三相電路重要知識點

1、1第第十十一一章章 三三相相電電路路重點：重點：1 三相電路中的相電壓與線電壓，相電流與線電流的概念及關(guān)系三相電路中的相電壓與線電壓，相電流與線電流的概念及關(guān)系2 熟練掌握對稱三相電路的計算熟練掌握對稱三相電路的計算3 掌握不對稱三相電路的計算方法掌握不對稱三相電路的計算方法11.1 三三相相電電源源11.1.1 三相制三相制 目前世界上的電力系統(tǒng)普遍采用三相制。所謂三相制是講三個頻率相同，大小相等相位互差120o的電壓源作為供電電源的體系。11.1.2 三相電源三相電源一、波形由三相交流發(fā)電機供電時，由于其工藝結(jié)構(gòu)使得產(chǎn)生的三相電源具有頻率相同，大小相等相位互差120o 的特點。三相電壓的相

2、序為三相電壓依次出現(xiàn)波峰（零值或波谷）的順序，工程上規(guī)定：ABC 為順序（正序）而 ACB 這樣的相序成為逆序（反序） 。 uS A B C Im O t -Im 圖圖 13-1 三三相相電電壓壓的的波波形形CU AUBU二、各相電壓VtUumA sino0UAUVtUumB )120sin(oABUUU2o120VtUumC )120sin(oACUUUo120其中，為工程上常常用到的單位相量算子：。相量圖見上圖。23211201oj11.1.3 三相電源三相電源一、連接方式1星型連接與三角形連接 A _ + CU AU + BU _ B _ + C A + AU - BU + - - B

3、CU+ C A + _ _ N _ + + B C圖圖 13- 三三相相四四線線制制三相電源的連接方式一般采用星型連接：二、幾個概念21中點（零點）：三相電壓源的末端連接在一起，形成的連接點，一般用該點作為計算的參考點2中線（零線）：由中點引出的導(dǎo)線3火線：由每一相的三相電壓源的始端引出的導(dǎo)線4相電壓：每一相電壓源的始端到末端的電壓，即火線與中線之間的電壓5線電壓：任意兩相電壓源的始端之間的電壓，即兩根火線之間的電壓三、相電壓與線電壓的關(guān)系1相線關(guān)系各相電壓為：，o0pUAUo120pBUUo120pCUU所以：oooo3033031200ApppBAABUUUUUUUoooo30390312

4、0120BpppCBBCUUUUUUUoooo30315030120CpppACCAUUUUUUU可見，每一個線電壓與相應(yīng)相電壓的關(guān)系是：線電壓的大小為相電壓大小的倍，即，3plUU3且超前相應(yīng)相電壓。相量圖如下：o30此時，當(dāng)時，VUp220VUl38032202電源的幾種特殊情況的分析三相四線制三相四線制1）短相以 A 相短接為例：各相電壓為：，0AUVUpBoo120220120UVUpCoo120220120U所以：VUBpBAABoo1202201200UUUUVBCBBCoo90380303UUUUVUCpACCAoo1202200120UUUU也就是說，此時相電壓有一相為零，其余

5、兩相的電壓大小不變；而兩根火線間的電壓只有一個是正常的 380V，其余兩個等于相電壓大小 220V。2）斷相以 A 相斷路為例：各相電壓為：，0AUVBo120220UVCo120220U所以：0ABUVBCBBCoo90380303UUUU0CAU也就是說，此時相電壓有一相為零，其余兩相的電壓大小不變；而兩根火線間的電壓只有一個是正常的 380V，其余兩個等于零。三相三線制三相三線制1）短相以 A 相短接為例： AU CAU CU BU BCU 30o AU BU ABU CU A _ _ + + B C 圖圖 13- 三三相相四四線線制制 A _ N _ + + B C 圖圖 13- 三三

6、相相四四線線制制 A _ N _ + + B C 圖圖 13- 三三相相四四線線制制 3各相電壓為：，0AUVUpBoo120220120UVUpCoo120220120U所以：VUBpBAABoo1202201200UUUUVBCBBCoo90380303UUUUVUCpACCAoo1202200120UUUU也就是說，此時相電壓有一相為零，其余兩相的電壓大小不變；而兩根火線間的電壓只有一個是正常的 380V，其余兩個等于相電壓大小 220V。2）斷相以 A 相斷路為例：各相電壓為：，0AUVBo120220UVCo120220U所以：0ABUVBCBBCoo90380303UUUU0CAU

7、也就是說，此時相電壓有一相為零，其余兩相的電壓大小不變；而兩根火線間的電壓只有一個是正常的 380V，其余兩個等于零。小結(jié)：小結(jié)：1三相電源的相線電壓均三相對稱三相電源的相線電壓均三相對稱2各線電壓比相應(yīng)的各相電壓超前各線電壓比相應(yīng)的各相電壓超前，并大小為其，并大小為其倍倍o30311.2 三三相相電電路路的的計計算算11.2.1 三相電路的負載連接三相電路的負載連接ABCN等等效效為為星星型型連連接接形形式式一、單相負載如電燈、電爐、單相電動機對于總線路而言，一般單相負載應(yīng)該盡量均勻分布在各相上。至于連接在火線與零線之間還是連接在兩根火線之間，取決于負載的額定電壓要求。二、三相負載如三相電動

8、機、三相變壓器等三相負載的三個接線端總與三根火線相連，對于三相電動機而言，負載的連接形式由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定。11.2.2 三相負載的星型連接三相負載的星型連接一、相線電流1相電流pI每一相負載上流過的電流2線電流lI A N _ _ + + B C 圖圖 13- 三三相相三三線線制制 A ZA N N ZB ZC B C 圖圖 13- 三三相相四四線線制制下下的的星星型型負負載載 4負載為線路提供的電流一、對稱負載星型連接時的計算當(dāng)時，稱負載三相對稱。此時ZZZZACB，因為，AANAAZUIINBBBNBZUIINCCCNCZUIINpCBU|NNANUUU，則。|ZZZZACBlCBpCBII

9、|IIIIIIANNAN所以：0)(1NNANNNAANAAUUUZZUZUZUIIIIIIICBCCBBCNBNNCBN可見，當(dāng)三相負載對稱時，中線上電流為零，這意味著負載中點電位與電源中點電位相等為零，也就是說，此時中線上的阻抗不論為多大，無論模型中是否有中線阻抗都不會影響負載的額定需求，此時可采用三相三線制供電（取消中線） 。每一相的電壓、電流的計算可以參照前面學(xué)習(xí)的內(nèi)容進行。注意：由于負載三相對稱，因此可以先計算出其中任意一相，其他兩相待求量可以通過角度互差 120 度直接寫出；如果僅僅要求大小關(guān)系，則可以直接利用星型連接時的相線關(guān)系。小結(jié)：小結(jié)： 1，lANIIlpANUUU12中線

10、電流為零中線電流為零3負載中點電位與電源中點電位相等，為零負載中點電位與電源中點電位相等，為零4負載對稱時，一般只計算一相負載對稱時，一般只計算一相5相量圖為：二、不對稱負載星型連接時的計算方法 A + Zl ZA _ _ _ N + N + ZB ZC B Zl Zl C圖圖 13- 三三相相三三線線制制下下的的非非對對稱稱星星型型負負載載采用三相三線制時，當(dāng)、互不相等，負載不對稱。此時AZBZCZ，每一相提供給線路的線電流仍然等于其每AANAAZUIINBBBNBZUIINCCCNCZUIIN一相的相電流。因為、互不相等，所以負載中點電位為，對節(jié)點列寫節(jié)點電壓方程：AZBZCZNUN，可以

11、計算得出負載中點電lCClBBllClBlNZZUZZUZZUZZZZZZUNNAANA)111( CAU CU AU N BU ABU BCU 5位：（也可由此得：當(dāng)負載三相對稱）lClBllCClBBlNZZZZZZZZUZZUZZUUANNAAN1110NNUU所以當(dāng)三相負載不對稱時，負載中點與電源中點不等位，這樣會使得每一相負載上的電壓（相電壓）不再一定滿足負載的額定要求，從而時負載工作不正常，甚至導(dǎo)致設(shè)備的損壞。此時采用三相四線制可以解決上述問題，即不取消中線時，各相由于中線的存在而各自保持獨立性，各相的工作狀態(tài)可以分別計算。小結(jié)：小結(jié)： 1，lANIIlpANUUU12當(dāng)采用三相三

12、線制時，負載中點電位與電源中點電位不相等，不為當(dāng)采用三相三線制時，負載中點電位與電源中點電位不相等，不為零，即中性點發(fā)生位移零，即中性點發(fā)生位移3當(dāng)采用三相四線制時，中線電流不為零當(dāng)采用三相四線制時，中線電流不為零4負載不對稱時，一般采用節(jié)點電壓法計算負載不對稱時，一般采用節(jié)點電壓法計算5相量圖為：5在實際生產(chǎn)中，除了三相異步電動機外。一般的負載很難保證負載三相對稱，因此供電系統(tǒng)均在實際生產(chǎn)中，除了三相異步電動機外。一般的負載很難保證負載三相對稱，因此供電系統(tǒng)均采用三相四線制，且中線上不允許加任何開關(guān)與熔斷器。采用三相四線制，且中線上不允許加任何開關(guān)與熔斷器。11.2.3 三相負載的三角形連接

13、三相負載的三角形連接一、理想情況下當(dāng)負載三相對稱時，。ZZZZACB此時負載的每一相的相電壓為：，負載的每一相的相電流為：lCBCU|NNAUUU，。ZUIAABBZUIBCBCZUIACAC負載產(chǎn)生的線電流為：oo303303)(1ABABCAABCAABAIZUUUZIIIoo303303)(1BCBCCAABCABCBIZUUUZIII CAU CUCNU N ANU N AU BU BNU ABU BCU A A C B C 圖圖 13- 三三相相四四線線制制下下的的三三角角形形負負載載 Z Z Z CAI AI ABI CI BCI BI 6oo303303)(1CACABCCABC

14、CACIZUUUZIII每一相的電壓、電流的計算可以參照前面學(xué)習(xí)的內(nèi)容進行。注意：由于負載三相對稱，因此可以先計算出其中任意一相，其他兩相待求量可以通過角度互差 120 度直接寫出；如果僅僅要求大小關(guān)系，則可以直接利用相線關(guān)系。小結(jié)：小結(jié)： 1 lpUU2三角形對稱負載提供給線路的線電流比相應(yīng)的相電流滯后三角形對稱負載提供給線路的線電流比相應(yīng)的相電流滯后，并大小為其，并大小為其倍。倍。o303二、非理想情況下計算方法將三角形負載變換為星型負載進行計算。P388。A Zl A Zl C BB ZlC圖圖 13- 三三相相四四線線制制下下的的星星型型負負載載ZZZ11.3 三三相相功功率率11.3.1 功率的計算功率的計算一、負載對稱時的平均功率1負載對稱時的平均功率因為對于對稱的星型負載：，；對于對稱的三角形負載：PlUU3PlII ，所以，其中為每一相的阻抗角，即相電壓PlII3PlUU pllpPP