第四节 三相交流电

年 月 日星期二 年 月 日星期二 年 月 日星期二 2010年7月20日星期二 2010年7月20日星期二 年 月 日星期二 年 月 日星期二 年 月 日星期二
一,对称三相交流电路
三相交流电是由交流发电机产生的. 三相交流电是由交流发电机产生的.三相交流 电源的特点是,三相电动势幅值相等,频率相同, 电源的特点是,三相电动势幅值相等,频率相同, 分别用符号e 初始相位依次相差1200,分别用符号 U,eV,eW表 初始相位依次相差 这样的三相交流电源称为对称三相电源. 示.这样的三相交流电源称为对称三相电源. 在三相电路中,有三相电源供电的负载称为 在三相电路中, 三相负载.三相负载又可以分为两类: 三相负载.三相负载又可以分为两类:
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通过三条相线和由电源中性点引出的中性线 向负载供电的方式,称为三相四线供电方式; 向负载供电的方式,称为三相四线供电方式;不 引出中性线的三相供电方式叫三相三线制, 引出中性线的三相供电方式叫三相三线制,一般 用于高压输电系统. 用于高压输电系统. 相电压: 相电压:相线和中性线之间的电压 线电压:两相线之间的电压. 线电压:两相线之间的电压. 电动势方向: 电动势方向:从绕组尾端到首端 相电压方向: 相电压方向:从绕组首端到尾端
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W N N 中性线 三相四线供电电路
U
. UU U相线 相线 . EV U N . EU
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UV
UVW
UUV
W
V
对于三相对称电源来说, 对于三相对称电源来说,当绕组接成三角形 因三相电动势的相量和为零, 时,因三相电动势的相量和为零,所以在回路 中不会产生环流.若有一相头尾接错, 中不会产生环流.若有一相头尾接错,则会引 起闭合回路的总电动势为一相电动势的2 起闭合回路的总电动势为一相电动势的2倍,巨 大的环流可使绕组烧坏.故接线时, 大的环流可使绕组烧坏.故接线时,应先正确 判定各绕组的首尾端. 判定各绕组的首尾端. 三相电动机和三相变压器绕组可接成星形 或三角形,而发电机一般都接成星形. 或三角形,而发电机一般都接成星形.
V
三相三线制供电电源的电压, 三相三线制供电电源的电压,是相间电压 又称线电压,用符号U 有效值)表示. 又称线电压,用符号 L(有效值)表示. 通过三条相线和由电源中性点引出的中性线 向负载供电的方式,称为三相四线供电方式, 向负载供电的方式,称为三相四线供电方式,如 图所示.三相四线供电电源,可以给负载提供两 图所示.三相四线供电电源, 种电压,相电压与线电压. 种电压,相电压与线电压.
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& & & UUV = UU + (UV ) & & & UVW = UV + (UW ) & & & UWU = UW + (UU ) & 平行四边形的对角线即为线压 U & ,U & 和 UWU . V W
1,对称三相交流电的表示法 对称三相电动势的数学表达式为
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eU = EU sinωt
eV = EV sin(ωt 1200 )
(1-49) 49) (1-50) 50) (1-51) 51)
由对称三相电源和对称负载组成的电路, 由对称三相电源和对称负载组成的电路, 称对称三相交流电路.当负载对称时, 称对称三相交流电路.当负载对称时,流过负 载的三相电流是对称的, 同样有幅值相等, 载的三相电流是对称的,即同样有幅值相等, 的特性. 频率相同,初相位依次相差1200的特性. 频率相同,初相位依次相差
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& & & UUV = UU UV
& & & UVW = UV UW
& & & UWU = UW UU
根据平行四边形相量求和法, 根据平行四边形相量求和法,得到线电压与相 电压之间的关系,如下图所示. 电压之间的关系,如下图所示.
1& 3& UUV = UU 2 2
& UU
& UV & UVW
& & UUV = 3UU
在数值上, 在数值上,线电压等于相电压的 3 倍.相 位上,线电压超前相电压30 位上,线电压超前相电压300.
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Em
e
0
T 3
T 3
T 3
T 3
T 3
相量图
1200 1200
2,对称三相交流电的相序 在三相交流电路中, 在三相交流电路中,三相交流电压出现正幅 或相应零值)的顺序称为相序. 值(或相应零值)的顺序称为相序.如上图所示 三相电动势的相序是U-V-W称为正序,如将任意 称为正序, 三相电动势的相序是 称为正序 两相对调即成负序. 两相对调即成负序.交流电动机首次通电若发生 反转,说明相序反了.只要将任意两根电源对调, 反转,说明相序反了.只要将任意两根电源对调, 就可使电动机正转.在发电厂和变电所, 就可使电动机正转.在发电厂和变电所,配电室 对相序要求十分严格,必须保持一致, , , 中,对相序要求十分严格,必须保持一致,U,V, W三相母线分别涂以黄(U),绿(V),红(W) 三相母线分别涂以黄( ), ),绿 ),红 三相母线分别涂以黄 ), ) 以示区别. 色,以示区别.
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二,三相电源连接
1,三相电源星形连接 星形连接是将三相绕组的末端连成一点,从 星形连接是将三相绕组的末端连成一点, 各相首端引出导线接到负载上去,又叫Y连接. 各相首端引出导线接到负载上去,又叫Y连接.三 相绕组末端所连成的公共点叫电源的中性点, 相绕组末端所连成的公共点叫电源的中性点,用N 表示.从中性点引出导线叫中性线, 表示.从中性点引出导线叫中性线,当中性线接 地时称为零线,又叫地线. 地时称为零线,又叫地线.从各相首端引出的导 线叫相线,俗称火线. 线叫相线,俗称火线.
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UL =UP
U
UWU . . UU EW EU . UW
EV
线电压等于相电压: 线电压等于相电压:
UL =UP
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eW = EW sin(ωt 2400 )
对称三相交流电动势的波形图和相量图如图所示:
& EU
& EW
ωt
1200
& EV
T 3
对称三相交流电动势波形图
eU eV eW
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第四节 三相交流电路
目前,普遍应用的是三相交流电, 目前,普遍应用的是三相交流电,这是由 于三相交流电与单相交流电相比具有许多优点 优点: 于三相交流电与单相交流电相比具有许多优点: 如远距离输送电能较经济,节约导线的使用量, 如远距离输送电能较经济,节约导线的使用量, 降低电能损耗;三相电机可制造的容量较大, 降低电能损耗;三相电机可制造的容量较大, 运行特性好;三相电动机特别是笼型电动机, 运行特性好;三相电动机特别是笼型电动机, 转动平稳,结构简单,维护方便,噪声小. 转动平稳,结构简单,维护方便,噪声小.
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一类负载只能有三相电源供电,如三相电动机, 一类负载只能有三相电源供电,如三相电动机, 它具有对称的三相绕组. 它具有对称的三相绕组.这类负载的特点是三相负 载的阻抗角及数值均相同,故称为三相对称负载; 载的阻抗角及数值均相同,故称为三相对称负载; 另一类只需要有单相电源供电,如照明负载, 另一类只需要有单相电源供电,如照明负载, 家用电器等.为了使三相电源均衡供电, 家用电器等.为了使三相电源均衡供电,单相负 载也要平均分配接在三相电源上, 载也要平均分配接在三相电源上,这类负载称不 对称负载. 对称负载.
对于既有三相负载, 对于既有三相负载,又有单相负载的用电系 统应采用三相四线制供电方式. 统应采用三相四线制供电方式.