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1、2004年8月,制作 曾令琴,主編 曾令琴,三相電源、負(fù)載連接方式及其電路分析,三相交流電路,主要授課內(nèi)容,第1章,三相交流電路,現(xiàn)代電力工程上幾乎都采用三相四線制。三相交流供電系統(tǒng)在發(fā)電、輸電和配電方面都具有很多優(yōu)點(diǎn),因此在生產(chǎn)和生活中得到了極其廣泛的應(yīng)用。 學(xué)習(xí)本章要求理解對稱三相交流電的概念;熟悉三相電路中相、線電壓電流的關(guān)系;掌握對稱三相電路的分析和計(jì)算方法;重點(diǎn)理解中線的作用;了解不對稱三相電路的簡單分析方法。,第1章,第3章 三相交流電路,3.1 三相電源的連接方式,3.2 三相負(fù)載的連接方式,3.3 三相電路的功率,第1章,3.1 三相電源的連接方式,1. 對稱三相交流電,X,B
2、,Y,C,Z,A,三繞組在空間位置互差120o,定子,轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子裝有磁極并以 的速度旋。三個線圈中便產(chǎn)生三個單相電動勢。,三相交流發(fā)電機(jī)示意圖,尾端: X Y Z,首端: A B C, ,第3頁,對稱三相交流電波形圖,大小相等,頻率相同,相位互差120。,對稱三相交流電 的特征,對稱三相電壓相量圖,第3頁,三相電源Y接時可向負(fù)載提供兩種電壓,2. 三相電源的星形(Y)連接方式,(中線)或(零線),三相四線制供電方式,A,C,B,N,相電壓UP,線電壓Ul,第3頁,火線對零線間的電壓。,三個相電壓是對稱的,UP相量圖,相電壓:,第3頁,火線對火線間的電壓。,三個線電壓也是對稱的,且超前與其相對應(yīng)
3、的相電壓30電角。,Ul相量圖,線電壓:,相、線電壓關(guān)系式,第3頁,線電壓與相電壓的通用關(guān)系表達(dá)式:,在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,多數(shù)用戶的 電壓等級為:,三相電源繞組還可以連接成三角形,但電源繞組三角接時只能向負(fù)載提供一種電壓:,電源線電壓Ul=繞組的感應(yīng)電壓UP。,第3頁,數(shù)量上線電壓是相電壓的1.732倍;在相位上超前線電壓超前與其相對應(yīng)的相電壓30.,驗(yàn)電筆的正確握法如下圖示:,你能說出對稱三相交流電的特征嗎?,你會做嗎?,三相四線制供電體制中,你能說出線、相電壓之間的數(shù)量關(guān)系及相位關(guān)系嗎?,電筆頭與被測導(dǎo)線接觸時,使氖管發(fā)光的是火線(或端線),不發(fā)光的是零線。,三個最大值相等、角頻率相
4、同、相位上互差120的正弦交流電。,第3頁,3.2 三相負(fù)載的連接方式,三相負(fù)載的一端連在一起與零線相接;另一端分別與火線相接的方式稱為: 星形接法,負(fù)載有兩種接法:,三相負(fù)載的首尾相連成一個閉環(huán),然后與三根火線相接的方式稱為: 三角形接法,第3頁,1.負(fù)載的Y形連接:,Y接負(fù)載的端電壓等于電源相電壓;,負(fù)載中通過的電流稱為相電流IP;,三相電源對稱、三相Y接負(fù)載也對稱的情況下,三相負(fù)載電流也是對稱的,此時中線電流為零。,火線上通過的電流稱為線電流Il;,中線上通過的電流稱為中線電流IN;,各相負(fù)載中通過的電流分別為:,中線電流:,顯然,第3頁,電源線電壓為380V,三相對稱負(fù)載Y接,Z=3+
5、j4,求:各相負(fù)載中的電流及中線電流。,設(shè),根據(jù)對稱關(guān)系可得:,由此例可得,對稱三相電路的計(jì)算可歸結(jié)為一相電路計(jì)算,其它兩相根據(jù)對稱關(guān)系可直接寫出。,第3頁,負(fù)載對稱時,問題及討論,Y形連接三相完全對稱時,零線可以取消。 稱為三相三線制。,中線是否可以去掉?,答:,第3頁,應(yīng)用實(shí)例-照明電路,正確接法:每組燈相互并聯(lián),然后分別接至各相電壓上。設(shè)電源電壓為:,當(dāng)有中線時,每組燈的數(shù)量可以相等也可以不等,但每盞燈上都可得到額定的工作電壓220V。,若三相不對稱,能否去掉中線?,第3頁,如果三相照明電路的中線因故斷開,當(dāng)發(fā)生一相燈負(fù)載全部斷開時或一相發(fā)生短路,電路會出現(xiàn)什么情況?,如果中線斷開,設(shè)又
6、發(fā)生A相短路,此時B、C相都會與短接線構(gòu)成通路,兩相端電壓均為線電壓380V,因此B、C相由于超過額定值而燒損。,由此可得,中線的作用是使Y接不對稱三相負(fù)載的端電壓保持對稱。,三相四線制Y接電路中,中線不允許斷開!,如果中線斷開,設(shè)A相燈負(fù)載又全部斷開,此時B、C兩相構(gòu)成串聯(lián),其端電壓為電源線電壓380V。 若B、C相對稱,各相端電壓為190V,均低于額定值220V而不能正常工作;若B、C相不對稱,則負(fù)載多(電阻小)的一相分壓少而不能正常發(fā)光,負(fù)載少(電阻大)的一相分壓多則易燒損。,*,第3頁,關(guān)于零線的結(jié)論,負(fù)載不對稱而又沒有中線時,負(fù)載上可能得到大小不等的電壓,有的超過用電設(shè)備的額定電壓,
7、有的達(dá)不到額定電壓,都不能正常工作。比如,照明電路中各相負(fù)載不能保證完全對稱,所以絕對不能采用三相三相制供電,而且必須保證零線可靠。,中線的作用在于,使星形連接的不對稱負(fù)載得到相等的相電壓。為了確保零線在運(yùn)行中不斷開,其上不允許接保險(xiǎn)絲也不允許接刀閘。,第3頁,1.負(fù)載的形連接:,接負(fù)載的端電壓等于電源線電壓;,負(fù)載中通過的電流稱為相電流IP;,火線上通過的電流稱為線電流Il;,各相負(fù)載中通過的電流分別為:,各線電流與相電流的關(guān)系為:,第3頁,電流相量圖,三相電源對稱、三相Y接負(fù)載也對稱的情況下,三相負(fù)載中的相電流iAB、iBC、iCA也是對稱的,火線上通過的三個線電流iA、iB、iC也對稱。
8、 由相量圖還可看出,在三相對稱情況下,線電流是相電流的1.732倍,相位滯后與其相對應(yīng)的相電流30。,由相量圖可看出:,線、相電流關(guān)系式為:,第3頁,負(fù)載對稱時:,三相總有功功率:,星形接法時:,三角形接法時:,3.3 三相電路的功率,第3頁,在三相負(fù)載對稱的條件下,三相電路的功率:,如何用兩個瓦特表測三相電路的功率?,測量方法如圖示,在兩瓦計(jì)法測量中,單獨(dú)一個功率表的讀數(shù)無意義!,第3頁,1.接零保護(hù)規(guī)定用于380V/220V三相中性點(diǎn)接地的供電系統(tǒng)中。,在三相四線制中點(diǎn)接地的系統(tǒng)中,低壓電氣設(shè)備按Y連接時,從負(fù)載中點(diǎn)引出導(dǎo)線,連接某些測量、保護(hù)作信號電路;或者讓電源中點(diǎn)(零線)與設(shè)備外殼連接,這種保護(hù)稱為接零保護(hù)。,安全用電,將電氣設(shè)備的金屬外殼及構(gòu)架,與接地裝置良好連接的保護(hù)稱為接地保護(hù)。當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣損壞使設(shè)備的金屬外殼帶電時,由于人體是與接地裝置并聯(lián),且人體電阻(最小800)遠(yuǎn)大于接地電阻(4),因此人接觸到帶電的外殼并不會觸電。,2.接地保護(hù)規(guī)定用于中性點(diǎn)不接地的三相供電系統(tǒng)中。,一些家用電器常常沒有接零保護(hù),室內(nèi)單相電源插座也往往沒有保護(hù)零線插孔。這時在室內(nèi)電源進(jìn)線上,用漏電保護(hù)自動開關(guān),可以起到安全保護(hù)作用。,第3頁,