三相電路chapter5

1、第5章 三相電路5.1 三相電壓5.2 負載星形聯(lián)結(jié)的三相電路5.3 負載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路5.4 三相功率第4章 三相電路本章要求： 1. 搞清對稱三相負載Y和聯(lián)結(jié)時相線電壓、相線 電流關(guān)系。 2. 掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負載的正 確聯(lián)接方法，理解中線的作用。 3. 掌握對稱三相電路電壓、電流及功率的計算。 圖4.1.1 三相交流發(fā)電機示意圖5.1 三相電壓1. 三相電壓的產(chǎn)生工作原理：動磁生電(尾端)+eAeBeCXABYCZ(首端)+ +_eeAX 圖4.1.2 三相繞組示意圖圖4.1.3電樞繞組及其電動勢定子轉(zhuǎn)子ZAXYNSC-+B三相電動勢瞬時表示式相量表示鐵心（作為導(dǎo)

2、磁路經(jīng)）三相繞組匝數(shù)相同空間排列互差120: 直流勵磁的電磁鐵定子轉(zhuǎn)子發(fā)電機結(jié)構(gòu)相量圖波形圖e0eAeBeC2120240360相量表示EBEA.120120120EC.三相電動勢瞬時表示式對稱三相電動勢的瞬時值之和為 0三相交流電到達正最大值的順序稱為相序。最大值相等頻率相同相位互差120稱為對稱三相電動勢三個正弦交流電動勢滿足以下特征供電系統(tǒng)三相交流電的相序為 A B C2. 三相電源的星形聯(lián)結(jié)(1) 聯(lián)接方式中性線(零線、地線)中性點端線(相線、火線)在低壓系統(tǒng),中性點通常接地，所以也稱地線。相電壓：端線與中性線間（發(fā)電機每相繞組）的電壓線電壓：端線與端線間的電壓、Up+、UlXYZNB

3、CAeA+eC+eB+(2) 線電壓與相電壓的關(guān)系根據(jù)KVL定律由相量圖可得相量圖 30AXYZNBCeA+eC+eB+同理3. 三相電源的三角形聯(lián)結(jié)+BAC4.2 負載星形聯(lián)結(jié)的三相電路三相負載不對稱三相負載： 不滿足 ZA =ZB = ZC 如由單相負載組成的三相負載對稱三相負載：ZA=ZB= ZC 如三相電動機1. 三相負載分類單相負載：只需一相電源供電 照明負載、家用電器負載三相負載：需三相電源同時供電 三相電動機等三相負載的聯(lián)接 三相負載也有 Y和 兩種接法，至于采用哪種方法 ，要根據(jù)負載的額定電壓和電源電壓確定。三相負載連接原則（1） 電源提供的電壓=負載的額定電壓；（2） 單相負

4、載盡量均衡地分配到三相電源上。AB電源C保險絲三相四線制380/220伏N 額定相電壓為220伏的單相負載 額定線電壓為380伏的三相負載 2. 負載星形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流：流過端線的電流相電流：流過每相負載的電流結(jié)論： 負載 Y聯(lián)結(jié)時，線電流等于相電流。Y: 三相三線制Y0：三相四線制(1) 聯(lián)結(jié)形式+ZBZCZANN+N 電源中性點N負載中性點(2) 負載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計算1)負載端的線電壓電源線電壓2)負載的相電壓電源相電壓3)線電流相電流Y 聯(lián)結(jié)時：4)中線電流負載 Y 聯(lián)結(jié)帶中性線時, 可將各相分別看作單相電路計算+ZBZCZANN+負載對稱時,中性線無電流,可省掉中性線。(3)

5、 對稱負載Y 聯(lián)結(jié)三相電路的計算所以負載對稱時，三相電流也對稱。 負載對稱時，只需計算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對稱性直接寫出。+ZBZCZANN+例1：N+NRARBRCACB若RA=RB= RC = 5 ，求線電流及中性線電若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,求線電流及 一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對稱。設(shè)電源線電壓 。 負載為電燈組，流 IN ;中性線電流 IN 。中性線電流解：已知：N+NRARBRCACB(1) 線電流 三相對稱(2) 三相負載不對稱（RA=5 、RB=10 、RC=20 ） 分別計算各線電流中性線電流例2：照明系統(tǒng)故障分析解: (1) A相短路1) 中

6、性線未斷NRARCRBABNC 此時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，求各相負載電壓； 中性線斷開時，求各相負載電壓。 (2) A相斷路: 中性線未斷時，求各相負載電壓； 中性線斷開時，求各相負載電壓。 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, 此時負載中性點N即為A, 因此負載各相電壓為ABNCNiAiCiB+ (2) A相斷路 2) 中性線斷開 B、C相燈仍承受220V電壓, 正常

7、工作。1) 中性線未斷變?yōu)閱蜗嚯娐?，如圖(b)所示, 由圖可求得IBCUAUB+(b)NRARCRBABNC(a)結(jié)論 （1）不對稱負載Y聯(lián)結(jié)又未接中性線時，負載相電壓不再對稱，且負載電阻越大，負載承受的電壓越高。 （2） 中線的作用：保證星形聯(lián)結(jié)三相不對稱負載的相電壓對稱。 （3）照明負載三相不對稱，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)。 例3:求例1電路中性線斷開時負載的相電壓及相電流。則節(jié)點電壓負載電壓NNRBRC.RA+解：設(shè)可見： 1. 不對稱三相負載做星形聯(lián)結(jié)且無中性線時, 三相負載的相電壓不對稱。 2. 照明負載三相不對稱，必須采用三相四線制供

8、電方式，且中性線上不允許接刀閘和熔斷器。 1. 聯(lián)結(jié)形式4.3 負載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流: 流過端線的電流相電流: 流過每相負載的電流 、 、ZABZBCZCAACB+線電流不等于相電流(2) 相電流(1) 負載相電壓=電源線電壓即: UP = UL 一般電源線電壓對稱，因此不論負載是否對稱，負載相電壓始終對稱, 即2. 分析計算ZABZBCZCAACB+相電流：線電流： UAB=UBC=UCA=Ul=UP相量圖BCABCABCABCA30負載對稱時, 相電流對稱，即BC(3) 線電流由相量圖可求得為此線電流也對稱，即 。 線電流比相應(yīng)的相電流滯后30。三相負載的聯(lián)接原則負載的額定電壓

9、= 電源的線電壓應(yīng)作 聯(lián)結(jié)負載的額定電壓 = 電源線電壓應(yīng)作 Y 聯(lián)結(jié) 應(yīng)使加于每相負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)。 三相電動機繞組可以聯(lián)結(jié)成星形，也可以聯(lián)結(jié)成三角形，而照明負載一般都聯(lián)結(jié)成星形（具有中性線）。4.4 三相功率無論負載為 Y 或聯(lián)結(jié)，每相有功功率都應(yīng)為 Pp= Up Ip cosp對稱負載 聯(lián)結(jié)時： 同理對稱負載Y聯(lián)結(jié)時：相電壓與相電流的相位差當(dāng)負載對稱時：P = 3Up Ipcosp所以正誤判斷對稱負載 Y聯(lián)結(jié)+ZBZCZANN+對稱負載 Y聯(lián)結(jié)正誤判斷 有一三相電動機, 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機的

10、相電流、 線電流以及從電源輸入的功率，并比較所得的結(jié)果： (1) 繞組聯(lián)成星形接于UL =380 V的三相電源上; (2) 繞組聯(lián)成三角形接于UL=220 V的三相電源上。例1:解:(1)(2) 比較(1), (2)的結(jié)果: 有的電動機有兩種額定電壓, 如220/380 V。當(dāng)電源電壓為380 V時, 電動機的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成星形；當(dāng)電源電壓為220 V時, 電動機的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成三角形。在三角形和星形兩種聯(lián)結(jié)法中, 相電壓、相電流以及功率都未改變，僅三角形聯(lián)結(jié)情況下的線電流比星形聯(lián)結(jié)情況下的線電流增大 倍。例2:各電阻負載的相電流 由于三相負載對稱，所以只需計算一相，其它兩相可依據(jù)對稱性寫出。AB

11、C 線電壓Ul為380 V的三相電源上，接有兩組對稱三相電源：一組是三角形聯(lián)結(jié)的電感性負載，每相阻抗 ; 另一組是星形聯(lián)結(jié)的電阻性負載，每相電阻R =10, 如圖所示。試求：各組負載的相電流；(2) 電路線電流；(3) 三相有功功率。設(shè)解：負載星形聯(lián)接時，其線電流為負載三角形聯(lián)解時，其相電流為(2) 電路線電流一相電壓與電流的相量圖如圖所示一相電壓與電流的相量圖如圖所示(3) 三相電路的有功功率-30o-67o-46.7o 三相對稱負載作三角形聯(lián)結(jié)，UL =220V，當(dāng)S1、 S2 均閉合時，各電流表讀數(shù)均為17.3A，三相功率 P = 4.5 kW，試求: 1) 每相負載的電阻和感抗； 2)

12、 S1合、S2斷開時, 各電流表讀數(shù)和有功功率P； 3) S 1斷、S 2閉合時, 各電流表讀數(shù)和有功功率P。例3：ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB或：P =I 2R P =UIcostg =XL / R 解：(1) 由已知條件可求得ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB2) S1閉合、S2斷開時 IA=IC =10A IB =17.32 A 流過電流表 A、C 的電流變?yōu)橄嚯娏?IP，流過電流表B 的電流仍為線電流IL 。因為開關(guān)s均閉合時 每相有功功率 P =1.5 kW 當(dāng) S1合、S2斷時，ZAB、ZBC 的相電壓和相電流不變，則PAB、PBC不變。P = PAB+PBC = 3

13、 kWS1AAAS2ZABZCAZBCCABIB = 0A 3) S1斷開、 S2閉合時變?yōu)閱蜗嚯娐穁ABZBCZCAACI1I2 I1 仍為相電流 IP ， I2 變?yōu)?1/2 IP 。 IA=IC =10 A+ 5 A= 15A I2 變?yōu)?1/2 IP，所以 AB、 BC 相的功率變?yōu)樵瓉淼?/4 。 P = 1/4 PAB+ 1/4 PBC +PCA = 0.375 W+ 0.375 W+ 1.5 W = 2.25 kWAAAS1S2ZABZBCZCAABC 某大樓為日光燈和白熾燈混合照明，需裝40瓦 日光燈210盞(cos1=0.5)，60瓦白熾燈90盞(cos2=1), 它們的額定電壓都是220V，由380V/220V的電網(wǎng)供電。試分配其負載并指出應(yīng)如何接入電網(wǎng)。這種情況下,線路電流為多少？例4：解: (1) 該照明系統(tǒng)與電網(wǎng)連接圖NABC30盞+70盞解: (1) 該照明系統(tǒng)與電網(wǎng)連接圖NABC30盞+70盞V (2) 計算線電流U .設(shè) =220 0例5： 某大樓電燈發(fā)生故障，第二層樓和第三層樓所有電燈都突