三相正弦交流电路|信息技术二类专业总复习

2023-10-21 理论教育版权反馈

【摘要】：定子的作用是形成旋转磁场;转子内部有三个线圈,用于产生频率相同、幅值相同、相位相差120°三相交流电。采用三角形联结时,线电压有效值与相电压有效值相同,各相绕组不能接反,否则在绕组内部产生环流,烧毁电源。求出三相电路的有功功率、无功功率、视在功率。

1.三相正弦交流电动势的产生、三相电源的连接,线电压和相电压的关系。(B)

2.三相对称负载星形联结时各相电流和电压的计算。(C)

3.三相对称负载三角形联结时各相电流和线电流的计算。(C)

4.三相对称负载总有功功率、无功功率、视在功率的计算。(D)

5.基本技能:三相负载(灯泡)的星形联结与三角形联结。(D)

近三年四川省对口升学本章考点内容及考题分析

根据考试内容分析:掌握负载三角形、星形联结时线电压、相电压、线电流、相电流、有功功率等的计算;重点掌握三相对称负载总的有功功率计算;掌握电力高、低压的供电形式。

一、三相交流电源

三相交流发电机由转子总成、定子总成、整流器总成、端盖、皮带、风扇等组成。定子的作用是形成旋转磁场;转子内部有三个线圈,用于产生频率相同、幅值相同、相位相差120°三相交流电。发电机绕组的联结有星形与三角形,输电方式有三相三线制与三相四线制。采用星形联结时,各线电压有效值为相电压的 pagenumber_ebook=82,pagenumber_book=74 倍,各线电压在相位上比各对应的相电压超前30°。采用三角形联结时,线电压有效值与相电压有效值相同,各相绕组不能接反,否则在绕组内部产生环流,烧毁电源。三相电源通常采用星形联结。

二、三相负载的连接方式:星形联结与三角形联结

电气设备都要求工作于它的额定电压,当负载的额定电压与三相电源的线电压相等时,采用三角形联结。当负载的额定电压是三相电源线电压的倍时,采用星形联结。

三、三相对称负载的电压与电流计算

对称三相负载作星形或三角形联结时,负载各相的电流计算与单向电路相同。

1.三相对称负载作星形联结时

线电压与相电压的关系:,线电压UL在相位上比各对应的相电压Up超前30°,线电流与相电流关系:IYL=IYP。

2.三相对称负载作三角形联结时

线电压与相电压的关系:U△L=U△P

线电流与相电流的关系:,各线电流在相位上比各相应的相电流滞后30°。

四、三相对称负载的功率计算

三相对称负载的有功功率等于每相负载的有功功率之和,即P=PU+PV+PW。

三相对称负载的无功功率等于每相负载的无功功率之和,即Q=QU+QV+QW。

负载总有功功率

负载总无功功率

视在功率

每相负载的功率因数

在相同线电压下,负载作三角形联结时的线电流是星形联结的3倍,所以负载作三角形联结时的有功功率是星形联结的3倍。

五、中性线作用

在三相四线制星形联结的电路中,当负载对称时,中性线没有电流,此时中性线起保护作用。中性线不能安装开关和保险丝,连接三相负载时,要尽量使其对称,减小中性线电流。

【例1】 (2017年高考题)某三相负载作三角形联结,再接于三相电源,各相负载依次为纯电阻R=38Ω,纯电感XL=38Ω,纯电容XC=38Ω。若三相电源的线电压为380 V,则三相负载总有功功率为( )

A.11400 W B.7600 W C.3800 W D.0 W

【答案】 C

【解析】本题主要考查纯电容、纯电感在交流电路中的有功功率。

负载电阻上的相电压UP=UL=380 V

流过负载电阻上相电流 pagenumber_ebook=83,pagenumber_book=75

有功功率P=IP UP=380×10=3800(W)

【例2】 (2014年高考题)某个三相对称负载,每相负载的电阻为3Ω,感抗为4Ω,采用星形联结于线电压为380 V的三相对称电源上,负载的视在功率为_________V·A。

【答案】 29040

【解析】本题主要考查有功功率、无功功率、视在功率的计算。

负载相电压 pagenumber_ebook=83,pagenumber_book=75

负载相电流

总的有功功率,总的无功功率

总的视在功率

【例3】有一对称三相负载成星形联结,每相负载阻抗为22Ω,功率因数0.8,测出负载中的电流为10 A。求出三相电路的有功功率、无功功率、视在功率。假如负载为感性设备,则等效电阻为多少?等效电感为多少?

【答案】有功功率为5280 W、无功功率为3960 Var、视在功率为6600 V·A等效电阻为17.6Ω 等效电感为42 m H

【解析】 (1)求有功功率

由于负载作星形联结,线电流等于相电流IL=IP=10 A

根据公式求

(2)求无功功率

根据公式求

(3)求视在功率

根据公式求出

(4)求等效电阻

根据公式

(5)求等效电感

根据公式 pagenumber_ebook=84,pagenumber_book=76

XL=ωL=2×3.14×50L 求出L=0.042 H,即42 m H

【例4】对称三相电源,线电压UL=380 V,对称三相感性负载作三角形联结,测得线电流为17.3 A,三相有功功率为9.12 k W,求各相负载的电阻与感抗。

【答案】电阻为30.4Ω,感抗为22.8Ω

【解析】根据

求出功率因数cosφ=0.8

相电流 pagenumber_ebook=84,pagenumber_book=76

R=|Z|cosφ=38×0.8=30.4(Ω)

XL=|Z|sinφ=38×0.6=22.8(Ω)

【例5】如图所示一个三相对称负载,每相电阻R=30Ω,感抗XL=40Ω,连接成三角形联结在线电压为380 V的电源上,当S1断开时,求各负载的相电流、线电流。

【答案】 (1)L1的相电流为7.6 A,L2的相电流为3.8 A,L3的相电流为3.8 A;(2)L1的线电流为11.4 A,L2的相电流为11.4 A,L3的线电流为0。

【解析】 (1)S1断开后,L1相负载的相电压UP=380 V

相电流 pagenumber_ebook=85,pagenumber_book=77

L2相与L3相串联后,接在380 V的电源上

相电流为 pagenumber_ebook=85,pagenumber_book=77 ((www.chuimin.cn)

2)相电流I1滞后相电压的角度

相电流I2滞后相电压的角度

可见I1与I2同相,线电流I3=0 I2=I1=7.6+3.8=11.4(A)

一、单项选择题

1.电气设备的安全保护措施有( )

A.接地保护 B.接相线保护

C.接零保护 D.接地保护和接零保护

2.三个额定电压是220 V的电热丝,接在线电压为380 V的三相电源上,最合适的连接方法是( )

A.三角形联结

B.星形联结并在中性线上安装熔断器

C.星形联结与三角形联接都可以

D.星形联结无中线

3.已知三相交流电源的相序为U-V-W,与它同相的相序是( )

A.V-W-U B.V-U-W

C.W-V-U D.U-W-V

4.对称三相交流电路中,当线电压为380 V时作星形联结,当线电压为220 V时作三角形联结,则PY是PΔ的( )

A.1倍 B.2倍 C. pagenumber_ebook=85,pagenumber_book=77 D.

5.一个三相负载作星形联结,再接于三相电源上,各相负载依次为R=22Ω,纯电感XL=22Ω,纯电容XC=22Ω。若三相电源为380 V,则三相负载总的有功功率为( )

A.6600 W B.4400 W

C.2200 W D.0 W

6.三相交流电相序U-V-W属于( )

A.正序 B.负序

C.零序 D.不能确定

7.三相对称电路对称电路是指( )

A.三相电源对称的电路

B.三相负载对称的电路

C.三相电源与负载电源对称的电路

D.三相负载对称,电源可对称可不对称的电路

8.三相四线制供电电路中,已知作星形联结的三相负载中,U相为纯电阻,V相为纯电感,W相为纯电容,通过三相的电流均为10 A,则中线电流为( )

A.30 A B.10 A C.7.32 A D.20 A

9.三相负载作三角形联结,每相负载电阻为5.78Ω,当线电压是380 V时,总功率为( )

A.225 k W B.75 k W C.25 k W D.8.37 k W

10.在对称三相交流电路中,电源和负载的参数都不变,只改变三相负载的连接方式,则线电流与总功率( )

二、判断题(正确的选“A”,错误的选“B”)

1.三相异步电动机连通三相对称交流电时,由定子产生旋转磁场,在转子回路中产生感应电动势和电流。( )

2.三相异步电动机的旋转磁场方向取决于通入绕组中三相交流电的相序,只要任意对调通入电动机交流电的相序,则可改变旋转磁场方向,从而改变电动机旋转方向。( )

3.三相异步电动机的启动分为全压启动与“Y-△”启动。( )

4.三相对称交流电路中,负载消耗的功率与负载连接方式无关。( )

5.一台三相电动机的绕组电压是380 V,应该采用“△”联结。( )

6.在相同的三相电源作用下,同一个三相负载作星形联结时的线电流是三角形联结时的。( )

7.三相对称电动势任一瞬间的代数和为零。( )

8.在同一电源下,负载作三角形联结时的线电压等于负载作星形联结时的线电压。( )

9.在三相功率计算公式P= pagenumber_ebook=86,pagenumber_book=78 UL IL cosφ中,φ是指线电压与线电流之间的相位差。( )

10.BV与BLV都是塑料绝缘导线,前者是为铝芯,后者是铜芯。( )

三、填空题

1.在三相四线制供电中,_________与_________间的电压是线电压,用字母_________表示。________与________间的电压是相电压,用字母________表示。线电压是相电压的________倍,_________电压滞后________电压30°。市电压为________V,动力电压是________V。

2.用三相四线制给三相星形联结的负载供电,线电流等于相电流的________倍,线电压等于相电压的________倍,若负载对称,中线电流为________A。

3.三相对称负载接入三相电源,负载作星形联结时的有功功率是作三角形联结的_________倍;负载作三角形联结时,线电流是作星形联结的_________倍。

4.在三相四线制中性线直接接地的电网中,将电气设备的金属外壳与零线连接起来,称为_________。

5.在三相三线制电源或中性线不直接接地的电网中,将金属设备外壳与地线连接起来,称为_________。

6.某三相对称负载,每相负载的电阻为3Ω,感抗为4Ω,采用三角形联结于380 V三相对称电源上,负载的视在功率为_________V·A。

7.三相电动机与电源常见连接方式有________和________联结。

8.三相异步电动机降压启动,是降低________,以减少对电网的冲击伤害。

9.三角形联结的三相对称负载,每相阻抗为100Ω,每相负载的相电压为220 V,则线电流为_________A。

10.三相交流发电机的三个线圈中的电动势,它们达到最大值的时间依次落后_________周期。

四、分析计算题

1.如图所示的电路中,L1相负载是一个额定电压是220 V,功率为60 W的白炽灯,L2相与L3相负载是220 V,100 W的白炽灯,三相电源的线电压是380 V。求:

(1)开关S1与开关S2闭合时,各相电流。