第四章三相交流電

第四章三相交流電第一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五第四章三相交流電路

§4.1三相交流電源4.1.1三相電動勢的產(chǎn)生4.1.2三相交流電源的連接§4.2三相負(fù)載及三相電路的計算4.2.1星形接法及計算4.2.2三角形接法及計算§4.3三相電路的功率第二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五§4.1三相交流電源4.1.1三相電動勢的產(chǎn)生NSAXe在兩磁極中間，放一個線圈。根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其方向由AX。讓線圈以的速度順時針旋轉(zhuǎn)。合理設(shè)計磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布，線圈兩端便可得到單相交流電動勢。第三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五一、三相交流電動勢的產(chǎn)生???U1U2V2W1V1W2SN定子轉(zhuǎn)子定子中放三個線圈：U1U2V1V2W1W2首端末端三線圈空間位置各差120o轉(zhuǎn)子鐵心上繞有勵磁線圈，通電后形成磁場并以的速度旋轉(zhuǎn)。三個線圈中便產(chǎn)生三個單相電動勢。第四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五二、三相電動勢的表示式三相電動勢的特征：幅值相等，頻率相同，相位互差120o。1.三角函數(shù)式uU=UmsinωtuV=Umsin(ωt-120o)uW=Umsin(ωt+120o)第五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五2.相量表示式及相互關(guān)系120°120°120°°°D=-D=°D=1201200UUUUWUVUUUUUVwuvUWωtu第六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五UU+UV+UW=0uU+uV+uW=0U-V-W順相序U-W-V逆相序第七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五4.1.2三相交流電源的連接一、星形接法UWVN1.連接方式uUWuVu第八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五（中線）（火線）（火線）（火線）UWVN三相四線制供電火線（相線）:UVW中線（零線）：NuWuuVU第九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五2.三相電源星形接法的兩組電壓相電壓：火線對零線間的電壓。UWVN120120120三個相電壓是對稱的UP代表電源相電壓的有效值WWNVVNUUNuuuuuu===°°D=-D=°D=1201200UPUPUPUWUVUUUWUUUVUuWuVuUNuVNuWNu第十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五線電壓：火線間的電壓。WUVN注意規(guī)定的正方向WUVWUVuuuUuVuWuUVuVWuWUuUWWUWVVWVUUVUUUUUUUUU-=-=-=第十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五線電壓和相電壓的關(guān)系：30()VUVUUVUUUUU-+=-=WUVU-UUVUUVU°D=303UUVUU第十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五同理：三個線電壓也是對稱的：大小相等，為相電壓的倍，相位領(lǐng)先對應(yīng)的相電壓30°，互成120°相位差。°D=-=303UVUUVUUUU°°D=-=D=-=30

330

3WUWWUVWVVWUUUUUUUUWUUWUUVUUUVWUVU第十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五線電壓與相電壓的通用關(guān)系表達式：---為電源的相電壓---為電源的線電壓在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級為°D=30

3plUU

pUlU第十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五星形接法UWV

NZZZ§4.2三相負(fù)載及三相電路的計算三角形接法UWVZZZ???負(fù)載有兩種接法:第十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五UWVNZZZ相電流(負(fù)載上的電流)：4.2.1三相對稱負(fù)載星形接法及計算線電流(火線上的電流)：UuWuVuWNVNUNIII

、、WVUIII

、、WNiVNiUNiUiViWi第十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五

UWVNZZZ一、星形接法特點相電流=線電流*WNWVNVUNUIIIIII===UiWiViUNiVNiWNiplII=第十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五ZUIIZUIIWNWNWVNVNV====ZUIIUNUNU==*負(fù)載兩端的電壓等于電源的相電壓ACBNZZZUVUWUUVWUUINIWIVIUNIVNIWNIUNUWNUVNU第十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五二、負(fù)載星形接法時的一般計算方法線電流、相電流計算通式：ACBNZZZUVUWUUVWUUINIWIVIUNIVNIWNIUNUWNUVNUZUIIppl==第十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五結(jié)論：三相電源對稱，負(fù)載對稱且Y形連接，則三個線電流也是對稱的。中線電流為0V0°D=pUNUU°-D=120pVNUU°D=120pWNUU0=++=WNVNUNNIIIIjjjj-°D==-°-D==-D=D°D===1201200ZUIIZUIIZUZUZUIIpWNWpVNVpPUNUNU第二十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五例：三相電源，三相對稱負(fù)載，Y型接法，每相求：每相負(fù)載中的電流及各線電流相量。解：設(shè)°D=0220UNU°-D=120220VNU°D=120220WNUA1.53441.5350220°-D=°D°D===ZUIIUNUNU第二十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五A1.5344°-D==UNUIIA1.173441201.5344°-D=°-°-D==VNVIIA9.66441201.5344°D=°+°-D==WNWII第二十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五1.負(fù)載不對稱時，各相單獨計算。如：已知：三相負(fù)載R、L、C以及三相線電壓：求：各相、各線及中線電流WRUVNLCUIUNINIVIWIVNIWNI°°°D=-D=D=120

120

0lWUlVWlUVUUUUUU第二十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五解：(1)

相電壓線電壓WRUVNLCUIUNINIVIWIVNIWNI°D=°-D=°D=120

120

0lWUlVWlUVUUUUUU°D=30

3plUU°D=°-D=°-D=°-D=°-D=°-D=903130

311503130

31303130

31lWUWNlVWVNlUVUNUUUUUUUUU第二十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五令：則相電壓為：WRUVNLCUIUNINIVIWIVNIWNI°D=°D=°-D=°-D=°-D=°-D=90903115015031303031PlWNPlVNPlUNUUUUUUUUU第二十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五(2)相電流WRUVNLCUIUNINIVIWIVNIWNI°-D==30RURUIPUNUN°-D=-D==240150LPLPLVNVNXUjXUjXUIo°°D=-D=-=18090CPCPCWNWNXUjXUjXUI第二十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五(3)中線電流(4)相量圖WVUNIIII++=°°°D=-D=-D=18024030CPWNLPVNPUNXUIXUIRUIVNIUNIWNIWNUUVUUNUVWUVNUWUUNI第二十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五2.負(fù)載對稱時，只需計算一相。如：則：據(jù)此可直接得出另兩相電流：（中線電流為0）3.負(fù)載對稱，只要求電流、電壓大小時，僅算一相有效值即可。jD===ZZZZWVUUUNUNIZUI==°°D==-D==120120UNWWNVNVVNIIIIII0=++=WVUNIIIIWNUUNUWIVIUIVNU第二十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五負(fù)載對稱時問題及討論零線是否可以取消？答：Y形連接，三相完全對稱時，零線可以取消。稱為三相三線制。UWVZZZ)(ZZZZWVU===0=++=WVUNIIIIUeWeVe第二十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五三相三線制供電時，若各相負(fù)載不相等，將如何？U求：各相負(fù)載電流。已知：每盞燈的額定值為:220V、100WWIN'NWVUIVIWEVEUE°-D=°-D=°D=240220

120220

0220WVUEEE第三十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五用節(jié)點電位法N'NWVUIVIWEVEUEUWIRRRRNN'UVWUEUIVEVIWEEI第三十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五

每盞燈為220V、

100W、、代入R值得：RRRRNN'UVWUEUIVEVIWEEIRRRRRRUN21121202201202200220'++D+-D+D=°°°V

12055°￠D=NUUIVIWI第三十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)用實例----照明電路ACB.........一組二組三組N正確接法:每組燈相互并聯(lián),然后分別接至各相電壓上。設(shè)電源電壓為：每組燈的數(shù)量可以不等，但每盞燈上都可得到額定的工作電壓220V。能否取消中線？第三十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五關(guān)于零線的結(jié)論負(fù)載不對稱而又沒有中線時，負(fù)載上可能得到大小不等的電壓，有的超過用電設(shè)備的額定電壓，有的達不到額定電壓，都不能正常工作。比如，照明電路中各相負(fù)載不能保證完全對稱，所以絕對不能采用三相三相制供電，而且必須保證零線可靠。中線的作用在于，使星形連接的不對稱負(fù)載得到相等的相電壓。為了確保零線在運行中不斷開，其上不允許接保險絲也不允許接刀閘。

第三十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五4.2.2三角形接法及計算UWV特點：負(fù)載的相電壓=電源的線電壓UiWUuUVuVWuViWiUViWUiVWilpUU=

負(fù)載第三十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五各電流的計算每相負(fù)載電流線電流WUWUWUVWVWVWUVUVUVZUIZUIZUI===iUWVZUVZVWZWUUViWiUVuVWuWUuUViWUiVWiVWWUWUVVWVWUUVUIIIIIIIII-=-=-=第三十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五（2）負(fù)載對稱時（ZUV=ZVW=ZWU=Z），各相電流有效值相等，相位互差120。有效值為：（1）負(fù)載不對稱時，先算出各相電流，然后計算線電流。UWVZUVZVWZWUUViWiUVuVWuWUuUViWUiVWiZUIIIIlPWUVWUV====第三十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五同理：設(shè)：負(fù)載為阻性的，阻抗角為0

。負(fù)載對稱時，三角形接法線、相電流的相位關(guān)系UVW°D=0lUVUUWUUVUIII-=°-D=303UVUII°°-D=-D=303303WUWVWVIIIIUIWUIUVIWUUVWUUVUWIVIUIWUIUVIVWIWUI-第三十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五負(fù)載對稱時三角形接法的特點UWV負(fù)載對稱三角形接法，負(fù)載兩端的電壓等于電源的線電壓；線電流是相電流的倍，相位落后對應(yīng)的相電流30°。WUuUVuVWuUiViWiUViWUiVWilpUU=

負(fù)載°-D=30