《电工电子技术》课件 项目四 三相正弦交流电路设计.pptxVIP

三相正弦交流电路设计

认识三相正弦交流电

分析三相负载的连接

计算三相负载的功率

任务1

任务2

任务3

目录

CONTENTS

任务1认识三相正弦交流电

一、三相交流电源的产生与特点

1.三相交流电源的产生

三相交流发电机主要由定子和转子两部分组成，在发电机的定子中嵌有三相电枢绕组，每相绕组结构完全相同，在空间位置上相互间隔120°,分别称为U相、V相、W相绕组，绕组的始端标以U1、V1、W1,对应的末端标以U2、V2、W2;转子是一对磁极的电磁铁，它以角速度匀速旋转时，将在三相绕组中分别感应出个最大值相等、频率相同、相位上彼此相差120°的三个正弦电动势eu、ev、ew,称为对称三相电动势。电动势的参考方向选定为绕组的末端指向始端。

↑

2

×

U1

◎

wy

2.三相交流电源的特点

三相交流电与前面讨论的单相交流电相比，具有下列优点：

(1)制造三相发电机和变压器比制造同容量的单相交流发电机和单相变压器省材料。

(2)在输电距离、输送功率、输电等级、负载的功率因数，输电损失及输电线材都相同的条件下，用三相输电所需输电线材更省，经济效益明显。

(3)三相电流能产生旋转磁场，从而能制成结构简单、性能良好的三相异步电动机。

由三相对称电动势的波形图可知，三相电动势达

到最大值的时间是不同的，通常把三相电动势依次达到正向最大值的顺序称为相序。

若相序为U—V—W—U,则称为正序或顺序，若相序为V—U—W—V,则称为负序或逆序。工程上通用的相序是正序。

二、三相对称电动势的表示法

以三相对称电动势中的U相为参考正弦量，则三相对称电动势的解析式为

eu+ey+ew=0或Eu+Ev+Ew=0

由三根相线和一根中性线所组成的输电方式称为三相四线制(通常在低压配电中采用);只有

三根相线所组成的输电方式称为三相三线制(通常在高压输电工程或三相电动机供电中采用)。每相绕组始端与末端之间的电压或相线与中性线之间的电压称为相电压，用相量Uu、Uv、Uw或符号Up表示，其参考方向规定为始端指向末端。

任意两相始端之间的电压或相线与相线之间的电压称为线电压，用相量Uu、Uw、Uw或符号UL表示，规定线电压的参考方向是自第一个下标指向第二个下标。

三、三相交流电源的连接

1.电源的星形连接

Llo

L2o 130-—

Nc

从图中可以看出：当相电压对称时，线电压也对称；在相位上线电压超前对应的相电压30°;

线电压的有效值是相电压的有效值的√3倍。

U₁=√3Up

根据基尔霍夫电压定律可知

作出相量图

三相电源作三角形连接时，线电压与相电压相等，即U=Up

若为对称三相正弦电动势，则根据基尔霍夫电压定律可知，三角形闭合回路的总电动势为零eu+ey+ew=0或Eu+Ev+Ew=0

发电机三相绕组接成三角形，要求三相电动势绝对对称，绕组回路不得产生环流，否则将烧毁发电机，这是不易做到的，所以实际上三相发电机绕组一般不采用三角形连接，但供电系统中的三相变压器绕组有时采用三角形连接。

2.电源的三角形连接

U1W2

OV

—oW

wi2

门

1.相电压和线电压UL=√3Up

2.相电流和线电流I=Ip

(1)三相对称负载

三相负载对称时，中性线电流为零，因此取消中性线也不会影响三相电路的工作，这时三相四线制就变成了三相三线制

任务2分析三相负载的连接

一、三相负载的星形连接

(2)三相不对称负载

各相电流的大小不相等，相位差也不一定是120°,中性线中有电流通过，

此时中性线是不能省去的，而必须采用三相四线制供电。

L1—

L2_

L3-

N-

层

三层

二层

1.相电压和线电压UL=Up

2.相电流和线电流

三相相电流相量分别为iiviw

三相线电流相量分别为iuiviw

二、三相负载的三角形连接

线电流的相位滞后与之对应的相电流30°

根据基尔霍夫电流定律

I=√3Ip

任务3计算三相负载的功率

一、有功功率

相电压分别为UuUvUw

相电流分别为II、Iw

各相的功率因数分别为cosφucosφvcosφw

则各相负载的有功功率分别为P=IUucospPv=IUvcosφPw=IwUwcosφw三相负载总的有功功率为P=P+R+Pw=I₄Uucospa+1、Ucosp、+IUwcosp若三相负载对称，则每相的有功功率相等，故有

P=P+P+Pw=3UpIpcosφ=√3IU_cosφ

、无功功率

设每相电路的无功功率分别为QuQvQw

则三相电路无功功率为Q=Q