邱關(guān)源電路第12章(已改).ppt

第12章 三相電路,本章內(nèi)容,重點(diǎn),1.三相電路的基本概念,2.對(duì)稱三相電路的分析,3.不對(duì)稱三相電路的概念,4.三相電路的功率,返 回,三相電路由三相電源、三相負(fù)載和三相輸電線路三部分組成。,發(fā)電方面：比單項(xiàng)電源可提高功率50；,輸電方面：比單項(xiàng)輸電節(jié)省鋼材25；,12.1 三相電路,三相電路的優(yōu)點(diǎn),下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,三相電路的特殊性,（1）特殊的電源,（2）特殊的負(fù)載,（3）特殊的連接,（4）特殊的求解方式,以上優(yōu)點(diǎn)使三相電路在動(dòng)力方面獲得了廣泛應(yīng)用，是目前電力系統(tǒng)采用的主要供電方式。,研究三相電路要注意其特殊性。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,1.對(duì)稱三相電源的產(chǎn)生,三相同步發(fā)電機(jī)示意圖,三相電源是三個(gè)頻率相同、振幅相同、相位彼此相差1200的正弦電源。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,瞬時(shí)值表達(dá)式,波形圖,A、B、C 三端稱為始端， X、Y、Z 三端稱為末端。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,相量表示,對(duì)稱三相電源的特點(diǎn),下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,正序(順序)：ABCA,負(fù)序(逆序)：ACBA,相序的實(shí)際意義：,以后如果不加說(shuō)明，一般都認(rèn)為是正相序。,正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn),三相電源各相經(jīng)過(guò)同一值(如最大值)的先后順序。,對(duì)稱三相電源的相序,三相電機(jī),下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,2. 三相電源的聯(lián)接,X, Y, Z 接在一起的點(diǎn)稱為Y聯(lián)接對(duì)稱三相電源的中性點(diǎn)，用N表示。,（1）星形聯(lián)接(Y聯(lián)接),下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,（2）三角形聯(lián)接(聯(lián)接),三角形聯(lián)接的對(duì)稱三相電源沒(méi)有中點(diǎn)。,注意,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,3. 三相負(fù)載及其聯(lián)接,(1) 星形聯(lián)接,稱三相對(duì)稱負(fù)載,三相電路的負(fù)載由三部分組成，其中每一部分稱為一相負(fù)載，三相負(fù)載也有二種聯(lián)接方式。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,(2) 三角形聯(lián)接,稱三相對(duì)稱負(fù)載,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,4. 三相電路,三相電路就是由對(duì)稱三相電源和三相負(fù)載聯(lián)接起來(lái)所組成的系統(tǒng)。工程上根據(jù)實(shí)際需要可以組成：,當(dāng)電源和負(fù)載都對(duì)稱時(shí)，稱為對(duì)稱三相電路。,注意,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,三相四線制,三相三線制,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,1. 名詞介紹,端線(火線)：始端A, B, C 三端引出線。,中線：中性點(diǎn)N引出線， 連接無(wú)中線。,12.2 線電壓(電流)與相電壓(電流)的關(guān)系,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,相電壓：每相電源的電壓。,線電壓：端線與端線之間的電壓。,線電流：流過(guò)端線的電流。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,負(fù)載的相電壓：每相負(fù)載上的電壓。,負(fù)載的線電壓：負(fù)載端線間的電壓。,線電流：流過(guò)端線的電流。,相電流：流過(guò)每相負(fù)載的電流。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,Y聯(lián)接,2. 相電壓和線電壓的關(guān)系,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,利用相量圖得到相電壓和線電壓之間的關(guān)系：,線電壓對(duì)稱(大小相等， 相位互差120o),一般表示為：,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,對(duì)Y聯(lián)接的對(duì)稱三相電源,所謂的“對(duì)應(yīng)”：對(duì)應(yīng)相電壓用線電壓的 第一個(gè)下標(biāo)字母標(biāo)出。,(1) 相電壓對(duì)稱，則線電壓也對(duì)稱,(3) 線電壓相位領(lǐng)先對(duì)應(yīng)相電壓30o。,結(jié)論,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,聯(lián)接,線電壓等于對(duì)應(yīng)的相電壓,以上關(guān)于線電壓和相電壓的關(guān)系也適用于對(duì)稱星型負(fù)載和三角型負(fù)載。,注意,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,聯(lián)接電源始端末端要依次相連。,正確接法,錯(cuò)誤接法,I =0 電源中不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流,I 0 電源中將會(huì)產(chǎn)生環(huán)流,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,2. 相電流和線電流的關(guān)系,Y聯(lián)接時(shí)，線電流等于相電流。,Y聯(lián)接,結(jié)論,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,結(jié)論,聯(lián)接的對(duì)稱電路：,(2) 線電流相位滯后對(duì)應(yīng)相電流30o。,聯(lián)接,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,13.3 對(duì)稱三相電路的計(jì)算,對(duì)稱三相電路由于電源對(duì)稱、負(fù)載對(duì)稱、線路對(duì)稱，因而可以引入一特殊的計(jì)算方法。,1. YY聯(lián)接(三相三線制）,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,以N點(diǎn)為參考點(diǎn)，對(duì)N點(diǎn)列寫結(jié)點(diǎn)方程：,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,負(fù)載側(cè)相電壓：,因N，N兩點(diǎn)等電位，可將其短路，且其中電流為零。這樣便可將三相電路的計(jì)算化為單相電路的計(jì)算。,也為對(duì)稱電壓,結(jié)論,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,計(jì)算電流：,為對(duì)稱電流,電源中點(diǎn)與負(fù)載中點(diǎn)等電位。有無(wú)中線對(duì)電路情況沒(méi)有影響。,對(duì)稱情況下，各相電壓、電流都是對(duì)稱的，可采用一相（A相）等效電路計(jì)算。其它兩相的電壓、電流可按對(duì)稱關(guān)系直接寫出。,結(jié)論,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,Y形聯(lián)接的對(duì)稱三相負(fù)載，根據(jù)相、線電壓、電流的關(guān)系得：,2. Y聯(lián)接,解法1,負(fù)載上相電壓與線電壓相等：,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,相電流：,線電流：,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,負(fù)載上相電壓與線電壓相等，且對(duì)稱。,線電流與相電流對(duì)稱。線電流是相電流的 倍，相位落后相應(yīng)相電流30。,根據(jù)一相的計(jì)算結(jié)果，由對(duì)稱性可得到其余兩相結(jié)果。,解法2,結(jié)論,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,（主要）利用計(jì)算相電流的一相等效電路。,解法3,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,3. 電源為聯(lián)接時(shí)的對(duì)稱三相電路的計(jì)算,將電源用Y電源替代，保證其線電壓相等。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,例,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,(1)將所有三相電源、負(fù)載都化為等值YY接電路；,(2)連接負(fù)載和電源中點(diǎn)，中線上若有阻抗可不計(jì)；,(3)畫出單相計(jì)算電路，求出一相的電壓、電流：,(4)根據(jù)接、Y接時(shí)線量、相量之間的關(guān)系，求出原電路的電流電壓。,(5) 由對(duì)稱性，得出其它兩相的電壓、電流。,對(duì)稱三相電路的一般計(jì)算方法:,一相電路中的電壓為Y接時(shí)的相電壓。,一相電路中的電流為線電流。,小結(jié),下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,例1,解,畫出一相計(jì)算圖,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,例2,對(duì)稱三相負(fù)載分別接成Y和型。求線電流。,解,應(yīng)用：Y降壓起動(dòng)。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,例3,對(duì)稱三相電路，電源線電壓為380V，|Z1|=10，cos1 =0.6(感性)，Z2= j50， ZN=1+ j2。,求：線電流、相電流，畫出相量圖(以A相為例)。,解,畫出一相計(jì)算圖,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,根據(jù)對(duì)稱性，得B、C相的線電流、相電流：,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,由此可以畫出相量圖：,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,例4,消去互感，進(jìn)行Y變換，取A相計(jì)算電路,解,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,負(fù)載化為Y接。,根據(jù)對(duì)稱性，中性電阻 Zn 短路。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,電源不對(duì)稱（不對(duì)稱程度小，系統(tǒng)保證其對(duì)稱)。,電路參數(shù)(負(fù)載)不對(duì)稱情況很多。,電源對(duì)稱，負(fù)載不對(duì)稱(低壓電力網(wǎng)) 。,分析方法,不對(duì)稱,復(fù)雜交流電路分析方法。,主要了解：中性點(diǎn)位移。,12.4 不對(duì)稱三相電路的概念,討論對(duì)象,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,負(fù)載各相電壓：,三相負(fù)載Za、Zb、 Zc不相同。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,負(fù)載中點(diǎn)與電源中點(diǎn)不重合。,在電源對(duì)稱情況下，可以根據(jù)中點(diǎn)位移的情況來(lái)判斷負(fù)載端不對(duì)稱的程度。當(dāng)中點(diǎn)位移較大時(shí)，會(huì)造成負(fù)載相電壓嚴(yán)重不對(duì)稱，使負(fù)載的工作狀態(tài)不正常。,相量圖,中性點(diǎn)位移,注意,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,例1,(1) 正常情況下，三相四線制，中線阻抗約為零。,每相負(fù)載的工作情況相對(duì)獨(dú)立。,(2) 若三相三線制, 設(shè)A相斷路(三相不對(duì)稱),燈泡電壓低，燈光昏暗。,照明電路：,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,(3) A相短路,超過(guò)燈泡的額定電壓，燈泡可能燒壞。,計(jì)算短路電流：,短路電流是正常時(shí)電流的3倍,注意,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,要消除或減少中點(diǎn)的位移，盡量減少中線阻抗，然而從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看，中線不可能做得很粗，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整負(fù)載，使其接近對(duì)稱情況。 例2、3可以不講,結(jié)論,負(fù)載不對(duì)稱，電源中性點(diǎn)和負(fù)載中性點(diǎn)不等位，中線中有電流，各相電壓、電流不存在對(duì)稱關(guān)系；,中線不裝保險(xiǎn)，并且中線較粗。一是減少損耗， 二是加強(qiáng)強(qiáng)度(中線一旦斷了，負(fù)載不能正常工作)。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,圖示為相序儀電路。說(shuō)明測(cè)相序的方法,解,例2,應(yīng)用戴維寧定理,當(dāng)C變化時(shí)，N在半圓上移動(dòng),下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,若以接電容一相為A相，則B相電壓比C相電壓高。B相燈較亮，C相較暗(正序)。據(jù)此可測(cè)定三相電源的相序。,三相電源的相量圖,電容斷路，N在CB線中點(diǎn),電容變化，N在半圓上運(yùn)動(dòng)，因此總滿足：,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,例3,如圖電路中，電源三相對(duì)稱。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表的讀數(shù)均為5A。,求：開關(guān)S打開后各電流表的讀數(shù)。,解,開關(guān)S打開后，表A2的電流數(shù)與負(fù)載對(duì)稱時(shí)相同。而表A1和表A3的電流數(shù)等于負(fù)載對(duì)稱時(shí)的相電流。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,1. 對(duì)稱三相電路功率的計(jì)算,12.5 三相電路的功率,Pp=UpIpcos,三相總功率： P=3Pp=3UpIpcos,平均功率,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,(1) 為相電壓與相電流的相位差(阻抗角)，不要誤以為是線電壓與線電流的相位差。,(2) cos為每相的功率因數(shù)，在對(duì)稱三相制中有 cos A= cos B = cos C = cos 。,(3) 公式計(jì)算電源發(fā)出的功率(或負(fù)載吸收的 功率)。,注意,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,例1,已知對(duì)稱三相電路線電壓Ul ，問(wèn)負(fù)載接成Y和各從電網(wǎng)獲取多少功率？,解,結(jié)論,(1) 當(dāng)負(fù)載由Y改接成時(shí)，若線電壓不變，則由于相電壓與相電流增大 倍，所以功率增大3倍。,(2)若負(fù)載的相電壓不變，則不論怎樣連接其功率不變。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,無(wú)功功率,Q=QA+QB+QC= 3Qp,視在功率,2）這里的，P、Q、S 都是指三相總和。,1）功率因數(shù)也可定義為： cos =P/S,注意,3）不對(duì)稱時(shí) 無(wú)意義,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,對(duì)稱三相負(fù)載的瞬時(shí)功率,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,單相：瞬時(shí)功率脈動(dòng),三相：瞬時(shí)功率恒定,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩: m p 可以得到均衡的機(jī)械力矩。避免了機(jī)械振動(dòng)。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,2. 三相功率的測(cè)量,三表法,若負(fù)載對(duì)稱，則需一塊表，讀數(shù)乘以 3。,三相四線制,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,二表法,測(cè)量線路的接法是將兩個(gè)功率表的電流線圈串到任意兩相中，電壓線圈的同名端接到其電流線圈所串的線上，電壓線圈的非同名端接到另一相沒(méi)有串功率表的線上。（有三種接線方式）,三相三線制,注意,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,若W1的讀數(shù)為P1 , W2的讀數(shù)為P2 ，則三相總功率為：,P=P1+P2,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,證明：, 因負(fù)載可以變?yōu)閅，故上述結(jié)論仍成立。,p=uAN iA + uBN iB+ uCN iC,iA + iB+ iC=0 iC= (iA + iB),p= (uAN uCN)iA + (uBN uCN) iB = uACiA +uBC iB, 1 :uAC 與iA的相位差，2 是uBC 與iB的相位差。,設(shè)負(fù)載是Y型聯(lián)接,注意,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,只有在三相三線制條件下，才能用二表法，且不論負(fù)載對(duì)稱與否。,3.按正確極性接線時(shí)，若出現(xiàn)一個(gè)表指針?lè)崔D(zhuǎn)即讀數(shù)為負(fù)，將其電流線圈極性反接使指針指向正數(shù)，但此時(shí)讀數(shù)應(yīng)記為負(fù)值。,兩表讀數(shù)的代數(shù)和為三相總功率，單塊表的讀數(shù)無(wú)意義。,4.負(fù)載對(duì)稱情況下，有：,注意,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,由相量圖分析：,假設(shè)負(fù)載為感性，相電流(即線電流)落后相電壓j 。,P=P1+P2=UACIAcos 1+UBCIBcos 2 =UlIlcos 1+UlIlcos 2,1= 30 2= + 30,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,所以,P1=UlIlcos 1=UlIlcos( 30) P2=UlIlcos 2=UlIlcos( +30),下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,求：(1)線電流和電源發(fā)出的總功率； (2)用兩表法測(cè)三相負(fù)載的功率，畫接線圖 求兩表讀數(shù)。,解,例1,已知Ul =380V，Z1=30+j40，電動(dòng)機(jī) P=1700W，cosj=0.8(感性)。,(1),下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,電動(dòng)機(jī)負(fù)載：,總電流：,