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电工技术 教学课件 ppt 作者 刘永波 第4章

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    • 1、学习要点,第4章 三相交流电路,三相交流电源 三相负载的正确联接 三相交流电路电压、电流和功率计算 三相四线制电路中中线的作用,4.1 三相交流电源 4.2 三相负载的连接 4.3 三相电路的功率,第4章 三相交流电路,4.1 三相交流电源,由3个频率相同、振幅相同、初相位互差120的正弦电压源所构成的电源称为三相电源。由三相电源供电的电路称为三相电路。,三相电源由三相交流发电机产生的。在三相交流发电机中有3个相同的绕组。3个绕阻的首端分别用A、B、C表示,末端分别用X、Y、Z表示。这3个绕组分别称为A相、B相、C相,所产生的三相电压分别为:,星形联结:3个末端连接在一起引出中线(或零线),由3个首端引出3条火线(相线)。,每个电源的电压称为相电压,火线间电压称为线电压。,图4-3 三相电源的星形联结,由相量图可得:,可见,三个线电压幅值相同,频率相同,相位相差120。,注:此种接法如一相接反,将造成严重后果。,三角形联结:将三相绕组始末端依次相接,X与B,Y与C,Z与A相接,形成一个闭合回路,然后从三个连接点引出端线,如图4-4所示。显然这种接法只有三根导线,电源的线电压就等于相应的

      2、相电压。即,图4-4 三相电源的三角形联结,4.2 三相负载的连接,在三相电路中,每相负载中的电流应该一相一相地计算。在忽略导线阻抗的情况下,各相负载承受的电压就是电源对称的相电压,因此各相电流为:,图4-5 三相四线制电路,若负载对称,中线电流,由于对称三相负载的电流是对称的,因此只要求出三相中的任一相的电流,其他两相可以不必计算,只要根据对称性写出,这就是对称三相电路归结为一相的计算方法。,中线没有电流,中线也就没有存在的必要,这就产生了对称负载星形联结的三相三线制电路。,【例4-2】在下图所示电路中,电源电压对称,Up=220V;负载为电灯组,额定电压为220V,各相负载电阻分别为RA=5,RB=10,RC=20。求(1)负载相电压、负载电流及中线电流;(2)若A相短路,各相负载上的电压;(3)若A相断路,各相负载上的电压;(4)若A相短路而中线又断开,各相负载上的电压;(5)若A相断路且中线又断开时,各相负载上的电压。,解:(1)负载不对称,但由于有中线,因此负载的相电压等于电源的相电压,是对称的。各相的计算具有独立性,可分别计算。,设,则,中线电流为,(2)A相短路,如图4-

      3、9a所示,此时A相短路电流很大,将A相的熔断器熔断,由于中线的存在,B相和C相未受影响,其相电压仍为220V。,(3)A相断路,如图4-9b所示,由于有中线,B相和C相不受影响,图4-9 例4-2图,(4)A相短路且中线又断开的情况下,如图4-9c所示。由于A相负载短路,此时负载中性点 即为A,B相和C相电灯所加的电压为线电压380V,都超过其额定电压(220V),电灯将会被损坏。,图4-9 例4-2图,(5)A相断路,中线又断开时,如图4-9d所示,相当于B相和C相电灯组串联接在线电压UBC=380V电源上,B相负载和C相负载的电压分配,取决于两相电灯的电阻。,负载电压高于或低于其额定电压就不能正常工作,这是不允许的。,图4-9 例4-2图,由上面例题的分析可以看出,当负载不对称时,只要有中线,负载的相电压仍然是对称的,负载能够正常工作。一旦中线断开,负载的相电压就不对称,就会造成有的相电压过高,高于负载的额定电压;有的相电压过低,低于负载的额定电压,这都是不允许的。因此,为了保证负载的相电压对称,在三相四线制供电系统中,中线上不允许接熔断器,以免造成因无中线引起的事故。,4.2.2

      4、 三相负载的三角形联结,当三相负载每相的额定电压等于电源的线电压时,负载通常做三角形联结。由于各相负载直接接在两根相线之间,所以不论负载是否对称,其相电压总是对称的,都可以正常工作。负载的相电压等于电源的线电压。,图4-10 负载三角形联结,根据基尔霍夫电流定律,可求出各线电流为,当负载对称,即 ZAB=ZBC=ZCA=Z=|Z| 时,负载相电流是对称的,即,对称负载三角形联结时相、线电流相量图如图4-11。,图4-11,当相电流对称时,线电流也是对称的,线电流与相电流的关系为线电流大小是相电流的 倍,在相位上滞后于相应的相电流30,即,必须指出,如果三相负载不对称,则线电流与相电流之间不存在上述的数值关系和相位关系。 三相负载如何连接,要视电源电压和负载额定电压的情况而定。例如对于线电压为380V的三相电源,当三相电动机每相绕组的额定电压为220V时,应接成星形;若其额定电压为380V,应接成三角形。而照明负载一般都接成星形,且要求有中线。,【例4-3】 三角形联结的对称负载,每相负载的复阻抗Z=(6+j8),接于线电压为380V的三相电源上,试求负载的相电流和线电流。 解:由于负载对称,故可归结到一相来计算。,4.3 三相电路的功率,在三相电路中,不论负载是星形联结还是三角形联结,消耗的有功功率总是等于各相负载消耗的有功功率之和,即,三相负载总的无功功率等于各相负载的无功功率的代数和,即,三相负载的总视在功率,如果负载对称,各相电压和相电流相等,相位差也相等,因此各相的有功功率相等,无功功率相等,即,总有功功率、总无功功率和总视在功率与相电压、相电流的关系为,负载对称时,总有功功率、总无功功率和总视在功率与线电压和线电流的关系,上述各式中的角是对称负载中任意某相的相电压与相电流的夹角。,【例4-4】 线电压为380V的三相电源上接有两组对称的三相负载:一组是三角形联结的电感性负载,每相阻抗Z=(29+j21.7);另一组是星形联结的电阻性负载,每相电阻R=10,电路如图4-12所示。试求:(1)各组负载的相电流;(2)电路的线电流;(3)三相总有功功率。,(1)由于负载对称,所以计算一相即可,其他两相可以推知。对于三角形联结的负载,其相电流为,图4-12 例4-4电路图,对于星形联结的负载,其相电流为,

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