電路課件：21 三相電路分析及非正弦周期電流電路

1、 作 業(yè)10-10 (Z1的存在與否不影響流過(guò)ZA等的電流 或也可利用阻抗Y-變換求解) 附加題1 附加題1：電路如圖所示，已知對(duì)稱三相電源的線電壓為 380V, 參數(shù) ，求U0 * * .+_A.BCNRC 附加題2：已知對(duì)稱三相電源（順序） ， 負(fù)載 ， . 試求: (1) 開(kāi)關(guān)Q打開(kāi)時(shí)各線電流 及電路消耗的平均功率P； (2) 開(kāi)關(guān)Q閉合時(shí)的電流 及Z1消耗的平均功率P1.ACB.ZZZN.Z1Q附加題1 附加題1：已知： ，如果將 設(shè)為參考 相量，利用相量圖解出 取何值時(shí)有 ， 其中 是 的初相位. +_R+_.附加題2 附加題2：已知：L1=1H，L2=4H，耦合系數(shù)k=0.5，角頻

2、 率 ，U=15V，UR=18V，u(t)超前uR(t) ， 求R與C. RCL1L2M*uR(t)+_.u(t)+_10.1 三相電源 三相電壓 有效值相量表示為：10.1 三相電源 對(duì)稱三相電路的星形聯(lián)結(jié).+_+_+_ABC.ZZZABCNN10.1 三相電源 常用術(shù)語(yǔ) 端線：由電源始端引出的聯(lián)接線 中線：聯(lián)接N、N的聯(lián)接線 相電壓：每相電源（負(fù)載）的端電壓 線電壓：兩端線之間的電壓 相電流：流過(guò)每相電源（負(fù)載）的電流 線電流：流過(guò)端線的電流 中線電流：流過(guò)中線的電流10.1 三相電源 線電壓與相電壓的關(guān)系10.1 三相電源 對(duì)稱三相電路的三角形聯(lián)結(jié)+_+_+_ABCZZZABC.10.1

3、 三相電源 線電流與相電流的關(guān)系 對(duì)稱三相電路的三角形聯(lián)接10.2 負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路 （對(duì)稱三相電路）星形聯(lián)結(jié) 1. 三相四線制 求負(fù)載的相電流和相電壓（其中Zl為端線間阻抗）.+_+_+_ABC.ZZZABCNNZlZNZlZl10.2 負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路 對(duì)稱三相電路星形聯(lián)結(jié)的等效電路 1. 三相四線制+_+_A.ZlA.ZB.ZlB.Z+_C.ZlC.ZNNZN10.2 負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路 （對(duì)稱三相電路）星形聯(lián)結(jié) 1. 三相四線制10.2 負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路 （對(duì)稱三相電路）星形聯(lián)結(jié) 1. 三相四線制 一相計(jì)算等效電路 中線阻抗不起作用 Zl+_+_ZANAN10.2

4、 負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路 對(duì)稱三相電路星形聯(lián)結(jié)的等效電路 2. 三相三線制+_+_+_A.ZlA.ZB.ZlB.ZC.ZlC.ZNN 星形聯(lián)結(jié)的對(duì)稱三相電路（三相四線制）（三相三線制）： 抽出一相進(jìn)行計(jì)算（中線阻抗不起作用），其余兩相利用 對(duì)稱關(guān)系得到10.3 負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路 運(yùn)用星形聯(lián)結(jié)計(jì)算結(jié)果，將三角形聯(lián)結(jié)進(jìn)行等效變換， 化為星形聯(lián)結(jié) 其中：+_+_+_ABCZZZABC.ZlZlZl.NZZZ.+_+_+_N10.4 三相電路的功率 平均功率（對(duì)稱電路）為阻抗角10.4 三相電路的功率 無(wú)功功率 對(duì)稱時(shí)： 視在功率 對(duì)稱時(shí)： 三相功率 對(duì)于不對(duì)稱三相負(fù)載，功率計(jì)算沒(méi)有統(tǒng)一的公式

5、，可以 根據(jù)功率守恒原則進(jìn)行計(jì)算：10.4 三相電路的功率10.5 三相功率的測(cè)量 三相功率的測(cè)量（兩瓦特表法）對(duì)稱或不對(duì)稱三相電路.*W2W1.ABC 可見(jiàn)等式右端兩式分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)瓦特表的讀數(shù) 例：已知對(duì)稱三相電源（順序） ， 負(fù)載 ，試求(1) 線電流 及 電路消耗的總平均功率P和無(wú)功功率Q； (2) 若AN間負(fù)載斷開(kāi)，再求各線電流 .(2)ABC.ZZZN 例：已知對(duì)稱三相電源（順序） ， 負(fù)載 ，試求: (3) 若AN間負(fù)載短路，求線電流 及電路消耗的 總平均功率P.(3)ABC.ZZZN 例：已知對(duì)稱三相電源（順序） ， 負(fù)載 試求各線電流 及中線電流 .ABC.ZAZCZBN10.

6、3 負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路 例：已知對(duì)稱三相電源的線電壓Ul = 380V, r = 10, R = 90, Z = 21+j48, 求IZ r.Ar.Br.C.RRRZ.ABC10.3 負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路 解：利用戴維南定理求解 1. 求令, 則R = 30r.Ar.Br.C.RRR.ABC+_N10.3 負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路 2. 求1010 .10 .30 30 30.ABCN 此時(shí)為一平衡電橋：10.3 負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路 3. Zeq+_21+j48習(xí)題ABCZ.ZZ 例：已知對(duì)稱三相電源電壓（順序） ， 負(fù)載阻抗 ，試求各線電流 及電路 消耗的總平均功率P。若AB

7、間負(fù)載斷開(kāi)，試求線電流 。例題 例：已知對(duì)稱三相電源線電壓（順序）UL=380V，阻抗 ， ，試求各線電流有效值 及三相電路消耗的總平均功率PZ1Z1Z1BAZ.C 設(shè)：則：由對(duì)稱關(guān)系：例題或：Z1Z1Z1BAZ.C第11章 非正弦周期電流電路11.1 非正弦周期信號(hào)11.2 非正弦周期函數(shù)分解為傅里葉級(jí)數(shù)11.3 非正弦周期電流電路的有效值和平均功率目 錄 電力工程和電子工程中，除了遇到前面已經(jīng)討論的直流與 正弦信號(hào)激勵(lì)外，還會(huì)遇到激勵(lì)和響應(yīng)隨時(shí)間不按正弦 規(guī)律變化的電路，如電信工程方面?zhèn)鬏數(shù)母鞣N信號(hào)大多 就是按非正弦規(guī)律變動(dòng)的。本章討論非正弦周期電流電路 的分析。 非正弦周期交流信號(hào)的特點(diǎn)

8、: 不是正弦波按周期規(guī)律變化11.1 非正弦周期信號(hào)非正弦周期信號(hào) 非正弦周期信號(hào)0- -AA -0-A-A -0A -0A -T 2T 信號(hào)發(fā)生器 電路中有非線性元件 由不同頻率的正弦信號(hào)共同作用的電路等 非正弦周期信號(hào)的產(chǎn)生： 半波整流電路的輸出信號(hào) 11.1 非正弦周期信號(hào) Tt脈沖信號(hào)11.1 非正弦周期信號(hào)11.1 非正弦周期信號(hào)11.1 非正弦周期信號(hào) 狄里赫利(Dirichlet)條件： 1. 在一個(gè)周期內(nèi)只含有有限個(gè)不連續(xù)的點(diǎn) 2. 在一個(gè)周期內(nèi)只含有有限個(gè)極值點(diǎn) 3. 在一個(gè)周期內(nèi)函數(shù)絕對(duì)值的積分為有限值： 任何一個(gè)滿足狄利赫利條件的非正弦周期信號(hào)f(t),均可以分解成傅里葉

9、級(jí)數(shù)。11.1 非正弦周期信號(hào) 設(shè)一個(gè)非正弦周期信號(hào)(函數(shù))都可以分解為： 一個(gè)恒定分量與一系列不同角頻率的正弦量之和F0 恒定分量:在一周內(nèi)的平均值展開(kāi)式可用公式計(jì)算或查表基波，一次諧波:為基波角頻率 :高次諧波為k次諧波角頻率11.1 非正弦周期信號(hào)+_含有R、L、C的線性電路us(t)+_+_+_含有R、L、C的線性電路us(t)+_U0u1(t)u2(t)11.2 非正弦周期函數(shù)分解為傅里葉級(jí)數(shù) 1. 根據(jù)線性電路的疊加原理，非正弦周期信號(hào)作用下的線 性電路穩(wěn)態(tài)響應(yīng)可以視為一個(gè)恒定分量和無(wú)窮多個(gè)正弦 分量單獨(dú)作用下各穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分量之疊加。因此，非正弦 周期信號(hào)作用下的線性電路穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析

10、可以轉(zhuǎn)化成直 流電路和正弦電路的穩(wěn)態(tài)分析 分析方法：諧波分析法 2. 應(yīng)用電阻電路計(jì)算方法計(jì)算出恒定分量作用于線性電路 時(shí)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分量 利用直流穩(wěn)態(tài)方法：C 斷路， L 短路11.2 非正弦周期函數(shù)分解為傅里葉級(jí)數(shù) 3. 應(yīng)用相量法計(jì)算出不同頻率正弦分量作用于線性電路時(shí) 的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分量 諧波分析法 4. 對(duì)各分量在時(shí)間域(瞬時(shí)值形式)進(jìn)行疊加，即可得到 線性電路在非正弦周期信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 各次諧波單獨(dú)作用時(shí)，利用相量法：11.2 非正弦周期函數(shù)分解為傅里葉級(jí)數(shù) 例: 已知 求：.RL RC i(t)iL(t)iC(t)u(t)+_11.2 非正弦周期函數(shù)分解為傅里葉級(jí)數(shù) 例: 已知 求

11、：.RL RC i(t)iL(t)iC(t)u(t)+_各分量以瞬時(shí)值疊加 !安全用電 觸電方式和安全電壓 三相四線制供電線路中性點(diǎn)都是接地的。當(dāng)人體與任 何一根相線接觸時(shí)，將有電流通過(guò)人體，如圖所示，人 體承受相電壓。此時(shí)流過(guò)人體的電流為：RbR0為接地電阻；Rb為人體電阻，隨皮膚表面的干濕、潔污程度和接觸電壓而變，而且電阻隨所加電壓的增大和持續(xù)時(shí)間的增加而減小。如果人體與地面的絕緣良好（如人站在絕緣物體上），將使觸電的危險(xiǎn)性大大減小安全用電 若取人體電阻為1k，安全電流取30mA，則人體允許 持續(xù)接觸的最高電壓為100030103=30V，顯然， 常用的低壓供電系統(tǒng)的220V相電壓遠(yuǎn)超過(guò)安

12、全電壓 當(dāng)人體雙線觸電（即人體同時(shí)接觸兩根相線）時(shí)，人 體所承受的電壓為線電壓，其危險(xiǎn)性遠(yuǎn)比單相觸電大安全用電 根據(jù)環(huán)境不同，我國(guó)規(guī)定有相應(yīng)的電壓等級(jí)：在有觸 電危險(xiǎn)的場(chǎng)所，安全電壓為42V；在多導(dǎo)電粉塵的場(chǎng)所， 安全電壓為36V；在特別潮濕的井下，安全電壓為12V 為避免工作人員使用電氣設(shè)備時(shí)發(fā)生觸電危險(xiǎn)，須采 取一系列安全措施，如安裝防護(hù)罩以免觸及電氣設(shè)備 的帶電部分，為防止絕緣損壞造成觸電事故，則應(yīng)接 保護(hù)地線等安全用電 工作接地 為保證電氣設(shè)備正常運(yùn)行而進(jìn)行的接地稱為工作接地。 如電源中性點(diǎn)的直接接地，維持三相供電系統(tǒng)中相線 對(duì)地電壓不變，當(dāng)?shù)孛嫔系娜瞬簧饔|摸到一相線時(shí)， 其觸電電壓為相電壓。如果中性點(diǎn)不接地，當(dāng)一相接 地而人體觸及另外兩相之一時(shí)，則觸電電壓將為相電 壓的1.73倍，即為線電壓，這使觸電的危險(xiǎn)性大增安全用電 保護(hù)接地 為保障人身安全，防止觸電而將電氣設(shè)備的金屬外殼 （正常情況下是不帶電的）接