7.2 三相负载的连接（课件）-《电工技术基础》与同步精品课堂（机工版·第3版）

项目7 三项交流电路 7.2 三相负载的连接 《电工技术基础与技能》（机械版•第3版） 同步精品课堂 1 学习目标 知识目标 1.掌握三相负载星、三角联结及电压电流关系。 2.理解不对称星形联结中中性线的作用。 能力目标 1.会连接三相负载电路并计算相关参数。 2.能分析工程中三相负载连接的应用问题 情感目标 1.激发对电工技术的兴趣和探索精神。 2.认识知识在生活中的重要性，增强动力。 项目7 三项交流电路 导入情景 01 新知学习 02 一、三项负载 在三相负载中，用电量最大的是三相交流电动机，为了使电动机产生旋转磁场，电动机的三个绕组一般接成星形或三角形联结，如图7-9所示。电动机的三个绕组阻抗相同，称为对称负载。 定义 新知学习 02 一、三相负载 1.三相负载的星形(Y)联结 在图 7-10 所示的居民小区供电电路图中采用的是三相四线制，每条相线与中性线组成一相供电线路，为不同的楼层提供电源。 由于各楼层负载不尽相同，用电时间也有区别，所以这是一种典型的不对称星形负载。下面就来分析负载中电压和电流的关系。 导入 新知学习 02 一、三相负载 1.三相负载的星形(Y)联结 从图 7-11中可见，加在每相负载上的相电压分别等于电源的相电压 U、U、U。在各相电压的作用下负载中产生的相电流分别等于各自对应的线电流、Iv、I，即有 三相不对称负载星形联结电路分析 新知学习 02 一、三相负载 1.三相负载的星形(Y)联结 三相负载的总功率为：P=Pu+Pv+Pw 功率计算 新知学习 02 一、三相负载 1.三相负载的星形(Y)联结 由于中性线为三相电路的公共回线、所以中性线电流的瞬时值应为三个相电流时值的代数和，即：in =iutiv+iw 由此得出，中性线电流相量则为三个相电流的相量和，即： 电流计算 新知学习 02 一、三相负载 1.三相负载的星形(Y)联结 由于故障原因，中性线断开，Rv和R变成了串联关系，此时加在V相和W相负载上的电压为线电压 Uvw。根据电阻串联电路的分压特点，阻值越大分得的电压越大。设Uvw=380V，R=100，Rw=20，则两相负载上的电压分别为： 中性线断开的危害 新知学习 02 一、三相负载 1.三相负载的星形(Y)联结 V相负载因为所加电压低于 220V额定电压，不能正常工作;而W相负载则因为所加电压高于 220V 额定电压，将会造成过电压损坏。 为了防止中性线出现断路故障，在供电线路中不允许中性线接入熔断器或者开关。有时为了增加中性线的强度以防拉断，还采用带有钢芯的导线。 中性线断开的危害 新知学习 02 一、星形连接 1.三相负载的星形(Y)联结 在380V电压等级的电网中，当中性线接地良好且没有其他的电流通过中性线时，电动机的外壳是可以接中性线的:如果中性线有大的工作电流，设备的外壳就禁止和中性线连接 结论 新知学习 02 一、星形连接 2.三相负载的星形联结 在三相四线制中，如果三相负载对称，则每相负载中的电流以及电流与电压的相位差均相等，这样在电路计算时，就可以只对一相电路进行计算，即 电流及相位 新知学习 02 一、星形连接 2.三相负载的星形联结 因为三个相电流是对称的，其瞬时值之和为： 即中性线中无电流，因此可将中性线省略掉。三相对称负载的星形联结如图 7-16 所示。 电流及相位 新知学习 02 一、星形连接 2.三相负载的星形联结 由于电路对称，每相负载取用的功率相等，所以电路的总功率为 功率计算 新知学习 02 一、星形连接 3.三相对称负载的三角形(△)联结 由图7-18可见，由于负载对称，各相阻抗相等、性质相同，因此各相负载电流也是对称的，即 电流及相位 新知学习 02 一、星形连接 3.三相对称负载的三角形(△)联结 按图7-18中给出的电流参考方向，根据基尔霍夫电流定律可写出线电流和相电流的瞬时值关系式为 线电流与相电流 新知学习 02 一、星形连接 3.三相对称负载的三角形(△)联结 根据瞬时值关系式可写出相量表达式为 线电流与相电流 新知学习 02 一、星形连接 3.三相对称负载的三角形(△)联结 从图中可Uuv见，由于三个相电流分别滞后相电压相位，因此三个相电流也是互差 120°的对称相量。而三个线电流分别滞后luv三个相电流相位30°，在数值上线电流是相电流的倍： 线电流与相电流 新知学习 02 一、星形连接 3.三相对称负载的三角形(△)联结 （1)各相负载所加电压为电源的线电压。 （2)当负载对称时，线电流等于负载相电流的3倍。如果负载对称，同星形联结的情况一样，电路取用的总功率为 分析结论 新知学习 02 一、星形连接 3.三相对称负载的三角形(△)联结 因此，三相对称负载不论接成星形联结还是三角形联结，均可用式(7-10)来计算电路的总功率。三相负载可以连接成星形或三角形联结，采用哪种接法，应根据负载的额定电压和电源的线电压而定。 分析结论 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 选择题： 1哪种电气设备在三相供电系统中通常消耗电能较多？（ ） A. 小型电扇 B. 大功率三相电机 C. 普通照明灯具 D. 小型充电器 答案：B 解析：一般来说，大功率三相电机在运行时需要较大的电能来驱动，相比其他选项中的设备，其用电量通常更大。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 选择题： 2.当电机绕组采用某种连接方式时，其绕组上所加电压为特定类型，如果是星形连接，那么加在绕组上的电压是（ ） A. 一种特定的低电压 B. 一种特定的高电压 C. 相电压 D. 线电压 答案：C 解析：在电气知识中，电机星形连接时，加在绕组上的电压为相电压，这是基本的电气原理。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 3.在三相供电且负载不对称的情况下，如果有一条线起到了关键作用使三相负载能相对独立工作，这条线是（ ） A. 相线 B. 中性线 C. 接地线 D. 控制线 答案：B 解析：中性线在三相不对称负载连接中能保证各相负载相对独立工作，维持电压稳定，若没有中性线，负载会相互影响。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 4.对于一个多层建筑采用三相四线制供电，如果其中性线出现故障断开，且部分楼层用电情况不同，那么用电楼层的负载会发生什么变化？（ ） A. 仍能正常独立工作 B. 会相互并联 C. 会相互串联 D. 电压不变 答案：C 解析：当三相四线制的中性线断开且负载不对称时，用电楼层的负载会变为串联关系，导致电压分配不均匀。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 5.对于三相电动机这种对称负载，在三相供电且负载对称的情况下，有一条线在某些条件下可以省略，这条线是（ ） A. 相线 B. 中性线 C. 接地线 D. 启动线 答案：B 解析：当三相负载对称时，中性线中无电流通过，所以可以省略，不影响电路正常运行。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 6.在我国常见的低压供电体系中，线电压的标准数值是（ ） A. 220V B. 380V C. 110V D. 50V 答案：B 解析：我国低压供电制式规定线电压为 380V，相电压为 220V，这是电气领域的基本常识 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 7.对于功率较小的电动机，一般采用哪种绕组连接方式？（ ） A. 星形连接 B. 三角形连接 C. 混合连接 D. 不确定 答案：A 解析：通常情况下，功率小于一定数值（如 4kW）的电动机采用星形连接，功率较大时采用三角形连接。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 8.在一种特殊的电动机启动方法中，启动时电动机绕组会先连接成一种特定形状，这种启动方法是 Y - Δ 减压启动，启动时绕组连接成（ ） A. 星形 B. 三角形 C. 圆形 D. 方形 答案：A 解析：Y - Δ 减压启动在启动时将电动机绕组连接成星形，以降低启动电流，待转速上升后再转换为三角形连接。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 简答题 1.请简要说明在三相供电系统中，星形连接且负载不对称时，中性线的重要性以及失去中性线可能产生的后果。 答案：在三相供电系统星形连接且负载不对称时，中性线至关重要。它能保证每相负载的电压相对稳定，使三相负载可视为相对独立的电路。若失去中性线，各相负载的电压会失衡。例如，可能导致部分负载电压过高而损坏设备，部分负载电压过低无法正常工作，整个供电系统的稳定性将被破坏。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 简答题 2.请阐述 Y - Δ 减压启动的大致原理以及它对电动机启动过程的积极影响。 答案：Y - Δ 减压启动的原理是在电动机启动初期，将其绕组连接成星形。此时，相电压相对较低，从而使启动电流减小。因为电动机启动时电流通常较大，较大的启动电流可能会对设备造成损害。采用 Y - Δ 减压启动后，降低了启动电流，减少了对电动机和相关供电设备的冲击，待电动机转速上升到一定程度后，再转换为三角形连接，使其进入正常运行状态，提高了电动机启动的安全性和可靠性。 课堂小结 04 作业布置 05 1.分析家中三相电器的负载连接方式并画出草图。 2.计算给定参数的三相负载星形联结的电流值。 3.阐述 Y - Δ 减压起动在电动机中的工作过程。 感谢观看 $$