電路課件：第12章 三相電路

1、第12章 三相電路三相電路12.1線電壓(電流)與相電壓(電流)的關(guān)系12.2對稱三相電路的計算12.3不對稱三相電路的概念12.4三相電路的功率12.5首 頁本章重點重點 1.三相電路的基本概念 2.對稱三相電路的分析 3.不對稱三相電路的概念 4.三相電路的功率返 回 三相電路由三相電源、三相負載和三相輸電線路三部分組成。 發(fā)電方面：比單項電源可提高功率50； 輸電方面：比單項輸電節(jié)省鋼材25；12.1 三相電路三相電路的優(yōu)點下 頁上 頁配電方面：三相變壓器比單項變壓器經(jīng)濟且便于接入負載；運電設(shè)備：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、運行可靠、維護方便。返 回三相電路的特殊性 （1）特殊的電源 （2）特殊的

2、負載 （3）特殊的連接 （4）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)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 頁上 頁返 回1.對稱三相電源的產(chǎn)生通常由三相同步發(fā)電機產(chǎn)生，三相繞組在空間互差120，當(dāng)轉(zhuǎn)子以均勻角速度轉(zhuǎn)動時，在三相繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，從而形成對稱三相電源。三相同步發(fā)電機示意圖 三相電源是三個頻率相同、振幅相同、相位彼此相差1200的正弦電源。NSIwAZBXCY下 頁上 頁返 回下 頁上 頁返 回瞬時值表達式波形圖A、B、C 三端稱為始端，X、Y、Z 三端稱為末端。u tuAuBuCoA+XuAB+YuBC+ZuC下 頁上 頁返 回

3、相量表示120120120對稱三相電源的特點下 頁上 頁返 回正序(順序)：ABCA負序(逆序)：ACBAABC相序的實際意義：以后如果不加說明，一般都認為是正相序。DABC123DACB123正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)ABC三相電源各相經(jīng)過同一值(如最大值)的先后順序。對稱三相電源的相序三相電機下 頁上 頁返 回2. 三相電源的聯(lián)接 X, Y, Z 接在一起的點稱為Y聯(lián)接對稱三相電源的中性點，用N表示。（1）星形聯(lián)接(Y聯(lián)接)+ANX+BY+CZ+ABCN-下 頁上 頁返 回（2）三角形聯(lián)接(聯(lián)接)三角形聯(lián)接的對稱三相電源沒有中點。注意+AXBYCZ+X+CYZABC下 頁上 頁返 回3. 三相負載及其聯(lián)接(

4、1) 星形聯(lián)接稱三相對稱負載 三相電路的負載由三部分組成，其中每一部分稱為一相負載，三相負載也有二種聯(lián)接方式。ABCNZAZCZBABCNZAZCZB下 頁上 頁返 回(2) 三角形聯(lián)接ABCZBCZCAZABABCZBCZCAZAB稱三相對稱負載下 頁上 頁返 回4. 三相電路 三相電路就是由對稱三相電源和三相負載聯(lián)接起來所組成的系統(tǒng)。工程上根據(jù)實際需要可以組成：電源YY負載電源Y負載當(dāng)電源和負載都對稱時，稱為對稱三相電路。注意下 頁上 頁返 回三相四線制YYYZZZN+AN+B+CZZZ+A+B+C三相三線制下 頁上 頁返 回1. 名詞介紹+ANX+BY+CZ+AXBYCZ+端線(火線)：

5、始端A, B, C 三端引出線。中線：中性點N引出線， 連接無中線。12.2 線電壓(電流)與相電壓(電流)的關(guān)系下 頁上 頁返 回相電壓：每相電源的電壓。線電壓：端線與端線之間的電壓。+AXBYCZ+ANX+BY+CZ線電流：流過端線的電流。下 頁上 頁返 回ABCZBCZCAZABABCNZAZCZB負載的相電壓：每相負載上的電壓。負載的線電壓：負載端線間的電壓。線電流：流過端線的電流。相電流：流過每相負載的電流。+-+-下 頁上 頁返 回Y聯(lián)接+A+B+C2. 相電壓和線電壓的關(guān)系下 頁上 頁返 回利用相量圖得到相電壓和線電壓之間的關(guān)系：線電壓對稱(大小相等，相位互差120o)一般表示為

6、：30o30o30o下 頁上 頁返 回對Y聯(lián)接的對稱三相電源 所謂的“對應(yīng)”：對應(yīng)相電壓用線電壓的 第一個下標(biāo)字母標(biāo)出。(1) 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30o。 結(jié)論下 頁上 頁返 回聯(lián)接線電壓等于對應(yīng)的相電壓以上關(guān)于線電壓和相電壓的關(guān)系也適用于對稱星型負載和三角型負載。注意+AXBYCZ+下 頁上 頁返 回聯(lián)接電源始端末端要依次相連。正確接法錯誤接法 I =0 電源中不會產(chǎn)生環(huán)流I 0 電源中將會產(chǎn)生環(huán)流下 頁上 頁返 回2. 相電流和線電流的關(guān)系Y聯(lián)接時，線電流等于相電流。ZZZN+N+Y聯(lián)接結(jié)論下 頁上 頁返 回+ZZZ結(jié)論聯(lián)接的對稱電路：(2) 線電流

7、相位滯后對應(yīng)相電流30o。 Z/3Z/3Z/3NCBA聯(lián)接下 頁上 頁返 回13.3 對稱三相電路的計算 對稱三相電路由于電源對稱、負載對稱、線路對稱，因而可以引入一特殊的計算方法。1. YY聯(lián)接(三相三線制）ZZZN+N+下 頁上 頁返 回以N點為參考點，對N點列寫結(jié)點方程：ZZZN+N+下 頁上 頁返 回負載側(cè)相電壓： 因N，N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單相電路的計算。也為對稱電壓結(jié)論ZZZN+N+A相計算電路+ANNZ下 頁上 頁返 回計算電流：為對稱電流電源中點與負載中點等電位。有無中線對電路情況沒有影響。對稱情況下，各相電壓、電流都是對稱的，

8、可采用一相（A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。結(jié)論下 頁上 頁返 回Y形聯(lián)接的對稱三相負載，根據(jù)相、線電壓、電流的關(guān)系得：2. Y聯(lián)接解法1負載上相電壓與線電壓相等：ZZZ+A+B+Ccab下 頁上 頁返 回相電流：線電流：30o30o30o30o下 頁上 頁返 回cab+ZZZ負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 倍，相位落后相應(yīng)相電流30。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。解法2結(jié)論Z/3Z/3Z/3N c b a下 頁上 頁返 回利用計算相電流的一相等效電路。解法3aZ/3A相計算電路+ANNaZ+ABb下 頁上

9、 頁返 回3. 電源為聯(lián)接時的對稱三相電路的計算 將電源用Y電源替代，保證其線電壓相等。ABC+A+B+C下 頁上 頁返 回例+ZZZbACBZlZlZlac+Z/3Z/3bACBZlZlZlacZ/3Z/3Zla+ANN下 頁上 頁返 回(1)將所有三相電源、負載都化為等值YY接電路； (2)連接負載和電源中點，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：(4)根據(jù)接、Y接時線量、相量之間的關(guān)系，求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。 對稱三相電路的一般計算方法:一相電路中的電壓為Y接時的相電壓。一相電路中的電流為線電流。小結(jié)下 頁上 頁返

10、 回例1 對稱三相電源線電壓為380V，Z=6.4+j4.8， Zl =6.4+j4.8。求負載 Z 的相、線電壓和電流。解畫出一相計算圖ZZla+ANN+ZZACBZlZlZlZNNacb下 頁上 頁返 回ZZla+ANN下 頁上 頁返 回例2 對稱三相負載分別接成Y和型。求線電流。解 應(yīng)用：Y降壓起動。ABCZZZABCZZZ下 頁上 頁返 回例3 對稱三相電路，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 畫出一相計算圖+_Z1+_+NACBZ1Z2ZNN下 頁上 頁返 回根據(jù)對稱性

11、，得B、C相的線電流、相電流：+_Z1下 頁上 頁返 回由此可以畫出相量圖：30o53.1o18.4o下 頁上 頁返 回例4消去互感，進行Y變換，取A相計算電路+_Z1Z1Z1Z2Z2Z2ZnLLLRRRABCM*MMLMLMLM解 下 頁上 頁返 回負載化為Y接。根據(jù)對稱性，中性電阻 Zn 短路。Z1Z2/3Z3+_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)。電路參數(shù)(負載)不對稱情況很多。電源對稱，負載不對稱(低壓電力網(wǎng)) 。分析方法不對稱復(fù)雜交流電路分析方法。主要了解：中性點位移。12.4 不對稱三相電路的概念 討論對象下 頁上 頁返 回負載各相電壓：三相負載Za、Zb

12、、 Zc不相同。N+N+ZNZaZbZc下 頁上 頁返 回負載中點與電源中點不重合。 在電源對稱情況下，可以根據(jù)中點位移的情況來判斷負載端不對稱的程度。當(dāng)中點位移較大時，會造成負載相電壓嚴重不對稱，使負載的工作狀態(tài)不正常。相量圖NN中性點位移注意下 頁上 頁返 回例1(1) 正常情況下，三相四線制，中線阻抗約為零。每相負載的工作情況相對獨立。(2) 若三相三線制, 設(shè)A相斷路(三相不對稱)燈泡電壓低，燈光昏暗。ACBN照明電路：ACBNN下 頁上 頁返 回(3) A相短路超過燈泡的額定電壓，燈泡可能燒壞。計算短路電流：ACBN短路電流是正常時電流的3倍注意下 頁上 頁返 回要消除或減少中點的位

13、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，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整負載，使其接近對稱情況。結(jié)論負載不對稱，電源中性點和負載中性點不等位，中線中有電流，各相電壓、電流不存在對稱關(guān)系；中線不裝保險，并且中線較粗。一是減少損耗， 二是加強強度(中線一旦斷了，負載不能正常工作)。下 頁上 頁返 回圖示為相序儀電路。說明測相序的方法解例2應(yīng)用戴維寧定理A當(dāng)C變化時，N在半圓上移動ABCCRRN+N+CReq+AN下 頁上 頁返 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)此可測定三相電源的相序。NCBAN三相電源的相量圖電容斷路，N在CB線中點電容變化，N在半

14、圓上運動，因此總滿足：下 頁上 頁返 回例3如圖電路中，電源三相對稱。當(dāng)開關(guān)S閉合時，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)與負載對稱時相同。而表A1和表A3的電流數(shù)等于負載對稱時的相電流。ZZZA2SA3A1=5AA2A1A3下 頁上 頁返 回1. 對稱三相電路功率的計算12.5 三相電路的功率 Pp=UpIpcos 三相總功率： P=3Pp=3UpIpcos 平均功率ABCZZZ下 頁上 頁返 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)，在對稱三相制中有 cos A= co

15、s B = cos C = cos 。(3) 公式計算電源發(fā)出的功率(或負載吸收的 功率)。ABCZZZ注意下 頁上 頁返 回ABCRRRABCRRR例1 已知對稱三相電路線電壓Ul ，問負載接成Y和各從電網(wǎng)獲取多少功率？解結(jié)論(1) 當(dāng)負載由Y改接成時，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)若負載的相電壓不變，則不論怎樣連接其功率不變。下 頁上 頁返 回?zé)o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）不對稱時 無意義下 頁上 頁返 回對稱三相負載的瞬時功率下 頁上 頁返 回

16、單相：瞬時功率脈動三相：瞬時功率恒定 wtpo3UIcospw toUIcos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。下 頁上 頁返 回2. 三相功率的測量三表法若負載對稱，則需一塊表，讀數(shù)乘以 3。三相四線制*三相負載WABCN*WW下 頁上 頁返 回二表法 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，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有串功率表的線上。（有三種接線方式）三相三線制*三相負載WABC*W注意下 頁上 頁返 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*W1ABC*W2三相負載*

17、W1ABC*W2三相負載*W1ABC*W2三相負載下 頁上 頁返 回證明： 因負載可以變?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)負載是Y型聯(lián)接P=UACIAcos 1 + UBCIBcos 2 W1W2iAACBiBiCNZAZBZC注意下 頁上 頁返 回只有在三相三線制條件下，才能用二表法，且不論負載對稱與否。3.按正確極性接線時，若出現(xiàn)一個表指針

18、反轉(zhuǎn)即讀數(shù)為負，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)無意義。4.負載對稱情況下，有：注意下 頁上 頁返 回由相量圖分析：假設(shè)負載為感性，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= + 30N30 30 1 2 下 頁上 頁返 回所以P1=UlIlcos 1=UlIlcos( 30)P2=UlIlcos 2=UlIlcos( +30) =0P1P2P1=P1+P2 60o負數(shù)(零)(感性負載) 60o負數(shù)(零)正數(shù)正數(shù)(容性負載) =90o0 討論下 頁上 頁返 回求：(1)線電流和電源發(fā)出的總功率；(2)用兩表法測三相負載的功率，畫接線圖 求兩表讀數(shù)。解例1 已知Ul =380V，Z1=30+j40，電動機 P=1700W，cosj=0.8(感性)。(1)DABCZ1電動機