電路邱關(guān)源PPT課件

1、第第1212章章 三相電路三相電路 三相電路三相電路12.1 線電壓線電壓(電流電流)與相電壓與相電壓(電流電流)的關(guān)系的關(guān)系12.2 對稱三相電路的計算對稱三相電路的計算12.3 不對稱三相電路的概念不對稱三相電路的概念12.4 三相電路的功率三相電路的功率12.5 首首 頁頁 本章重點本章重點 l重點重點 1. 1.三相電路的基本概念三相電路的基本概念 2. 2.對稱三相電路的分析對稱三相電路的分析 3. 3.不對稱三相電路的概念不對稱三相電路的概念 4. 4.三相電路的功率三相電路的功率 返 回 三相電路由三相電源、三相電路由三相電源、三相負(fù)載和三相輸電三相負(fù)載和三相輸電 線路三部分組成

2、。線路三部分組成。 發(fā)電方面：比單相電源可提高功率發(fā)電方面：比單相電源可提高功率50； 輸電方面：比單相輸電節(jié)省鋼材輸電方面：比單相輸電節(jié)省鋼材25； 12.1 12.1 三相電路三相電路 l三相電路的優(yōu)點三相電路的優(yōu)點 下 頁上 頁 配電方面：三相變壓器比單相變壓器經(jīng)濟且便配電方面：三相變壓器比單相變壓器經(jīng)濟且便 于接入負(fù)載；于接入負(fù)載； 運電設(shè)備：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、運行可靠、維運電設(shè)備：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、運行可靠、維 護方便。護方便。 返 回 l三相電路的特殊性三相電路的特殊性 （1 1）特殊的電源）特殊的電源 （2 2）特殊的負(fù)載）特殊的負(fù)載 （3 3）特殊的連接）特殊的連接 （4 4）

3、特殊的求解方式）特殊的求解方式 以上優(yōu)點使三相電路在動力方面獲得了廣泛應(yīng)以上優(yōu)點使三相電路在動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。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。研究三相電路要注意其特殊性。 下 頁上 頁返 回 1.1.對稱三相電源的產(chǎn)生對稱三相電源的產(chǎn)生 通常由三相同步發(fā)通常由三相同步發(fā) 電機產(chǎn)生，三相繞組在電機產(chǎn)生，三相繞組在 空間互差空間互差120，當(dāng)轉(zhuǎn)子，當(dāng)轉(zhuǎn)子 以均勻角速度以均勻角速度轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動時， 在三相繞組中產(chǎn)生感應(yīng)在三相繞組中產(chǎn)生感應(yīng) 電壓，從而形成對稱三電壓，從而形成對稱三 相電源。相電源。 三相同步發(fā)電機示意圖三相

4、同步發(fā)電機示意圖 三相電源是三個頻率相同、振幅相同、相位彼三相電源是三個頻率相同、振幅相同、相位彼 此相差此相差1200的正弦電源。的正弦電源。 N S I A Z B X C Y 下 頁上 頁返 回 下 頁上 頁返 回 瞬時值表達式瞬時值表達式 )120cos(2)( )120cos(2)( cos2)( o C o B A tUtu tUtu tUtu 波形圖波形圖 A、B、C 三端稱為始端三端稱為始端， X、Y、Z 三端稱為末端三端稱為末端。 u t uA uBuC o A + X uA B + Y uB C + Z uC 下 頁上 頁返 回 相量表示相量表示 120 120 0 o C

5、 o B o A UU UU UU A U C U B U 120 120 120 對稱三相電源的特點對稱三相電源的特點 0 0 CB A CBA UUU uuu BA UU 下 頁上 頁返 回 正序正序( (順序順序) )：ABCA 負(fù)序負(fù)序( (逆序逆序) )：ACBA A B C 相序的實際意義：相序的實際意義： 以后如果不加說明，一般都認(rèn)為是正相序。以后如果不加說明，一般都認(rèn)為是正相序。 D A B C 1 2 3 D A C B 1 2 3 正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn) A B C 三相電源各相經(jīng)過同一值三相電源各相經(jīng)過同一值( (如最大值如最大值) )的先后順序。的先后順序。 對稱三相電源的

6、相序?qū)ΨQ三相電源的相序 三相電機三相電機 下 頁上 頁返 回 2. 2. 三相電源的聯(lián)接三相電源的聯(lián)接 X, Y, Z 接在一起的點稱為接在一起的點稱為Y聯(lián)接對稱三相聯(lián)接對稱三相 電源的中性點，用電源的中性點，用N表示。表示。 （1 1）星形聯(lián)接）星形聯(lián)接( (Y聯(lián)接聯(lián)接) ) + A N X + B Y + C Z A U B U C U + + + A B C N A U B U C U - 下 頁上 頁返 回 （2 2）三角形聯(lián)接）三角形聯(lián)接( (聯(lián)聯(lián)接接) ) 三角形聯(lián)接的對稱三相電源沒有中點。三角形聯(lián)接的對稱三相電源沒有中點。 注意 + A X B Y C Z A U B U C U

7、 + + + X + + C Y Z A B C B U C U A U 下 頁上 頁返 回 3. 3. 三相負(fù)載及其聯(lián)接三相負(fù)載及其聯(lián)接 (1) 星形聯(lián)接星形聯(lián)接 CBA ZZZ 當(dāng)當(dāng) 稱三相對稱負(fù)載稱三相對稱負(fù)載 三相電路的負(fù)載由三部分組成，其中每一部分三相電路的負(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。稱為一相負(fù)載，三相負(fù)載也有二種聯(lián)接方式。 A B C N ZA ZC ZB A B C N ZA ZC ZB 下 頁上 頁返 回 (2) 三角形聯(lián)接三角形聯(lián)接 A B C ZBC ZCA ZAB A B C ZBC ZCA ZAB CABCAB ZZZ 當(dāng)當(dāng)稱

8、三相對稱負(fù)載稱三相對稱負(fù)載 下 頁上 頁返 回 4. 4. 三相電路三相電路 三相電路就是由對稱三相電源和三相負(fù)載聯(lián)三相電路就是由對稱三相電源和三相負(fù)載聯(lián) 接起來所組成的系統(tǒng)。工程上根據(jù)實際需要可以接起來所組成的系統(tǒng)。工程上根據(jù)實際需要可以 組成：組成： 電源電源 Y Y 負(fù)載負(fù)載 電源電源 Y 負(fù)載負(fù)載 當(dāng)電源和負(fù)載都對稱時，稱為對稱三相電路。當(dāng)電源和負(fù)載都對稱時，稱為對稱三相電路。 注意 下 頁上 頁返 回 三相四線制三相四線制 Y YY Z Z Z N + A N + B + C A U B U C U Z Z Z + A + B + C A U B U 三相三線制三相三線制 下 頁上

9、頁返 回 1. 名詞介紹名詞介紹 + A N X + B Y + C Z A U B U C U + A X B Y C Z A U B U C U + + 端線端線( (火線火線) )：始端：始端A, B, C 三端引出線。三端引出線。 中線：中性點中線：中性點N引出線，引出線， 連接連接無中線。無中線。 12.2 12.2 線電壓線電壓( (電流電流) )與相電壓與相電壓( (電流電流) )的關(guān)系的關(guān)系 下 頁上 頁返 回 相電壓：每相電源的電壓。相電壓：每相電源的電壓。 線電壓：端線與端線之間的電壓。線電壓：端線與端線之間的電壓。 CACB BA , UUU CBA , UUU + A

10、X B Y C Z A U B U C U + + + A N X + B Y + C Z A U B U C U BA U BA U BC U BC U CA U CA U 線電流：流過端線的電流。線電流：流過端線的電流。 CBA III , A I B I C I A I B I C I 下 頁上 頁返 回 A B C ZBC ZCA ZAB A B C N ZA ZC ZB 負(fù)載的相電壓：每相負(fù)載上的電壓。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。負(fù)載的線電壓：負(fù)載端線間的電壓。 , NCNBNA UUU , ACCBBA UUU , ACCBBA UUU 線電流

11、：流過端線的電流。線電流：流過端線的電流。 CBA III , 相電流：流過每相負(fù)載的電流。相電流：流過每相負(fù)載的電流。 cabcabcba IIIIII , , N B U + +- - A C U + + - -A I A I a I ab I 下 頁上 頁返 回 Y聯(lián)接聯(lián)接 o CCN o BBN o ANA 120 120 0 UUU UUU UUU設(shè)設(shè) + A + B + C A U B U C U BA U BC U CA U A I B I C I ooo NA CNCA ooo CN NBCB ooo BN NABA 15030120 903120120 3031200 UUU

12、UUU UUUUUU UUUUUU 2. 2. 相電壓和線電壓的關(guān)系相電壓和線電壓的關(guān)系 下 頁上 頁返 回 BN U 利用相量圖得到相電壓和線電壓之間的關(guān)系：利用相量圖得到相電壓和線電壓之間的關(guān)系： 線電壓對稱線電壓對稱( (大小相等，大小相等， 相位互差相位互差120o) 一般表示為：一般表示為： BA U 30o NA U BN U CN U 30o 30o BC U CA U NA U BN U CN U BA U BC U CA U o CN CA o BN CB o AN BA 303 303 303 UU UU UU 下 頁上 頁返 回 對對Y聯(lián)聯(lián)接的接的對稱三相電源對稱三相電源

13、 所謂的所謂的“對應(yīng)對應(yīng)”：對應(yīng)相電壓用線電壓的：對應(yīng)相電壓用線電壓的 第一個下標(biāo)字母標(biāo)出。第一個下標(biāo)字母標(biāo)出。 (1) 相電壓對稱，則線電壓也對稱相電壓對稱，則線電壓也對稱 (3) 線電壓相位領(lǐng)先對應(yīng)相電壓線電壓相位領(lǐng)先對應(yīng)相電壓30o。 pl UU33 )2(即即 倍,倍,的的線電壓大小等于相電壓線電壓大小等于相電壓 CN CA BN C B AN B A UU UU UU 結(jié)論 下 頁上 頁返 回 把上面的相量圖改畫一下，相互間關(guān)系保持不把上面的相量圖改畫一下，相互間關(guān)系保持不 變。這種相量圖又稱位形圖。變。這種相量圖又稱位形圖。 位形圖：位形圖是相量圖的一種，電路中各點在圖中有位形圖：

14、位形圖是相量圖的一種，電路中各點在圖中有 一相應(yīng)點，此點的位置就代表電路中該點的電位，一相應(yīng)點，此點的位置就代表電路中該點的電位， 而電路中任意兩點間的電位差就可以位形圖上相而電路中任意兩點間的電位差就可以位形圖上相 應(yīng)兩點所連成的直線表示其大小和初相位。應(yīng)兩點所連成的直線表示其大小和初相位。 位形圖位形圖 NA U BN U CN U BA U BC U CA U N N A A B B C C 相量圖與位形圖的比較：相量圖與位形圖的比較： 相同之處：都是電壓相量圖。相同之處：都是電壓相量圖。 不同之處：位形圖上點與電路圖上的點有對應(yīng)關(guān)系不同之處：位形圖上點與電路圖上的點有對應(yīng)關(guān)系 相量圖則

15、沒有這種關(guān)系。相量圖則沒有這種關(guān)系。 這兩種電壓相量圖都可以用來分析電路。相對而言，這兩種電壓相量圖都可以用來分析電路。相對而言， 位形圖更直觀，并且便于記憶。位形圖更直觀，并且便于記憶。 三角形三條邊是線電壓三角形三條邊是線電壓, , 中線是相電壓。中線是相電壓。 上面討論的是電源側(cè)線電壓與相電壓的情況，上面討論的是電源側(cè)線電壓與相電壓的情況， 對于負(fù)載端來說，如果負(fù)載相電壓對稱，則情況完全類對于負(fù)載端來說，如果負(fù)載相電壓對稱，則情況完全類 似。似。 A A C C B B N N 聯(lián)聯(lián)接接 o C o B o A 120 120 0 UU UU UU設(shè)設(shè) o CCA o BCB o ABA

16、 120 120 0 UUU UUU UUU 線電壓等于對應(yīng)的相電壓線電壓等于對應(yīng)的相電壓 以上關(guān)于線電壓和相電壓的關(guān)系也適以上關(guān)于線電壓和相電壓的關(guān)系也適 用于對稱星型負(fù)載和三角型負(fù)載。用于對稱星型負(fù)載和三角型負(fù)載。 注意 + A X B Y C Z A U B U C U + + BA U BC U CA U C I A I B I 下 頁上 頁返 回 聯(lián)聯(lián)接電源始端末端要依次相連。接電源始端末端要依次相連。 正確接法正確接法 錯誤接法錯誤接法 I =0 電源電源中不會產(chǎn)生環(huán)流中不會產(chǎn)生環(huán)流 A U B U C U I 0CB A UUU C CB A 2 UUUU A U B U C U

17、 I C U 總 U I 0 電源電源中將會產(chǎn)生環(huán)流中將會產(chǎn)生環(huán)流 下 頁上 頁返 回 檢驗始端末端是否依次相連的方法檢驗始端末端是否依次相連的方法 當(dāng)將一組三相電源連成三角形時，應(yīng)先當(dāng)將一組三相電源連成三角形時，應(yīng)先 不完全閉合，留下一個開口，在開口處接上不完全閉合，留下一個開口，在開口處接上 一個交流電壓表，測量回路中總的電壓是否一個交流電壓表，測量回路中總的電壓是否 為零。如果電壓為零，說明連接正確，然后為零。如果電壓為零，說明連接正確，然后 再把開口處接在一起。再把開口處接在一起。 V V型接法的電源型接法的電源 若將若將 接的三相電源去掉一相，則線電壓仍為對稱接的三相電源去掉一相，則

18、線電壓仍為對稱 三相電源，如下圖所示。三相電源，如下圖所示。 + + A B C B U A U BA U BC U CA U AAB UU BBC UU CABCA UUUU 對對 稱稱 2. 2. 相電流和線電流的關(guān)系相電流和線電流的關(guān)系 Y聯(lián)接時，線電流等于相電流。聯(lián)接時，線電流等于相電流。 Z Z Z N + N + + A U B U C U A I B I C I N I Y聯(lián)接聯(lián)接 結(jié)論 下 頁上 頁返 回 Z U Z U I NANA A 3 3/ Z U BA 0 30)3(3 0 303 ab I + A U B U C U + + A I B I C I Z Z Z ab

19、 I bc I ca I 0 303 Z U A 結(jié)論聯(lián)接的對稱電路：聯(lián)接的對稱電路： .33 ) 1 ( pl II 即即 倍,倍,的的線電流大小等于相電流線電流大小等于相電流 (2) 線電線電流流相位相位滯后滯后對應(yīng)相電對應(yīng)相電流流30o。 Z/3 Z/3 Z/3 N C B A Z U Iab A 聯(lián)接聯(lián)接 下 頁上 頁返 回 13.3 13.3 對稱三相電路的計算對稱三相電路的計算 對稱三相電路由于電源對稱、負(fù)載對稱、線路對稱三相電路由于電源對稱、負(fù)載對稱、線路 對稱，因而可以引入一特殊的計算方法。對稱，因而可以引入一特殊的計算方法。 1. 1. YY聯(lián)接聯(lián)接( (三相三線制）三相三線

20、制） ZZ UU UU UU | 120 120 0 o C o B o A 設(shè)設(shè) Z Z Z N + N + + A U B U C U A I B I C I 下 頁上 頁返 回 以以N點為參考點，對點為參考點，對N 點列寫結(jié)點方程：點列寫結(jié)點方程： CBANN 111 ) 111 (U Z U Z U Z U ZZZ 0 0)( 13 NNCB A NNUUUU Z U Z N N U Z Z Z N + N + + A U B U C U A I B I C I 下 頁上 頁返 回 負(fù)載側(cè)相電壓：負(fù)載側(cè)相電壓： o CNC o BNB o ANA 120 120 0 UUU UUU U

21、UU 因因N，N兩點等電位，可將其短路，兩點等電位，可將其短路， 且其中電流為零。這樣便可將三相電路的計算化為且其中電流為零。這樣便可將三相電路的計算化為 單單相電路的計算。相電路的計算。 N A U 也為對也為對 稱電壓稱電壓 結(jié)論 Z Z Z N + N + + A U B U C U A I B I C I A相計算電路相計算電路 + A U A I A NN Z 下 頁上 頁返 回 計算電流：計算電流： Z U Z U Z U I Z U Z U Z U I Z U Z U Z U I o CNC C o BNB B ANA A 120 | 120 | | 為對稱為對稱 電流電流 電源

22、中點與負(fù)載中點等電位。有無中線對電路情電源中點與負(fù)載中點等電位。有無中線對電路情 況沒有影響。況沒有影響。 對稱情況下，各相電壓、電流都是對稱的，可對稱情況下，各相電壓、電流都是對稱的，可 采用一相（采用一相（A相）等效電路計算。其它兩相的電相）等效電路計算。其它兩相的電 壓、電流可按對稱關(guān)系直接寫出。壓、電流可按對稱關(guān)系直接寫出。 結(jié)論 下 頁上 頁返 回 Y形聯(lián)接的對稱三相負(fù)載，根據(jù)相、線電壓、電形聯(lián)接的對稱三相負(fù)載，根據(jù)相、線電壓、電 流的關(guān)系得：流的關(guān)系得： aA IIUU ,303 NAAB 2. 2. Y聯(lián)聯(lián)接接 ZZ UU UU UU | 120 120 0 o C o B 0

23、A 設(shè)設(shè) 解法解法1負(fù)載上相電壓與線電壓相等：負(fù)載上相電壓與線電壓相等： o CAca o BCbc o ABab 1503 903 303 UUU UUU UUU Z Z Z + A + B + C A U B U c a b C U 下 頁上 頁返 回 Z U Z U I Z U Z U I Z U Z U I o ca ca o bc bc o ab ab 150 | 3 90 | 3 30 | 3 相電流：相電流： 線電流：線電流： o cabccaC o bcabbcB o abcaabA 303 303 303 IIII IIII IIII 30o 30oA U ab I ab U

24、 30o A I 30o bc I ca I B I C I ca I 下 頁上 頁返 回 c a b + A U B U C U + + A I B I C I Z Z Z ab I bc I ca I 負(fù)載上相電壓與線電壓相等，且對稱。負(fù)載上相電壓與線電壓相等，且對稱。 線電流與相電流對稱。線電流是相電流的線電流與相電流對稱。線電流是相電流的 倍，相位落后相應(yīng)相電流倍，相位落后相應(yīng)相電流30。 3 根據(jù)一相的計算結(jié)果，由對稱性可得到其余兩根據(jù)一相的計算結(jié)果，由對稱性可得到其余兩 相結(jié)果。相結(jié)果。 解法解法2 結(jié)論 Z/3 Z/3 Z/3 N c b a 下 頁上 頁返 回 Z U Z U

25、Z U I | 33 3/ ANa A Z U II oo Aab30 | 3 30 3 1 oo anab303303UUU 利用計算相電流的一相等效電路。利用計算相電流的一相等效電路。 303 3 303 30 | 3 o ab ab UUU Z U II Z U Z U Z U I ABab abA AB 解法解法3 a Z/3 A相計算電路相計算電路 + A U A I A NN a Z + AB U ab I A B b 下 頁上 頁返 回 3. 3. 電源為電源為聯(lián)接時的對稱三相電路的計算聯(lián)接時的對稱三相電路的計算 將將 電源用電源用Y電源電源 替代，保證其線電壓替代，保證其線電壓

26、 相等。相等。 o CAC o BCB o ABA 30 3 1 30 3 1 30 3 1 UU UU UU A B C + BA U C B U A C U + + + A + B + C A U B U C U 下 頁上 頁返 回 例例 30 3 1 ABA UU + BA U BC U CA U + + A I B I C I Z Z Z ab I bc I ca I b A C B Zl Zl Zl a c+ A U B U C U + + A I B I C I Z/3 Z/3 b A C B Zl Zl Zl a c Z/3 Z/3 Zl a + A U A I A NN 下 頁

27、上 頁返 回 (1)將所有三相電源、負(fù)載都化為等值將所有三相電源、負(fù)載都化為等值YY接電路；接電路； (2)連接負(fù)載和電源中點，中線上若有阻抗可不計；連接負(fù)載和電源中點，中線上若有阻抗可不計； (3)畫出單相計算電路，求出一相的電壓、電流：畫出單相計算電路，求出一相的電壓、電流： (4)根據(jù)根據(jù)接、接、Y接時接時線量、相量之間的關(guān)系，求線量、相量之間的關(guān)系，求 出原電路的電流電壓。出原電路的電流電壓。 (5) 由對稱性，得出其它兩相的電壓、電流。由對稱性，得出其它兩相的電壓、電流。 對稱三相電路的一般計算方法對稱三相電路的一般計算方法: : 一相電路中的電壓為一相電路中的電壓為Y接時的相電壓。

28、接時的相電壓。 一相電路中的電流為線電流。一相電路中的電流為線電流。 小結(jié) 下 頁上 頁返 回 例例1 對稱三相電源線電壓為對稱三相電源線電壓為380V，Z=6.4+j4.8， Zl =6.4+j4.8。求負(fù)載求負(fù)載 Z 的相、線電壓和電流。的相、線電壓和電流。 解解畫出一相計算圖畫出一相計算圖 Z Zl a + A U A I A NN + A U B U C U + + A I B I C I Z Z A C B Zl Zl Zl Z NN a c b 下 頁上 頁返 回 A 3.171 .17 43.188.12 03220 j8.89.4 03220 o o o o AN A l ZZ

29、 U I V2 .368 .1369 .3683.171 .17 ooo ANa ZIU V2 . 69 .236 V2 . 68 .1363303 ooo anab UU V03220 V 0380 o A o AB U U 則則 設(shè)設(shè) Z Zl a + A U A I A NN 下 頁上 頁返 回 例例2 對稱三相負(fù)載分別接成對稱三相負(fù)載分別接成Y和和型。求線電流。型。求線電流。 解解 Z U I AN AY Z U Z U I ANAN A3 3/ Y 3 II 應(yīng)用：應(yīng)用：Y降壓起動。降壓起動。 YA I A B C Z Z Z A I A B C Z Z Z 下 頁上 頁返 回 例例

30、3 對稱三相電路，電源線電壓為對稱三相電路，電源線電壓為380V，|Z1|=10， cos1 =0.6( (感性感性) )，Z2= j50， ZN=1+ j2。 求：線電流、相電流，畫出相量圖求：線電流、相電流，畫出相量圖( (以以A相為例相為例) )。 解解 V 03380 V0220 o AB o AN U U設(shè)設(shè) 畫出一相計算圖畫出一相計算圖 + _ Z1 AN U A I A IA I 3 2 Z + _ _ _ + + N A C B Z1 Z2 ZN N A I A I A I AN U 下 頁上 頁返 回 3 50 j 3 1 8 j61 .5310 1 .53,6 . 0cos

31、 22 1 11 ZZ Z A6 .17j13.2A13.5322 13.5310 0220 o o o 1 AN A Z U I j13.2A 3/50j 0220 o 2 AN A Z U I A4 .189 .13 o AAA III 根據(jù)對稱性，得根據(jù)對稱性，得B、C相的線電流、相電流：相的線電流、相電流： A6 .1019 .13 A4 .1389 .13 o C o B I I + _ Z1 AN U A I A IA I 3 2 Z 下 頁上 頁返 回 由此可以畫出相量圖：由此可以畫出相量圖： A9 .6622 A1 .17322 A1 .5322 : o C o B o A I

32、 I I 第一組負(fù)載的三相電流第一組負(fù)載的三相電流 A12013.2 A013.2 A12013.230 3 1 o CA2 o BC2 oo AAB2 I I II : :第二組負(fù)載的相電流第二組負(fù)載的相電流 30o 53.1o 18.4o A I A I A IAB2 IAB U AN U 下 頁上 頁返 回 例例4 各負(fù)載如圖所示.各負(fù)載如圖所示.已知已知 V, 03 o AB UU A3A2A1 , ,: III求求 消去互感，進行消去互感，進行Y變換，取變換，取A相計算電路相計算電路 + + + _ _ _ Z1 Z1 Z1 Z2 Z2 Z2 Zn L L L R R R A B C

33、 A1 I A2 I A3 I AN U BN U CN U M * * * M M A4 I LM LM LM 解解 下 頁上 頁返 回 負(fù)載化為負(fù)載化為Y接。接。 根據(jù)對稱性，中性電阻根據(jù)對稱性，中性電阻 Zn 短路。短路。 V 0303 3 1 oo ABAN UUU 可由分流得到.可由分流得到.A3A2 321 AN A1 , , / 3 1 II ZZZ U I .30 3 1 o A3A4 II 相電流相電流 )(j 3 MLRZ Z1 A3 I Z2/3Z3 + _ AN U A2 I A1 I 下 頁上 頁返 回 電源不對稱（不對稱程度小，系統(tǒng)保證其對稱電源不對稱（不對稱程度小

34、，系統(tǒng)保證其對稱) )。 電路參數(shù)電路參數(shù)( (負(fù)載負(fù)載) )不對稱情況很多。不對稱情況很多。 電源對稱，負(fù)載不對稱電源對稱，負(fù)載不對稱( (低壓電力網(wǎng)低壓電力網(wǎng)) ) 。 分析方法分析方法 不對稱不對稱 復(fù)雜交流電路分析方法。復(fù)雜交流電路分析方法。 主要了解：中性點位移。主要了解：中性點位移。 12.4 12.4 不對稱三相電路的概念不對稱三相電路的概念 討論對象討論對象 下 頁上 頁返 回 負(fù)載各相電壓：負(fù)載各相電壓： 三相負(fù)載三相負(fù)載Za、Zb、 Zc不相同。不相同。 0 /1/1/1/1 / Ncba c CN b BN a AN NN ZZZZ ZUZUZU U NNCNCN NNB

35、NBN NNANAN UUU UUU UUU N + N + + A U B U C U ZN Za Zb Zc 下 頁上 頁返 回 負(fù)載中點與電源中點不重合。負(fù)載中點與電源中點不重合。 在電源對稱情況下，可以根據(jù)中點位移的在電源對稱情況下，可以根據(jù)中點位移的 情況來判斷負(fù)載端不對稱的程度。當(dāng)中點位移較大情況來判斷負(fù)載端不對稱的程度。當(dāng)中點位移較大 時，會造成負(fù)載相電壓嚴(yán)重不對稱，使負(fù)載的工作時，會造成負(fù)載相電壓嚴(yán)重不對稱，使負(fù)載的工作 狀態(tài)不正常。狀態(tài)不正常。 相量圖相量圖 NA U BN U CN U N NN U N NA U BN U NC U 中性點位移中性點位移 注意 下 頁上 頁

36、返 回 例例1 (1) 正常情況下，三相四線制，中線阻抗約為零。正常情況下，三相四線制，中線阻抗約為零。 每相負(fù)載的工作每相負(fù)載的工作 情況相對獨立。情況相對獨立。 (2) 若三相三線制若三相三線制, , 設(shè)設(shè)A相斷路相斷路( (三相不對稱三相不對稱) ) 燈泡電壓低，燈燈泡電壓低，燈 光昏暗。光昏暗。 A C B N 照明電路：照明電路： 2/ BCNBNC UUU A C B N N 下 頁上 頁返 回 (3) A相短路相短路 超過燈泡的額定電壓，燈超過燈泡的額定電壓，燈 泡可能燒壞。泡可能燒壞。 ACABNBNC UUUU 計算短路電流：計算短路電流： R U R U I 0 ABA B

37、 303 A C B N B I C I A I R U R U I 0 ACA C 1503 R U R U R U III AA 00 A CBA 3 ) 2 1 j 2 3 2 1 j 2 3 ( 3 )15030( 3 )( 短路電流是正常時電流的短路電流是正常時電流的3 3倍倍注意 下 頁上 頁返 回 4-60 討論討論照明電路能否采用三相三線制供電方式？照明電路能否采用三相三線制供電方式？ A C B . . . 一樓一樓 二樓二樓 三樓三樓 N 不能不能! 因為無中線負(fù)載不對稱時：因為無中線負(fù)載不對稱時： 各相電壓不對稱，負(fù)載不能正常工作甚至燒壞。各相電壓不對稱，負(fù)載不能正常工作

38、甚至燒壞。 4-61 照明電路的一般畫法照明電路的一般畫法 零線上不能加零線上不能加 刀閘和保險刀閘和保險 A B C N . . . . . . . . 一一 層層 二二 層層 三三 層層 關(guān)于中線的結(jié)論關(guān)于中線的結(jié)論 中線的作用在于：使星形連接的不對稱負(fù)載上得中線的作用在于：使星形連接的不對稱負(fù)載上得 到對稱的相電壓。到對稱的相電壓。 為了確保零線在運行中不斷開，其上不允許接保險為了確保零線在運行中不斷開，其上不允許接保險 絲也不允許接刀閘。絲也不允許接刀閘。 要消除或減少中點的位移，盡量減少中線阻抗，要消除或減少中點的位移，盡量減少中線阻抗， 然而從經(jīng)濟的觀點來看，中線不可能做得很粗，然

39、而從經(jīng)濟的觀點來看，中線不可能做得很粗， 應(yīng)適當(dāng)調(diào)整負(fù)載，使其接近對稱情況。應(yīng)適當(dāng)調(diào)整負(fù)載，使其接近對稱情況。 結(jié)論 負(fù)載不對稱，電源中性點和負(fù)載中性點不等位，負(fù)載不對稱，電源中性點和負(fù)載中性點不等位， 中線中有電流，各相電壓、電流不存在對稱關(guān)中線中有電流，各相電壓、電流不存在對稱關(guān) 系；系； 中線不裝保險，并且中線較粗。一是減少損耗，中線不裝保險，并且中線較粗。一是減少損耗， 二是加強強度二是加強強度(中線一旦斷了，負(fù)載不能正常中線一旦斷了，負(fù)載不能正常 工作工作)。 下 頁上 頁返 回 圖示為相序儀電路。說明測相序的方法圖示為相序儀電路。說明測相序的方法 解解 例例2 2/RReq 應(yīng)用戴

40、維寧定理應(yīng)用戴維寧定理 ACBA CB BAoc UUUU UU UUU 2 3 )( 2 1 2 oc U c U R U N A 當(dāng)當(dāng)C變化時，變化時，N在半圓上移動在半圓上移動 A B C C R R N + N + + A U B U C U C Req oc U + A N 下 頁上 頁返 回 若以接電容一相為若以接電容一相為A相，則相，則B相電壓比相電壓比C相相 電壓高。電壓高。B相燈較亮，相燈較亮，C相較暗相較暗( (正序正序) )。據(jù)此。據(jù)此 可測定三相電源的相序?？蓽y定三相電源的相序。 N C B AN 三相電源的相量圖三相電源的相量圖 Aoc UUAN 2 3 電容斷路，電

41、容斷路，N在在CB線線 中點中點 電容變化，電容變化，N在半圓上在半圓上 運動，因此總滿足：運動，因此總滿足： NCNB UU 下 頁上 頁返 回 例例3 如圖電路中，電源三相對稱。當(dāng)開關(guān)如圖電路中，電源三相對稱。當(dāng)開關(guān)S閉合時，閉合時， 電流表的讀數(shù)均為電流表的讀數(shù)均為5A。 求：開關(guān)求：開關(guān)S打開后各打開后各 電流表的讀數(shù)。電流表的讀數(shù)。 解解 開關(guān)開關(guān)S打開后，表打開后，表A2的電流數(shù)與負(fù)載對稱的電流數(shù)與負(fù)載對稱 時相同。而表時相同。而表A1和表A3的電流數(shù)等于負(fù)載對的電流數(shù)等于負(fù)載對 稱時的相電流。稱時的相電流。 Z Z Z A2 S A3 A1 =5A A2 A89.23/5 A1A

42、3 下 頁上 頁返 回 4-66 一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對稱。設(shè)電源線一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對稱。設(shè)電源線 電壓電壓 。負(fù)載為電燈組。負(fù)載為電燈組, 若若RA=5 ,RB=10 , RC=20 ,求線電流及中性線電流。求線電流及中性線電流。 V)30314sin(2380 AB tu 例例4 解：解： V30380 AB U V0220 A U N RA ZB ZC . IA . IB . IC . IN 中性線電流中性線電流: A12011A 20 120220 C C C R U I A12022A 10 120220 B B B R U I CBAN IIII A044A

43、 5 0220 A A A R U I =29 - -19A 4-67 解解: ( 1) 中性線未斷中性線未斷 C 例例5 4-68 此時負(fù)載中性點此時負(fù)載中性點 V380, V380, 0,0 CAC BBAB AA UUU UUU UU C C + + A U B U C U 4-69 B、C相燈仍承受相燈仍承受220V 電壓電壓, 正常工作。正常工作。 A7 .12 0210 380 CB BC RR U I V127107 .12 BB IR U V254207 .12 CC IR U I B C + + C 4-70 一個對稱星接負(fù)載一個對稱星接負(fù)載,接于線電壓為接于線電壓為 380

44、 V的三相四的三相四 線制電源上線制電源上, 問問:當(dāng)當(dāng) M 點斷開時點斷開時,U1 =?當(dāng)當(dāng) M 和和 N點都斷點都斷 開時開時, U1 =? ZZZ M N L1 L2 L3 N + U1 解：解： M 點斷開時點斷開時,U1 = 220V M和和N 點都斷開時點都斷開時, U1 = 190 V 例例6 1. 1. 對稱三相電路功率的計算對稱三相電路功率的計算 12.5 12.5 三相電路的功率三相電路的功率 Pp=UpIpcos 三相總功率三相總功率： P=3Pp=3UpIpcos plpl IIUU ,3 :Y接接 平均功率平均功率 A B C Z Z Z 下 頁上 頁返 回 plpl

45、 IIUU3 , :接接 (1) 為相電壓與相電流的相位差為相電壓與相電流的相位差( (阻抗角阻抗角) )， 不要誤以為是線電壓與線電流的相位差。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)，在對稱三相制中有為每相的功率因數(shù)，在對稱三相制中有 cos A= cos B = cos C = cos 。 (3) 公式計算電源發(fā)出的功率公式計算電源發(fā)出的功率( (或負(fù)載吸收的或負(fù)載吸收的 功率功率) )。 A B C Z Z Z 注意 下 頁上 頁返 回 A B C R R R A B C R R R 例例1 已知對稱三相電路線電壓已知對稱三相電路線電壓Ul ，問負(fù)載接成問負(fù)

46、載接成 Y和和各從電網(wǎng)獲取多少功率？各從電網(wǎng)獲取多少功率？ 解解 R U R U UP ll l 2 3 3 3 :接接 R U R U UP ll l 2 3 3 :Y接接 結(jié)論 (1) 當(dāng)負(fù)載由當(dāng)負(fù)載由Y改接成改接成時時，若若線電壓不線電壓不 變，則由于相電壓與相電流增大變，則由于相電壓與相電流增大 倍，所以功率增大倍，所以功率增大3倍。倍。 3 (2)若負(fù)載的相電壓不變，則不論怎樣連接其若負(fù)載的相電壓不變，則不論怎樣連接其 功率不變。功率不變。 下 頁上 頁返 回 無功功率無功功率 Q=QA+QB+QC= 3Qp IUIUQ llpp sin3sin3 視在功率視在功率 2）這里的，這里

47、的，P、Q、S 都是指三相總和。都是指三相總和。 1）功率因數(shù)也可定義為：功率因數(shù)也可定義為： cos =P/S 注意 3）不對稱時不對稱時 無意義無意義 下 頁上 頁返 回 對稱三相負(fù)載的瞬時功率對稱三相負(fù)載的瞬時功率 )cos(2 cos2 AA tIitUu設(shè)設(shè) ) 2(cos cos ) (os cos2 AAA tUI tctUIiup 則則 )240 2(cos cos )240 2(cos cos o CCC o BBB tUIUIiup tUIUIiup UIppppcos3 CBA 下 頁上 頁返 回 單相：瞬時功率脈動單相：瞬時功率脈動 三相：瞬時功率恒定三相：瞬時功率恒定

48、 t p o 3UIcos p t o UIcos 電動機轉(zhuǎn)矩電動機轉(zhuǎn)矩: m p 可以得到均衡的機械力矩。避免了機械振動?？梢缘玫骄獾臋C械力矩。避免了機械振動。 下 頁上 頁返 回 2. 2. 三相功率的測量三相功率的測量 三表法三表法 若負(fù)載對稱，則需一塊表，讀數(shù)乘以若負(fù)載對稱，則需一塊表，讀數(shù)乘以 3 3。 CCNBBNAAN iuiuiup CBA PPPP 三三 相相 四四 線線 制制 * 三三 相相 負(fù)負(fù) 載載 WA B C N * * * * * W W 下 頁上 頁返 回 二表法二表法 測量線路的接法是將兩個功率表的電流測量線路的接法是將兩個功率表的電流 線圈串到任意兩相中，

49、電壓線圈的同名端接到其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電流線圈所串的線上，電壓線圈的非同名端接到 另一相沒有串功率表的線上。（有三種接線方式）另一相沒有串功率表的線上。（有三種接線方式） 三相三線制三相三線制 * 三三 相相 負(fù)負(fù) 載載 WA B C * * * W 注意 下 頁上 頁返 回 若若W1的讀數(shù)為的讀數(shù)為P1 , W2的讀數(shù)為的讀數(shù)為P2 ，則三相總功，則三相總功 率為：率為： P=P1+P2 * W1A B C * * * W2 三三 相相 負(fù)負(fù) 載載 * W1A B C * * * W2 三三 相相 負(fù)負(fù) 載載 *W1 A

50、B C * * * W2 三三 相相 負(fù)負(fù) 載載 下 頁上 頁返 回 證明：證明： 因因負(fù)載可以變?yōu)樨?fù)載可以變?yōu)閅，故上述結(jié)論仍成立。，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 與與iA的相位差的相位差，2 是是uBC 與與iB的相位差。的相位差。 設(shè)負(fù)載是設(shè)負(fù)載是Y型聯(lián)接型聯(lián)接 P=UACIAcos 1 + UBCIBcos 2 W1W2 iA A C B iB iC N ZA ZB ZC 注意 下 頁

51、上 頁返 回 1.1.只有在三相三線制條件下，才能用二表法，只有在三相三線制條件下，才能用二表法， 且不論負(fù)載對稱與否。且不論負(fù)載對稱與否。 3.3.按正確極性接線時，若出現(xiàn)一個表指針反轉(zhuǎn)即讀按正確極性接線時，若出現(xiàn)一個表指針反轉(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)，數(shù)為負(fù)，將其電流線圈極性反接使指針指向正數(shù)， 但此時讀數(shù)應(yīng)記為負(fù)值。但此時讀數(shù)應(yīng)記為負(fù)值。 2.2.兩表讀數(shù)的代數(shù)和為三相總功率，單塊表的兩表讀數(shù)的代數(shù)和為三相總功率，單塊表的 讀數(shù)無意義。讀數(shù)無意義。 4.4.負(fù)載對稱情況下，有：負(fù)載對稱情況下，有： )30cos( )30cos( 0 2 0 1 ll ll IUP

52、 IUP 注意 下 頁上 頁返 回 4-82 負(fù)載對稱時負(fù)載對稱時, 如何根據(jù)兩瓦特計法讀數(shù)判斷負(fù)載性質(zhì)如何根據(jù)兩瓦特計法讀數(shù)判斷負(fù)載性質(zhì)? 負(fù)載對稱時：負(fù)載對稱時： P1=UlIlcos( 30 ) P2=UlIlcos( +30 ) 所以：所以： (1)P1 P2時時感性感性 (2)P1 P2且且P1=- -P2 =時時純電感純電感 (3)P1 P2時時容性容性 (4)P1 P2且且P1=- -P2 =時時純電容純電容 (5)P1=P2 0時時純電阻性純電阻性 )(3sin3 21 PPIUQ ll )(3arctgarctg 21 21 PP PP P Q 電路的總無功功率：電路的總無功

53、功率： 負(fù)載阻抗角：負(fù)載阻抗角： IUPPP ll cos3 21 P1- -P2=Ul Il sin 4-83 證明：證明： p=uAN iA + uBN iB+ uCN iC iA + iB+ iC=0 iC= (iA + iB) p= (uAN uCN)iA + (uBN uCN) iB = uACiA +uBC iB P=UACIAcos 1 + UBCIBcos 2 P1+P2 1 :uAC 與與iA的相位差，的相位差， 2 :uBC 與與iB的相位差。的相位差。 所以兩個功率表的讀數(shù)的代數(shù)和就是三相總功率。所以兩個功率表的讀數(shù)的代數(shù)和就是三相總功率。 由于聯(lián)接負(fù)載可以變?yōu)橛捎诼?lián)接負(fù)

54、載可以變?yōu)閅型聯(lián)接，故結(jié)論仍成立。型聯(lián)接，故結(jié)論仍成立。 其它兩種接法可類似討論。其它兩種接法可類似討論。 iAA C B iB iC N W1 * * * * W2 設(shè)負(fù)載是設(shè)負(fù)載是Y型聯(lián)接型聯(lián)接 由相量圖分析：由相量圖分析： 假設(shè)負(fù)載為感性，相電流假設(shè)負(fù)載為感性，相電流 ( (即線電流即線電流) )落后相電壓落后相電壓 。 P=P1+P2=UACIAcos 1+UBCIBcos 2 =UlIlcos 1+UlIlcos 2 角角落后落后 角角落后落后 角角落后落后 UI UI UI NCC NBB NAA 1= 30 2= + 30 N N A U N B U N C U A I B I

55、BC U 30 AC U 30 1 2 下 頁上 頁返 回 所以所以 P1=UlIlcos 1=UlIlcos( 30) P2=UlIlcos 2=UlIlcos( +30) IUIUP llll cos3)30cos()30cos( =0 P1P2P1=P1+P2 60o負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)( (零零) )( (感性負(fù)載感性負(fù)載) ) 60o 負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)( (零零) ) 正數(shù)正數(shù) 正數(shù)正數(shù)( (容性負(fù)載容性負(fù)載) ) =90o 0 llI U 2 3 llI U 2 3 llI U3 llI U 2 1 llI U 2 1 討論 下 頁上 頁返 回 求：求：(1)線電流和電源發(fā)出的總功率；線電流和電源發(fā)出

56、的總功率； (2)用兩表法測三相負(fù)載的功率，畫接線圖用兩表法測三相負(fù)載的功率，畫接線圖 求兩表讀數(shù)。求兩表讀數(shù)。 解解 例例1 已知已知Ul =380V，Z1=30+j40，電動機電動機 P=1700W，cos=0.8( (感性感性) )。 A1 .5341. 4 40j30 0220 Z1 NA 1A U I V0220NA U(1) D A B C Z1 1A I 2A I 電動機電動機 A I 下 頁上 頁返 回 電動機負(fù)載：電動機負(fù)載： W1700cos3 A2 IUP l A 9 .3623. 3 9 .36 , 8 . 0cos A23. 3 8 . 03803cos3 A2 A2

57、 I P U P I l 總電流：總電流： A2 .4656. 7 9 .3623. 31 .5341. 4 A2A1 A III kW44. 32 .46cos56. 73803 cos3 A 總總 IUP l kW74. 13041. 433 2 1 2 1A1 RIP Z 下 頁上 頁返 回 表表W1的讀數(shù)的讀數(shù)P1： (2)兩表接法如圖兩表接法如圖 P1=UACIAcos 1 = 3807.56cos(46.2 30) =2758.73W 表表W2的讀數(shù)的讀數(shù)P2： P2=UBCIBcos 2= 3807.56cos( 30+ 46.2 ) = 685.26W=P-P1 D A B C

58、 Z1 1A I 2A I 電動機電動機 A I W1 * * * * W2 下 頁上 頁返 回 例例2 根據(jù)圖示功率表的讀數(shù)可以測取三相對稱負(fù)載根據(jù)圖示功率表的讀數(shù)可以測取三相對稱負(fù)載 的什么功率？的什么功率？ 解解 N N A U N B U N C U BC U 30 A I 畫出相量圖，得功率畫出相量圖，得功率 表的讀數(shù)：表的讀數(shù)： P=UBCIAcos(900+ ) =UlIlsin 根據(jù)功率表的讀數(shù)可以根據(jù)功率表的讀數(shù)可以 測取負(fù)載的無功功率。測取負(fù)載的無功功率。 PIUQ ll 3sin3 * WA B C * 三相三相 對稱對稱 負(fù)載負(fù)載 上 頁返 回 4-90 有一三相電動機

59、有一三相電動機,每相的等效電阻每相的等效電阻R = 29 ,等效感抗等效感抗XL=21.8 , 試求下列兩種情況下電動機的相電流、線電流以及從電源輸試求下列兩種情況下電動機的相電流、線電流以及從電源輸 入的功率，并比較所得的結(jié)果：入的功率，并比較所得的結(jié)果： (1) 繞組聯(lián)成星形接于繞組聯(lián)成星形接于UL =380 V的三相電源上的三相電源上; (2) 繞組聯(lián)成三角形接于繞組聯(lián)成三角形接于UL=220 V的三相電源上。的三相電源上。 解解: (1) A1 . 6 8 .2129 220 22 P P Z U II L 22 LL 8 .2129 29 1 . 63803cos3 IUP 例例3

60、=3.2kW Wk2 . 3W8 . 05 .102203cos3 LL IUP A1 . 6A 8 .2129 220 22 P P Z U I(2) A5 .103 PL II 比較比較(1), (2)的結(jié)果的結(jié)果:在三角形和星形兩種聯(lián)結(jié)法中在三角形和星形兩種聯(lián)結(jié)法中, 相電壓、相電相電壓、相電 流以及功率都未改變流以及功率都未改變,僅三角形聯(lián)結(jié)情況下的線電流為星形聯(lián)結(jié)情僅三角形聯(lián)結(jié)情況下的線電流為星形聯(lián)結(jié)情 況下的線電流的況下的線電流的 3倍。倍。 4-91 C Z Y R 線電壓線電壓Ul為為380 V的三相電源上，接有兩組對稱三的三相電源上，接有兩組對稱三 相電源：一組是三角形聯(lián)結(jié)的