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第三章交流電路第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)了解三相負(fù)載星形、三角形聯(lián)結(jié)方式下線電壓和相電壓的關(guān)系及線電流、相電流和中性線電流的關(guān)系。掌握三相電功率的概念。理解中性線的作用?!窘虒W(xué)目標(biāo)】應(yīng)知:
應(yīng)會(huì):會(huì)將三相負(fù)載聯(lián)結(jié)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活中的房間照明燈電路的設(shè)計(jì)與布線。
【教學(xué)重點(diǎn)】
星形、三角形聯(lián)結(jié)方式下線電壓和相電壓的關(guān)系及線電流、相電流和中性線電流的關(guān)系?!窘虒W(xué)難點(diǎn)】三相對(duì)稱交流電的產(chǎn)生第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)
三相負(fù)載不對(duì)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(duì)稱三相負(fù)載:Z1=Z2=
Z3
如三相電動(dòng)機(jī)1.三相負(fù)載分類單相負(fù)載:只需一相電源供電
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
三相電動(dòng)機(jī)等三相負(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。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。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)載第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)1.三相負(fù)載的星形(Y)聯(lián)結(jié)三相負(fù)載的星形(Y)聯(lián)結(jié)
(1)電路[動(dòng)畫(huà)演示]:三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)
第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)(2)概念A(yù).相電流——通過(guò)每相負(fù)載的電流
B.線電流——通過(guò)端線的電流
(3)三相對(duì)稱負(fù)載特點(diǎn):各相電流大小相等,且每相電流的相位差為120o,中性線電流為零,可省去,三相四線制變?yōu)槿嗳€制。
【解】:因?yàn)樨?fù)載對(duì)稱,只須計(jì)算一相。A相電流【例3.1】有一星形聯(lián)接的三相負(fù)載
,電源電壓對(duì)稱,每相設(shè)試求電流。比滯后30°滯后于所以因?yàn)殡娏鲗?duì)稱,則第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)(4)三相不對(duì)稱負(fù)載中性線的作用就在于使星形聯(lián)結(jié)的三相不對(duì)稱負(fù)載能夠獲得對(duì)稱的電源相電壓,保證負(fù)載正常工作。所以,在三相四線制供電系統(tǒng)中,規(guī)定中性線上不允許安裝開(kāi)關(guān)和熔斷器,而且中性線常用鋼芯導(dǎo)線來(lái)加強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度,以免斷開(kāi)。在連接三相負(fù)載時(shí),應(yīng)盡量使其平衡,以減小中性線電流。–
+uANuB–
+uC–
+iANiBiCiN【例3.2】圖中電源電壓對(duì)稱,UP=220V;負(fù)載為電燈組,在額定電壓下其電阻分別為RA=5,RB=10,RC=20。電燈額定電壓UN=220V。求負(fù)載相電壓、相電流及中線電流。RARBRCABC
【解】
負(fù)載不對(duì)稱有中性線時(shí)(其上電壓若忽略不計(jì)),負(fù)載的相電壓與電源的相電壓相等。–
+–
+–
+iANiBiC【例3.2-1】在上例中,(1)A相短路時(shí),(2)A相短路而中線又?jǐn)嚅_(kāi)時(shí),試求各相負(fù)載的電壓。RARBRCABCN
【解】
(1)此時(shí)A相短路電流很大將A相中熔斷器熔斷,
(2)此時(shí)負(fù)載中點(diǎn)即為A,因此,負(fù)載各相電壓為在此情況下,B、C兩相都超過(guò)了負(fù)載的額定電壓220V,這是不允許的。A因有中線B、C兩相未受影響,其上電壓仍為220V。–
+–
+–
+iANiBiC【例
3.2-2】
在例1中,(1)A相斷開(kāi)時(shí),(2)A相斷開(kāi)而中線又?jǐn)嚅_(kāi)時(shí),試求各相負(fù)載的電壓。RARBRCABCN因有中線B、C兩相未受影響,其上電壓仍為220V?!窘狻?1)此時(shí)A相斷路,電流為0。
(2)此時(shí)電路成為單相電路,B、C兩相串聯(lián)接在380V的電源上,兩相電流相等。由于B相電阻為
10,故其上電壓約為127V,而
C相電阻為20,故其上電壓將約為253V。
在此情況下,B、C兩相的電壓均與負(fù)載的額定電壓220V不同,將產(chǎn)生什么后果?如何避免此類情況發(fā)生?想一想中性線的作用是什么?在什么情況下可以沒(méi)有中性線?關(guān)于中線的結(jié)論
負(fù)載不對(duì)稱而又沒(méi)有中線時(shí),負(fù)載上可能得到大小不等的電壓,有的超過(guò)用電設(shè)備的額定電壓,有的達(dá)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(duì)稱,所以絕對(duì)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,使星形聯(lián)接的不對(duì)稱負(fù)載得到相等的相電壓。為了確保零線在運(yùn)行中不斷開(kāi),其上不允許接熔斷器、也不允許接開(kāi)關(guān)。應(yīng)用實(shí)例----照明電路UWV.........一層樓二層樓三層樓N正確接法:每層樓的燈相互并聯(lián),然后分別接至各相電壓上。設(shè)電源電壓為:則每盞燈上都可得到額定的工作電壓220V。討論討論照明電路能否采用三相三線制供電方式?UWV.........一層樓二層樓三層樓N不加中線會(huì)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題?設(shè)線電壓為380V。U相斷開(kāi)后,V、W
兩相串連,電壓UVW(380V)加在V、W負(fù)載上。如果兩相負(fù)載對(duì)稱,則每相負(fù)載上的電壓為190V。若一樓全部斷開(kāi),二、三樓仍然接通,情況如何?UWV.........一層樓二層樓三層樓分析:結(jié)果二、三樓電燈全部變暗,不能正常工作。問(wèn)題1若一樓斷開(kāi),二、三樓接通。但兩層樓燈的數(shù)量不等(設(shè)二樓燈的數(shù)量為三層的1/4)結(jié)果如何?結(jié)果:二樓燈泡上的電壓超過(guò)額定電壓,燈泡被燒毀;三樓的燈不亮。UWVR2R3分析:問(wèn)題2[動(dòng)畫(huà)演示]:三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)2.三相負(fù)載的三角形(Δ)聯(lián)結(jié)三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)
第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)(1)電路關(guān)于中線的結(jié)論
中線的作用在于,使星形連接的不對(duì)稱負(fù)載得到相等的相電壓。
照明電路中絕對(duì)不能采用三相三線制供電,而且必須保證中線可靠。
為了確保中線在運(yùn)行中不斷開(kāi),其上不允許接保險(xiǎn)絲也不允許接刀閘。
照明電路的一般畫(huà)法——三相四線制中線上不能加刀閘和保險(xiǎn)UVWN.........一層二層三層短路+–E三個(gè)電源串接能否造成短路?直流電源行嗎?U1?U2V2W2V1W1??思考???+++---EEE直流電源串接不行,三相交流電源可以,為什么?+N'N++–––Z1Z2Z3
2.負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流:流過(guò)端線的電流相電流:流過(guò)每相負(fù)載的電流結(jié)論:負(fù)載Y聯(lián)結(jié)時(shí),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N電源中性點(diǎn)N′負(fù)載中性點(diǎn)(2)負(fù)載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計(jì)算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Y
聯(lián)結(jié)時(shí):4)中線電流負(fù)載Y聯(lián)結(jié)帶中性線時(shí),可將各相分別看作單相電路計(jì)算+N'N++–––Z1Z2Z3+N'N++–––Z1Z2Z3負(fù)載對(duì)稱時(shí),中性線無(wú)電流,
可省掉中性線。(3)對(duì)稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計(jì)算所以負(fù)載對(duì)稱時(shí),三相電流也對(duì)稱。負(fù)載對(duì)稱時(shí),只需計(jì)算一相電流,其它兩相電流可根據(jù)對(duì)稱性直接寫(xiě)出。例1:燈組,若R1=R2=R3=5,求線電流及中性線電流IN;若R1=5,R2=10,R3=20,求線電流及中性一星形聯(lián)結(jié)的三相電路,電源電壓對(duì)稱。設(shè)電源線電壓。負(fù)載為電線電流IN。N+++–––NR1R2R3L1L2L3中性線電流解:已知:(1)線電流三相對(duì)稱N+++–––NR1R2R3L1L2L3(2)三相負(fù)載不對(duì)稱(R1=5、R2=10、R3=20)
分別計(jì)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)中性線未斷此時(shí)L1相短路電流很大,將L1相熔斷絲熔斷,而
L2相和L3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)L1相短路:中性線未斷時(shí),求各相負(fù)載電壓;中性線斷開(kāi)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(kāi)時(shí),求各相負(fù)載電壓。
R1R3R2L1L2NL3N
L1L2NL3N′i1i3i2+++–––此情況下,L2相和L3相的電燈組由于承受電壓上所加的電壓都超過(guò)額定電壓(220V),這是不允許的。2)L1相短路,中性線斷開(kāi)時(shí),此時(shí)負(fù)載中性點(diǎn)N′即為L(zhǎng)1,因此負(fù)載各相電壓為(2)L1相斷路2)中性線斷開(kāi)
L2
、L3相燈仍承受220V電壓,正常工作。1)中性線未斷變?yōu)閱蜗嚯娐罚鐖D(b)所示,由圖可求得iL2L3u′2u′3+––+(b)
R1R3R2L1L2NL3N結(jié)論
(1)不對(duì)稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)又未接中性線時(shí),負(fù)載相電壓不再對(duì)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)結(jié)三相不對(duì)稱負(fù)載的相電壓對(duì)稱。(3)照明負(fù)載三相不對(duì)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(kāi)關(guān)。[動(dòng)畫(huà)演示]:三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)2.三相負(fù)載的三角形(Δ)聯(lián)結(jié)三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)
第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)(1)電路第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)(2)線電壓和相電壓的關(guān)系(3)線電流和相電流的關(guān)系1.聯(lián)結(jié)形式3
負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流:
流過(guò)端線的電流相電流:
流過(guò)每相負(fù)載的電流
、、L1+++–––L2L3i1i2i3Z31Z12Z23線電流不等于相電流(2)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(duì)稱,因此不論負(fù)載是否對(duì)稱,負(fù)載相電壓始終對(duì)稱,即2.分析計(jì)算相電流:線電流:U12=U23=U31=Ul=UPL1+++–––i1i2i3Z31Z12Z23L2L3相量圖23123130°負(fù)載對(duì)稱時(shí),相電流對(duì)稱,即23(3)線電流由相量
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