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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. 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. 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. 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?. - PowerPoint PPT Presentation
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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
第第十十章 三相正弦交流电路章 三相正弦交流电路
10.110.1 三相交流电源三相交流电源 10.2 10.2 三相三相负载的联结负载的联结
10.310.3 三相电路的功率三相电路的功率
10.410.4 安全用电安全用电
第一节 三相交流电源一、三相交流电动势的产生
二、三相电源的连接
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?
闭合线圈在磁场中转动,产生感应电流。根据电磁感应定律。
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。
1 、三相交流电源的产生三相交流发电机的构造:定子、转子。
定子
三个定子线圈完全相同,空间位置互差 120 度。
AX
YB
ZC
转子A
Y
B
Z
X
C
10.1 三相交流电源
转子
转子线圈通直流,并由机械力带动匀速转动。
A
Y
B
Z
XC
定子
S
N
+
-
转子
磁通按正弦规律分布
三 相 电 动 势
120sin
120sin
sin
tEe
tEe
tEe
mC
mB
mA
特征:三相对称电动势-- 最大值相等,频率相同,相位互差 120º 。
转子
A
Y
B
ZS
N
XC
+
-定子
•
• •
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。
Em
Ae Be Ce•
A
X
Y
CB
ZS
N ••
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
Em
Ae BeCe
EB
EA
.
.
120°
120°120°
EC
.
2 、三相电源的连接 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。
图 10-2 三相绕组的星形接法
Ae
CeBe
A
X
Y
B
Z N
C
(中线或零线)
(端线或火线)
(火线)(火线)
相电压:火线与中线间的电压 。CBA uuu , ,
线电压:火线与火线间的电压 。CABCAB uuu , ,
三相四线制
uA
uB
uC
uAB
uBC
uCA
中点 N: X、 Y、 Z的公共点(与大地相接时称地线)
三相电源的星型联接
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
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。
显然三个线电压也是对称的。大小 ( 有效值 ) 均为UAB = UBC= UCA = UL = UP3
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 uC
A
比相电压 uC 超前 30 。
图 10-3 相电压与线电压的相量图
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) .
【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 2
π/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.
UL = UP3
3
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
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。
• 三相负载的星形联结如图 10-4 所示
图 10-4 三相负载的星形联结
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3
YPL 3UU
( 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。
【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 V220
3L
YP U
U
相电流 ( 即线电流 ) 为 A11A
20220YP
YP Z
UI
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
• 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。
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。
图 10-5 三相负载的三角形联结
2 特点 ( 1 ) 显然不管负载是否对称 ( 相等 ) ,电路中负载相电压 UP 都等于线电压 UL ,即
UP = 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
ZU
I PP
PL 3 II ( 3 )线电流
各线电流的相位比相应的相电流滞后 30 。
• 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。
【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 UP = UL , 则相电流 线电流
ZU
I PP
PL 3 II
在 Y 连接负载中,线电压则相电流等于线电流 IYL = IYP
YPL 3UU
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
333
1
3LU
练习:• 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?
线电压 380v
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。
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