電工技術(shù)(席時達(dá)第四版)第4章ppt課件

1,第四章三相交流電路,電工技術(shù),第二節(jié)負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),第一節(jié)三相電源,第四章三相交流電路,第三節(jié)負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié),第四節(jié)三相電路的功率,第一節(jié)三相電源,4,第一節(jié)、三相電源,現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的供電方式幾乎全部采用三相正弦交流電。,原因：,三相輸電比單相輸電節(jié)省導(dǎo)線材料,三相交流電機(jī)比單相交流電機(jī)性能好、經(jīng)濟(jì)效益高。,5,第一節(jié)、三相電源,（一）三相交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu),直流勵磁的電磁鐵,一、三相電壓的產(chǎn)生,轉(zhuǎn)子,定子,三相交流發(fā)電機(jī)示意圖,電磁感應(yīng),繞組,6,第一節(jié)、三相電源,（二）工作原理,轉(zhuǎn)子磁極勻速旋轉(zhuǎn)，在各繞組中產(chǎn)生正弦感應(yīng)電動勢，這些感應(yīng)電動勢的幅值、頻率相等，相位相差1200，相當(dāng)于3個獨立的交流電壓源。,7,第一節(jié)、三相電源,（四）相量圖,（三）波形圖,相量表示,三相電動勢瞬時表示式,8,第一節(jié)、三相電源,對稱三相電動勢的瞬時值之和為0,相序三相交流電到達(dá)正最大值的順序。,幅值相等頻率相同相位互差120,對稱三相電動勢,（五）三個正弦交流電動勢滿足特征,9,（一）聯(lián)結(jié)方式,中性線(零線、地線),端線(相線、火線),在低壓系統(tǒng)，中性點通常接地，也稱地線,發(fā)電機(jī)三相繞組端線的聯(lián)結(jié)方式,三相四線制電源380/220伏,二、三相電源的星形聯(lián)結(jié),第一節(jié)、三相電源,10,1,第一節(jié)、三相電源,相電壓：端線與中性線間（發(fā)電機(jī)每相繞組）的電壓。,線電壓：端線與端線間的電壓。,有效值Up,有效值Ul,輸出兩種電壓：,11,第一節(jié)、三相電源,（二)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,30,12,第一節(jié)、三相電源,實際中:相電壓UP=220伏,線電壓Ul=UP=380伏,三相線電壓也是對稱的。,線電壓Ul=UP，且超前相應(yīng)的相電壓300,第二節(jié)負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),14,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),概述,2.負(fù)載的聯(lián)結(jié)星形（Y）聯(lián)結(jié)星形（）聯(lián)結(jié),1.負(fù)載分類,15,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),星形（Y）聯(lián)結(jié)即把大量單相負(fù)載分成3組，分別接電源L1N、L2N和L3N之間，稱為U、V、W三相負(fù)載，組成不對稱的三相負(fù)載。,有中性線,不接中性線,16,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相四線制電路,負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的聯(lián)結(jié)形式（三相不對稱負(fù)載）,N負(fù)載中性點,N電源中性點,三相負(fù)載的負(fù)阻抗,17,（一）每相負(fù)載電壓等于電源相電壓。,三、負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時的電路基本關(guān)系,若不計中性線及各相線的阻抗,18,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),線電流Il：流過端線的電流,相電流IP：流過每相負(fù)載的電流,（二）相電流等于相應(yīng)的線電流。,19,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),（三）各相電流可分成三個單相電路分別計算,即,20,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),若三相負(fù)載對稱,所以負(fù)載對稱時，三相電流也對稱。,則有,負(fù)載對稱時，只需計算出任一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對稱性直接寫出,21,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),中線電流（三相負(fù)載不對稱）：,（四）中性線電流等于三相電流之和,22,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),若三相負(fù)載對稱，則有,負(fù)載對稱時：中性線無電流,可省掉中性線，成為三相三線制系統(tǒng),負(fù)載不對稱時：中性線有電流,中性線不能除，否則負(fù)載上三相電壓不對稱，不能正常工作,23,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),不對稱電路實例照明電路,若U相負(fù)載短路或斷路:則U相燈泡熄滅，而V、W兩相燈泡仍承受相電壓220V，工作正常。,在三相四線制中，一相發(fā)生故障，不影響其它兩相工作,圖(a)，線電壓為380V，燈泡承受相電壓220V。,若有中性線,24,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),U相斷路時圖(c)：U、V兩相負(fù)載串聯(lián)后承受380V電壓，由于U、V兩相負(fù)載一般不相等，所承受電壓也不相等，可能低于額定電壓，燈泡不能正常發(fā)光，也可能高于額定電壓，燈泡燒毀。,U相負(fù)載短路時圖(b)：V、W兩相將承受380V電壓，如會使V、W兩相燈泡全部燒毀。,若無中性線,25,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),在三相四線制中，在無中性線的情況下，一相發(fā)生故障，就要影響其它兩相的正常工作,為了保證負(fù)載的相電壓對稱，中性線上不準(zhǔn)接熔斷器和開關(guān)，而且中性線要具有足夠機(jī)械強(qiáng)度。,26,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),【例4-2-1】,三相四線制電路如下圖所示，已知每相負(fù)載阻抗Z=（6+8j），外加線電壓Ul=380V，試求負(fù)載的相電壓和相電流。,27,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),解:三相負(fù)載對稱:ZU=ZV=ZW=Z=（6+8j）,相位差角：,故可歸結(jié)到一相計算,相電壓：,相電流：,28,第二節(jié)、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),若選為參考相量，則:,29,實驗?zāi)康模翰粚ΨQ三相電路中線的作用。,建立電路：1.電源、不對稱負(fù)載采用Y形接,實驗步驟：1.中線上開關(guān)閉合，看各相上的開關(guān)狀態(tài)對負(fù)載工作狀態(tài)的影響。2.中線上開關(guān)斷開，重復(fù)步驟1。,EDA實驗,實驗六、三相電路,鏈接EDA6,2.每一相和中線上都有開關(guān)來控制通、斷狀態(tài)。,法。,30,三相電路,EDA實驗,31,結(jié)論:在負(fù)載不對稱的情況下，中線的作用就在于使不對稱負(fù)載的相電壓對稱。,實驗數(shù)據(jù)：,EDA實驗,第三節(jié)負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié),33,一、負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的聯(lián)結(jié)方式,三角形聯(lián)結(jié)：如單相負(fù)載的額定電壓等于三相電源電壓，就必須把這類負(fù)載接于兩根之間，即分別接于電源L1L2、L2L3、L3L1之間。,第三節(jié)、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié),34,第三節(jié)、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié),負(fù)載的相電壓：每相負(fù)載兩端的電壓。,負(fù)載端的線電壓：負(fù)載一側(cè)端線之間的電壓。,負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的聯(lián)結(jié)形式,三相三線制電源,35,第三節(jié)、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié),相電流和線電流的關(guān)系?,相電流:流過每相負(fù)載的電流、,線電流:流過端線的電流、,負(fù)載的相電壓和線電壓的關(guān)系?,36,二、負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)時的電路基本關(guān)系,第三節(jié)、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié),UP=Ul,有效值關(guān)系為,（一）每相負(fù)載承受電源線電壓,即,37,第三節(jié)、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié),（二）各相電流可分成三個單相電路分別計算,38,第三節(jié)、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié),負(fù)載對稱時,相電流對稱，即,IUV=IVW=IWU=IP,39,負(fù)載對稱時,由相量圖可求得：,線電流比相應(yīng)的相電流滯后30,作三角形聯(lián)結(jié)時，相電壓對稱。若一相斷開，并不影響其他兩相工作,第三節(jié)、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié),（三）各線電流由兩個相鄰的相電流決定,40,【例4-3-1】,三相三線制電路如下圖所示，已知每相負(fù)載復(fù)阻抗Z=（6+8j），外加線電壓Ul=380V，試求工作時負(fù)載的相電流和相電流。,第三節(jié)、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié),41,解:三相負(fù)載對稱:ZU=ZV=ZW=Z=（6+8j）,相位差角：,故可歸結(jié)到一相計算,所以，線電流：,相電流：,第三節(jié)、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié),第四節(jié)三相電路的功率,43,負(fù)載對稱時：,一、負(fù)載為星形聯(lián)結(jié)時三相總有功功率,所以,分別為所在相的相電壓與相電流間的相位差。,星形接法時：,由于線電壓和線電流的測量比較方便，功率常用線電壓和線電流表示。,第四節(jié)、三相電路的功率,等于三相有功功率之和,44,負(fù)載對稱時：,所以,三角形接法時：,第四節(jié)、三相電路的功率,二、負(fù)載為三角形聯(lián)結(jié)時三相總有功功率,在對稱電路中，無論負(fù)載為Y或聯(lián)結(jié)，三相電路的總有功功率均可表示為：,相電壓與相電流的相位差,等于三相有功功率之和,45,第四節(jié)、三相電路的功率,三、三相電路的無功功率和視在功率,在對稱電路中：,等于三相無功功率之和,在對稱電路中：,1.無功功率,2.視在功率,不等于三相視在功率之和,等于三相視在功率之和,46,【例4-4-1】,三相負(fù)載Z=（6+8j），接于380V線電壓上，試求分別用星形接法和三角形接法時三相電路的總功率。,解:每相負(fù)載阻抗:,星形接法：,三角形接法：,第四節(jié)、三相電路的功率,小結(jié),第四章三相交流電路,48,一、知識結(jié)構(gòu)圖,定義：三相電動勢，相線，相電壓，,線電壓，相序，相量圖,Y形聯(lián)結(jié),形聯(lián)結(jié),電源,三相交流電路,負(fù)載,Y形聯(lián)結(jié)、形聯(lián)結(jié),四線制,對稱,不對稱,三線制,對稱,不對稱,對稱,不對稱,功率,有功功率,對稱,不對稱,無功功率,視在功率,對稱,不對稱,對稱,不對稱,49,（一）三相電源,1.電動勢的特點：三相對稱，即幅值相同，頻率相同，相位相差1200。相當(dāng)于3個獨立的交流電壓源。,2.相電壓：是指在三相四線制供電系統(tǒng)中，相線與中性線之間的電壓。在我國低壓供電系統(tǒng)中通常相電壓為220V。,3.線電壓：是指在三相四線制供電系統(tǒng)中，相線與相線之間的電壓。在我國低壓供電系統(tǒng)中通常線電壓為380V。線電壓是相電壓的倍，在相位上超前相應(yīng)的相電壓300。,二、需掌握的知識要點,50,（二）三相負(fù)載的接法,兩種接法：星形聯(lián)結(jié)、三角形聯(lián)結(jié)。,選擇哪種要視負(fù)載的額定電壓與電源電壓決定。,1.星形聯(lián)結(jié),（1）三相對稱負(fù)載時：中性線電流為零，故中性線可不接；三相負(fù)載不對稱時：則必須接中性線，以保證各相相電壓對稱。,（2）各相負(fù)載承受相電壓，線電流等于相電流。,2.三角形聯(lián)結(jié),（2）三相對稱負(fù)載時：線電流等于倍的相電流。,（1）各相負(fù)載承受線電壓，線電流等于相鄰兩相電流之差。,51,第四章、小結(jié),（三）功率,1.可分別計算各相的有功功率和無功功率，相加后得三相有功功率和三相無功功率。,3.若三相負(fù)載對稱，則不論是星形聯(lián)結(jié)，還是三角