線電流三相對稱

1、第5章 三相電路,5.1 三相電壓,5.2 負載星形聯(lián)結(jié)的三相電路,5.3 負載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路,5.4 三相功率,第4章 三相電路,本章要求： 1. 搞清對稱三相負載Y和△聯(lián)結(jié)時相線電壓、相線 電流關(guān)系。 2. 掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負載的正 確聯(lián)接方法，理解中線的作用。 3. 掌握對稱三相電路電壓、電流及功率的計算。,,圖4.1.1 三相交流發(fā)電機示意圖,5

2、.1 三相電壓,1. 三相電壓的產(chǎn)生,工作原理：動磁生電,圖4.1.2 三相繞組示意圖,圖4.1.3電樞繞組及其電動勢,三相電動勢瞬時表示式,相量表示,: 直流勵磁的電磁鐵,相量圖,波形圖,相量表示,三相電動勢瞬時表示式,對稱三相電動勢的瞬時值之和為 0,三相交流電到達正最大值的順序稱為相序。,三個正弦交流電動勢滿足以下特征,2. 三相電源的星形聯(lián)結(jié),(1) 聯(lián)接方式,中性線(零線、地線),中性點,端線(相線、火線),在低壓系統(tǒng)

3、,中性點通常接地，所以也稱地線。,相電壓：端線與中性線間（發(fā)電機每相繞組）的電壓,線電壓：端線與端線間的電壓,、Up,、Ul,(2) 線電壓與相電壓的關(guān)系,根據(jù)KVL定律,由相量圖可得,相量圖,30°,,,,同理,3. 三相電源的三角形聯(lián)結(jié),4.2 負載星形聯(lián)結(jié)的三相電路,三相負載,不對稱三相負載： 不滿足 ZA =ZB = ZC 如由單相負載組成的三相負載,1. 三相負載,分類,三相負載的聯(lián)接

4、 三相負載也有 Y和 ? 兩種接法，至于采用哪種方法 ，要根據(jù)負載的額定電壓和電源電壓確定。,三相負載連接原則（1） 電源提供的電壓=負載的額定電壓；（2） 單相負載盡量均衡地分配到三相電源上。,2. 負載星形聯(lián)結(jié)的三相電路,,線電流：流過端線的電流,相電流：流過每相負載的電流,結(jié)論： 負載 Y聯(lián)結(jié)時，線電流等于相電流。,,(1) 聯(lián)結(jié)形式,N 電源中性點,N´負載中性點,(2) 負載Y聯(lián)結(jié)三相電路的

5、計算,1)負載端的線電壓＝電源線電壓2)負載的相電壓＝電源相電壓,3)線電流＝相電流,Y 聯(lián)結(jié)時：,4)中線電流,負載 Y 聯(lián)結(jié)帶中性線時, 可將各相分別看作單相電路計算,負載對稱時,中性線無電流,可省掉中性線。,(3) 對稱負載Y 聯(lián)結(jié)三相電路的計算,所以負載對稱時，三相電流也對稱。,負載對稱時，只需計算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對稱性直接寫出。,例1：,中性線電流,(2) 三相負載不對稱（RA=5? 、RB=10 ? 、RC=

6、20 ?） 分別計算各線電流,中性線電流,例2：照明系統(tǒng)故障分析,解: (1) A相短路,1) 中性線未斷,此時A相短路電流很大，將A相熔斷絲熔斷，而 B相和C相未受影響，其相電壓仍為220V, 正常工作。,在上例中，試分析下列情況 (1) A相短路: 中性線未斷時，求各相負載電壓； 中性線斷開時，求各相負載電壓。 (2) A相斷路: 中性線未斷時，求各相負載電

7、壓； 中性線斷開時，求各相負載電壓。,,此情況下，B相和C相的電燈組由于承受電壓上所加的電壓都超過額定電壓（220V) ，這是不允許的。,2) A相短路, 中性線斷開時,,此時負載中性點N´即為A, 因此負載各相電壓為,(2) A相斷路,2) 中性線斷開,B、C相燈仍承受220V電壓, 正常工作。,1) 中性線未斷,變?yōu)閱蜗嚯娐罚鐖D(b)所示, 由圖可求得,結(jié)論,（1）

8、不對稱負載Y聯(lián)結(jié)又未接中性線時，負載相電壓不再對稱，且負載電阻越大，負載承受的電壓越高。 （2） 中線的作用：保證星形聯(lián)結(jié)三相不對稱負載的相電壓對稱。 （3）照明負載三相不對稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線（指干線）內(nèi)不允許接熔斷器或刀閘開關(guān)。,例3:,求例1電路中性線斷開時負載的相電壓及相電流。,則節(jié)點電壓,負載電壓,可見： 1. 不對稱三相負載做星形聯(lián)結(jié)且無中性線時, 三相負載的相電壓不對稱。

9、 2. 照明負載三相不對稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線上不允許接刀閘和熔斷器。,1. 聯(lián)結(jié)形式,4.3 負載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路,線電流: 流過端線的電流,相電流: 流過每相負載的電流 、 、,線電流不等于相電流,(2) 相電流,(1) 負載相電壓=電源線電壓,即: UP = UL,一般電源線電壓對稱，因此不論負載是否對稱，負載相電壓始終對稱, 即,2. 分析計算,相電流：,線電流：,U

10、AB=UBC=UCA=Ul=UP,相量圖,負載對稱時, 相電流對稱，即,,,,,(3) 線電流,由相量圖可求得,為此線電流也對稱，即 。,線電流比相應(yīng)的相電流滯后30?。,三相負載的聯(lián)接原則,負載的額定電壓 = 電源的線電壓,負載的額定電壓 = 電源線電壓,應(yīng)使加于每相負載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的聯(lián)接方式無關(guān)。,三相電動機繞組可以聯(lián)結(jié)成星形，也可以聯(lián)結(jié)成三角

11、形，而照明負載一般都聯(lián)結(jié)成星形（具有中性線）。,4.4 三相功率,無論負載為 Y 或△聯(lián)結(jié)，每相有功功率都應(yīng)為 Pp= Up Ip cos?p,對稱負載? 聯(lián)結(jié)時：,同理,對稱負載Y聯(lián)結(jié)時：,相電壓與相電流的相位差,當負載對稱時：P = 3Up Ipcos?p,所以,正誤判斷,對稱負載 Y聯(lián)結(jié),?,?,?,對稱負載 Y聯(lián)結(jié),?,?,?,,正誤判斷,有一三相電動機, 每相的等效電阻R = 29?,

12、等效 感抗XL=21.8?, 試求下列兩種情況下電動機的相電流、 線電流以及從電源輸入的功率，并比較所得的結(jié)果： (1) 繞組聯(lián)成星形接于UL =380 V的三相電源上; (2) 繞組聯(lián)成三角形接于UL=220 V的三相電源上。,例1:,解:,(1),(2),比較(1), (2)的結(jié)果:,有的電動機有兩種額定電壓, 如220/380 V。當電源電壓為380 V時, 電動機的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成星形；當電源電

13、壓為220 V時, 電動機的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成三角形。,在三角形和星形兩種聯(lián)結(jié)法中, 相電壓、相電流以及功率都未改變，僅三角形聯(lián)結(jié)情況下的線電流比星形聯(lián)結(jié)情況下的線電流增大　 倍。,例2:,,各電阻負載的相電流,由于三相負載對稱，所以只需計算一相，其它兩相可依據(jù)對稱性寫出。,負載星形聯(lián)接時，其線電流為,負載三角形聯(lián)解時，其相電流為,(2) 電路線電流,一相電壓與電流的相量圖如圖所示,,,,,,一相電壓與電流的相量圖如圖所示,(3)

14、三相電路的有功功率,三相對稱負載作三角形聯(lián)結(jié)，UL =220V，當S1、 S2 均閉合時，各電流表讀數(shù)均為17.3A，三相功率 P = 4.5 kW，試求: 1) 每相負載的電阻和感抗； 2) S1合、S2斷開時, 各電流表讀數(shù)和有功功率P； 3) S 1斷、S 2閉合時, 各電流表讀數(shù)和有功功率P。,例3：,或：P =I 2R P =UIcos?　tg? =XL / R,,,解

15、：,(1) 由已知條件可求得,2) S1閉合、S2斷開時,? IA=IC =10A IB =17.32 A,流過電流表 A、C 的電流變?yōu)橄嚯娏?IP，流過電流表B 的電流仍為線電流IL 。,因為開關(guān)s均閉合時 每相有功功率 P =1.5 kW,當 S1合、S2斷時，ZAB、ZBC 的相電壓和相電流不變，則PAB、PBC不變。,P = PAB+PBC = 3 kW,IB = 0A,3) S1斷開、 S

16、2閉合時,變?yōu)閱蜗嚯娐?I1 仍為相電流 IP ， I2 變?yōu)?1/2 IP 。,? IA=IC =10 A+ 5 A= 15A,? I2 變?yōu)?1/2 IP，所以 AB、 BC 相的功率變?yōu)樵瓉淼?/4 。,P = 1/4 PAB+ 1/4 PBC +PCA = 0.375 W+ 0.375 W+ 1.5 W = 2.25 kW,,某大樓為日光燈和白熾燈混合照明，需裝40瓦 日光燈210盞(cos?1=

17、0.5)，60瓦白熾燈90盞(cos?2=1), 它們的額定電壓都是220V，由380V/220V的電網(wǎng)供電。試分配其負載并指出應(yīng)如何接入電網(wǎng)。這種情況下,線路電流為多少？,例4：,解: (1) 該照明系統(tǒng)與電網(wǎng)連接圖,,解: (1) 該照明系統(tǒng)與電網(wǎng)連接圖,例5：,某大樓電燈發(fā)生故障，第二層樓和第三層樓所有電燈都突然暗下來，而第一層樓電燈亮度不變，試問這是什么原因？這樓的電燈是如何聯(lián)接的？同時發(fā)現(xiàn)，第三層樓的電燈比第二層樓的電燈還暗些