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  1. 学科:<电工技术基础> 课题:三相正弦交流电路 教者: 黄志芳 学校: 吉林省柳河职教中心

  2. 第十章 三相正弦交流电路 10.1三相交流电源 10.2 三相负载的联结 10.3三相电路的功率 10.4安全用电

  3. 一、三相交流电动势的产生 二、三相电源的连接 第一节 三相交流电源

  4. 闭合线圈在磁场中转动,产生感应电流。 根据电磁感应定律。 复习提问: 1、正弦交流电是怎样产生的? 2、周期、频率的定义? 3、如何根据波形图判断正弦波的初相角? 周期:交流电完成一次周期性变化所需的时间。 频率:交流电在1秒内完成周期性变化的次数。 在波形图中,从坐标原点到最近一个正弦波的 零点之间的距离就是初相。零点在原点的右方 初相为负值;零点在原点的左方则初相为正值。

  5. A X B Y C Z A 转子 Y Z 定子 C B X 10.1 三相交流电源 1、三相交流电源的产生 三相交流发电机的构造:定子、转子。 三个定子线圈完全相同,空间位置互差120度。

  6. A Y Z S + - B 磁通按正弦规律分布 转子 定子 N C X 转子 转子线圈通直流,并由机械力带动匀速转动。

  7. A • Y Z  S  转子 + 定子 - B • • N C  X 三 相 电 动 势 特征:三相对称电动势--  最大值相等,频率相同,相位互差120º。

  8. A • Y S Z   N • • B C  X Em 相序: 三相交流电动势依次出现正的最大值的顺序,称为三相电源的相序。A -B -C –A 称为正(顺)相序,反之C-B-A-C 称为负(逆)相序。 教材发电机的三个绕组用 A-X, B-Y, C-Z 新教材用 U1-U2,V1-V2,W1-W2。

  9. . EC Em 120° . EA 120° 120° . EB 显然,有e1 e2 e3=0。波形图与相量图如图10-1所示。 图10-1 对称三相电动势波形图与相量图

  10. 三相电源的星形(Y形)接法 将三相发电机三相绕组的末端U2、V2、W2(相尾)连接在一点,始端U1、V1、W1(相头)分别与负载相连,这种连接方法叫做星形(Y形)连接。如图10-2所示。 2、三相电源的连接 图10-2 三相绕组的星形接法

  11. A (端线或火线) 三相四线制 uA uAB X Z N Y uCA uB (火线) B uC uBC C (火线) 相电压:火线与中线间的电压 。 线电压:火线与火线间的电压 。 三相电源的星型联接 (中线或零线) 中点N:X、Y、Z的公共点(与大地相接时称地线)

  12. 从三相电源三个相头U1、V1、W1引出的三根导线叫作端线或相线,俗称火线,任意两个火线之间的电压叫做线电压(UL)。Y形公共联结点N叫作中点,从中点引出的导线叫做中线或零线。由三根相线和一根中线组成的输电方式叫做三相四线制(通常在低压配电中采用)。中线常用黑色或白色,火线分别用黄、绿、红三种颜色表示。从三相电源三个相头U1、V1、W1引出的三根导线叫作端线或相线,俗称火线,任意两个火线之间的电压叫做线电压(UL)。Y形公共联结点N叫作中点,从中点引出的导线叫做中线或零线。由三根相线和一根中线组成的输电方式叫做三相四线制(通常在低压配电中采用)。中线常用黑色或白色,火线分别用黄、绿、红三种颜色表示。 每相绕组始端与末端之间的电压(即相线与中线之间的电压)叫做相电压(UP),它们的瞬时值用uA、uB、uC来表示,显然这三个相电压也是对称的。相电压大小(有效值)均为 UA= UB = UC = UP

  13. 显然三个线电压也是对称的。大小(有效值)均为显然三个线电压也是对称的。大小(有效值)均为 UAB = UBC= UCA = UL = UP 任意两相始端之间的电压(即火线与火线之间的电压)叫做线电压(UL) ,它们的瞬时值用uAB、uBC、uCA来表示。Y形接法的相量图如图10-3所示。 线电压比相应的相电压 超前30,如线电压 uAB比相电 压 uA超前30,线电压 uBC比 相电压uB超前30,线电压 uCA 比相电压uC超前30。 图10-3 相电压与线电压的相量图

  14. 特别需要注意的是,在工业用电系统中如果只引出三根导线(三相三线制),那么就都是火线(没有中线),这时所说的三相电压大小均指线电压UL (380v);而民用电源则需要引出中线,所说的电压大小均指相电压UP(220v) .

  15. UL = UP 【例10-1】已知发电机三相绕组产生的电动势大小均为e1=311sin(wt-π/3) V,试求:(1)e2=( )、e3=( ) , (2) e12=( ). 解:(1)因为三相电源的各相之间最大值相等, 相位差为2π/3,且为同频率正弦量,我们按照正序的关系 可知 e 2=311sin(wt-π/3- 2π/3 )=311sin(wt-π)v. e3=311sin(wt-π/3+ 2π/3 )=311sin(wt+ π/3 )v. (2)因为线电压超前相应的相电压π/6且 所以 -π/3+π/6=--π/6 e12= 311 sin(wt-π/6)V.

  16. 第二节 三相负载的联结 一、负载的星形联结 二、负载的三角形联结

  17. 一、负载的星形联结 1 电路 三相负载的星形联结如图 10-4 所示。

  18. 图10-4三相负载的星形联结 • 三相负载的星形联结如图 10-4所示

  19. 2 特点 (1)线电压 显然不管负载是否对称(相等),电路中的 线电压 UL 都等于负 载相电压 UYP 的  倍,即 (2)负载的相电流 IYP 等于线电流 IYL ,即 IYL = IYP 当三相负载对称时,即各相负载完全相同,相电流和线电流也一定对称。即各相电流(或各线电流)振幅相等、频率相同、相位彼此相差 120,并且中性线电流为零。

  20. 【例1】在负载作 Y 联结的对称三相电路中,电源线电压为380伏,每相负载的电阻为8欧姆,电抗为6欧姆,(如图)。 求: 1)在正常情况下,每相负载的相电压和相电流; 2)第三相负载短路时,其余两相的相电压和相电流; 3)第三相负载断路时,其余两相的相电压和相电流。   解:1)在对称 Y 负载中,相电压 相电流(即线电流)为 2)第三相短路,相电压 U1=U2=380V 相电流为 I1=I2=38A 3)第三相断路,相电压U1=U2=380/2=190V 相电流为 I1=I2=19A

  21. 3.中性线的作用 • (1)若负载对称,则IN = 0可省去中性线。 • (2)若负载不对称,则IN 0,若有中性线,则各相负载仍有对称的电源相电压,从而保证了各相负载能正常工作。

  22. 图10-5三相负载的三角形联结 二、负载的三角形联结 1 电路  负载做联结时只能形成三相三线制电路,如图10-5 所示。

  23. 2 特点 (1) 显然不管负载是否对称(相等),电路中负载相电压 UP 都等于线电压 UL ,即 UP = UL (2) 当三相负载对称时,即各相负载完全相同,相电流和线电流也一定对称。负载的相电流为 (3)线电流 各线电流的相位比相应的相电流滞后30。

  24. 3.三相负载连接法的选择 • (1)应根据负载的额定电压与电源电压的数值而定,总之要使每相负载所承受的电压等于其额定电压。 • (2)若每相负载的额定电压为电源线电压的,则负载应连成星形;若每相负载的额定电压等于电源的线电压,则负载应联成三角形。

  25. 【例2】 大功率三相电动机启动时,由于启动一般采用降压启动,方法之一是启动时将三相绕组接成星形,而正常运转时改接成为三角形。试比较当绕组星形连接和三角形连接时相电流之比及线电流之比。   解:在连接负载中,相电压等于线电压,即      UP = UL , 则相电流 线电流 在 Y 连接负载中,线电压 则相电流等于线电流 IYL = IYP 两种连接法相电流之比为 IYP / I P=1/√3 两种连接法线电流之比为 IYL/ I L=1/3

  26. 练习: 线电压 380v • 1、三相电源的电压为380V,则任意两根相线之间的电压叫做( ),有效值为( );任意一根相线与中线之间的 电压叫做( ),有效值为( )。 • 2、三相交流电源是三个单相电源按一定方式进行的组合,这三个单相交流电源的( )、( )、( )。 • 3、三相四线制中的火线指的是什么? 中线指的是什么? 相电压 220v 频率相同 最大值相同 相位彼此相隔2π/3 发电机的三对绕组三个末端联接的点叫中点,中点引出的线为中线。其余始端引出的线称为火线。

  27. 作业: 170页:二、(1)、(2) 三、(1)、(2) 预习: 10.2 三相负载的连接 星形连接 角形连接