《电工学》秦曾煌第六版电子教案_第五章三相电路ppt

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N B
RC
(a)
RB
C
B
I + U´A – + U´B – (b)
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U BC 380 I 12 .7 A RB RC 10 20
UB IR B 12 .7 10 127 V UC IR C 12 .7 20 254 V
C
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第5章三相电路
5.1 三相电压
5.2 负载星形联结的三相电路 5.3 负载三角形联结的三相电路 5.4 三相功率
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第5章三相电路
本章要求： 1. 搞清对称三相负载Y和△联结时相线电压、相线电流关系。
2. 掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正
确联接方法，理解中线的作用。
3. 三相电源的三角形联结
+ – + –
CA
A
U AB U
结论：电源Δ 形联结时
B
UBC U BC
–
线电压U l 相电压Up
+
C
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5.2 负载星形联结的三相电路
1. 三相负载
三相负载：需三相电源同时供电负载三相电动机等单相负载：只需一相电源供电照明负载、家用电器对称三相负载：ZA=ZB= ZC 三相负载如三相电动机不对称三相负载：不满足 ZA =ZB = ZC 如由单相负载组成的三相负载三相负载的联接三相负载也有 Y和两种接法，至于采用哪种方法，要根据负载的额定电压和电源电压确定。
+
中线电流 I N I A I B I C 0
负载对称时,中性线无电流, 可省掉中性线。
C
负载对称无中性线时 U L 3UP
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例1：一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压 uAB 380 2 sin( 314 t 30)V 。负载为
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2. 分析计算
(1) 负载相电压=电源线电压即: UP = UL
A
IA
+
–
一般电源线电压对称， U AB BC 因此不论负载是否对称， – U CA I B I BC 负载相电压始终对称, 即 B + UAB=UBC=UCA=Ul=UP U BC + IC – U AB (2) 相电流 I AB C Z AB 相电流： I AB、I BC、I CA U BC I BC 线电流： I A、I B、I C Z BC 线电流不等于相电流 UC A I CA Z CA
IN IA IB IC 44 0A 22 120 A 11 120 A 29 19 A
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例2：照明系统故障分析在上例中，试分析下列情况
(1) A相短路: 中性线未断时，求各相负载电压；
中性线断开时，求各相负载电压。 (2) A相断路: 中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。解: (1) A相短路 A 1) 中性线未断 RA 此时A相短路电流 N N 很大，将A相熔断丝 RB RC 熔断，而 B相和C相 B 未受影响，其相电压仍为220V, 正常工作。 C
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2) A相短路, 中性线断开时,A 此时负载中性点N´ 即为A, 因此负载各相 N 电压为
UA 0 , UA 0 UB UBA , UB 380 V UC UC A , UC 380 V
B C
N´ iB iC – – + UC UB +
IC
ZB
1)负载端的线电压＝电源线电压 2)负载的相电压＝电源相电压 3)线电流＝相电流 4)中线电流 I N I A I B I C 负载 Y 联结带中性线时, 可将各相分别看作单相电路计算
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(3) 对称负载Y 联结三相电路的计算
UA
–
+
iA
此情况下，B相和C相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（220V) ，这是不允许的。
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(2) A相断路 1) 中性线未断 B、C相灯仍承受220V 电压, 正常工作。 2) 中性线断开变为单相电路，如图(b) 所示, 由图可求得
A
RA N
IA
N
+ UA –
IN
– – UB + UC
ZA N'
ZC
IB
IC
ZB
负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。
如： I A 10 30 A
可知：因为三相电压对称，且ZA ZB ZC I B 10 90 A 所以负载对称时，三相电流也对称。 I 10 150 A
即：eA eB eC 0 或 E E E 0
A B C
三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。
供电系统三相交流电的相序为 A
B
C
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2. 三相电源的星形联结
(1) 联接方式 + eA – X
Z
+
+
U AB
–
A 端线(相线、火线)
– N 中性线(零线、地线) – – –Y – e eC B UB U CA 在低压系统,中 + + + – B 性点通常接地， + 中性点 UC U 所以也称地线。 + –BC +
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I CA
ZCA Z ZAB
I AB
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(3) 线电流
I A I AB ICA IB IBC I AB I I I
C CA
ICA UCA
IB
IC
BC
负载对称时, 相电流对称，即 IBC UP I AB I BC I CA I P UBC Z I CA IA X 相量图 AB BC CA arctan R 为此线电流也对称，即 I A I B IC I l 。由相量图可求得结论: 对称负载Δ 联接时
C
UA
相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压 U A、U B、U C 、Up
线电压：端线与端线间的电压 U AB、U BC、U CA、Ul
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(2) 线电压与相电压的关系
+ – + eA UA – X U AB – Z N – – –Y–e eC B U B U CA + + – + + B UC U + + – B CC
2. 负载星形联结的三相电路
(1) 联结形式
+ UA –
IA
Y: 三相三线制 Y0：三相四线制结论：负载 Y联结时，线电流等于相电流。
N
IN
– – UB + UC +
Ia
ZC
ZA N'
IB
IC
ZB
N 电源中性点
N´负载中性点
相电流：流过每相负载的电流线电流：流过端线的电流 I A、I B、I C
+ A
相量图
UC
UB
30°
U AB UA
根据KVL定律
UB
U AB U A U B U BC U B U C U CA U C U A
由相量图可得
U AB 3U A 30 3U P 30
UL 30
结论
（1）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。（2）中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。（3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。
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同理 UBC 3UB 30 3UP 90 UL 90 UCA 3UC 30 3UP 150 UL 150
结论：电源 Y形联结时, 线电压Ul 3UP , 且超前相应的相电压 30 , 三相线电压也是对称的。
C
中性线电流 I
N
I A IB IC 0
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(2) 三相负载不对称（RA=5 、RB=10 、RC=20 ）分别计算各线电流
中性线电流
U A 220 0 IA A 44 0A RA 5 U B 220 120 IB A 22 120 A RB 10 UC 220 120 IC A 11 120 A RC 20
EA E 0 E E 120 E ( 1 j EB 2 E 120 E ( 1 j EC 2
3 ) 2 3 ) 2
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三个正弦交流电动势满足以下特征最大值相等频率相同称为对称三相电动势相位互差120° 对称三相电动势的瞬时值之和为 0
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分类
三相负载连接原则（1）电源提供的电压=负载的额定电压；（2）单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。
A B C N 电源保险丝
三相四线制 380/220伏
额定相电压为额定线电压为 220伏的单相负载 380伏的三相负载
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电灯组，若RA=RB= RC = 5 ，求线电流及中性线电流 IN ; 若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,求线电流及中性线电流 IN 。 IA A
+
UA
N C –
IN
UB
– +
RA N RC RB
B
UC
+
–
IB I
C
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(2) 负载Y联结三相电路的计算
IA
+ UA –
Y 联结时：
ZA N'
N
IN
– – UB + UC +
Ia
ZC
U L 3U P
IL IP
UA IA ZA UB IB ZB UC IC ZC
IB
5.3 负载三角形联结的三相电路
1. 联结形式
A +
IA
–
U AB
U CA –
+ U BC – + C B
I CA
IB
IC
I AB ZCA Z ZAB
BC
I BC
I I 相电流: 流过每相负载的电流 I AB、BC、CA 线电流: 流过端线的电流 I A、I B、I C
3. 掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。
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5.1 三相电压
1. 三相电压的产生
工作原理：动磁生电 A 定子 • S Y Z • • + 转子 -
(首端) A
+ –
B
+ –
C
+
eA eB
(尾端) X Y Z
eC
–
图5.1.2 三相绕组示意图
_
+
N
C
B
e
+
A X
e
线电流比相应的相电流滞后30。
U IAB AB
I l 2 I P cos 30 3 I P
线电流I l 3 I P(相电流), 且落后相应的相电流 30。
A +
Байду номын сангаас
IA
UA
–
N
IN
UB
– +
RA N RC RB
C
B
– UC +
IB I
C
解：已知： AB 380 30 V U
(1) 线电流三相对称
IB
UA 220 0 V U A 220 0 IA A 44 0 A RA 5 44 120A I 44 120A
_ •
X
图5.1.1 三相交流发电机示意图
图5.1.3电枢绕组及其电动势
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铁心（作为导磁路经）匝数相同定子三相绕组发电机结构空间排列互差120 转子 : 直流励磁的电磁铁三相电动势瞬时表示式
相量表示
eA Em sin t eB Em sin( t 120) eC Em sin( t 120)