電工基礎(chǔ)課程教學(xué)第五章三相正弦交流電路-ppt課件

1、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5 .1 三相電源三相電源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)系重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn):三相電源三相電源Y連接與連接與銜接銜接難點(diǎn)難點(diǎn):三相電源三相電源Y連接與連接與銜接銜接NS120W1V2U2W2V1U1圖 5.1 三相交流發(fā)電機(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）uuWuUuV

2、t3602401200 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）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）UV.UW.UU. UV.UW.UU.圖 5.3 對稱三相正弦量的相量圖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）N

3、NUuUuVVuWW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 三相電源的星形銜接三相電源的星形銜接一）一） 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 三相電源的星形銜接三相電源的星形銜接二）二）5.1.2 三相電源的星形銜接三相電源的星形銜接三）三） 4三相四線制：有中線，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 同理得303)2323()23211(1 120VUUVUVUUV

4、UjUjUUUUUU303303WWUVVWUUUU5.1.2 三相電源的星形銜接三相電源的星形銜接四）四） 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（三相電源的三角形（）銜接）銜接一）一）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（

5、三相電源的三角形（）銜接）銜接二）二）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（）銜接）銜接三）三） 三相發(fā)電機(jī)接成三角形供電。 如果誤將U相接反, 會產(chǎn)生什么后果？ 如何使連接正確？ 解 U相接反時(shí)的電路如圖5.7(a)所示。此時(shí)回路中的電流為spUspWVUsZUZUUUI323例例5.2一）一）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 教學(xué)方法教學(xué)方法與實(shí)際

6、結(jié)合說明本節(jié)內(nèi)容 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， = 。 5.2 三三 相相 負(fù)負(fù) 載載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 重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn):三相負(fù)載三相負(fù)載Y連接與連接與連接的計(jì)算連接的計(jì)算難點(diǎn)難點(diǎn):三相負(fù)載三相負(fù)載Y連接的計(jì)算

7、連接的計(jì)算(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銜接一）銜接一）1. 三相四線制電路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銜接二）銜接二）3中線電流4若對稱，那么0120120120120120120UUUWVUNUUWWUUUVUUWVUNIIIIIIIIZUZUIIZUZUIZUIIIII5.2.1 負(fù)載的星形負(fù)

8、載的星形Y銜接三）銜接三） 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, 求各相電流及中線電流。 解 設(shè)電源為星形連接, 則由題意知例例5.3一）一）VUVUUUlp02202203例例5.3二）二）AjZUIUUU9 .36229 .36100220680220AZUIAjZUIWWWVVV12022010120220101202209 .66441 .53512022043120220AjjjjIIIIWVUN4 .55426 .349 .231 .19115 .403 .172 .136 .17120229 .66449

9、.3622例例5.3三）三）UW.AUU.NUV.ZUNNZVZWCBIU.IV.IW.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銜接四）銜接四）2 三相三線制電路三相三線制電路WVUWWVVUUNNZZZZUZUZUU111若負(fù)載對稱, 即 ，那么ZZZZZWVU5.2.1 負(fù)載的星形負(fù)載的星形Y銜接五）銜接五）0111WVUWWVVUUNNZZZZUZUZUU03)(1111ZUUUZZZZZUZUZUUWVUWVUWWVVUUNN5.2.1 負(fù)載的星形負(fù)載的星形Y銜接六）銜接六）ZU VUVW(a)ZV WZW UUU V.IU.IV.IW.UWU.I

10、VW.IU V.IW U.IV.IW.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（）銜接一）銜接一）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（）銜接二）銜接二）如果負(fù)載對稱, 即120120120120UVUVWUWUWUWUUVUVVWVWVWUVUVUVUVWUVWUVIZUZUZUIIZUZUZUI

11、ZUZUIZZZZ5.2.2 負(fù)載的三角形（負(fù)載的三角形（）銜接三）銜接三）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（）銜接四）銜接四） 對稱負(fù)載接成三角形, 接入線電壓為380V的三相電源,若每相阻抗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 ，則負(fù)載各相電流，則負(fù)載各相電流 VUUV0380AIZUIAIZUIjZUIUVWUWUUVVWVWUVUV9 .66381201 .53381201 .173381201 .53

12、381201 .53381 .53100380860380例例 5.4 教學(xué)方法教學(xué)方法與負(fù)載的三角形連接比較 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。每臺電動機(jī)的額定電壓為380V。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)算目的與要求目的與要求會對對稱電路進(jìn)行分析重點(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)算對稱電路的計(jì)算難點(diǎn)難點(diǎn):對稱電路的計(jì)算對稱電路的計(jì)算UW.UU.NUV.ZUNNZVZWW

13、VUIU.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）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）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）0NNNNZUI120120UlWlNNWWUlVlNNUVlUlNNUUIZZUZZUUIIZZUZZUUIZZUZZUUI5.3.1 對稱星形電路的特點(diǎn)四）對稱星形電路的特點(diǎn)四）120120120120VUNUNWUWVUNWN

14、VWVNVNUVUNUWUWNUVNVUNUUUUUUUUUUUUUIZUUIZUIZU5.3.1 對稱星形電路的特點(diǎn)五）對稱星形電路的特點(diǎn)五）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）IU1.Z1IU2.Z2IU.UNNUW.UU.NUV.Z1NNWVUIV.IW.IU.Z1Z1IV1.IW1.IU1.Z2Z2Z2IWU2.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

15、.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）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）2121ZZZZUIUU120,120120,120120,120,2211221121122121UWUWUVUVUWUVUUUUIIIIIIIIIIIIZZZIIZZZII5.3.2 對稱三相電路的一般解法四）對稱三相電路的一般解法四）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）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

16、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）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。 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.Z

17、lUZNNUU.(a)(b)IU.圖 5.14 例 5.5 圖 例例 5.5一）一） 設(shè) , 負(fù)載是星形連接, 則負(fù)載端相電流和線電流相等。 即 解解 由已知由已知 ,380VUl可得 vUUlp22033803單獨(dú)畫出U相電路, 如圖5.14b所示。 VUU0220例例 5.5二）二）VUUUVUUUVjIZUUNUNWWNUNVVUNUU1211921201191921201192)86(1 .523 .19AIIAIIAjjZZUIUWUVlUU9 .673 .191201 .1723 .191201 .523 .191 .524 .110220)86() 11 (0220例例 5.5三

18、）三） 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）解解 設(shè)電源為一組星形連接的對稱三相電源設(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）例例5.6三）三）9 .3620121633648322jjZZ

19、AjjjjjZZZZZUIlUU8 .4896.174 .4825.120220)1216()1612()1216)(1612(2102202121AjjZZZIIUU5 .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）AIIAIIAIUWUVU7 .13906. 91203 .16006. 91203 .4006. 922222AIIAIIAIIVUUWV

20、UWUUVU7 .10932. 51203 .13032. 51203 .1032. 53302例例5.6五）五）VUUVUUVUUVUUVUUVjIZUVUUWVUWVNUVUNUNWNUNVUNU2 .938 .3131208 .1468 .3131208 .268 .3133038 .1162 .1811202 .1232 .1811202 . 32 .1815 .5606. 9)1612(11例例5.6六）六）教學(xué)方法教學(xué)方法講授法思考題思考題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

21、，為什么可將兩點(diǎn)中性點(diǎn)N、N短接起來？ 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)算目的與要求目的與要求會用位形圖法和中點(diǎn)電壓法對不對稱電 路分析重點(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)電壓法位形圖法、中點(diǎn)電壓法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） UW.UW.UU.UU.UV.UV.UN.

22、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）0111WVUWWVVUUNNZZZZUZUZUU5.4.2 中點(diǎn)電壓法三）中點(diǎn)電壓法三）WWWVVVUUUNNWWNWNNVVNVNNUUNUZUIZUIZUIUUUUUUUUUUUU, 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）解解 這是一個(gè)不對稱的星形負(fù)載連接電路。設(shè)這是一個(gè)不對稱的星形負(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)這是

23、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 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

24、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）例例5.8二）二）UUWVUWNNWWUVNNVVNNUUUNNUUUUUUUUUUUUUUUUUUU330cos20UU.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）（2） 設(shè)U相斷路。 UWVUVWVWVWWVWVWVUUUUUUZZUUUZZUU233212212例例5.8四）四）UU.ZUV.UW.NNUV.UW.(a)UV.UV.UW.(b)ZUW.UVW.ZUU.圖 5.21 對稱星形連

25、接U相斷路及其相量圖 例例5.8五）五）教學(xué)方法教學(xué)方法結(jié)合單相電講解本節(jié) 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)，若有一相短路，對其它 兩相工作情況有影響嗎？ 5.5 三相電路的功率三相電路的功率 目的與要求目的與要求掌握三相電路功率的計(jì)算重點(diǎn)與重點(diǎn)與 難點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn):電源電源Y 銜接，負(fù)載銜接，負(fù)載Y 銜接銜接難點(diǎn)難點(diǎn):負(fù)載負(fù)載Y 銜接銜接三相負(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、

26、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）若三相負(fù)載對稱，則三相電壓、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）視在功率和功率因數(shù)二）1、三相負(fù)載的有功功率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,

27、PPWVURIPPPP23或 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)載的無功功率三相負(fù)載的視在功率定為22QPS若負(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)載的視在功率三相負(fù)載的功率因數(shù)為三相負(fù)載的功率因數(shù)為SP若負(fù)載對稱, 那么 PllPllIUIUcos3cos35.5.1 三相電路的有功功率、三相電路的