《電工基礎(chǔ)》課件-6三相交流電路的分析

三相交流電路的分析

目前世界上電力系統(tǒng)所采用的供電方式，絕大多數(shù)是三相制（three-phasesystem）。三相制與單相制相比較：

1.在發(fā)電機(jī)尺寸相同的情況下，三相發(fā)電機(jī)比單相發(fā)電機(jī)容量大、效率高。

3.使用電時(shí)，三相交流電動(dòng)機(jī)比單相電動(dòng)機(jī)性能好，結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)。

2.輸送電能時(shí)，三相制的用銅量僅為單相制的75%。三相交流電路的分析6.1

三相電源的連接6.2

三相負(fù)載的連接6.3

三相電路的功率計(jì)算三相電路及安全用電學(xué)習(xí)模塊1三相交流電源的連接主要內(nèi)容1.了解三相交流電的產(chǎn)生2.掌握對稱三相電源的特點(diǎn)及相序的概念；3.掌握對稱三相電的星型連接和三角形連接對稱三相電的星型連接和三角形連接時(shí)線電壓、相電壓之間的對應(yīng)關(guān)系；重點(diǎn)難點(diǎn)圖1三相交流發(fā)電機(jī)示意圖工作原理：動(dòng)磁生電W2U1U2V2NSW1-+V1???定子轉(zhuǎn)子一、三相電源1.三相電源的產(chǎn)生工作原理三相電源的產(chǎn)生(尾端)+eAeBeCU2U1V1V2W1W2(首端)++––

–++__eeU1U2?圖2三相繞組示意圖圖3每相電樞繞組一、三相電源1.三相電源的產(chǎn)生工作原理鐵芯（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）三相繞組匝數(shù)相同空間排列互差120

:直流勵(lì)磁的電磁鐵定子轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)W2U1U2V2NSW1-+V1???定子轉(zhuǎn)子一、三相電源1.三相電源的產(chǎn)生工作原理相量圖波形圖u0u1u2u32

120°240°360°三相電源瞬時(shí)表示式相量表示U2U1..120°120°120°U3.一、三相電源1.三相電源的產(chǎn)生工作原理最大值相等頻率相同相位互差120°稱為對稱三相電源三個(gè)正弦交流電壓滿足以下特征三相電源瞬時(shí)表示式相量表示一、三相電源1.三相電源的產(chǎn)生工作原理對稱三相電源的瞬時(shí)值之和為0對稱三相電源性質(zhì)：三相電源瞬時(shí)表示式相量表示一、三相電源1.三相電源的產(chǎn)生工作原理三相交流電到達(dá)正最大值的順序稱為相序。供電系統(tǒng)三相交流電的相序?yàn)閁1

V1

W1u0u1u2u32

120°240°360°一、三相電源1.三相電源的產(chǎn)生工作原理中線(零線、地線)中性點(diǎn)端線(相線、火線)在低壓系統(tǒng),中性點(diǎn)通常接地，所以也稱地線。相電壓：端線與中線間（發(fā)電機(jī)每相繞組）的電壓線電壓：端線與端線間的電壓、Up+––++–、UlU1NL2L3L1–+–+–+W1V1第一節(jié)三相電源2.三相電源的星形聯(lián)接聯(lián)接方式根據(jù)KVL定律由相量圖可得相量圖30°L1NNL2L3+–+–+––+–+–+一、三相電源2.三相電源的星形聯(lián)接線電壓和相電壓的關(guān)系同理30°一、三相電源2.三相電源的星形聯(lián)接線電壓和相電壓的關(guān)系–++–+L2L1L3–一、三相電源3.三相電源的三角形聯(lián)接線電壓和相電壓的關(guān)系學(xué)習(xí)模塊2負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路主要內(nèi)容1.對稱負(fù)載做星形連接和三角形時(shí)相線電流的計(jì)算2.不對稱負(fù)載有中線情況下電流的計(jì)算以及中線的作用中線的作用重點(diǎn)難點(diǎn)三相負(fù)載不對稱三相負(fù)載：不滿足Z1=Z2

=

Z3如由單相負(fù)載組成的三相負(fù)載。對稱三相負(fù)載：Z1=Z2=

Z3

如三相電動(dòng)機(jī)。單相負(fù)載：只需一相電源供電如：照明負(fù)載、家用電器。負(fù)載三相負(fù)載：需三相電源同時(shí)供電如：三相電動(dòng)機(jī)等。二、負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路1.三相負(fù)載分類三相負(fù)載的聯(lián)接

三相負(fù)載也有Y和兩種接法，至于采用哪種方法，要根據(jù)負(fù)載的額定電壓和電源電壓確定。二、負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路1.三相負(fù)載聯(lián)接方式L1L2電源L3保險(xiǎn)絲三相四線制380/220伏N

額定相電壓為220伏的單相負(fù)載

額定線電壓為380伏的三相負(fù)載三相負(fù)載連接原則

1.電源提供的電壓=負(fù)載的額定電壓；

2.單相負(fù)載盡量均衡地分配到三相電源上。二、負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路1.三相負(fù)載線電流：流過端線的電流相電流：流過每相負(fù)載的電流IP。結(jié)論：負(fù)載Y聯(lián)接時(shí)，線電流等于相電流。Y:三相三線制Y0：三相四線制+Z2Z3Z1N'N++–––N電源中性點(diǎn)N′負(fù)載中性點(diǎn)二、三相負(fù)載的連接2.負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路聯(lián)接方式1)負(fù)載端的線電壓＝電源線電壓2)負(fù)載的相電壓＝電源相電壓3)線電流＝相電流4)中線電流+Z2Z3Z1N'N++–––二、三相負(fù)載的連接2.負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路負(fù)載Y聯(lián)接三相電路的計(jì)算Y0聯(lián)接時(shí)：負(fù)載Y聯(lián)接帶中線時(shí),可將各相分別看作單相電路計(jì)算+Z2Z3Z1N'N++–––二、三相負(fù)載的連接2.負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路負(fù)載Y聯(lián)接三相電路的計(jì)算負(fù)載對稱時(shí),中線無電流,可省掉中線。負(fù)載對稱時(shí)，三相電流也對稱。+Z2Z3Z1N'N++–––二、三相負(fù)載的連接2.負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路負(fù)載Y聯(lián)接三相電路的計(jì)算負(fù)載對稱時(shí)，只需計(jì)算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對稱性直接寫出。+Z2Z3Z1N'N++–––二、三相負(fù)載的連接2.負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路負(fù)載Y0聯(lián)接三相電路的計(jì)算例1：N+++–––N

R1R2R3L1L3L2若R1=R2=R3=5，求線電流及中電流若R1=5,R2=10,R3=20,求線電流及一星形聯(lián)接的三相電路，電源電壓對稱.設(shè)電源線電壓。負(fù)載為電燈組，流IN;中線電流IN。二、三相負(fù)載的連接3.例題三相對稱中線電流解：已知：(1)線電流N+++–––N

R1R2R3L1L3L2二、三相負(fù)載的連接2.負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路(2)三相負(fù)載不對稱（R1=5

、R2=10

、R3=20

）

分別計(jì)算各線電流中線電流二、三相負(fù)載的連接2.負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路例2：照明系統(tǒng)故障分析L2

NR1R3R2L1L2NL3在上例中，試分析下列情況1.L1相短路:中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓；中性線斷開時(shí)，求各相負(fù)載電壓。2.L1相斷路:中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓；中性線斷開時(shí)，求各相負(fù)載電壓。例2：照明系統(tǒng)故障分析解:

(1)A相短路1)中性線未斷

NRARCRBABNC

此時(shí)A相短路電流很大，將A相熔斷絲熔斷，而

B相和C相未受影響，其相電壓仍為220V,正常工作。

在上例中，試分析下列情況

(1)A相短路:中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓；中性線斷開時(shí)，求各相負(fù)載電壓。

(2)A相斷路:中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓；中性線斷開時(shí)，求各相負(fù)載電壓。

此情況下，B相和C相的電燈組由于承受電壓上所加的電壓都超過額定電壓（220V)，這是不允許的。2)A相短路,中性線斷開時(shí),

此時(shí)負(fù)載中性點(diǎn)N′即為A,因此負(fù)載各相電壓為

ABNCN′iAiCiB+++–––(2)A相斷路2)中性線斷開B、C相燈仍承受220V電壓,正常工作。1)中性線未斷變?yōu)閱蜗嚯娐?，如圖(b)所示,由圖可求得IBCU′AU′B+––+(b)

NRARCRBABNC(a)1.不對稱負(fù)載Y聯(lián)接又未接中線時(shí)，負(fù)載相電壓不再對稱，且負(fù)載電阻越大，負(fù)載承受的電壓越高。2.中線的作用：保證星形聯(lián)接三相不對稱負(fù)載的相電壓對稱。3.照明負(fù)載三相不對稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線（指干線）內(nèi)不允許接熔斷器或刀閘開關(guān)。二、三相負(fù)載的連接2.負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路結(jié)論線電流:流過端線的電流相電流:流過每相負(fù)載的電流

、、Z12Z23Z31L1L3L2+++–––二、三相負(fù)載的連接3、負(fù)載三角形連接線電流不等于相電流1.負(fù)載相電壓=電源線電壓即:UP=Ul一般電源線電壓對稱，因此不論負(fù)載是否對稱，負(fù)載相電壓始終對稱,即Z12Z23Z31L1L3L2+++–––相電流：線電流：U12=U23=U31=Ul=UP二、三相負(fù)載的連接3、負(fù)載三角形連接2.相電流相電流：線電流：Z12Z23Z31L1L3L2+++–––二、三相負(fù)載的連接3、負(fù)載三角形連接負(fù)載對稱時(shí),相電流對稱，即3.線電流為此線電流也對稱，即。

Z12Z23Z31L1L3L2+++–––二、三相負(fù)載的連接3、負(fù)載三角形連接相量圖23123123123130°233.線電流由相量圖可求得線電流比相應(yīng)的相電流滯后30。二、三相負(fù)載的連接3、負(fù)載三角形連接三相負(fù)載的聯(lián)接原則負(fù)載的額定電壓=電源的線電壓應(yīng)作

聯(lián)接負(fù)載的額定電壓=

電源線電壓應(yīng)作Y聯(lián)接應(yīng)使加于每相負(fù)載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的聯(lián)接方式無關(guān)。三相電動(dòng)機(jī)繞組可以聯(lián)接成星形，也可以聯(lián)接成三角形，而照明負(fù)載一般都聯(lián)接成星形（具有中性線）。二、三相負(fù)載的連接3、負(fù)載三角形連接學(xué)習(xí)模塊3三相交流電路的功率計(jì)算主要內(nèi)容1.對稱三相負(fù)載情況下，三相功率的計(jì)算方法2.三相功率計(jì)算公式中功率因素的正確計(jì)算三相功率計(jì)算公式中功率因素的正確計(jì)算重點(diǎn)難點(diǎn)無論負(fù)載為Y或△聯(lián)接，每相有功功率都應(yīng)為

Pp=Up

Ip

cosp對稱負(fù)載

聯(lián)接時(shí)：同理對稱負(fù)載Y聯(lián)接時(shí)：相電壓與相電流的相位差當(dāng)負(fù)載對稱時(shí)：P=3UpIpcosp三、三相電路的功率三相功率計(jì)算例1:有一三相電動(dòng)機(jī),每相的等效電阻R=29,等效感抗XL=21.8,試求下列兩種情況下電動(dòng)機(jī)的相電流、線電流以及從電源輸入的功率，并比較所的結(jié)果：(1)繞組聯(lián)成星形接于Ul=380V的三相電源上;(2)繞組聯(lián)成三角形接于Ul=220V的三相電源上。解:(1)三、三相電路的功率例題解:(2)例1:有一三相電動(dòng)機(jī),每相的等效電阻R=29,等效感抗XL=21.8,試求下列兩種情況下電動(dòng)機(jī)的相電流、線電流以及從電源輸入的功率，并比較所的結(jié)果：(1)繞組聯(lián)成星形接于Ul=380V的三相電源上;(2)繞組聯(lián)成三角形接于Ul=220V的三相電源上。三、三相電路的功率例題(2)比較(1),(2)的結(jié)果:有的電動(dòng)機(jī)有兩種額定電壓,如220/380V。此況下,當(dāng)電源電壓為380V時(shí),電動(dòng)機(jī)的饒組應(yīng)聯(lián)接成星角形；當(dāng)電源電壓為220V時(shí),電動(dòng)機(jī)的饒組應(yīng)聯(lián)接成三角形。在三角形和星形兩種聯(lián)接法中,相電壓、相電流以及功率都未改變，