三相电的知识.docx

《三相电的知识.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三相电的知识.docx（22页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第七章三相电路第一节三相电源学习目标: 1.熟悉三相交流电源的表达式、相量表示法、相量图 重点：三相表达式、相量图一、三相电动势图7-1三单相电动势的产生：如图7-1所示，若定子中放三个线圈（绕组）：U 1 U 2 ,V 1 V 2 , W 1 W 2，由首端（起始端、相头）指向末端（相尾），三线圈空间位置 各差120，转子装有磁极并以w的速度旋转，则在三个线圈中便产生三个单相电动势。二、三相对称电源U1 VI W1（ju#。岫 C）uv/n* V2 图 7-2.供给三相电动势的电源称为三相电源，三个最大值相等，角频率相同而初相位互差12俨时 的三相电源则称为对称三相电源。如图7-2所示，他们

2、的参考方向是始端为正极性，末端 为负极性。1.三相电源的表示式- Um sin uv（f） - Um sin -120）,及附=粗 sin （勰一 240口）=久 sin（血+120）3 .相量表示式及相量图、波形图，如图7-3所示4 .三相电源的特征：大小相等，频率相同，相位互差120。对称三相电源的三个相电压 瞬时值之和为零，即尊/）+及v a）+尊叩（）=。+涉丁 +乡FF = 0 5 .相序：对称三相电压到达正（负）最大值的先后次序，U f V f W f U为顺序，U f W f V f U为逆序。本章若无特殊说明，三相电源的相序均为顺序。第二节三相电源的连接教学目标：1 .三相四线

3、制、三相三线制电路的基本概念2 .掌握三相交流电源的星形连接和三角形连接的特点重点：三相交流电源的星形连接和三角形连接的特点难点：三相交流电源的三角形连接的特点o图7-4一、星形联接1 .基本概念：(1 )三相电源的星形联接：将对称三相电源的三个绕组的相尾(末端)U2、V2、W2 联在一起，相头(首端)U1、VI、W1引出作输出线，这种联接称为三相电源的星形联 接，如图7-4所示。(2 )中性线：联接在一起的U2、V2、W2点称为三相电源的中性点，用N表示，当 中性点接地时称为零点。从中性点引出的线称为中性线，当中性点接地时称为零线，但与地 线不同。(3 )火线：从三个电源首端U1、V1、W1

4、引出的线称为端线，俗称火线。(4 )相电压：端线到中性线之间的电压称为相电压，用符号及加、及r、及晰表示。 常以及成作为参考电压。(5 )线电压：端线到端线之间的电压称为线电压，用及孙、尊呵、尊叮表示。规定线 电压的方向分别是由U线指向V线，V线指向W线，W线指向U线。2 .特点：-瓮UN =耳构一攻厕用相量形式表示为屯UV =屯伽-廿网叩=晡一枷涉初r =疗盼一涉伽r假设寸物=U据押，乡=巳广汕，乡祠泌则最二#洌一竭=屈脱国=钠图7-5由上式可得，三相线电压对称，线电压的有效值（/）是相 电压有效值（马）的扼倍，即 矶=知尸 且各线电压超前相应的相电压303 .相量图，如图7-5所示W图7-

5、6二、三角形联接1 .基本概念:如图7-6所示，将对称三相电源中的三个绕组中U相绕组的相尾U2与V相 绕组的相头V1，V相绕组的相尾V2与W相绕组的相头W1，W相绕组的相尾W2与U 相绕组的相头U1依次联接如图，由三个联接点引出三条端线，这样的联接方式称为三角形 （也称形）联接。2 .特点：三相电源作三角形联接时，线电压就是相应的相电压，即图7-73 .相量图，如图7-7所示因为对称电动势三个电动势之和为零，空载时，闭合回路内没有电流。必须注意，如果任何 一相定子绕组接法相反，三个相电压之和将不为零，在三角形联接的闭合回路中将产生根大 的环行电流，造成严重恶果。所以相线不能接错，常先接成开口三

6、角形，测出电压为零时再 接成封闭三角形。第三节 三相负载的连接学习目标：1 .掌握三相负载星形和三角性连接。2 .掌握两种连接方式下，线电压与相电压、线电流和相电流的关系3 .了解中性线的作用重点：三相负载星形和三角性连接方式下的线电压与相电压、线电流和相电流的关系 难点：中性线的作用一、三相对称负载星形图7-81.常用术语：如图7-8所示 端线：由电源始端引出的联接线 中性线：联接两个中性点V，却的联接线 相电压：指每相电源（负载）的端电压。 线电压：指两端线之间的电压 相电流：流过每相电源（负载）的电流 a、，有效值记作与 线电流：流过端线的电流或最，有效值记作 中线电流：流过中性线的电流

7、/网2 .三相四线制电路图7-9（1 ）定义：在电源与负载.都是星形连接的电路中，连接电源与负载有四条输电线，即三根端线与一根中性线，这样的 连接叫三相四线制，用Y/Y0表示，如图7-10所示。目前我国低压配电系统普遍采用三相 四线制，线电压是380V，相电压是220V。当负载不是对称负载时，应采用三相四线制连 接。(2 )特点:；Uu Uv bw3 小=方，Lw=即时 In - Iu + Iv +1 w线电流等于相电流，匕=飞，中性线电流等于各相电流代数和。(3 )电压电流的相量图，如图7-9所示3 .三相三线制电路(1 )定义：在电源与负载都是星形连接的电路中，连接电源与负载有三条输电线，

8、即三 根端线，这样的连接叫三相三线制，如图7-11所示。当负载是对称负载时，可以省略中性 线，采用三相三线制连接。(2 )特点：线电流等于相电流，即4=孔，而 + jv+ = Q，由于三个线电流的 初相位不同，在某一瞬时不会同时流向负载，至少有一根端线作为返回电源的通路。二、三相负载的三角形联接图 7-121 .定义：将三相负载首尾依次连接成三角形后，分别接到三相电源的三根端线上，这种 连接称为三角形连接，如图7-12所示。2 .特点:居希二0广5 =享-炉5,2 T广抑知+吃儿=顷时5图 7-13疔用右即接在对称三相电源上的对称三相负载为三角形连接时，线电流是相电流的必倍，其相位依次较对应的

9、相电流滞后30度。当Y形负载为三相电动机之类的绝对对 称负载时，不接中性线，电源可以是Y形的，也可以是形的。3 .相量图，如图7-13所示第四节对称三相电路的计算学习目标：1 .掌握对称三相电路的星形负载的计算2 .掌握对称三相电路的三角形负载的计算 重点：对称三相电路的星形负载的计算难点：对称三相电路的三角形负载的计算图 7-14一、三相负载星形联接的对称三相电路1 .对称三相电路：三相电源和三相负载对称，且三根端线的线路阻抗也相同的三相电路称 为对称三相电路，如图7-14所示。Z京的大小对电路工作状2 .特点： (1 )中性点电压和中性线电流都等于0，中性线不起作用，态无关，甚至可以不用连

10、线，从而节约导线。(2 )三相电流是对称的，各相电流仅由各相电源电压与各相阻抗决定，相电流大小相等， 相差120 TUu- U.vUu1 7 =E f + EZ7 + Z(3 )负载端相电压 对称，线电压也对称，化=扼户，线电压超前对应相电压30图 7-151/甘弑=Z Z7 .Uv1 = Z 1 V = Uuhf ?；120 ? u 力/ = Z I Ffr = Uuhf 次顼. - -A . . _jXUuV = 袱舟=OuV ej12 ，/附/ =”底M Vc/舟=UuV e312 (4 )相量图，如图7-15所示例7-1 :某对称三相电路，负载为Y形联接，三相三线制，其电源线电压为38

11、0V，每相负载阻抗Z = 8 + j6 Q，忽略输电线路阻抗。求负载每相电流。解：已知耳二380V，负载为Y形联接，其电源无论是Y形还是形联接， 都可用等效的Y形联接的三相电源进行分析。电源相电压，产誉=220 V，设 =220 /0 V，220/0则 % = *= 口 7 =22 /-36.9 AZ 8 + jb根据对称性可得：4=22 /-36.9 -120 =22 /-156.9 A， :甲=22 /-36.9 +120 =22 /83.1 A例7-2 :如图7-16所示的对称三相电路中,负载每相阻抗Z=6+j8Q，端线阻抗乌=1+j1Q , 电源线电压有效值为380V。求负载各相电流、

12、每条端线中的电流、负载各相电压。图 7-16图 7-17产*专攻，单独画出u相电路,如图7-17所示。设疗=220 /0 V ,负载是星形连接，则负载端相电流和线电流相 等。即-220 相 220 事。lu =乌匚=y = 19.3 召T尖 1 H圣+Z (1 +)+ (6 +网 11.4 521& = 0/况=9.如-炉心儿/待=19.3产Uu = Uu =19.3 召-邳 1(8 + j8)= 192 23Uv = lj商=Uu次泌=192厂巾妙/力肘=初丽=狎计=192舛 二、负载三角形联接的对称三相电路1.电路联接方式，如图7-18所示2 .特点: (1 )线电压与相电压的关系：UL

13、= UP (2 )线电流与相电流的关系：各相负载电流大小相等，相位相差120 , 4 =必乌， 线电流相位滞后对应相电流的相位30。(4)相量图，如图7-19所示图 7-19例7-3 :对称负载接成三角形，接入线电压为380V的三相电源，若每相阻抗Z =6+j8Q，求 负载各相电流及各线电流。解：设线电压宥昨=380旅/则负载各相电流：负载各线电流:三、多组负载的对称三相电路的计算可用单相法按如下步骤求解：用等效星形连接的对称三相电源的线电压代替原电路的线电压；将电路中三角形连接的 负载，用等效星形连接的负载代换。(2) 假设中线将电源中性点与负载中性点连接起来，使电路形成等效的三相四线制电路

14、。(3) 取出一相电路，单独求解。(4 )由对称性求出其余两相的电流和电压。(5 )求出原来三角形连接负载的各相电流。例7-4： 如图7-21所示电路中，电源线电压有效值为380V,两组负载Z】=12+j16Q , 与二48+j36Q ,端线阻抗Z广1+j2 Q。分别求两组负载的相电流、线电流、相电压、线电 压。解：设电源为一组星形连接的对称三相电源Uu一舔召押舔召押_.心77 =i=17.96e J AZ/21+ k (12 + 716)(16+712)12.25 48.4口*(12+J16) + (16 + j ui = lu , = 17.9&*钟20gj36 9= 9.0&-E AZi

15、+乌(12 + 力 6)+ (16 + JI 2)1U2 =lu-Iui =17.96 /心9.0&-E = 9.0丘疽心lui = 9.06=括次汕=0。位顼方，町=翕疽掰=9.06产lg =如心Alv2 = & 次狎=如位顼心AJm =券即=如位用护/U = zjcri = (12 + 716)x9.06 厂心=181.2 次房舟厂义汕=181.2 saV,U = U 次况=181.2 gJ116SV社欧，=75我成/护=313.8 /待/力m = 膈 =* =313.8严七Uu = Uwv次脸=313.8厂稗泸/作业：p104 7-4-3p151 7-3、7-4、7-5第五节不对称三相电

16、路的计算学习目标: 1 .掌握不对称负载电路的计算 2 .掌握中性线的作用重点：中性线的作用难点：不对称负载电路的计算一、星形联接负载不对称时的特点:图 7-221. 中性点电压不为0 ,Uu Uy Uw 方=彳+彳+丫部2 .三个相电压不对称，即Uu = Umf = Uu 海守=Unt = Uv- U拭过，Uw = Uwit = Uw_U丽，图 7-233 .三个相电流（线电流）不对称，即 Uu1 Uv UW iU = ,iV = , f FT =跖 跖 跖三个负载相电压不对称，即*附=2丁1丁，=ZjpJ 叩中性线电流不等于0，即相量图，如图7-23所示 例7-5 :试分析原对称星形连接的

17、负载（无中线）有一相负载短路和断路时,各相电压的变 化的情况。解：有一相负载短路和断路时，原对称三相电路成为不对称三相电路。(1 )设U相短路，如图7-24 ( a )所示声=Uu,Uu = Uu “声由=,Uv = Uy “M声=UvUuUw =Uw-U = Uw-Uu,Uy =Uw，=2UuCos30o = .l3Uu很明显，从图7-24(b)看到，V相和W相负载将因电压过高，电流过大而损坏。当接了 中性线，且Z河=0时， 膈 =0，U相短路将使U相电流项很大，如果采用使U相 熔丝断开的办法，保护电路，可对其它两相没有影响。(2) U相断路，如图7-25(a)所示图 7-25很明显，从图7

18、-25(b)看到，V相和W相的相电压是线电压的一半，若线电压为380V， 则V相和W相的相电压只有190V，不能正常工作。二、不对称负载电路的注意事项 （1 ）由单相负载组成的Y-Y三相四线制在运行时，多数情况是不对称的，中性点电压不 等于0，负载中性点电位发生位移，各负载上电压、电流都不对称，必须逐相计算。负 载不对称而又没有中性线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电 压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。为使负载正常工作，中性线不能断开。由三相 电动机组成的负载都是对称的，但在一相断路或一相短路等故障情况下，形成不对称电 路，也必须逐相计算。图 7-26（2）不对称

19、Y性三相负载，必须连接中性线。三相四线制供电时，中性线的作用是很大 的，中性线使三相负载成为三个互不影响的独立回路，甚至在某一相发生故障时，其余 两相仍能正常工作。中性线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了 保证负载正常工作，规定中性线上不能安装开关和熔丝，而且中性线本身的机械强度要好， 接头处必须连接牢固，以防断开。（3）由单相负载组成不对称Y性三相负载，安装时总是力求各相负载接近对称，中性线 电流一般小于各线电流，中性线导线可以选用比三跟端线小一线的截面。（4）因为中性点有位移，即使电源中性点N接地（中性线叫做零线），但负载中性点N 与大地电位不等，因此零线和地线是有区

20、别的。在安全保护措施上接地和接零也是不同的。例7-6 :如图7-26所示电路是用来测定二相电源相序的仪器，称为相序指示器。任意指 定电源的一相为U相，把电容C接到U相上，两只白炽灯接到另外两相上。设R =1/C,试说明如何根据两只灯的亮度来确定V、W相。解：这是一个不对称的星形负载连接电路。设Uu = U /俨七 _ Uu ja)C + UvG + UG丁一jC+2G瞒=*5 犯 z2 + J2 + JUv = Uv-Un = U /特-0.632U 小i = 1.49 /衅 分可=宥附一 = U SJ1 -0.632U 冲。=Q.4产押显然,从图5-28中看到，房.方心 从而可知,较亮的灯接

21、入的为V相，较暗的为 W相。第六节三相电路的功率及其测量学习目标：掌握对称三相电路功率的计算及其测量方法重点：三相电路的有功功率难点：三相电路的功率因数一.三相电路的功率1、三相负载的有功功率尹=珞 +耳 + 珞=U/w cos 阳 +。/丁 cos 咨 + Vwlw cos q?w =+ IyRv + 琨成甲若三相负载是对称的，汀矗 8S制=VvIv COS初=UpIp 8冲户 三相总有功功率为 尹=珞+坏+玲=3UPIP cos 口户、4代表负载上的相电压和相电流 当负载为星形连接时，”户=%，/户=匕,=75功匕8冲户=交；成 当负载为三角形连接时，us , % = 屈&冲 既对称三相电

22、路的有功功率的计算公式为，与负载的连接方式无关， 但外仍然是相电压与相电流之间的相位差，由负载的阻抗角决定。2、三相负载的无功功率Q = Qu +Rr +R附=丁】丁血 +血 的+ U附时血+曝应附Qp = Uplp sin若三相负载是对称的，无论负载接成星形还是三角形，则有Q = Qu +Rrr = 3”户，户 SU1 % = ”居汀忐 30 % =3、三相负载的视在功率S= JU+颁若三相负载对称,则8二由弟口山 g 钩）+ （J5”匕8冲F）* =屈忐=但要注意在不对称三相制中，视在功率不等于各相电压与相电流之和，即RE+Rv+s附4、三相负载的功率因数应3 P昼号竺些=gs=a =忑，

23、若负载对称,则向L在对称情况下，cos b = cos叩是一相负载的功率因数，比中，即为负载的阻抗角。 在不对称负载中，各相功率因数不同，三相负载的功率因数值无实际意义。例7-7 :有一对称三相负载,每相阻抗Z =80+j60 Q ,电源线电压Ul=380V。求当三相负载分别连接成星形和三角形时电路的有功功率和无功功率。解：（1 ）负载为星形连接时马=盖嗤= 2”n =骨湍君以cos(pp = t =0.8 , sin =0.6V802 +602P=U COS如 =73x380x2.2x0.8 = 1.161Q = UlIl sin 修=右 x380 x 2.2x 0.6 = 0.87A; v

24、arP=3ljRp = 3x2.22x80 = A6kW,Q = 3ljXp = 3x2.22x60 = 0.87kv(2)负载为三角形连接时U? = U, = 380匕I, = 73Z. = 73 , 3S = 6.6H7sg2+602F=伽Lss% =73 x380x6.6x0.8 = 3.48g = rBu忐 sin= -3 x 380 x 6.6 x 0.6 = 2.6Rvar 二、三相电路功率的测量1、对称三相电路的瞬时功率B =+ P V + Pw =+ 及 ff +尊泌F # J $ COS (pp，即对称三相电路中，虽然各相功率是随时间变化的，但三相瞬时总功率等于平均功率，是不

25、 随时间变化的常数。因此作为三相对称负载的电动机的转矩是恒定的，运转平稳，这种对称 三相电路也称为平衡三相电路。测量三相电路中测量负载的总功率，可以用“二瓦计”法，如图7-28，两只功率表的电流 线圈分别串接于任意两根端线中，而电压线圈分别并联在本端线与第三根端线之间，则两块 功率表的读数的代数和就是三相电路的总功率。例7-8 :如图7-28所示的电路中,三相电动机的功率为3kW,coscp =0.866,电源的 线电压为380V,求图中两功率表的读数。3xl03解：由P=0J眼眼件，可求得线电流为II 尹 a” 5 26Al 73c0sp 73 x380x0.866 -，衽/=言 = 220

26、arccos 0.866 = 30lu =5.26 A,Uuv = 380 召顽以川=5.26A 例7-9 :有一台三相异步电动机接在线电压为380V对称电源上，已知此电动机的功率为 4.5kW，功率因数为0.85，求线电流。4500解：三相电动机是对称负载，不论什么接法，线电流=右3海甲=幅妇8弗口.85 = 8.02 A例7-10 :某三相异步电动机每相绕组的等值阻抗怀|=27.74Q，功率因数cos中=0.8， 正常运行时绕组作三角形联接，电源线电压为380V。试求: （1）正常运行时相电流，线电流和电动机的输入功率;（2）为了减小起动电流，在起动时改接成星形，试求此时的相电流，线电流及

27、电动机输 入功率。解：（1）正常运行时，电动机作三角形联接胡 380犬=|Z|= 27.74 = 13.7 A，匕二拒 4 =扼 X 13.7= 23.7AP=75cos 甲=右 X 380 X 23.7 X 0.8=12.51kW（2）起动时，电动机星形联接旨=7.9 A，=7.9 A尹=扼耳耳cos 中二右 X 380 X 7.9 X 0.8 =4.17kW由此例可知，同一个对称三相负载接于一电路，当负载作联接时的线电流是Y联接时 线电流的三倍，作联接时的功率也是作Y形联接时功率的三倍。作业：p151 7-3、7-4、7-5、7-13、7-14本章总结：1 .三相电源三相电源一般都是对称的，而且多用三相四线制接法。2 .三相负载三相负载多接成星形和三角形。3 .三相电路计算负载不对称时：各相电压、电流单独计算。负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相，三相电路的计算要特别注意相位问题。负载Y形接法：对称负载时：A = 4 - S Z3oo负载D形接法：负载D形接法=也，-溯，Up = Ul4 .三相功率计算三相总有功功率：尹=珞+耳+与负载对称时：有功功率尹=3 OJfCN俱二必S匕8w和负载的接法无关无功功率 己=伽指 皿伊，视在功率s =