《相电路的分析》PPT课件.ppt

1.三相电路,三相电路由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成。,三相电路的优点,1.三相电路,1.对称三相电源的产生,对称三相电源是三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差1200的正弦电源。,通常由三相发电机产生，三相绕组在空间互差120，当转子以均匀角速度转动时，在三相绕组中产生感应电压，从而形成对称三相电源。,三相交流发电机示意图,1.三相电路,:直流励磁的电磁铁,三相绕组示意图,电枢绕组及其电动势,1.三相电路,1.三相电路,瞬时值表达式,A、B、C 三端称为始端，X、Y、Z 三端称为末端。,波形图,1.三相电路,相量表示,对称三相电源的特点,1.三相电路,正序(顺序)：ABCA,负序(逆序)：ACBA,三相电源各相经过最大值的先后顺序。,对称三相电源的相序,相序的实际意义：,以后如果不加说明，一般都认为是正相序。,正转,反转,三相电机,1.三相电路,2.三相电源的连接,（1）星形连接(Y连接),X,Y,Z 接在一起的点称为Y联接三相电源的中性点，用N表示。,1.三相电路,（2）三角形联接(联接),三角形联接的三相电源没有中点。,注意,1.三相电路,3.三相负载及其联接,(1)星形联接,三相电路的负载由三部分组成，其中每一部分称为一相负载，三相负载也有二种联接方式。,称三相对称负载,1.三相电路,(2)三角形联接,称三相对称负载,1.三相电路,4.三相电路,三相电路就是由对称三相电源和三相负载联接起来所组成的系统。工程上根据实际需要可以组成：,当电源和负载都对称时，称为对称三相电路。,注意,1.三相电路,三相四线制,1.三相电路,三相三线制,1.三相电路,5 对称三相电路线电压(电流)与相电压(电流)的关系,（1）名词介绍,端线(火线)：始端A,B,C 三端引出线。,中线：中性点N引出线，连接无中线。,1.三相电路,相电压：每相电源（负载）的电压。,线电压：端线与端线之间的电压。,1.三相电路,线电流：流过端线的电流。,相电流：流过每相的电流。,1.三相电路,负载的相电压：每相负载上的电压。,负载的线电压：负载端线间的电压。,1.三相电路,6 相电压和线电压的关系,Y联接,1.三相电路,利用相量图得到相电压和线电压之间的关系：,一般表示为：,线电压对称(大小相等，相位互差120o),1.三相电路,对Y联接的对称三相电源,所谓的“对应”：对应相电压用线电压的 第一个下标字母标出。,(1)相电压对称，则线电压也对称。,(3)线电压相位领先对应相电压30o。,结论,1.三相电路,联接,线电压等于对应的相电压,以上关于线电压和相电压的关系也适用于对称星型负载和三角型负载。,注意,1.三相电路,联接电源始端末端要依次相连。,正确接法,I=0 电源中不会产生环流,错误接法,I 0 电源中将会产生环流,1.三相电路,7 相电流和线电流的关系,Y联接,Y联接时，线电流等于相电流。,结论,1.三相电路,联接,结论,联接的对称电路：,(2)线电流相位滞后对应相电流30o。,2.三相电路的分析计算,三相负载,不对称三相负载：不满足ZA=ZB=ZC 如由单相负载组成的三相负载,三相负载的联接三相负载也有Y和两种接法，至于采用哪种方法，要根据负载的额定电压和电源电压确定。,2.三相电路的分析计算,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。,2.三相电路的分析计算,(1)联结形式,N 电源中性点,N负载中性点,负载星形联结的三相电路,2.三相电路的分析计算,(2)分析计算,1)负载端的线电压电源线电压2)负载的相电压电源相电压,3)线电流相电流,4)中线电流,Y 联结时：,2.三相电路的分析计算,(3)对称负载Y联结三相电路的计算,所以负载对称时，三相电流也对称。,负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。,负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。,2.三相电路的分析计算,2.三相电路的分析计算,2.三相电路的分析计算,中性线电流,(2)三相负载不对称（RA=5、RB=10、RC=20）分别计算各线电流,2.三相电路的分析计算,中性线电流,2.三相电路的分析计算,2.三相电路的分析计算,解:(1)A相短路,中性线未断,此时电流经端线、短路体、中线与A相电源构成通路。回路中产生很大的短路电流，将A相熔断丝熔断，A相负载的电压和电流均为零，A相电灯全部熄灭。而B相和C相未受影响，其相电压仍为220V,正常工作。,2.三相电路的分析计算,A相短路,中性线断开时,此时负载中性点N即为A,因此负载各相电压为,此情况下，B相和C相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（220V)，这是不允许的。,2.三相电路的分析计算,(2)A相断路,B、C相灯仍承受220V电压,正常工作。,中性线未断,中性线断开,变为单相电路，如图(b)所示,由图可求得,2.三相电路的分析计算,（1）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。（2）中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。（3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。,结论,2.三相电路的分析计算,求例1电路中性线断开时负载的相电压及相电流。,则节点电压,负载电压,2.三相电路的分析计算,不对称三相负载做星形联结且无中性线时,三相负载的相电压不对称。照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。,2.三相电路的分析计算,2.三相电路的分析计算,画出一相计算图,2.三相电路的分析计算,负载三角形联结的三相电路,(1)联结形式,线电流:流过端线的电流,相电流:流过每相负载的电流、,2.三相电路的分析计算,(2)分析计算,负载相电压=电源线电压,即:UP=UL,一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称,即,相电流,UAB=UBC=UCA=Ul=UP,线电流不等于相电流,2.三相电路的分析计算,线电流,相量图,负载对称时,相电流对称，即,为此线电流也对称,2.三相电路的分析计算,三相负载的连接原则,负载的额定电压=电源的线电压,负载的额定电压=电源线电压,应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。,2.三相电路的分析计算,对称三相电路，电源线电压为380V，|Z1|=10，cos1=0.6(感性)，Z2=j50。,求：线电流、相电流，画出相量图(以A相为例)。,画出一相计算图,2.三相电路的分析计算,2.三相电路的分析计算,根据对称性，得B、C相的线电流、相电流：,由此可以画出相量图：,30o,53.1o,18.4o,3.三相功率,无论负载为Y或联结，每相有功功率都应为 Pp=UpIpcosp,对称负载联结时：,对称负载Y联结时：,当负载对称时：P=3Up Ipcosp,同理,所以,相电压与相电流的相位差,3.三相功率,正误判断,对称负载 Y联结,3.三相功率,有一三相电动机,每相的等效电阻R=29,等效感抗XL=21.8,试求下列两种情况下电动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：(1)绕组联成星形接于UL=380V的三相电源上;(2)绕组联成三角形接于UL=220V的三相电源上。,(1),3.三相功率,(2),比较(1),(2)的结果:,有的电动机有两种额定电压,如220/380V。当电源电压为380V时,电动机的绕组应联结成星形；当电源电压为220V时,电动机的绕组应联结成三角形。,在三角形和星形两种联结法中,相电压、相电流以及功率都未改变，仅三角形联结情况下的线电流比星形联结情况下的线电流增大 倍。,3.三相功率,各负载的相电流,由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。,3.三相功率,负载三角形联接时，其相电流为,负载星形联接时，其线电流为,(2)电路线电流,3.三相功率,一相电压与电流的相量图如图所示,3.三相功率,(3)三相电路的有功功率,3.三相功率,三相对称负载作三角形联结，UL=220V，当S1、S2 均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率P=4.5kW，试求:1)每相负载的电阻和感抗；2)S1合、S2断开时,各电流表读数和有功功率P；3)S1断、S2闭合时,各电流表读数和有功功率P。,3.三相功率,(1)由已知条件可求得,3.三相功率,2)S1闭合、S2断开时,流过电流表A、C 的电流变为相电流IP，流过电流表B 的电流仍为线电流IL。,IA=IC=10A IB=17.32 A,因为开关s均闭合时每相有功功率P=1.5kW,当 S1合、S2断时，ZAB、ZBC 的相电压和相电流不变，则PAB、PBC不变。,P=PAB+PBC=3 kW,3.三相功率,3)S1断开、S2闭合时,IB=0A,I1 仍为相电流IP，I2 变为1/2IP。,IA=IC=10A+5A=15A,I2 变为1/2IP，所以 AB、BC 相的功率变为原来的1/4。,P=1/4 PAB+1/4 PBC+PCA=0.375 W+0.375 W+1.5 W=2.25 kW,3.三相功率,某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40瓦 日光灯210盏(cos1=0.5)，60瓦白炽灯90盏(cos2=1),它们的额定电压都是220V，由380V/220V的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下,线路电流为多少？,解:(1)该照明系统与电网连接图,3.三相功率,3.三相功率,3.三相功率,某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？,解:(1)本系统供电线路图,3.三相功率,(2)当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V电压，所以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。,(3)因为三楼灯多于二楼灯即 R3 R2,所以三楼灯比二楼灯暗。,3.三相功率,安全用电技术,安全用电常识,通过人体的电流达到5mA时，人就会有感觉，达几十mA时就能使人失去知觉乃至死亡。触电的后果还与触电的时间有关，触电时间越长就越危险。通过人体的电流一般不能超过710mA。,为了减少触电危险，一般使用36V以下的安全电压。在特别潮湿的场所，应采用12V以下的电压。,3.三相功率,安全用电技术,几种触电方式,3.三相功率,安全用电技术,几种触电方式,