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电工电子教案3.1 三相交流电概述


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第一章
第四节

电工基础知识
三相交流电路

第四节 三相交流电路
【学习目标】 1.理解三相对称电动势、相序的概念; 2.掌握三相对称电动势的表示法。 【重点难点】 三相对称电动势的特点及其表示方法

第四节

三相交流电路

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一、三相交流电势
?三相交流电源是由三相交流发电机中的三相绕 组提供的; ?三相交流发电机产生的三个电动势最大值相等、 频率相同、相位互差120? ,称为三相对称电动势。

第四节 三相交流电路
? 一、三相交流电势

eU ? E m sin ?t
e V ? E m sin(?t ? 120 )
?

e W ? E m sin(?t ? 120 )
?

U

V

W

二、三相对称电动势的表示法
(1)三角函数式: (2)波形图: (3)相量图:
eU ? E m sin ?t e V ? E m sin(?t ? 120? )
e W ? E m sin(?t ? 120? )

三、相序
?三相电动势到达最大值(或零)的先后次序称为 相序; ?U-V-W-U称为正相序或顺相序;U-W-V-U称为负 相序或逆相序,如无特别说明,一般三相对称电动 势都是指正相序 ; ?通常采用黄、绿、红三种颜色标识U、V、W三相。

第一节 三相交流电概述
【课堂练习】 若三相对称电动势V相的瞬时值表达式为
e V ? 220 2 sin(?t ? 30? )V ,请写出其余两相的瞬时

值表达式,画出它们的相量图。

第一节 三相交流电概述
【课堂小结】 一、三相交流电源 二、三相对称电动势的表示法 1.三角函数式 2.波形图 3.相量图 三、相序

二、 三相电源的连接
【学习目标】 1.掌握三相电源绕组Y和△联结时的正确连接 方法; 2.理解三相电源Y、△联结时的相电压与线电 压的关系。 【重点难点】 三相电源Y联结时线电压与相电压的关系

二、 三相电源的连接
一、三相电源的星形(Y形)联结

1.连接方法
?星形(Y形)联结是把三相绕组的末端U2、V2、 W2连接在一起,然后由中性点N及绕组的首端U1、 V1、W1分别向外引出连接线;
?星形联结的三相交流电源 有四根输电线(三根相线一 根中性线),因此,这种 供电系统也称为三相四线制;
Up
UL

一、三相电源的星形(Y形)联结
2.线电压与相电压的关系
?任意两根相线之间的电压称为线电压 ,各相线 与中性线之间的电压叫做相电压; ?线电压与相电压的关系为:
? ?U ? ?U ? ? U UV U V ? ? ? ? ? U VW ? U V ? U W ? ? ? ? ? U WU ? U W ? U U ? ?

一、三相电源的星形(Y形)联结
2.线电压与相电压的关系
(1)线电压的大小等于 相电压的 3 倍,即:

U L ? 3U p
(2)各线电压在相位上 比对应的相电压超前30? 。

二、三相电源的三角形(Δ形)联结
1.连接方法
?把三个绕组的首端和末端依次相接,使其构成 闭合回路,再从这三个连接点引出三根相(端) 线; ?这种只用三根端线 供电的方式称为三相 三线制。

二、三相电源的三角形(Δ形)联结
2.线电压与相电压的关系
?三相绕组作三角形联结时,线电压等于相电压, 故对负载只能提供一种电压; ?三相电动势是对称的,所 以它们的相量和为零 ; ?三相发电机绕组通常不作 三角形联结 。

U L△ ? U P △

第二节 三相电源的连接
【课堂练习】 请通过相量图来分析三相电源绕组作 Y 和△联 结时,若有一相绕组的首尾端接反,将会产生怎样 的后果?

第二节 三相电源的连接
【课堂小结】 一、三相电源的星形(Y形)联结 1.连接方法 2.线电压与相电压的关系 二、三相电源的三角形(Δ形)联结 1.连接方法 2.线电压与相电压的关系

三、 三相负载的连接
【学习目标】 1.理解三相负载Y、△联结时相电压和线电压、相 电流和线电流之间的关系; 2.掌握三相对称电路电压和电流的计算; 3.理解中性线的作用。 【重点难点】 三相对称电路的计算 中性线的作用

一、三相负载的星形(Y形)联结
1.连接方法
把三相负载分别接在三相电源的一根相线和中性线 之间的接法,称为三相负载的星形(Y形)联结。

一、三相负载的星形(Y形)联结
1.连接方法
把三相负载分别接在三相电源的一根相线和中性线 之间的接法,称为三相负载的星形(Y形)联结。

W

V

IP

一、三相负载的星形(Y形)联结
2. 电压和电流
?各相负载上的相电压等于电源的相电压; ?通过每相负载的电流叫做相电流IYP ; ?通过端线的电流叫做线电流IYL ; ?通过中性线的电流叫做中性线电流 I ? ;
N

?各电流之间的关系为 :

IYL
IYP

IP

一、三相负载的星形(Y形)联结
2. 电压和电流
?各相负载上的相电压等于电源的相电压; ?通过每相负载的电流叫做相电流IYP ; ?通过端线的电流叫做线电流IYL ; ?各电流之间的关系为 : ? I

I YP ? I YL

N

IYL
IYP

IP

一、三相负载的星形(Y形)联结
2. 电压和电流
?各相负载上的相电压等于电源的相电压; ?通过每相负载的电流叫做相电流IYP ; ?通过端线的电流叫做线电流IYL ; ?各电流之间的关系为 :

I YP ? I YL

IYL
IYP

UYP

IP

一、三相负载的星形(Y形)联结
2. 电压和电流
?各相负载上的相电压等于电源的相电压; ?通过每相负载的电流叫做相电流IYP ; ?通过端线的电流叫做线电流IYL ; ?各电流之间的关系为 : ? I

I YP ? I YL
UP

N

IYL
IYP

UYP

IP

一、三相负载的星形(Y形)联结
2. 电压和电流
?各相负载上的相电压等于电源的相电压; ?通过每相负载的电流叫做相电流IYP ; ?通过端线的电流叫做线电流IYL ; ?各电流之间的关系为 : ? I

I YP ? I YL
UP=UYP
UP

N

IYL
IYP

UYP

IP

一、三相负载的星形(Y形)联结
2. 电压和电流
?各相负载上的相电压等于电源的相电压; 3 ?通过每相负载的电流叫做相电流IYP ; ?通过端线的电流叫做线电流IYL ; ?各电流之间的关系为 : ? I

I YP ? I YL
UP=UYP UL= 3 UP= 3UYP
UL UP

N

IYL
IYP

UYP

IP

一、三相负载的星形(Y形)联结
2. 电压和电流
?如果三相负载对称,则流过每相负载的相电流 也是对称的 ; ?如果三相负载对称,中性线电流为零,中性线 可以省去 。 ?思考: 实际生产中中性线为什么不能省,而且还要加固?

IP

一、三相负载的星形(Y形)联结
3. 中性线的作用
?中性线的作用就在于使星形联结的三相不对称 负载能够获得对称的电源相电压,保证负载正常 工作 ; ?在三相四线制供电系统中,规定中性线上不允 许安装开关和熔断器,而且中性线常用钢芯导线 来加强其机械强度; ?在连接三相负载时,应尽量使其平衡,以减小 中性线电流。

二、三相负载的三角形(Δ形)联结
1.连接方法
把每相负载分别接在三相电源的每两根相线 之间的接法称为三相负载的三角形联结。

二、三相负载的三角形(Δ形)联结
2. 电压和电流
?在△联结中,不论负载是否对称,各相负载所 承受的相电压均为电源的线电压; ?相电流和线电流的关系为:

? ?I ? ?I ? I U u w ? ?I ? ?I ? I V v u ? ?I ? ?I ? I
W w

? ? ? ? ? v? ?

二、三相负载的三角形(Δ形)联结
2. 电压和电流
?当三相负载对称时,三个相电流是对称的,三 个线电流也是对称的,它们之间的关系为: (1)线电流是相电流的 3倍,即:
I △L

I△P

二、三相负载的三角形(Δ形)联结
2. 电压和电流
?当三相负载对称时,三个相电流是对称的,三 个线电流也是对称的,它们之间的关系为: (1)线电流是相电流的 3 倍, 即: I△L = 3I△P
I △L

U△ L
I△P

U△ P

二、三相负载的三角形(Δ形)联结
2. 电压和电流
?当三相负载对称时,三个相电流是对称的,三 个线电流也是对称的,它们之间的关系为: (1)线电流是相电流的 3 倍, 即: I△L = 3I△P I (2)线电压是相压的 3 倍, U△L 即:UL=U△P
△L

I△P

U△ P

二、三相负载的三角形(Δ形)联结
【例题3-3】 三相对称负载△联结,若每相负载的电阻 为6Ω ,感抗为8Ω ,电源线电压为380V,求相 电流和线电流。

第三节 三相负载的连接
?三相负载究竟采用何种连接方式,要根据每相 负载的额定电压与电源电压而定。 (1)若负载的额定电压等于电源的相电压,负载 应接成星形; (2)若负载的额定电压等于电源的线电压,则负 载应接成三角形。

第三节 三相负载的连接
【课堂小结】 一、三相负载的星形(Y形)联结 1.连接方法 2.电压和电流 3.中性线的作用 二、三相负载的三角形(Δ形)联结 1.连接方法 2.电压和电流

四 、三相交流电路的功率
【学习目标】 1.理解三相功率的概念; 2.掌握三相对称电路有功功率的计算; 【重点难点】 三相对称电路有功功率的计算

四、三相交流电路的功率 一)有功功率
?三相交流电路中,三相负载消耗的总功率(有 功功率)为各相负载消耗的功率之和,即:

P ? PU ? PV ? PW
?如果三相负载对称,总有功功率为:

P ? 3U P I P cos ? = 3U L I L cos ?

IP

四 、三相交流电路的功率
二)无功功率和视在功率
?如果三相负载对称,总无功功率为:

Q = 3U L I L sin ?
?如果三相负载对称,总视在功率为:

S = 3U L I L

四 、三相交流电路的功率
【例题3-4】 有一台三相电炉(对称负载),每相负载 的电阻 R ? 10? ,试求: (1)在380V线电压的作用下,电炉分别接成三 角形和星形时,各从电网取用多少功率? (2)在220V线电压的作用下,若采用三角形联 结,取用的功率又是多少?

四、三相交流电路的功率
?在线电压不变的情况下,负载作三角形联结时 的功率为星形联结时的3倍。
?只要每相负载所承受的相电压相同,则不论是 三角形联结还是星形联结,负载所消耗的有功功 率都相等。

四 、三相交流电路的功率
【课堂练习】 若三相对称负载Y形联结,每相负载的电阻为
60?,感抗为80?,电源线电压为380V,试求: 总有功功率、无功功率和视在功率。

四 、三相交流电路的功率
【课堂小结】 一、有功功率 若负载对称: P ? 3U P I P cos ? =

3U L I L cos ?

二、无功功率和视在功率 若负载对称: Q=
3U L I L sin ?

S = 3U L I L


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