《电工技术》任务5.1.2 三相负载星形连接电路的测试与分析

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5.1.2三相负载星形连接电路的测试与分析
1. 负载的星形连接
用相量表示,则为
或者


IL IP

IU

I UN


I V I VN


I W I WN
其有效值表达式为
IL=IP
根据KCL得中线电流为




IN IUIVIW
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U
'U

U UN'


U U U N'N




U 'V U VN' U V U N'N




U
'W
U WN'
U W U N'N
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5.1.2三相负载星形连接电路的测试与分析
2. 星形连接的三相电路的分析 2)三相三线制电路 根据KCL,可得图5.15 三相三线制Y-Y电路
【例5-1】在图5.14所示的三相四线制Y-Y电路中,已知三相
负载的阻抗为 ZU 8 j6Ω,ZV 3 j4Ω,ZW 10Ω
电源的相电压为220V,求各相电流及中线电流。
解:假定电源的U相电压:U• U 220∠0°V 则U相、V相、W相负载上的电压分别为



U U 220 00 V,U V 220 1200 V,U W 2201200 V
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实训5-3:三相负载星形连接电路的测试
④归纳三相四线供电系统中中线的作用:

⑤分析三相星形连接不对称负载在无中线情况下,当某相负载开路
或短路时会出现的情况:

⑥为什么要通过三相调压器将 380V 的市电线电压降为220V的线电 压使用?
【实训安全提示】 (1)本实验采用三相交流市电,线电压为380V,应穿绝缘鞋进实验室。 实验时要注意人身安全,不可触及导电部件,防止意外事故发生。 (2)每次接线完毕,同组同学应自查一遍,然后由指导教师检查后,方 可接通电源,必须严格遵守先断电、再接线、后通电;先断电、后拆线的实 验操作原则。 (3)星形负载作短路实验时,必须首先断开中线,以免发生短路事故。
三相三线制对于不对称三相负载,或者一相负载断路 或短路,将会出现很大的问题,这将在后面分析。
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5.1.2三相负载星形连接电路的测试与分析
2. 星形连接的三相电路的分析
1)三相四线制电路
在如图5.14所示的三相四线制电路中,若中线阻抗远小于各相的负
载阻抗而可以忽略,则电源中点N与负载的中点N’之间为等电位点,中


IW
UW
220 1200
22 1200 A
ZW
10
中线电流




I N I U I V I W 22 36.90 44 173.10 22 1200
17.6 j13.2 43.7 j5.3 11 j19.1
37.1 j27 45.9 144.0(0 A)
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IU IV IW
U U U N'N
U V U N'N
U W U N'N
0
ZU
ZV
ZW
整理后,可得中点电压



UU UV UW

U N'N
ZU 1
ZV 1
ZW 1
ZU ZV ZW
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5.1.2三相负载星形连接电路的测试与分析
2. 星形连接的三相电路的分析 2)三相三线制电路
实训5-3:三相负载星形连接电路的测试
实训流程:
(1)按图5.11所示线路组接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调 压器接通三相对称电源。
(2)将三相调压器的旋柄置于输出为0V的位置(即逆时针旋到底)。 经指导教师检查后,开启实验台三相电源开关,然后调节调压器的输 出,使输出的三相线电压为220V。
值与负载的相电压有效值
(满足/不满足) 3 倍关系,各相的
总电流 (相等/不相等),中点电压 (有较大的数值/约等于
零)。
③三相三线制接法情况下,三相不对称负载作星形连接时,线电压
有效值与负载的相电压有效值 (满足/不满足) 3 倍关系,各
相的总电流 (相等/不相等),中点电压 (有较大的数值/约
等于零)。
中线 电流
I0
(A)
中点 电压 UN0
(V)
Y0接对称负载 3 3 3
Y接对称负载 3 3 3
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Y0接不对称负 载
1
2
3
Y接不对称负载 1 2 3
Y0接V相断开 1 断 3 Y接V相断开 1 断 3
Y接V相短路 1 短 3
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实训5-3:三相负载星形连接电路的测试
(4)根据实训数据,回答下列问题:
(2)
相电流
IU
UU Z
2200 1053.1
22 - 53.1 (A )
根据相电流对称性
IV 22 (- 53.1 -120) 22 -173.1 (A) IW 22 (- 53.1+120) 22 66.9 (A)
5.1.2三相负载星形连接电路的测试与分析
2. 星形连接的三相电路的分析
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5.1.2三相负载星形连接电路的测试与分析
1. 负载的星形连接
将三相负载的一端连接在一起与电源的中线N端相连,另 一端分别与三相电源的U、V、W端连接的方法称为三相负 载的星形(Y)连接,如图5.12所示。图中ZU、ZV、ZW分别 为U、V、W相的负载,N’为负载的中性点。
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➢ 任务5.1 三相交流电路的分析和测试
➢5.1.1 三相电源的测试 ➢5.1.2 三相负载星形连接电路的测试与分析 ➢5.1.3 三相负载三角形连接电路的测试与分析 ➢5.1.4 三相电路功率的测试与分析
➢ 任务5.2 安全用电及触电急救 ➢ 任务5.3 低压配电线路设计和安装
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5.1.2三相负载星形连接电路的测试与分析
三相电路的负载是由3个单相负载组成。 如果3个单相负载阻抗相同(即阻抗值相等,阻抗角 相同),则称为对称三相负载,否则称为不对称三相负 载。
三相负载的连接也有星形(Y形)和三角形(Δ形) 两种。
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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。
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5.1.2三相负载星形连接电路的测试与分析
相电压与相电流的相量图如图所示
并且有 •



IN IUIVIW 0
即对称三相负载电路中,中线上 的电流等于零,中线断开,对电路也 没有影响。因此可以将中线省掉,成 为星形连接的三相三线制,各相负载 所承受的电压、电流与三相四线制完 全一样。
三相三线制电路的电压相量图如图 所示。从图中可看出:中点位移使 负载相电压不再对称,严重时,可 能导致有的因相电压太低而使负载 无法正常工作,有的因相电压比负 载额定电压要高而使负载设备损坏。
因此,三相三线制的Y-Y电路不允许负载不对称,它常用于 三相电动机等对称动力负载。同样,三相四线制电路也必 须保证中线的可靠连接,中线上不允许安装开关和保险丝。
(3)按表5-4要求的内容完成各项实验,将所测得的数据记入表中, 并观察各相灯组亮暗的变化程度,特别要注意观察中线的作用。
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表5-4 三相负载星形连接测试表
测量数据 开灯盏数
负载情况
U VW 相相相
线电流(A) IU IV IW
线电压(V) UUV UVW UWU
相电压(V) UU0 UV0 UW0
若三相负载对称,即 ZU ZV ZW Z Z φ
则有


I UN
UU Z
UP 00 Z φ
IP( φ)

I
VN

UV Z
UP(
1200)

IP(
1200
φ)


I WN
UW Z
UP 1200 Zφ
IP(1200
φ)
由此可见,在星形连接的对称三相负载中,相电流也是对 称的,相电压与相电流的相量图
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5.1.2三相负载星形连接电路的测试与分析
2. 星形连接的三相电路的分析
2)三相三线制电路
三相三线制电路如图5.15所示。前面分析可知:如果 三相负载对称,三相三线制与三相四线制完全一样,即 有无中线无关紧要。但如果三相负载不对称,则负载中

点不再与电源中点等电位,即 U N'N 0 这种情况称为中 点位移,此时,负载各相电压分别为
U相、V相、W相的电流分别为


IU
UU ZU
220 00
8 j6
102(20360.090)
22 36.9(0 A)
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5.1.2三相负载星形连接电路的测试与分析
2. 星形连接的三相电路的分析


IV
UV ZV
220 1200
3 j4
220 1200 5 53.10
44
173.10 A
①三相四线制接法情况下,三相负载作星形连接时,线电压有效值与
负载的相电压有效值 (满足/不满足) 3 关系。如果三相负载对
称,则各相的总电流 (相等/不相等),中线电流 (有较大的 数值/约等于零);如果三相负载不对称,则各相的总电流 (相等 /不相等),中线电流 (有较大的数值/约等于零)。
②三相三线制接法情况下,三相对称负载作星形连接时,线电压有效
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5.1.2三相负载星形连接电路的测试与分析
1. 负载的星形连接
负载星形连接时,每根端线只与一相负载连接,流
过端线的线电流就是流过各相负载的电流,也就是说线
电流就是相应的相电流,即
iU iV
iUN iVN
iW iWN
如果三相电源是对称的,则其一般表达式为
iL iP
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5.1.2三相负载星形连接电路的测试与分析
1. 负载的星形连接
三相电路中,每相负载两端的电压称为负载的相电压,
即uU、uV、uW; 流过每相负载的电流,称为负载的相电流,用iUN、iVN、
iWN表示; 流过端线(火线)的电流称为线电流,用iU、iV、iW表示;
流过中心线的电流称为中心线电流,用iN表示。
点电压

U NN' 0
因此,不计线路阻抗时,各相之间彼此无关,相互独立,可分别 计算各相电压和电流。各相的负载电压就是该相的电源电压,与三相 负载对称与否无关。
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2. 星形连接的三相电路的分析
例:三相四线制电路如图所示,已知每相负载阻抗Z=(6+8j ) ,外加线电压 UL=380V。试求负载的相电压和相电流。
解:设线电压 UUV 38030 V (1) 相电压 UU 2200 V
根据相电压对称性 UV 220-120 V
UW 220120 V
例:三相四线制电路如图所示,已知每相负载阻抗Z=(6+8j ) ,外加线电压 UL=380V。试求负载的相电压和相电流。
阻抗 Z 6 j8 10 53.1
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