的相電流3035.2.2 負(fù)載的三角形負(fù)載的三角形連接四連接四第5章 三相正弦交流電路 對稱負(fù)載接成三角形, 接入線電壓為380V的三相電源,假設(shè)每相阻抗Z=6+j8, 求負(fù)載各相電流及各線電流。 解解 設(shè)線電壓設(shè)線電壓 ，那么負(fù)載各相電流，那么負(fù)載各相電流 VUUV0380AIZUIAIZUIjZUIUVWUWUUVVWVWUVUV9 .66381201 .53381201 .

13、173381201 .53381201 .53381 .53100380860380例例 5.4第5章 三相正弦交流電路 教學(xué)方法教學(xué)方法與負(fù)載的三角形連接比較第5章 三相正弦交流電路 思考題思考題UWNVMMMMMMUWNV a b 圖5.11 思考題2圖1、試述負(fù)載星形連接三相四線制電路和三相三線制電路的異同。2、將圖5.22的各相負(fù)載分別接成星形或三角形，電源的線電 壓為380V，相電壓為220V。每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380V。第5章 三相正弦交流電路5.3 對稱三相電路的分析計(jì)算對稱三相電路的分析計(jì)算第5章 三相正弦交流電路目的與要求目的與要求會(huì)對對稱電路進(jìn)行分析第5章 三相正弦交流

14、電路重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn):對稱電路的計(jì)算難點(diǎn)難點(diǎn):對稱電路的計(jì)算第5章 三相正弦交流電路UW.UU.NUV.ZUNNZVZWWVUIU.IV.ZlZlZlUVWIW.ZNIN.圖5.12 是對稱三相四線制電路5.3.1 對稱星形電路的特點(diǎn)一對稱星形電路的特點(diǎn)一第5章 三相正弦交流電路013)(11111NlWVUlNlWlVlUlWWlVVlUUNNZZZUUUZZZZZZZZZZZUZZUZZUU5.3.1 對稱星形電路的特點(diǎn)二對稱星形電路的特點(diǎn)二第5章 三相正弦交流電路5.3.1 對稱星形電路的特點(diǎn)三對稱星形電路的特點(diǎn)三0NNNNZUI第5章 三相正弦交流電路120120UlWlN

15、NWWUlVlNNUVlUlNNUUIZZUZZUUIIZZUZZUUIZZUZZUUI5.3.1 對稱星形電路的特點(diǎn)四對稱星形電路的特點(diǎn)四第5章 三相正弦交流電路120120120120VUNUNWUWVUNWNVWVNVNUVUNUWUWNUVNVUNUUUUUUUUUUUUUIZUUIZUIZU5.3.1 對稱星形電路的特點(diǎn)五對稱星形電路的特點(diǎn)五第5章 三相正弦交流電路322ZZ 5.3.2 對稱三相電路的一般解法一對稱三相電路的一般解法一第5章 三相正弦交流電路IU1.Z1IU2.Z2IU.UNNUW.UU.NUV.Z1NNWVUIV.IW.IU.Z1Z1IV1.IW1.IU1.Z2Z

16、2Z2IWU2.IU2.IV2.IW2.IVW2.IUV2.(a)UW.UU.NUV.Z1NNWVUIV.IW.IU.Z1Z1IV1.IW1.IU1.IU2.IV2.IW2.(b)Z 2Z 2Z 2(c)UU.圖 5.13 兩組對稱負(fù)載的三相電路 5.3.2 對稱三相電路的一般解法二對稱三相電路的一般解法二第5章 三相正弦交流電路5.3.2 對稱三相電路的一般解法三對稱三相電路的一般解法三2121ZZZZUIUU第5章 三相正弦交流電路120,120120,120120,120,2211221121122121UWUWUVUVUWUVUUUUIIIIIIIIIIIIZZZIIZZZII5.3.

17、2 對稱三相電路的一般解法四對稱三相電路的一般解法四第5章 三相正弦交流電路303303303222222WWUVVWUUVIIIIII5.3.2 對稱三相電路的一般解法五對稱三相電路的一般解法五第5章 三相正弦交流電路對于具有多組負(fù)載的對稱三相電路的分析計(jì)算, 一般可用單相法按如下步驟求解: (1) 用等效星形連接的對稱三相電源的線電壓代替原電路的線電壓; 將電路中三角形連接的負(fù)載, 用等效星形連接的負(fù)載代換。 用單相法求解的步驟一用單相法求解的步驟一第5章 三相正弦交流電路用單相法求解的步驟二用單相法求解的步驟二(2) 假設(shè)中線將電源中性點(diǎn)與負(fù)載中性點(diǎn)連接起來, 使電路形成等效的三相四線制

18、電路。 () 取出一相電路, 單獨(dú)求解。 () 由對稱性求出其余兩相的電流和電壓。 () 求出原來三角形連接負(fù)載的各相電流。 第5章 三相正弦交流電路 圖5.14a所示對稱三相電路中, 負(fù)載每相阻抗Z=6+j8, 端線阻抗Zl=1+j1, 電源線電壓有效值為380V。 求負(fù)載各相電流、 每條端線中的電流、 負(fù)載各相電壓。 ZlZZlZZlZIU.IV.IW.UVWUIU.ZlUZNNUU.(a)(b)IU.圖 5.14 例 5.5 圖 例例 5.5一一第5章 三相正弦交流電路 設(shè) , 負(fù)載是星形連接, 那么負(fù)載端相電流和線電流相等。 即 解解 由由 ,380VUl可得 vUUlp2203380

19、3單獨(dú)畫出U相電路, 如圖5.14b所示。 VUU0220例例 5.5二二第5章 三相正弦交流電路VUUUVUUUVjIZUUNUNWWNUNVVUNUU1211921201191921201192)86(1 .523 .19AIIAIIAjjZZUIUWUVlUU9 .673 .191201 .1723 .191201 .523 .191 .524 .110220)86() 11 (0220例例 5.5三三第5章 三相正弦交流電路 圖5.15a所示電路中, 電源線電壓有效值為 380V,兩組負(fù)載Z1=12+j16,Z2=48+j36,端線阻抗Zl=1+j2。分別求兩組負(fù)載的相電流、線電流、相

20、電壓、線電壓。 ZlZ2ZlZ2ZlUVWUIU.ZlZ2NNUU.(a)(b)Z1Z1Z1Z2UVWZ1IU2.IU1.NU圖 5.15 例 5.6 圖 例例5.6一一第5章 三相正弦交流電路解解 設(shè)電源為一組星形連接的對稱三相電源, VUUVUlpl22033803,380可得將Z2組三角形連接的負(fù)載等效為星形連接的負(fù)載, 那么例例5.6二二第5章 三相正弦交流電路例例5.6三三9 .3620121633648322jjZZAjjjjjZZZZZUIlUU8 .4896.174 .4825.120220)1216()1612()1216)(1612(2102202121第5章 三相正弦交流

21、電路AjjZZZIIUU5 .5606. 9)1216()1612(9 .36204 .4896.172121AIIIUUU3 .4006. 95 .5606. 94 .4896.1712AIIAIIAIUWUVU5 .6306. 91205 .17506. 91205 .5606. 911111例例5.6四四第5章 三相正弦交流電路AIIAIIAIUWUVU7 .13906. 91203 .16006. 91203 .4006. 922222AIIAIIAIIVUUWVUWUUVU7 .10932. 51203 .13032. 51203 .1032. 53302例例5.6五五第5章 三相正

22、弦交流電路VUUVUUVUUVUUVUUVjIZUVUUWVUWVNUVUNUNWNUNVUNU2 .938 .3131208 .1468 .3131208 .268 .3133038 .1162 .1811202 .1232 .1811202 . 32 .1815 .5606. 9)1612(11例例5.6六六第5章 三相正弦交流電路教學(xué)方法教學(xué)方法講授法第5章 三相正弦交流電路思考題思考題1、什么情況下可將三相電路的計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌嚯娐返挠?jì)算？2、三相負(fù)載三角形連接時(shí)，測出各相電流相等，能否說明三相負(fù)載是對稱的？ 3、對稱三相電路中，為什么可將兩點(diǎn)中性點(diǎn)N、N短接起來？第5章 三相正弦交流電

23、路 5.4 不對稱三相電路不對稱三相電路的分析計(jì)算的分析計(jì)算第5章 三相正弦交流電路目的與要求目的與要求會(huì)用位形圖法和中點(diǎn)電壓法對不對稱電 路分析第5章 三相正弦交流電路重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn): 位形圖法、中點(diǎn)電壓法難點(diǎn)難點(diǎn): 位形圖法、中點(diǎn)電壓法第5章 三相正弦交流電路uVuVuVNUVWNUWU.UU.UV.UUW.WVUVW.UUV.N(a)(b)圖 5.16 三相電路的位形圖 5.4.1 位形圖位形圖第5章 三相正弦交流電路UUUU.ZUIU.VVUV.ZVIV.WWUW.ZWIW.NN圖 5.17 三相三線制電路 5.4.2 中點(diǎn)電壓法一中點(diǎn)電壓法一 第5章 三相正弦交流電路U

24、W.UW.UU.UU.UV.UV.UN.N圖 5.18 中點(diǎn)位移 5.4.2 中點(diǎn)電壓法二中點(diǎn)電壓法二0111WVUWWVVUUNNZZZZUZUZUU第5章 三相正弦交流電路5.4.2 中點(diǎn)電壓法三中點(diǎn)電壓法三WWWVVVUUUNNWWNWNNVVNVNNUUNUZUIZUIZUIUUUUUUUUUUUU,第5章 三相正弦交流電路 圖5.19a所示電路是用來測定三相電源相序的儀器, 稱為相序指示器。任意指定電源的一相為U相,把電容C接到U相上, 兩只白熾燈接到另外兩相上。設(shè)R=1/C,試說明如何根據(jù)兩只燈的亮度來確定V、W相。 例例5.7一一第5章 三相正弦交流電路解解 這是一個(gè)不對稱的星形

25、負(fù)載連接電路。設(shè) 解解 這是一個(gè)不對稱的星形負(fù)載連接電路。設(shè) GCjGUGUCjUUWVUNN20UUU例例5.7二二UWVCRR(a)UV.UV.UU.(b)UW.UW.NUN.圖 5.19 例 5.7 圖第5章 三相正弦交流電路例例5.7三三4 .1384 . 04 .108632. 012010149. 14 .108632. 01204 .108632. 021212011201UUUUUUUUUUUUUUjjUjjUNNWWNNVVNN 顯然, , 從而可知, 較亮的燈接入的為V相, 較暗的為W相。 WVUU第5章 三相正弦交流電路 試分析原對稱星形連接的負(fù)載無中線有一相負(fù)載短路和斷

26、路時(shí), 各相電壓的變化情況。 解 有一相負(fù)載短路和斷路時(shí), 原對稱三相電路成為不對稱三相電路。 1設(shè)U相短路。 例例5.8一一第5章 三相正弦交流電路例例5.8二二UUWVUWNNWWUVNNVVNNUUUNNUUUUUUUUUUUUUUUUUUU330cos20第5章 三相正弦交流電路UU.ZUV.UW.NNUV.UW.UU0.(a)3030120120UV.UW.UW.UU UN N.(b)ZZUV.圖 5.20 對稱星形連接U相短路及其相量圖 例例5.8三三第5章 三相正弦交流電路2 設(shè)U相斷路。 UWVUVWVWVWWVWVWVUUUUUUZZUUUZZUU233212212例例5.8

27、四四第5章 三相正弦交流電路UU.ZUV.UW.NNUV.UW.(a)UV.UV.UW.(b)ZUW.UVW.ZUU.圖 5.21 對稱星形連接U相斷路及其相量圖 例例5.8五五第5章 三相正弦交流電路教學(xué)方法教學(xué)方法結(jié)合單相電講解本節(jié)第5章 三相正弦交流電路 思考題思考題1、三相電路在何種情況下產(chǎn)生中點(diǎn)位移？中點(diǎn)位移對負(fù)載工 作情況有何種影響？中線的作用是什么？ 2、三相不對稱負(fù)載作三角形連接時(shí)，假設(shè)有一相短路，對其它 兩相工作情況有影響嗎？第5章 三相正弦交流電路 5.5 三相電路的功率三相電路的功率第5章 三相正弦交流電路 目的與要求目的與要求掌握三相電路功率的計(jì)算第5章 三相正弦交流電

28、路重點(diǎn)與重點(diǎn)與 難點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn):電源Y 連接，負(fù)載Y 連接難點(diǎn)難點(diǎn):負(fù)載Y 連接第5章 三相正弦交流電路三相負(fù)載有功功率等于各相負(fù)載有功功率之和。 三相負(fù)載無功功率等于各相負(fù)載無功功率之和。 5.5.1 三相電路的有功功率、三相電路的有功功率、 無功功率、無功功率、 視在功率和功率因數(shù)一視在功率和功率因數(shù)一第5章 三相正弦交流電路假設(shè)三相負(fù)載對稱，那么三相電壓、電流分別對稱、有效值相等 PPPWVUIUPPPPcos3WVUZZZWWWVVVUUUWVUIUIUIUPPPPcoscoscos5.5.1 三相電路的有功功率、三相電路的有功功率、 無功功率、無功功率、 視在功率和功率因數(shù)二視在功

29、率和功率因數(shù)二1、三相負(fù)載的有功功率三相負(fù)載的有功功率第5章 三相正弦交流電路5.5.1 三相電路的有功功率、三相電路的有功功率、 無功功率、無功功率、 視在功率和功率因數(shù)三視在功率和功率因數(shù)三當(dāng)負(fù)載為星形連接時(shí) PlllPlPIUPIIUUcos3,3當(dāng)負(fù)載為三角形連接時(shí) PlllPlPIUPIIUUcos33,PPWVURIPPPP23或第5章 三相正弦交流電路 PPPPWWVVUUWVUWWWVVVUUUWVUIUQXIXIXIQQQQIUIUIUQQQQsinsinsinsin222若負(fù)載對稱PPWVUpllWVUXIQQQQIUQQQQ23sin35.5.1 三相電路的有功功率、三相電路的有功功率、 無功功率、無功功率、 視在功率和功率因數(shù)四視在功率和功率因數(shù)四、三相負(fù)載的無功功率、三相負(fù)載的無功功率第5章 三相正弦交流電路三相負(fù)載的視在功率定為22QPS假設(shè)負(fù)載對稱, 那么 llPllPllIUIUIUS3)cos3()cos3(225.5.1 三相電路的有功功率、三相電路的有功功率、 無功功率、無功功率、 視在功率和功率因數(shù)五視在功率和功率因數(shù)五、三相負(fù)載的視在功率、三相負(fù)載的視在功率第5章 三相正弦交流電路三相負(fù)載的功率因數(shù)為SP假設(shè)負(fù)載對稱, 那么 PllPllIUIUcos3cos35.5.1 三相電路的有功功率、三相電路的有功功率