三相正弦交流电路课件PPT资料.ppt
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2.熟练分析与计算三相电路电压、电流、功率等。
熟练分析与计算三相电路电压、电流、功率等。
第三章三相正弦交流电路第三章三相正弦交流电路第一节第一节三相交流电源三相交流电源第二节第二节三相负载的联结三相负载的联结第三节三相电路的功率第三节三相电路的功率本章小结本章小结第四节安全用电第四节安全用电第一节三相交流电源第一节三相交流电源一、三相交流电动势的产生一、三相交流电动势的产生二、三相电源的连接二、三相电源的连接AXYCBZSN定子定子转子转子定子中放三个线圈:
定子中放三个线圈:
AXBYCZ首端首端末端末端三线圈空间位置各差三线圈空间位置各差120o转子装有磁极并以转子装有磁极并以的速度旋转。
的速度旋转。
三个线圈中便三个线圈中便产生三个单相电动势。
产生三个单相电动势。
三相交流电路三相交流电路目前,电能的产生、输送和分配,基本都采用三相交流电路。
三相交流电路就是由三个频率相同,最大值相等,相位上互差120电角的正弦电动势组成的电路。
这样的三个电动势称为三相对称电动势。
广泛应用三相交流电路的原因,是因为它具有以下优点
(1)在相同体积下,三相发电机输出功率比单相发电机大;
(2)在输送功率相等、电压相同、输电距离和线路损耗都相同的情况下,三相制输电比单相输电节省输电线材料,输电成本低;
(3)与单相电动机相比,三相电动机结构简单,价格低廉,性能良好,维护使用方便。
一、三相交流电动势的产生一、三相交流电动势的产生1对称三相电动势对称三相电动势振振幅幅相相等等、频频率率相相同同,在在相相位位上上彼彼此此相相差差120的的三三个个电电动动势势称称为为对对称称三三相相电电动动势势。
对对称称三三相相电电动动势势瞬瞬时时值值的的数数学学表达式为表达式为第一相第一相(U相相)电动势:
电动势:
e1=Emsint第二相第二相(V相相)电动势:
e2=Emsin(t120)第三相第三相(W相相)电动势:
e3=Emsin(t120)显然,有显然,有e1e2e3=0。
波形图与相量图如图。
波形图与相量图如图10-1所示。
所示。
图图10-1对称三相电动势波形图与相量图对称三相电动势波形图与相量图2相序相序三三相相电电动动势势达达到到最最大大值值(振振幅幅)的的先先后后次次序序叫叫做做相相序序。
e1比比e2超超前前120,e2比比e3超超前前120,而而e3又又比比e1超超前前120,称称这这种种相相序序称称为为正正相相序序或或顺顺相相序序;
反反之之,如如果果e1比比e3超超前前120,e3比比e2超超前前120,e2比比e1超超前前120,称称这种相序为这种相序为负相序负相序或或逆相序逆相序。
相相序序是是一一个个十十分分重重要要的的概概念念,为为使使电电力力系系统统能能够够安安全全可可靠靠地地运运行行,通通常常统统一一规规定定技技术术标标准准,一一般般在在配配电电盘盘上上用用黄黄色色标出标出U相,用相,用绿色绿色标出标出V相,用相,用红色红色标出标出W相。
相。
三相发电机实物图(内部)发电机实物图单相发发机原理图单相发电机原理图uvuwyxz三相电动机模型三相电动机模型二、三相电源的连接二、三相电源的连接三三相相电电源源有有星星形形(亦亦称称Y)接接法法和和三三角角形形(亦亦称称)联联结结两种。
两种。
1三相电源的星形三相电源的星形(Y形形)联结联结将将三三相相发发电电机机三三相相绕绕组组的的末末端端U2、V2、W2(相相尾尾)连连接接在在一一点点,始始端端U1、V1、W1(相相头头)分分别别与与负负载载相相连连,这这种种连连接接方方法法叫叫做做星星形形(Y形形)联结。
如图联结。
如图10-2所示。
图图10-2三相绕组的星形联结三相绕组的星形联结从从三三相相电电源源三三个个相相头头U1、V1、W1引引出出的的三三根根导导线线叫叫作作端端线线或或相相线线,俗俗称称火火线线,任任意意两两个个火火线线之之间间的的电电压压叫叫做做线线电电压压。
公公共共连连接接点点N叫叫作作中中性性点点,从从中中点点引引出出的的导导线线叫叫做做中中性性线线或或零零线线。
由由三三根根相相线线和和一一根根中中性性线线组组成成的的输输电电方方式叫做式叫做三相四线制三相四线制(通常在低压配电中采用通常在低压配电中采用)。
每每相相绕绕组组始始端端与与末末端端之之间间的的电电压压(即即相相线线与与中中线线之之间间的的电电压压)叫叫做做相相电电压压,它它们们的的瞬瞬时时值值用用u1、u2、u3来来表表示示,显显然这三个相电压也是对称的。
相电压大小然这三个相电压也是对称的。
相电压大小(有效值有效值)均为均为U1=U2=U3=UP图图10-3相电压与线电压的相量图相电压与线电压的相量图任任意意两两相相始始端端之之间间的的电电压压(即即火火线线与与火火线线之之间间的的电电压压)叫叫做做线线电电压压,它它们们的的瞬瞬时时值值用用u12、u23、u31来来表表示示。
接接法法的的相相量量图如图图如图10-3所示。
显然三个线电压也是对称的。
大小显然三个线电压也是对称的。
大小(有效值有效值)均为均为线线电电压压比比相相应应的的相相电电压压超超前前30,如如线线电电压压u12比比相相电电压压u1超超前前30,线线电电压压u23比比相相电电压压u2超超前前30,线线电电压压u31比相电压比相电压u3超前超前30。
实际应用由此可见,我们平日所用的220V电压是指相电压,即火线和中线之间的电压,380V电压是指火线和火线之间的电压,即线电压。
所以,三相四线制供电方式可给我们提供两种电压。
2三相电源的三角形三相电源的三角形(形形)联结联结将将三三相相发发电电机机的的第第二二绕绕组组始始端端V1与与第第一一绕绕组组的的末末端端U2相相连连、第第三三绕绕组组始始端端W1与与第第二二绕绕组组的的末末端端V2相相连连、第第一一绕绕组组始始端端U1与与第第三三绕绕组组的的末末端端W2相相连连,并并从从三三个个始始端端U1、V1、W1引引出出三三根根导导线线分分别别与与负负载载相相连连,这这种种连连接接方方法法叫叫做做三三角角形形(形形)联结。
显然这时线电压等于相电压,即联结。
显然这时线电压等于相电压,即UL=UP这这种种没没有有中中性性线线、只只有有三三根根相相线线的的输输电电方方式式叫叫做做三三相相三三线线制制。
特特别别需需要要注注意意的的是是,在在工工业业用用电电系系统统中中如如果果只只引引出出三三根根导导线线(三三相相三三线线制制),那那么么就就都都是是火火线线(没没有有中中性性线线),这这时时所所说说的的三三相相电电压压大大小小均均指指线线电电压压UL;
而而民民用用电电源源则则需需要要引出中性线,所说的电压大小均指相电压引出中性线,所说的电压大小均指相电压UP。
【例例10-1】已已知知发发电电机机三三相相绕绕组组产产生生的的电电动动势势大大小小均均为为E=220V,试试求求:
(1)三三相相电电源源为为Y联联结结时时的的相相电电压压UP与与线线电压电压UL;
(2)三相电源为三相电源为联结联结时的相电压时的相电压UP与线电压与线电压UL。
解解:
(1)三三相相电电源源Y联联结结:
相相电电压压UP=E=220V,线线电压电压
(2)三相电源三相电源联结:
相电压联结:
相电压UP=E=220V,线电压,线电压UL=UP=220V第二节第二节三相负载的联结三相负载的联结一、负载的星形联结一、负载的星形联结二、负载的三角形联结二、负载的三角形联结一、负载的星形联结一、负载的星形联结三相负载的星形联结如图三相负载的星形联结如图10-4所示。
图图10-4三相负载的星形联结三相负载的星形联结该该接接法法有有三三根根火火线线和和一一根根零零线线,叫叫做做三三相相四四线线制制电电路路被被图图片片叠叠压压,在在这这种种电电路路中中三三相相电电源源也也是是必必须须是是Y联联结结,所所以以又又叫叫做做YY接接法法的的三三相相电电路路。
显显然然不不管管负负载载是是否否对对称称(相相等等),电电路中的线电压路中的线电压UL都等于负载相电压都等于负载相电压UYP的倍,即的倍,即负载的相电流负载的相电流IYP等于线电流等于线电流IYL,即,即IYL=IYP当当三三相相负负载载对对称称时时,即即各各相相负负载载完完全全相相同同,相相电电流流和和线线电电流流也也一一定定对对称称(称称为为YY形形对对称称三三相相电电路路)。
即即各各相相电电流流(或或各各线线电电流流)振振幅幅相相等等、频频率率相相同同、相相位位彼彼此此相相差差120,并并且且中中性性线线电电流流为为零零。
所所以以中中性性线线可可以以去去掉掉,即即形形成成三三相相三三线线制制电电路路,也也就就是是说说对对于于对对称称负负载载来来说说,不不必必关关心心电电源源的的接接法法,只只需需关关心心负载的接法。
负载的接法。
【例例10-2】在在负负载载作作Y联联结结的的对对称称三三相相电电路路中中,已已知知每每相相负负载载均均为为|Z|=20,设设线线电电压压UL=380V,试试求求:
各各相相电电流流(也也就是线电流就是线电流)。
解:
在对称在对称Y负载中,相电压负载中,相电压相电流相电流(即线电流即线电流)为为二、负载的三角形联结二、负载的三角形联结负负载载做做联联结结时时只只能能形形成成三三相相三三线线制制电电路路,如如图图10-5所所示。
示。
图图10-5三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结显显然然不不管管负负载载是是否否对对称称(相相等等),电电路路中中负负载载相相电电压压UP都等于线电压都等于线电压UL,即,即UP=UL当当三三相相负负载载对对称称时时,即即各各相相负负载载完完全全相相同同,相相电电流流和和线线电流也一定对称。
负载的相电流为电流也一定对称。
负载的相电流为线电流线电流IL等于相电流等于相电流IP的的倍,即倍,即【例例10-3】在在对对称称三三相相电电路路中中,负负载载作作形形联联接接,已已知知每每相相负负载载均均为为|Z|=50,设设线线电电压压UL=380V,试试求求各各相相电电流流和和线电流。
线电流。
在在联联结结负负载载中中,相相电电压压等等于于线线电电压压,即即UP=UL,则相电流,则相电流线电流线电流【例例10-4】三三相相发发电电机机是是星星联联结结,负负载载也也是是星星形形联联结结,发发电电机机的的相相电电压压Up=1000V,每每相相负负载载电电阻阻均均为为R=50k,XL=25k。
试求:
。
(1)相电流;
相电流;
(2)线电流;
线电流;
(3)线电压。
线电压。
(1)相电流相电流
(2)线电流线电流IL=IP=17.9mA(3)线电压线电压第三节三相电路的功率第三节三相电路的功率三相负载的有功功率等于各相功率之和,即三相负载的有功功率等于各相功率之和,即P=P1P2P3在在对对称称三三相相电电路路中中,无无论论负负载载是是星星形形联联结结还还是是三
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