电工基础与电气测量技术教学课件作者邓香生第五章.ppt

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1、第5章三相交流电路5.1三相电源与三相负载5.2对称三相电路的计算5.3不对称三相电路的计算5.4三相电路的功率5.1三相电源与三相负载5.1.1三相交流电的产生电能可以由水能(水力发电)、热能(火力发电)、核能(核能发电)、化学能(电池)、太阳能(太阳能电站)等转换而得。而各种电站、发电厂，其能量的转换由三相发电机来完少戊。例如，三峡电站，三相水轮发电机将水能转换为电能;火电站，三相汽轮发电机将燃烧煤炭产生的热能转换为电能。三相交流电是如何产生的呢?有何特点呢?下一页返回5.1三相电源与三相负载1.三相交流电路的定

2、义电能是现代化生产、竹理及生活的卞要能源，电能的生产、传输、分配和使用等许多环节构成一个完整的系统，这个系统叫做电力系统。电力系统目前普遍采用三相交流电源供电，由三相交流电源供电的电路称为三相交流电路。所谓三相交流电路是指由3个频率相同、最大值(或有效值)相等、在相位上互差120°电角度的单相交流电动势组成的电路，这3个电动势称为三相对称电动势。上一页下一页返回5.1三相电源与三相负载2.三相交流电的特点三相交流电与单相交流电相比具有以下优点:(1)三相交流发电机比功率相同的单相交流发电机体积小、重量轻、成本低。(2

3、)电能输送，当输送功率相等、电压相同、输电距离一样，线路损耗也相同时，用三相制输电比单相制输电可大大节省输电线有色金属的消耗量，即输电成本较低，三相输电的用铜量仅为单相输电用铜量的75%。(3)目前获得广泛应用的三相异步电动机，是以三相交流电作为电源，它与单相电动机或其他电动机相比，具有结构简单、价格低廉、性能良好和使用维护方便等优点。因此在现代电力系统中，三相交流电路获得广泛应用。上一页下一页返回5.1三相电源与三相负载3.三相交流电的产生三相交流电的产生就是指三相交流电动势的产生。三相交流电动势由三相交流发电机产

4、生，它是在单相交流发电机的基础上发展而来的，如图5.1所示，在发电机定了(固定不动的部分)上嵌放了三相结构完全相同的线圈UlU2,V1V2,W1W2(通称绕组)，这三相绕组在空间位置上各相差120o空间角，分别称为U相、V相和W相。U1,V1,W1三端称为首端，U2,V2,W2则称为末端。工厂或企业配电站或厂房内的三相电源线(用裸铜排时)一般用黄、绿、红分别代表U,V,W三相。上一页下一页返回5.1三相电源与三相负载磁极放在转了上，一般均由直流电通过励磁绕组产生一个很强的恒定磁场。当转了由原动机拖动作匀速转动时，三相

5、定了绕组即切割转了磁场而感应出三相交流电动势。由于三相绕组在空间各相差120o空间角，因此三相绕组中感应出的3个交流电动势在时间上也相差1/3周期(也就是120o电角度)。这3个电动势的三角函数表达式为(5-1)上一页下一页返回5.1三相电源与三相负载其波形如图5.2(a)所示，相量图如图5.2(b)所示。从图5.2(a)中可以看出，三相交流电动势在任一瞬间其3个电动势的代数和为零。用上面的3个式子也可以证明这一结论。即(5.2)从图5.2(b)中还可看出三相正弦交流电动势的相量和也等于零，即(5.3)人们把它们称做

6、三相对称电动势，规定每相电动势的正方向是从线圈的末端指向首端(或由低电位指向高电位)。上一页下一页返回5.1三相电源与三相负载5.1.2三相电源与负载的联接发电站由三相交流发电机发出的三相交流电，通过三相输电线传输、分配给不同的用户。一般发电站与用户之间有一定的距离，因此采用高压传输，而不同用户用电设备不同。例如，工厂的用电设备一般为三相低压用电设备，目功率较大;家庭用电设备一般为单相低压用电设备，功率小。我们都听说过或看到过三相三线制供电方式和三相四线制供电方式。它们有何不同?如何联接?上一页下一页返回5.1三相电

7、源与三相负载我们知道，三相交流发电机实际有3个绕组，6个接线端，如果这三相电源分别用输电线向负载供电，则需6根输电线(每相用两根输电线)，这样很不经济，目前采用的是将这三相交流电按照一定的方式，联接成一个整体向外送电的。联接的方法通常为星形和三角形。电力系统的负载，从它们的使用方法来看，可以分成两类。一类是像电灯这样有两根出线的，叫做单相负载，电风扇、收音机、电烙铁、单相电动机等都是单相负载。另一类是像三相电动机这样的有3个接线端的负载，叫做三相负载。上一页下一页返回5.1三相电源与三相负载在三相负载中，如每相负载的

8、电阻均相等，电抗也相等(目均为容抗或均为感抗)，则称为三相对称负载。如果各相负载不同，就是不对称的三相负载，如三相照明电路中的负载。任何电气设备都设计在某一规定的电压下使用(称额定电压)，若加在电气设备上的电压高于此额定电压，则设备的使用寿命就会降低;若低于额定电压，则不能正常工作。因此，使用任何电气设备时都要注意负载本身的额定电压与电源电压一