第十章三相電路1

1、 我國及世界各國的供電系統(tǒng)均為三相供電我國及世界各國的供電系統(tǒng)均為三相供電系統(tǒng)，其原因是因?yàn)樗泻芏鄡?yōu)點(diǎn)系統(tǒng)，其原因是因?yàn)樗泻芏鄡?yōu)點(diǎn) 它是世界上規(guī)模最大的生產(chǎn)系統(tǒng)，系統(tǒng)的它是世界上規(guī)模最大的生產(chǎn)系統(tǒng)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)的需要，已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，主結(jié)構(gòu)為適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)的需要，已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，主要是由三相電源、三相負(fù)載和三相輸電線路三部要是由三相電源、三相負(fù)載和三相輸電線路三部分組成。分組成。 三相制是目前世界各國普遍采用的供電方式，所三相制是目前世界各國普遍采用的供電方式，所謂三相制就是由三個(gè)頻率相同、有效值相等、初相位互謂三相制就是由三個(gè)頻率相同、有效值相等、初相位互差差120的交流電壓源組成

2、的供電系統(tǒng)。的交流電壓源組成的供電系統(tǒng)。 三相供電方式的優(yōu)點(diǎn)：三相供電方式的優(yōu)點(diǎn)： 三相發(fā)配電設(shè)備在相同功率、電壓的條件下比三相發(fā)配電設(shè)備在相同功率、電壓的條件下比直流或單相交流簡單、體積小、效率高、節(jié)省材料；直流或單相交流簡單、體積小、效率高、節(jié)省材料； 對(duì)稱三相電路的總瞬時(shí)功率不隨時(shí)間變化，因?qū)ΨQ三相電路的總瞬時(shí)功率不隨時(shí)間變化，因此三相電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。此外，三相電動(dòng)機(jī)制造簡單、此三相電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。此外，三相電動(dòng)機(jī)制造簡單、價(jià)格便宜、用途廣泛。價(jià)格便宜、用途廣泛。 實(shí)際中，許多大功率直流電是由三相電源經(jīng)電實(shí)際中，許多大功率直流電是由三相電源經(jīng)電子整流器得到。子整流器得到。 日常生活中所用

3、的單相交流電，是取自三相制日常生活中所用的單相交流電，是取自三相制中的一相。中的一相。 三相電路的應(yīng)用是極其廣泛的。三相電路的應(yīng)用是極其廣泛的。一、對(duì)稱三相電源一、對(duì)稱三相電源三個(gè)同頻率、等幅值、相位互差三個(gè)同頻率、等幅值、相位互差 (120)的正弦的正弦交流電壓源稱為對(duì)稱三相電源，如下圖所示。交流電壓源稱為對(duì)稱三相電源，如下圖所示。 - - + +- - + +- - + +AuBuCuA AB BC CX XY YZ Z10.1對(duì)稱三相電源和三相負(fù)載對(duì)稱三相電源和三相負(fù)載-始端始端末端末端-uA、uB、uC- - 分別稱為分別稱為A、B、C相的相電壓。相的相電壓。A AB BC CX XY

4、 YZ ZAuBuCu32)120cos()120cos(costUutUutUumCmBmA2 22 23 32 20t tU Um m-U-Um mu u3 32 23 32 2三相電壓波形圖為：三相電壓波形圖為：UUm2AuBuCu瞬時(shí)式：瞬時(shí)式：1201200UUUUUUCBAAU.BU.CU.120120120)120cos(2)120cos(2cos2tUutUutUuCBA瞬時(shí)式：瞬時(shí)式：相量式：相量式：相量圖：相量圖：二、三相電源的星形連接及其特點(diǎn)二、三相電源的星形連接及其特點(diǎn)1.1.接法接法 將三相電源的負(fù)極將三相電源的負(fù)極( (末末) )端端X X、Y Y、Z Z連接在一起

5、，正極連接在一起，正極( (始始) )端端A A、B B、C C與外電路相連，就構(gòu)成了一個(gè)星形連接的對(duì)與外電路相連，就構(gòu)成了一個(gè)星形連接的對(duì)稱三相電源。稱三相電源。- - + +- - + +- - + +A AB BC CX XY YZ ZAuBuCuN+-ABU+-BCU+-CAUNA AB BC CAUBUCU- - + +- - + +- - + +端線端線端線端線端線端線電電源源中中(性性)點(diǎn)點(diǎn)CBAU、U、U分別為分別為A、B、C相電源的電壓，稱相電壓相電源的電壓，稱相電壓ABU端線端線A、B之間的電壓之間的電壓端線俗端線俗稱稱火線火線中線中線中線俗稱中線俗稱零線零線AUBUCUC

6、ABCU、U與與 類同類同,它們分別為對(duì)應(yīng)的線電壓。它們分別為對(duì)應(yīng)的線電壓。ABUIA相相IB相相IC相相IA線線IB線線IC線線2.2.特點(diǎn)特點(diǎn)(1)(1)相電流、線電流相電流、線電流 (2)(2)相電壓相電壓、線電壓線電壓 由由KVL有：有：同理：同理：BAABUUUACCACBBCUUUUUU+ +- -ABU+ +- -BCU+ +- -CAUNA AB BC CAUBUCU- -ABU+ +- -+ +- -+ +IA相相IB相相IC相相IA線線IB線線IC線線線相線相線相線相IIIIIIIICCBBAAABUBCUCAUAUBUCUBUCUAU303030ACCACBBCBAABU

7、UUUUUUUU相量圖：相量圖：ABU30AABUU超超前前AAABUUU330cos2303AABUU由圖中幾何關(guān)系：由圖中幾何關(guān)系：大小：大?。合辔唬合辔唬和恚和恚?03303CCABBCUUUU小結(jié)：小結(jié)： 對(duì)星形聯(lián)接對(duì)稱三相電源：對(duì)星形聯(lián)接對(duì)稱三相電源： I線線=I相相 線電壓超前對(duì)應(yīng)相電壓線電壓超前對(duì)應(yīng)相電壓30相線UU3)()()(ACCBBAUUUUUU三、三相負(fù)載的星形連接三、三相負(fù)載的星形連接 如果每相負(fù)載阻抗相等，則稱為對(duì)稱三相負(fù)載如果每相負(fù)載阻抗相等，則稱為對(duì)稱三相負(fù)載 ，否則，否則為不對(duì)稱負(fù)載為不對(duì)稱負(fù)載 。A AB BC CZ ZZ ZZ ZN 負(fù)負(fù)載載中中(性性

8、)點(diǎn)點(diǎn)10.2對(duì)稱三相對(duì)稱三相Y0Y0、YY電路電路 對(duì)稱對(duì)稱Y0Y0系統(tǒng)系統(tǒng)(三相四線制三相四線制)AUBUCU- - + +- - + +- - + +NZ ZZ ZZ ZN 對(duì)稱對(duì)稱YY系統(tǒng)系統(tǒng)(三相三線制三相三線制)AU- - + +Z ZBU- - + +NZ ZN 中線中線ZNCU- - + +Z Z對(duì)稱三相電路的條件對(duì)稱三相電路的條件三相電源對(duì)稱三相電源對(duì)稱三相負(fù)載對(duì)稱三相負(fù)載對(duì)稱 下面以節(jié)點(diǎn)電壓法對(duì)該電路進(jìn)行分析。下面以節(jié)點(diǎn)電壓法對(duì)該電路進(jìn)行分析。AU- - + +A ACU- - + +C CBU- - + +B BN NAIBICIZ ZN N(Y(YN N) )Z(Y)Z

9、(Y)Z(Y)Z(Y)Z(Y)Z(Y)N N NI1.1.分析分析以以N為參考點(diǎn)列節(jié)點(diǎn)電壓方程：為參考點(diǎn)列節(jié)點(diǎn)電壓方程：NCBANCBANNNY3YUUUYY3YUYUYUYUU)(0UUUCBA由由于于AUBUCU0NNU0ZUINNNN0NNU0NI2.計(jì)算計(jì)算 由上可見，由上可見，Y0-Y0三相對(duì)稱時(shí)，圖三相對(duì)稱時(shí)，圖(a)、(b)、(c)三個(gè)三個(gè)電路相互等效，電路相互等效，計(jì)算時(shí)用圖計(jì)算時(shí)用圖(b)最簡便。最簡便。由圖由圖(b)可見各相可見各相互不影響，彼此無關(guān)?；ゲ挥绊?，彼此無關(guān)。因此，因此，只要計(jì)算出任一相的電只要計(jì)算出任一相的電流、電壓，其余兩相即可由對(duì)稱關(guān)系得出。流、電壓，其余

10、兩相即可由對(duì)稱關(guān)系得出。這種計(jì)這種計(jì)算方法稱為單相分析法算方法稱為單相分析法通常計(jì)算相通常計(jì)算相 AU- - + +A AAIZ ZN N N NAIZUIAA120120ACABIIII單相分析單相分析例：對(duì)稱三相電路如圖所示，已知例：對(duì)稱三相電路如圖所示，已知: :ZL=(1+j2), Z=(5+j6), 試求負(fù)載中各電流相試求負(fù)載中各電流相 量。量。V30380ABUV0220V30330380ABAABUUVU，則圖中解：已知由單相分析法畫出單相(A相)計(jì)算電路，可得：A1 .5322860220jZZUILAA根據(jù)對(duì)稱性可寫出：A9 .6622120A1 .17322120ACABI

11、III10.3不對(duì)稱不對(duì)稱Y- -Y系統(tǒng)、照明電路及安全接零保護(hù)系統(tǒng)、照明電路及安全接零保護(hù)CCBBAANNCBAZUZUZUUZZZ111三相電路中三相電路中三相電源不對(duì)稱三相電源不對(duì)稱三相負(fù)載不對(duì)稱三相負(fù)載不對(duì)稱不對(duì)稱三相電路。不對(duì)稱三相電路。V0220AUV6080V1208024214 .4814 .4814 .484 .484 .48CBANNUUUUV12080V12080NNNNNNUUU即VVV12030012080120220141192120801202202 .2119212080220NNCCNNBBNNAAUUUUUUUUU各負(fù)載電壓各負(fù)載電壓 由于負(fù)載不對(duì)稱，由于負(fù)

12、載不對(duì)稱， 與與 的電的電位不相等，反映在相量圖上是位不相等，反映在相量圖上是 與與 不重合，這一現(xiàn)象稱為中不重合，這一現(xiàn)象稱為中 點(diǎn)位移。由于中點(diǎn)位移，負(fù)載各點(diǎn)位移。由于中點(diǎn)位移，負(fù)載各相電壓有的小于額定電壓，有的相電壓有的小于額定電壓，有的大于額定電壓。負(fù)載大于額定電壓。負(fù)載 越不對(duì)稱，越不對(duì)稱，中點(diǎn)位移越大，各相電壓的不對(duì)中點(diǎn)位移越大，各相電壓的不對(duì)稱就越嚴(yán)重?？梢娭悬c(diǎn)位移將使稱就越嚴(yán)重?？梢娭悬c(diǎn)位移將使負(fù)載工作不正常。負(fù)載工作不正常。 另一方面，如果負(fù)載變動(dòng)時(shí)，另一方面，如果負(fù)載變動(dòng)時(shí)，由于各相的工作相互關(guān)聯(lián)，因此由于各相的工作相互關(guān)聯(lián)，因此彼此都互有影響。比如家用電器，彼此都互有影響

13、。比如家用電器，為了使各相互不影響，采取加中為了使各相互不影響，采取加中線的方法。線的方法。NNAUNBUNCUNNUN NAUABUBCUCAUBUCUN N二、照明電路二、照明電路1.分析分析 上例中，在上例中，在N、N間加入一條中線，其它條件不變。間加入一條中線，其它條件不變。- - + +A ACU- - + +C CBU- - + +B BN NAIBICIZ ZN NZ ZA A=48.4=48.4N N NIZ ZB B=48.4=48.4Z ZC C=242=242AUBUAUCU+ + - -+ + - -+ + - -A AA AA A各各相相電電流流：12091. 024

14、212022012055. 44 .48120220055. 44 .480220CCCBBBAAAZUIZUIZUIA4064. 3CBANIIII 一般情況下，低壓供電系統(tǒng)中，廣泛采用三相四線制，接一般情況下，低壓供電系統(tǒng)中，廣泛采用三相四線制，接上中線后強(qiáng)迫各相負(fù)載電壓對(duì)稱，保證負(fù)載安全運(yùn)行。上中線后強(qiáng)迫各相負(fù)載電壓對(duì)稱，保證負(fù)載安全運(yùn)行。2.2.實(shí)用照明電路實(shí)用照明電路 照明電路各相負(fù)載不能保證對(duì)稱，應(yīng)使用照明電路各相負(fù)載不能保證對(duì)稱，應(yīng)使用Y0 0- -Y0 0三相四線制三相四線制供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)。.三、安全用電、接零保護(hù)三、安全用電、接零保護(hù)1.安全用電：保證人身安全和設(shè)備安全。

15、安全用電：保證人身安全和設(shè)備安全。2.安全用電常識(shí)：安全用電常識(shí)： 安全電壓：安全電壓：24V24V 安全電流：約為安全電流：約為50mA50mA，且與電流的頻率有關(guān)，當(dāng)頻率為，且與電流的頻率有關(guān)，當(dāng)頻率為 40Hz40Hz60Hz60Hz時(shí)對(duì)人體的傷害程度最為嚴(yán)重。時(shí)對(duì)人體的傷害程度最為嚴(yán)重。 人體電阻：主要在人體的表層部分。人體電阻：主要在人體的表層部分。 皮膚干燥且保持清潔時(shí)，約為皮膚干燥且保持清潔時(shí)，約為10K10K100K100K； 皮膚處于潮濕狀態(tài)時(shí)，約為皮膚處于潮濕狀態(tài)時(shí)，約為1K1K左右；左右； 皮膚受到損傷時(shí)，約為皮膚受到損傷時(shí)，約為100100左右左右 人體觸電時(shí)人體電阻不是固定的，隨電壓的人體觸電時(shí)人體電阻不是固定的，隨電壓的 增加和