三相交流电路

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三相交流电路

三相交流电路

eC
ωt
若用相量及相量图表示,则为: 若用相量及相量图表示,则为:
& = E∠00 EA & E B = E ∠ − 120 & = E ∠ 120 0 E
C
0
满足这种关系的三 相交流量称为对称 的三相交流量。 的三相交流量。
& EC
& & EB + EC
& EA
& & & EA + EB + EC = 0
BN
& UAN(Up )
& UBN
1 0 Ul = U p cos30 2 Ul = 3U p
& −UCN U & BC
& = U −U = 3U ∠300 & U BC & BN & CN BN & = U −U = 3U ∠300 & UCA & CN & AN CN
& = 3U ∠300 & U AB AN
相电流(负载中的电流 相电流 负载中的电流) 负载中的电流
(1)负载不对称时,各相单独计算。 )负载不对称时,各相单独计算。
& U AB = U l ∠0 0 & = U ∠ − 120 0 U BC l & = U ∠120 0 U
CA l
& = 1 U ∠ − 300 = U ∠ − 300 U AN l p 3 & = 1 U ∠ − 1500 = U ∠ −1500 U BN l p 3 & = 1 U ∠900 = U ∠900 U CN l p 3
星形联接( ) 星形联接(Y) 三相交流电源的联接 三角形联接( 三角形联接(△)

三相交流电路

三相交流电路

三、三相负载的功率
• 若三相负载对称,各相负载相电压、相电流的 有效值相等,功率因数也相等,因此上式可写成 为
P 3UPIP cos 3PP Q 3UPIP sin 3QP
S PP2 QP2
式中,阻抗角是指负载相电压和相电流之间 的相位差,而不是线电压和线电流之间的相位差。
二、负载的三角形连接
• 把三相负载分别接在三相电源每两根相线之间
的接法称为三角形连接(常用“Δ”标记)
• 在三角形连接中,负载的相电压和电源 的线电压大小相等,即 Ul U P 。
• 三相对称负载做三角形连接时的相电压 是作星形连接时的相电压的 3 倍。
• 线电流和相电流的关系为
Il 3IP
S1
Hale Waihona Puke Pcos
50 0.4
125VA
而电源的容量S=50kVA,因此其所能负载的 荧光灯的盏数为
S 5000 N1 S1 125 40
• 由于白炽灯是纯电阻器件,其功率因数为1, 因此其所能负载的白炽灯的盏数为
N2

S P

5000 50
100
• 又如,某用户所需有功功率为50kW,当功率 因数0.4时需要125 kVA(=50kW/0.4)的变压 器;如果将功率因数提高到0.9,变压器的容量只 要55 kVA(=50kW/0.9)就行了。
a)电路原理图
b)电流相量图
• 电压为380/220V,取任意相线与中线构成 220V供电线路供一般家庭用,三根相线间电压为 380V,供三相交流电机使用。这种星形连接方式 (常用“Y”标记)向外供电的体制,称为三相四 线制 。
• 在中线接地的情况下,各相相电压即等于三 根相线端的电位值,则三个线电压为

第3章三相交流电路

第3章三相交流电路
uC +
C
O

–Um
2
t
对称三相电压的波形图
对称三相电压相量图
三相交流电压出现正幅值 (或相应零值)的顺序称为相序。
A→B→C→A→ ,称为
正相序(正序或顺序)。
反之,B→A→C→B→或 C→B→A→C→,称为反相序
(反序或逆序)

UC 120°
120°

UA
120°

UB
分析问题时一般都采用正相序。


IC
UC ZC

U P120
Z

Il 120

φA= φB = φC = φ 线电流也对称
中线电流,I• N


I A

IB

IC

0
为零
iA
+
对称负载电压电流相量图
uA
N –– – uB
+ uC
+
iN
Z

UC •
N
Z
IC
iB
Z

IB
iC

UB

UA

IA
负载对称时,中线电流为 零,所以可以去掉中线,成 为三相三线制电路。
生感应电动势 e ,其方向为由
AX。
合理设计磁极形状,使磁通按正弦规律分布,
线圈两端便可得到单相交流电动势。
eAX = 2E sinω t
交流发电机
三相交流发电机组成
电枢,亦称定子 磁极,亦称转子
Y

定子中放三个线圈:
A 定子

S
Z

三相交流 电路

三相交流 电路

(4-12)
由此可见,在三相四线制中,三相对称负载中性线不起作用,故可将
中性线省去,则成为三相三线制系统。厂矿为三相电动机供电的线路
就采用三相三线制。如图4-6所示
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4.2 负载星形联结三相电路
在低压配电系统中,都采用三相四线制,提供220V和380V两种电压 等级。以满足不同负载额定电压的要求。在该供电系统中,三相负载 多为不对称负载,中性线中有电流通过,此时中性线是不能省去的, 且要求中性线具有一定的强度,中性线上不允许安装开关和熔断器。 正是因为有了中性线,跨接在中性线和相线之间的单相负载,其端电 压始终保持为额定电压(相电压)而正常工作。若中性线断开,则会使 有的负载端电压升高,严重时还会烧毁负载,有的负载端电压降低而 无法正常工作,下面以例子说明中性线的作用。
2. 线电压和相电压 负载星形联结时,负载两端的电压等于电源的相电压,其大小等于电
源线电压的 1 . 3. 线电流和相3电流
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4.2 负载星形联结三相电路
三相电路中,相线中流过的电流称为线电流。如
.
.
.
.
IU
.
、IV
、IW. ;流过每
相负载的电流,称为相电流,如 I UN 、IVN 、IWN 。显然,相电流等于相
三相电路的几个重要概念。 1. 三相四线制 三相电源星形联结,分别从三相绕组的始端和中性点引出四根线,这
种供电系统,称为三相四线制。其中,从始端U1、V1、W1引出的三 根导线称为相线,常用L1、L2、L3表示。在配电装置的母线上,分别 涂以黄、绿、红三种颜色表示,从中性点引出的导线称为中性线,一 般涂以黑色或淡蓝色。
4-1(a)为三相发电机原理图。在发电机的定子中嵌有三相电枢绕组,

第3章(三相交流电路)

第3章(三相交流电路)

IN
I zA
I zC
Z3
ZA N'
IB
IC
ZB
I zB
相电流:各相负载的电流,正方向与相电压的极性一致。 线电流:端线中的电流,正方向从电源流向负载。
中线电流:中线中的电流,正方向从负载流向电源。
三相对称负载:各相负载的大小、性质完全相同。
(2)负载Y接三相电路的计算
LA UA N UB UC N LB LC – + UA –
三个最大值相等、角 频率相同、相位上互差 120°的正弦交流电。
(2) 三角形连接(Δ)
LA
CA
+ – +

U AB U
结论:电源Δ 形联结时 线电压U l 相电压Up
LB
UBC U BC

+ LC
第三节 三相电路中负载的连接
1. 三相负载
分类
负载
三相负载:需三相电源同时供电
三相电动机等
u eA eB eC
ωt
eA Em sin t eB Em sin( t 120 ) eC Em sin( t 120)
相量表示
0
T
E A E 0 E
UC
E 120 E ( 1 j 3 ) EB 120° 2 2 E 120 E ( 1 j 3 ) EC 2 2
第3章 三相交流电路
三相交流电源 三相电路负载的连接 三相电路的功率
0
引 言
单相交流电路:它的电源是一个交流电动势; 三相交流电路:它是由三个频率相同、幅值相等、 相位互差120°的电动势作为电源。
三相交流电路优点:

三相正弦交流电路

三相正弦交流电路

IA
IC 3ICA 30 U BC
所以负载对称时三角形接法旳特点:
A
iA
uCA uAB
iAB
iCA
B
iB
C uBC iC
iBC
负载对称三角
形接法,负载
两端旳电压等
于电源旳线电
压;线电流是 相电流旳 3倍, 相位落后相应 旳相电流30°。
U Il
p负载3IpU l
30
各电流旳计算
A
每相负载电流
S Y•
CZ 首端 末端
C
N 三线圈空间位置
各差120o
X
转子装有磁极并以
旳速度旋转。三个
线圈中便产生三个单相电动势。
定子 Z

B 转子
二、对称三相正弦量旳体现式
一般以A相电压uA为参照正 弦量
记为uA 2U sin tV
uB 2U sin(t 120 )V uC 2U sin(t 120 )V
星形接法时: Ul 3U p Il I p
三角形接法时: Ul U p Il 3I p
P 3 Ul Il cos
在三相负载对称旳条件下,三相电路旳功率:
有功功率:P 3Ul Il cos 无功功率:Q 3Ul Il sin
视在功率:S 3Ul Il
瞬时功率p
p uAiA uBiB uCiC
2.5 三相正弦交流电路
§2.5.1 对称三相正弦量
三相制: 三个电压源,频率相同,波形相同,相位不 同, 由它们构成旳供电体系。 对称三相正弦量:三个频率相同,幅值相同,相位互 差120度旳正弦电流或电压。
一:对称三相正弦量旳产生
由三相交流发电机产生。
对称三相交流电旳产生

三相交流电

三相交流电

使用
中国民用供电使用三相电作为楼层或小区进线,多用星形接法,其相电压为220V,而线电压为381V(近似值), 需要中性线,一般也都有地线,即为三相五线制。而进户线为单相线,即三相中的一相,对地或对中性线电压均 为220V。一些大功率空调等家用电器也使用三相四线制接法,此时进户线必须是三相线。
工业用电多使用6kV以上高压三相电进入厂区,经总降压变电所、总配电所或车间变电所变压成为较低电压 后以三相或单相的形式深入各个车间供电。
形成
为保证发电机的稳定运行,发电机至少需要三个绕组,理论上发电的相数可以更高,但三相最经济,因此世 界各国普遍线)间的电压叫相电压,其有效值用UA、UB、UC表示;相线间的电压叫线电压, 其有效值用UAB、UBC、UCA表示。因为三相交流电源的三个线圈产生的交流电压相位相差120°,三个线圈作星形 连接时,线电压等于相电压的根号3倍。我们通常讲的电压是220伏,380伏,就是三相四线制供电时的相电压和 线电压。
电流电压关系
三相电的系统,有二种不同的方式描述电压及电流,一种是由输电线的观点,另一种则是由电源或负载的观 点。
三相电的输电线为三条相线,线上流过的电流称为线电流,而二条相线之间的电压则为线电压。 若考虑三相电源或负载,流过任何一相电源或负载的电流称为相电流,任一相电源或负载二端的电压则为相 电压。 二种电压及电流的数学关系,则依其使用三角形或星形接法而有所不同,若三相的电源或负载平衡时: 星形接法的三相电,线电压是相电压的根号3倍,而线电流等于相电流。 三角形接法的三相电,线电压等于相电压,而线电流等于相电流的根号3倍。
供电时,引出四根线:从中点O引出的导线称为中线(中性线),居民供电中称为零线;从三个线圈的首端引出 的三根导线称为A线、B线、C线,统称为相线或火线。在星形接线中,如果中点与大地相连,中线也称为地线,也 叫重复接地。我们常见的三相四线制供电设备中引出的四根线,就是三根火线一根地线。

电工电子第4章 三相交流电路

电工电子第4章 三相交流电路
Um
uA
uB
uC
UA
120°

0 –Um

2
t
UB
三相交流电压出现正幅值(或相应零值)的顺序 称为相序。在此相序为A B C 。 三相交流电路分析时一般都采用这种相序。
4.1.2 三相电源的星形联接
相线
电源三相绕组首端 与末端之间的电压称为 相电压; 其有效值用UA 、 UB、 UC表示或一般用UP 表示。 两条相线之间的电压 称为线电压。 其有效值用 UAB、UBC、 UCA表示或一 般用Ul 表示。 线、相电压之间的关系
30o IAB

IB = 3 IBC
• IC = 3 ICA __ Il = 3 I P


-30 -30
UBC

__ 在大小关系上,线电流是相电流的 3 倍,在相位上,线 电流比相应的相电流滞后30º。
IA

ICA

4.3 三相电路的功率
i u 无 源
2
U
2I

S

Q
u=
Usint i=
2、不对称负载星形联接的三相电路
A
+ iA uA ZA iN – N N – – ZB uB iB ZC + B uC + iC
C
负载不对称时电压、电流的相量图
UC

IC

IB
UB


IN

UA IA


图中,若负载不对称,即各相负载的复数阻抗 不相同,则各相负载的相电流不对称。
UA IA = —— ZA

ZA
N
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eA Em sin t eB Em sin( t 120) eC Em sin( t 120)


用相量表示为
j0 EA Ee
Ee j120 EB j120 EC Ee
对称三相电动势的波形图与相量图如图4.1所示。

中(性)点N:将三相交流发电机三个绕组的末端X、Y、Z 连接在一点,成为一个公共点。

从中点N引出的导线称为中线,当中点接地时,又叫零线。
始端A、B、C分别与负载相连,从始端A、B、C引出的 三根导线称为端线(又叫火线)。

端线A、B、C之间的电压(即火线与火线之间的电压)称 为线电压,如 、 、 。
4.1.2 三相电源的连接
在采用三相制的电力系统中,作为三相电源 的三相交流发电机的3个绕组并不是单独供电的,
而是按照一定方式连接起来,形成一个整体,三
相电源的连接有星形(亦称Y形)接法和三角形(亦 称 △ 形)接法两种。
1. 三相电源的星形(Y形)连接 如图4.2所示为三相电源的星形(Y形)连接,
图4.3 相电压与线电压的相量图
2. 三相电源的三角形(△形)连接
如图4.4所示为三相电源的三角形(△形)连接,将 三相交流发电机的3个绕组的始、末端依次连接成一个 回路,即将A相绕组的末端X与B相绕组的始端B相连, B相绕组的末端Y与C相绕组的始端C相连,C相绕组的 末端Z与A相绕组的始端A相连,三相电源的三角形连 接只有3个连接点,没有中点,不能引出中线,从这3 个连接点处引出3根导线就是火线,分别与负载相连, 这种没有中线、只有3根相线的输电方式叫做三相三线 制。
图4.1 对称三相电动势的波形图和相量图
显然,3个电动势的瞬时值或相量值之和等于零,即
eA eB eC 0 E E 0 EA B C
2. 相序 3个电动势在相位上除了依次相差之外,在时间上还存在 先后次序关系,即所谓的相序。三相电动势达到正的最大 值(或相应零值)的先后次序叫做三相电动势的相序。
U U U 端线中的电流称为线电流,线电压和线电流的有效值分别 用 和 表示。
AB BC CA

Ul
Il

电源每一相(端线与中线之间)的电压称为相电压,
如U 、 U
AN
BN
、 U
CN


各相电源中的电流称为相电流,相电压和相电流的有效 I U 值分别用 和p 表示。
p

由3根相线和1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)。
(1)正序或顺序:eA超前eB 120,eB超前eC 120,而eC 又超前eA 120,则相序为A—B—C—A;
(2)负序或逆序:eA超前eC 120,eC超前eB 120,而eB
又超前eA 120,则相序为A—C—B—A。
如无特别说明,三相电动势均采用正相序。在电力系 统中,相序是一个十分重要的概念,相序一旦确定,便不 可随意更改,这样才能保证电力系统安全可靠地运行。
对于图4.2所示的三相星形电源,有
U AB U AN U B N U U U BC BN CN U CA U CN U AN

图4.2 三相电源的星形连接
上式适用于任意三相正弦电源,当三相电源对称时,设A 相电压初相为零,则有

发电机的转子铁芯上绕有励磁绕组(用直流励磁),当励磁 绕组中通以直流电,在转子中产生磁场。选择合适的磁极 表面形状和励磁绕组的布置情况,定子与转子间的气隙中 的磁感应强度将按正弦规律分布。

对称三相电动势:振幅相等、频率相同,在相位上彼此 相差120的3个电动势。 三相电动势瞬时值的数学表达式为
j0 U AN U e
U BN U CN
j120 U e j120 U e
o
所以
U AB U AN U BN U BC U BN U CN U CA U CN U AN
3U e 3U e 3U e
j30
U le
j90
j150
j90 U le j150 U le
j30
由上式可以得到
Ul 3U
可见,对称三相星形连接电源的3个线电压和3个相
电压一样也是对称的。线电压等于相电压的 3 倍,例如 在低压配电系统中相电压为220V,线电压为380V,此 类系统能给负载提供两种电压。线电压比相应的相电压 超前30,相量图如图4.3所示。
项目四 三相交流电路
(时间:4次课,8学时)
三相正弦交流电源在生产中应用极为广泛,不仅应
用在三相电路中,而且也可以应用在单相电路中,即仅 利用三相交流电源中的一相。三相电源之所以得到广泛 应用,就在于有许多优点:在输送相同功率的情况下, 三相交流发电机、变压器、电动机较单相设备具有结构 简单、体积小、价格低廉、性能好、工作可靠等优点; 在输送相同电能,距离和线路损失相同的情况下,采用 三相制输电比单相制节省材料,从而降低成本。目前各 国的电力系统中电能的发、送、配一般都采用三相制, 三相系统是由三相电源、三相负载和三相输电线路3部 分组成。
项目四

三相交流电路
任务一 三相正弦交流电源 任务二 三相电路的计算 任务三 三相电路的功率
任务四 安全用电常识
任务一 三相正弦交流电源

4.1.1 三相正弦交流电动势 的产生Leabharlann 4.1.2 三相电源的连接
4.1.1 三相正弦交流电动势的产生
1. 对称三相电动势的产生

三相正弦交流电动势是由三相交流发电机产生的。 三相交流发电机主要是由定子和转子两大部分组成。在定 子铁芯的内圆周表面的凹槽内,装有结构完全相同、在空 间彼此相隔机械角的3个绕组A-X、B-Y、C-Z,分别称 为A相绕组、B相绕组、C相绕组。 A、B、C分别是3个绕组的始端(或首端); X、Y、Z分别是3个绕组的末端(或尾端)。
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