電工第五章三相交流電路

電工第五章三相交流電路第一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一第5章三相交流電路

5.1三相正弦交流電源5.3負載三角形聯(lián)結的三相電路5.2負載星形聯(lián)結的三相電路5.4三相電路的功率課堂討論第二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一5.1三相正弦交流電源

一、正弦交流電動勢的產生1.三相交流發(fā)電機的工作原理

對稱三相繞組：NS定子橫截面AXYBZC轉子原動機驅動定子三相繞組在纏繞時各自首端(A、B、C)或末端(X、Y、Z)之間依序間隔120°轉子鐵心上繞有“直流勵磁繞組”，在適當?shù)臉O面形狀和勵磁繞組配置下，其會產生按正弦規(guī)律分布的磁感應強度。（電生磁）當轉子勻速順時針方向旋轉時，三相定子繞組將依次切割磁力線，產生頻率相同、幅值相等的正弦交流電動勢，其方向選定為末端指向首端：Y→B、X→A、Z→C。（磁生電）第三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一

t

Oe1

U1V2V1W2W1U2NS

t

Oe3

t

O

e2

三相交流發(fā)電機原動機驅動第四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一2.對稱三相電動勢O

te相序e1=Emsin

te2=Emsin(

t

－120o)e3=Emsin(

t＋120o)e1

e2

e3

e1→e2→e3→e1——正相序（順序）e1→e3→e2→e1——負相序（逆序）定義：指三相電源中各相電壓超前或滯后的排列順序?；蛑溉嗾译妷哼_到最大值的順序。我國的供配電系統(tǒng)中的三相母線都標有一定的顏色以識別相序：A相——黃B相——綠C相——紅第五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一

熱電廠1煤傳送帶2加煤機3粉碎機4鍋爐5煤渣6空氣預熱器7靜電除塵8煙囪9汽輪機10冷凝器11變壓器12冷卻塔13發(fā)電機14輸電線火力發(fā)電第六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一勵磁機發(fā)電機水輪機水力發(fā)電第七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一小浪底電站水輪機組安裝第八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一U1、U2、U3二、三相供電方式1.三相電源的星形聯(lián)結E1E2E3L1L3L2相線相線相線U12U23U31

線電壓：U12、U23、U31三相三線制N中性線U1U2U3

相電壓：三相四線制U1U3－U2U12U31U2U23U12=3U130o

30o

30o

30o

U23=3U230o

U31=3U330o

UL

=3UP

線電壓：任意兩相線間的電壓。相電壓：每相始端與中點間的電壓。第九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一2.三相電源的三角形聯(lián)結U12=E1U23=E2U31=E3三相三線制E1E2E3L1L3L2U12U23U31

E1＋E2＋E3=0第十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一5.2負載星形聯(lián)結的三相電路負載分為三相負載和單相負載兩類。單相負載平均分為三組，構成三相負載，盡可能使三相電源供電均衡。L1L2L3NM3~第十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一AB電源CN保險絲如：額定電壓是220伏的單相燈負載，應接相電壓。額定電壓是380伏的三相電動機負載，應接三根火線上。220v三相負載380v第十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一若大量使用單相負載（如電燈）時，應均勻分配在三相，不能集中在一相。此種接法為負載的星形聯(lián)接。AXYBZNC電源3、4單元ZACB.........1、2單元5、6單元第十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一一、非對稱負載

1.負載上的電壓忽略中性線的阻抗，則有

U1=U2=U3=UP2.相電流L2L3L1NZ1Z2Z3＋U１－＋U3－＋U2－I1I2I3I1=U1Z1I2=U2Z2I3=U3Z3相電流：流過每相負載的電流。第十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一3.線電流4.中性線電流

IN=I1＋I2＋I3IL1=I1L2L3L1NZ1Z2Z3＋U１－＋U3－＋U2－I1I2I3INIL1IL2IL3IL2=I2IL3=I3

IL

=

IP

線電流：流過相線（端線）的電流。第十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一電源ACBNXYZ負載Z1Z3Z2負載星接:負載的額定電壓等于電源的相電壓。思路：（

已知,求相電流、線電流、中線電流）由第十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一nnnnn思路：解題步驟：Z1Z3Z2負載nn第十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一例題1求：各相、線及中線電流。解：1、各相電壓已知：R、L、C及三相線電壓。RACBNLC第十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一2、相電流例題1RACBNLC第十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一例題13、線電流：4、中線電流：RACBNLC第二十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一二、對稱負載

Z1=Z2=Z3

Z1Z2Z3L2L3L1N＋U１－＋U3－＋U2－I1I2I3INIL1IL2IL3=|Z|

Z

Z

Z

U1U2U3I1I2I3

IN=I1＋I2＋I3=0對稱電感性負載中性線可以去掉?第二十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一R1R2R3L2L3L1NINIL1IL2IL3分析在照明系統(tǒng)中，中性線的作用。分析：

(1)

有中性線時無論負載是否對稱，負載電壓始終為電源相電壓UP

。第二十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一分析：

(1)

有中性線時無論負載是否對稱，負載電壓始終為電源相電壓UP

。(2)

無中性線時①若負載對稱，則與有中性線時一樣；②若負載不對稱，則每一相負載上的電壓不相同。兩相負載串聯(lián)，分壓不同，亮度不同R1R2R3L2L3L1NINIL1IL2IL3分析在照明系統(tǒng)中，中性線的作用。第二十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一結論

①無中性線時，星形聯(lián)結的不對稱負載上的相電壓不對稱,有可能超過用電器的額定電壓，這是不允許的。②中性線的作用是保證星形聯(lián)結的不對稱負載上的相電壓對稱。③中性線上不允許單獨安裝開關或熔斷器等。R1R2R3L2L3L1NINIL1IL2IL3第二十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一求：各相電流?已知：每相負載為：電源電壓對稱，且：例題2星接三相四線制－對稱負載ZZZ第二十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一解：以A相為例例題2ZZZ第二十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一根據(jù)對稱關系，可得例題2ZZZ第二十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一三相三線制：線電壓=380V例題3ZACB.........一樓二樓三樓220V100W某三層樓房，若每層裝入照明燈的盞數(shù)及每盞燈的額定功率完全相同。問：能否采用圖示三相三線制的接線方式供電？N第二十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一三相三線制：線電壓=380V情況1：一樓全部斷開，二、三樓全部接通。二、三兩層樓的燈承受的電壓是380V線電壓UBC

。結果：每盞燈上的電壓為190V，電燈變暗。例題3ZACB.........一層樓二層樓三層樓220V100WNACB第二十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一情況2：一樓的燈全斷，三樓的燈全通，二樓有1/4接通。結果：二樓燈泡的電壓超過額定值，燈泡被燒毀。例題3ACBR2R3三相三線制第三十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一5.3負載三角形聯(lián)結的三相電路L2L3L1Z1Z3Z2＋U1

－＋U2

－－U3

＋一、負載三角形聯(lián)結的特點

當負載的額定電壓UN等于電源的線電壓UL時，要采取三角形聯(lián)結方式。U1=UL1U2=UL2U3=UL3無論負載是否對稱，負載上承受的電壓是對稱的線電壓。

UL

=UP

第三十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一二、相電流和線電流I1=U1Z1I2=U2Z2I3=U3Z3L2L3L1Z1Z3Z2IL3＋U1

－＋U2

－－U3

＋I1IL2IL1I2I3

IL1=I1－I3

IL2=I2－I1

IL3=I3－I2

IL1＋IL2＋IL3=0廣義結點1.相電流2.線電流第三十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一I3－I33.對稱負載時U1U2U3I1I2對稱電感性負載Z1=Z2=Z3=|Z|

30oIL2IL3IL1

IL

=3

IP

IL1=3I1－30o

IL2=3I2－30o

IL3=3I3－30o

I1=I2=I3=IPIL1=IL2=IL3=IL30o30o第三十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一一、非對稱負載三相電路的功率1.三相有功功率

P=P1＋P2＋P32.三相無功功率

Q=Q1＋Q2＋Q33.三相視在功率5.4三相電路的功率≠

S1＋S2＋S3S=

P2＋Q2第三十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一二、對稱負載三相電路的功率P1=

P2=

P3=

UP

IP

cos

Q1=

Q2=

Q3=

UP

IP

sin

P=3UP

IP

cosQ=3UP

IP

sin1.對稱星形聯(lián)結的三相負載3UPIPcos

=3ILcos

UL3=3UL

ILcos

3UPIPsin

=3ILsin

UL3=3UL

ILsin

第三十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一P=3ULILcosQ=3ULILsinS=3ULIL

P

=3UP

IP

cos

Q

=3UP

IP

sinS=3UP

IP

用相值計算的公式用線值計算的公式2.對稱三角形聯(lián)結的三相負載3UPIPcos=3

ULcos

IL3=3UL

ILcos

3UPIPsin=3

ULsin

IL3=3UL

ILsin

第三十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一ABZ2Z2Z2例4如圖所示，在線電壓380V的三相電源上接有兩組對稱負載。已知負載A是星形聯(lián)結的三相電阻爐，UN=380V，P1=75kW，cos1=1。負載B是三角形聯(lián)結的電感性負載，UN=380V，P2=36kW，cos2=0.8。求電源提供的電流。解法一：L2L3L1IL1R1R1R1IL11IL12IL11=P13UNcos1=113.95AIL12=P23UNcos2=68.37A第三十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一＋U12－U12U1IL11I21IL12IL1IL1=IL11＋IL12230oABZ2Z2Z2＋U1

－L2L3L1IL1I21R1R1R1IL11IL12IL1=IL11+IL12?1=arccos1=0o2=arccos0.8=36.87o

30oIL12=68.37

－66.87oAIL11=113.95－30oA

設

U12=3800oV

IL1=IL11＋IL12=173.6

－43.67oA第三十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一即電源提供的電流為173.6A。解法二：用功率三角形求解。P

=P1＋P2=111kWQ

=Q1＋Q2

=P1tan1＋P2tan2

=0＋27=27kvar=114.24kV·A=173.6AS=

P2＋Q2IL=S3UN第三十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一課堂討論

5.1

某三相對稱負載采用三角形聯(lián)結，接于線電壓為220V的三相電源上；或采用星形聯(lián)結，接于線電壓為380V的三相電源上，試分析這兩種情況的電流和功率的關系。(1)相電流的比值為（

）(2)線電流的比值為（

）(3)有功功率的比值為（

）。a.1b.1/3c.3d.e.a31/3da第四十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一課堂討論

5.2

某三相對稱負載采用三角形聯(lián)結，接于線電壓為220V的三相電源上；或采用星形聯(lián)結，接于線電壓為220V的三相電源上，試分析這兩種情況的電流和功率的關系。(1)相電流的比值為（

）(2)線電流的比值為（

）(3)有功功率的比值為（

）。a.1b.1/3c.3d.e.d31/3cc第四十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一課堂討論

5.3

三相交流發(fā)電機的三個繞組接成星形時，若線電壓則相電壓u2為（

）。a.u2=2202sin(

t

＋30o

)

V

b.u2=3802sin(

t

－

30o

)

V

c.u2=2202sin(

t

＋90o

)

V

u31=380