大學(xué)電路 三相電路

會(huì)計(jì)學(xué)1大學(xué)電路三相電路重點(diǎn)1.三相電路的基本概念2.Y聯(lián)接、D聯(lián)接下的線電壓(電流)與相電壓(電流)的關(guān)系3.對(duì)稱三相電路歸結(jié)為一相電路的計(jì)算方法5.不對(duì)稱三相電路的概念難點(diǎn)1.三相電路的計(jì)算及相量圖的應(yīng)用2.三線三相制電路功率測(cè)量的二瓦特計(jì)法4.三相電路的功率第1頁(yè)/共67頁(yè)12.1三相電路三相電路的組成三相電源三相負(fù)載三相輸電線路三相電路的優(yōu)點(diǎn)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25％；配電方面：三相變壓器經(jīng)濟(jì)且便于接入負(fù)載；運(yùn)行設(shè)備：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、運(yùn)行可靠、易維護(hù)。第2頁(yè)/共67頁(yè)1.對(duì)稱三相電源的產(chǎn)生定子AXBYCZISN轉(zhuǎn)子wxxx三相同步發(fā)電機(jī)示意圖特點(diǎn)：1)三相繞組空間相差120°;2)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn);3)順序:A、B、CAX-+uAp電樞繞組及其中的電動(dòng)勢(shì)第3頁(yè)/共67頁(yè)x上頁(yè)下頁(yè)返回第4頁(yè)/共67頁(yè)(1)瞬時(shí)值表達(dá)式A+–XuAB+–YuBC+–ZuCA、B、C:始端，X、Y、Z:末端。(2)波形圖ut0p2puAuBuC第5頁(yè)/共67頁(yè)(3)相量表示相量圖120°120°120°(4)對(duì)稱三相電源的特點(diǎn)第6頁(yè)/共67頁(yè)(5)對(duì)稱三相電源的相序相序：順序，三相電源經(jīng)過(guò)同一值(如最大值)的順序。正序(順序)：A—B—C—AABC負(fù)序(逆序)：A—C—B—AACB相序的實(shí)際意義：DABC123DACB123正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)以后如果不加說(shuō)明，一般都認(rèn)為是正相序。第7頁(yè)/共67頁(yè)2.三相電源的聯(lián)接(1)星形聯(lián)接(Y聯(lián)接)++–+–ABCN–+–ANX+–BY+–CZ

X,Y,Z

接在一起的點(diǎn)稱為Y聯(lián)接，對(duì)稱三相電源的中性點(diǎn)，用N表示。第8頁(yè)/共67頁(yè)(2)三角形聯(lián)接(或D聯(lián)接)+–X+–+–CYZABC+–AXBYCZ+–+–注意三角形聯(lián)接的對(duì)稱三相電源沒(méi)有中點(diǎn)。第9頁(yè)/共67頁(yè)3.三相負(fù)載及其聯(lián)接(1)星形聯(lián)接(Y聯(lián)接)A'B'C'N'ZAZCZBA'B'C'N'ZAZCZB若ZA=ZB=

ZC稱三相對(duì)稱負(fù)載。第10頁(yè)/共67頁(yè)(2)三角形聯(lián)接(或D聯(lián)接)A'B'C'ZBCZCAZABA'B'C'ZBCZCAZAB若ZAB=ZBC=

ZCA稱三相對(duì)稱負(fù)載。第11頁(yè)/共67頁(yè)4.三相電路由對(duì)稱三相電源和三相負(fù)載聯(lián)接起來(lái)所組成的系統(tǒng)。工程上根據(jù)實(shí)際需要可以組成：電源負(fù)載YYY注意1)當(dāng)電源和負(fù)載都對(duì)稱時(shí)，稱為對(duì)稱三相電路。2)一般電源對(duì)稱,負(fù)載不一定對(duì)稱.第12頁(yè)/共67頁(yè)(1)三相四線制Y0—Y0+–AN+–B+–CZlZlZlZNA'B'C'N'ZAZCZB(2)三相三線制+–AN+–B+–CY—ZlZlZlA'B'C'ZBCZCAZAB第13頁(yè)/共67頁(yè)12.2線電壓(電流)與相電壓(電流)的關(guān)系1.有關(guān)術(shù)語(yǔ)+–ANX+–BY+–CZ+–AXBYCZ+–+–端線(相線、火線)：始端A,B,C

三端引出線。中性線(零線)：中性點(diǎn)N引出線，連接無(wú)中線。第14頁(yè)/共67頁(yè)+–ANX+–BY+–CZ+–AXBYCZ+–+–相電壓Up：每相電源的電壓。線電壓Ul：端線與端線之間的電壓。相電流Ip

：流過(guò)每相電源的電流。線電流Il

：流過(guò)端線的電流。第15頁(yè)/共67頁(yè)A'B'C'N'ZAZCZBA'B'C'ZBCZCAZAB負(fù)載相電壓Up：每相負(fù)載上的電壓。Y：

：負(fù)載線電壓Ul

：+-+-負(fù)載端線間的電壓。相電流Ip

：流過(guò)每相負(fù)載的電流。線電流Il

：流過(guò)端線的電流。第16頁(yè)/共67頁(yè)2.相電壓和線電壓的關(guān)系(1)Y聯(lián)接+–AN+–B+–C設(shè)各相電壓為：則各線電壓為：第17頁(yè)/共67頁(yè)相電壓和線電壓相量圖30°30°30°另一種畫(huà)法：用相電壓表示線電壓：線電壓對(duì)稱第18頁(yè)/共67頁(yè)結(jié)論：對(duì)Y聯(lián)接的對(duì)稱三相電源1)相電壓對(duì)稱，則線電壓也對(duì)稱2)Ul與Up的大小關(guān)系:3)Ul與Up的相位關(guān)系:Ul超前對(duì)應(yīng)Up

30o。“對(duì)應(yīng)”：對(duì)應(yīng)相電壓是指線電壓的下標(biāo)第一個(gè)字母所指相。第19頁(yè)/共67頁(yè)(2)

聯(lián)接+–AXBYCZ+–+–設(shè)各相電壓為：則各線電壓為：結(jié)論：聯(lián)接的電源或設(shè)備:線電壓等于對(duì)應(yīng)的相電壓.第20頁(yè)/共67頁(yè)注意1)Ul與Up的關(guān)系也適用于對(duì)稱Y型負(fù)載和負(fù)載。2)要注意端子的接線:Y聯(lián)接:+–AX+–BY+–CZ+–XA+–BY+–CZ正確接線錯(cuò)誤接線末端為公共點(diǎn)第21頁(yè)/共67頁(yè)聯(lián)接:始、末端依次相連。AXBYCZ電源中不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流XABYCZ電源中將會(huì)產(chǎn)生環(huán)流正確接線錯(cuò)誤接線第22頁(yè)/共67頁(yè)3.相電流和線電流的關(guān)系(1)Y聯(lián)接+–AN+–B+–CA'B'C'N'ZAZCZB結(jié)論：Y聯(lián)接時(shí)，線電流等于相電流。第23頁(yè)/共67頁(yè)(2)

聯(lián)接abcZZZ+–AXBYCZ+–+–相電流線電流：相量圖30°結(jié)論：聯(lián)接的對(duì)稱電路：1)Il與Ip的大小關(guān)系:2)Il與Ip的相位關(guān)系:Il滯后對(duì)應(yīng)Ip30o。f上頁(yè)下頁(yè)返回第24頁(yè)/共67頁(yè)總結(jié)線電壓(電流)與相電壓(電流)的關(guān)系接線方式Ul與UpIl與IpYUl超前對(duì)應(yīng)Up30o相等相等Il滯后對(duì)應(yīng)Ip

30o小結(jié)第25頁(yè)/共67頁(yè)12.3對(duì)稱三相電路的計(jì)算1.Y–Y聯(lián)接(三相三線制）+–N+–+–N'ZZZ設(shè)各相電壓為：各相阻抗為：列結(jié)點(diǎn)電壓方程：(以N點(diǎn)為參考點(diǎn))即即N與N'等電位.第26頁(yè)/共67頁(yè)因?yàn)槿鄬?duì)稱,故可只進(jìn)行單相的計(jì)算,其它相類(lèi)推.A相計(jì)算電路+–ANN'Z負(fù)載側(cè)相電壓：為對(duì)稱電壓.計(jì)算電流+–N+–+–N'ZZZABC為對(duì)稱電流.第27頁(yè)/共67頁(yè)總結(jié)Y–Y聯(lián)接1)N與N'等電位,有無(wú)中線對(duì)電路沒(méi)有影響。2)對(duì)稱情況下，各相電壓、電流都對(duì)稱，

可采用一相(A相)等效電路計(jì)算。其它兩相按對(duì)稱關(guān)系直接寫(xiě)出。3)Y形聯(lián)接的對(duì)稱三相負(fù)載的電壓、電流：負(fù)載相電壓+–N+–+–N'ZZZABC負(fù)載線電壓負(fù)載相電流等于線電流.第28頁(yè)/共67頁(yè)2.Y0–Y0聯(lián)接(三相四線制）+–N+–+–N'ZZZABC中性線上的電流:若三相對(duì)稱,則即其它分析同Y–Y聯(lián)接。第29頁(yè)/共67頁(yè)3.Y–聯(lián)接(三相三線制）abcZZZ+–N+–+–ABC設(shè)各相電壓為：各相阻抗為：負(fù)載上相電壓與線電壓相等：第30頁(yè)/共67頁(yè)abcZZZ+–N+–+–ABC負(fù)載相電流：線電流30°f30°第31頁(yè)/共67頁(yè)總結(jié)Y–聯(lián)接：abcZZZ+–N+–+–ABC1)負(fù)載上相電壓與線電壓相等，且對(duì)稱。2)線電流與相電流都對(duì)稱。相位落后相應(yīng)相電流30°。3)根據(jù)一相的結(jié)果，由對(duì)稱性可得到其余兩相結(jié)果。線電流是相電流的倍。第32頁(yè)/共67頁(yè)其它的分析法+–ANN'Z/3A相計(jì)算電路1)利用一相等效電路：a+–ABZb2)利用負(fù)載等效變換：abcZZZ+–N+–+–ABCabcN'Z/3Z/3Z/3線電流：相電流：第33頁(yè)/共67頁(yè)例12-1

對(duì)稱三相電路，Z=(5+j6)，Z1=(1+j2),uAB=380√2cos(wt+30o)。求負(fù)載Z的各電流相量。解畫(huà)出一相計(jì)算圖線電壓:則相電壓:+–ANN'ZaZ1則負(fù)載Z的電流:根據(jù)對(duì)稱性:上頁(yè)下頁(yè)返回+–N+–+–N'ABCZ1Z1Z1abcZZZZN第34頁(yè)/共67頁(yè)例12-2

對(duì)稱三相電源線電壓為380V，Z=6.4+j4.8，Zl=3+j4。求負(fù)載Z的相、線電壓和電流。+–N+–+–N'ABCZlZlZlabcZZZ解畫(huà)出一相計(jì)算圖設(shè)線電壓:則相電壓:+–ANN'ZaZl阻抗:第35頁(yè)/共67頁(yè)+–ANN'ZaZl則負(fù)載Z的電流:負(fù)載Z的相、線電壓相電壓:線電壓:因?yàn)樨?fù)載為Y接線,故第36頁(yè)/共67頁(yè)例

對(duì)稱三相負(fù)載分別接成Y和型。分別求線電流。ZZZABC解ZZZABCNY型的線電流:型的線電流:ABCNZ/3Z/3Z/3結(jié)論:相同的負(fù)載接在相同的電源中,接成型的線電流是接成Y型的3倍.應(yīng)用：電動(dòng)機(jī)Y降壓起動(dòng)。第37頁(yè)/共67頁(yè)4.電源為聯(lián)接時(shí)的對(duì)稱三相電路的計(jì)算+–AXBYCZ+–+–電源等效變換保證其線電壓相等。+–N+–+–ABC將電源用Y電源替代，第38頁(yè)/共67頁(yè)abcZZZ+–AXBYCZ+–+–ZlZlZl+–N+–+–N'ABCZlZlZlabcZ/3Z/3Z/3例將下面電路等效成Y–Y聯(lián)接.解等效電源為:電流IA可由下面電路求得:+–ANN'Z/3Zl第39頁(yè)/共67頁(yè)小結(jié)對(duì)稱三相電路的一般計(jì)算方法:1)將所有三相電源、負(fù)載都化為等值Y–Y接電路；2)連接負(fù)載和電源中點(diǎn)，中線上若有阻抗可不計(jì)；3)畫(huà)出單相計(jì)算電路，求出一相的電壓、電流：一相電路中的電壓：Y接時(shí)的相電壓。一相電路中的電流:線電流。4)根據(jù)接、Y接時(shí)線量、相量之間的關(guān)系，求出原電路的電流電壓。5)由對(duì)稱性，得出其它兩相的電壓、電流。第40頁(yè)/共67頁(yè)例

對(duì)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(huà)出相量圖(以A相為例)。解畫(huà)出一相計(jì)算圖Z2+–N+–+–ABCZ1ZNN'因?yàn)槭菍?duì)稱三相電路故Z2/3Z1+–ANN'第41頁(yè)/共67頁(yè)Z2/3Z1+–ANN'線電壓為380V，|Z1|=10，cos1

=0.6(感性)，Z2=–j50設(shè)線電壓:則相電壓:阻抗:cos1

=0.61

=53.13°電源出線電流第42頁(yè)/共67頁(yè)Z2/3Z1+–ANN'Z1組相電流Z2組相電流A相相量圖30°53.13°第43頁(yè)/共67頁(yè)12.4不對(duì)稱三相電路的概念不對(duì)稱電源不對(duì)稱負(fù)載不對(duì)稱(較少)(常見(jiàn))討論對(duì)象:電源對(duì)稱，負(fù)載不對(duì)稱(低壓電力網(wǎng))。分析方法：復(fù)雜交流電路分析方法。主要了解：中性點(diǎn)電位偏移。第44頁(yè)/共67頁(yè)負(fù)載不對(duì)稱時(shí)中性點(diǎn)電位的偏移+–N+–+–N'ZaZcZbABCZNZa、Zb、Zc不相等。負(fù)載各相電壓：中性點(diǎn)間的電壓：第45頁(yè)/共67頁(yè)相量圖N'N中性點(diǎn)偏移：負(fù)載中點(diǎn)與電源中點(diǎn)不重合。+–N+–+–N'ZaZcZbABCZN

在電源對(duì)稱時(shí)，可根據(jù)中點(diǎn)位移的情況來(lái)判斷負(fù)載不對(duì)稱的程度。

中點(diǎn)位移較大，會(huì)使負(fù)載相電壓嚴(yán)重不對(duì)稱，影響負(fù)載的正常工作。第46頁(yè)/共67頁(yè)例照明電路：ACBNN'(1)三相四線制設(shè)中線阻抗為零，每相負(fù)載的工作情況相對(duì)獨(dú)立。(2)三相三線制ACBN'a)設(shè)A相斷路(三相不對(duì)稱)正常相的電壓：UBN'

+UCN'

=UBC若電燈相同，A相斷路后,則：UBN'=UCN'

=UBC/2燈泡電壓低，燈光昏暗。不對(duì)稱時(shí),中線電流不為零，第47頁(yè)/共67頁(yè)b)設(shè)A相短路(三相不對(duì)稱)正常相電燈的電壓：UBN'

=UBA線電壓UCN'

=UCA線電壓超過(guò)燈泡的額定電壓，燈泡可能燒壞。計(jì)算短路電流：ACBN'正常相短路相：是正常時(shí)電流的3倍(過(guò)壓)(過(guò)流)第48頁(yè)/共67頁(yè)注意：1)負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，宜采用三相四線制;2)負(fù)載不對(duì)稱，電源中性點(diǎn)和負(fù)載中性點(diǎn)不等位，中線中有電流，各相電壓、電流不存在對(duì)稱關(guān)系；3)中線不能裝保險(xiǎn)、開(kāi)關(guān)，并且要有一定的強(qiáng)度。第49頁(yè)/共67頁(yè)例12-3圖示為相序儀電路。對(duì)稱電源，根據(jù)燈的亮度確定相序.ABC-j/wCR=1/wCR=1/wCN'+–N+–+–中性點(diǎn)間的電壓：解設(shè)代入?yún)?shù)，得B相燈的電壓為C相燈的電壓為亮暗第50頁(yè)/共67頁(yè)例如圖電路中，電源三相對(duì)稱。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電流表的讀數(shù)均為5A。求：開(kāi)關(guān)S打開(kāi)后各電流表的讀數(shù)。ZZZA2SA3A1abcS閉合時(shí)：解S打開(kāi)后：返回第51頁(yè)/共67頁(yè)平均功率12.5三相電路的功率1.對(duì)稱三相電路功率的計(jì)算(1)瞬時(shí)功率設(shè)A'B'C'ZZZN'則三相瞬時(shí)功率p=pA+pB+pC=3UpIpcos(平均功率):相電壓與相電流的相位差(阻抗角)單相瞬時(shí)功率脈動(dòng)三相瞬時(shí)功率恒定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩:mp,機(jī)械力矩均衡,避免了機(jī)械振動(dòng)。第52頁(yè)/共67頁(yè)P(yáng)=3UpIpcosf對(duì)于Y聯(lián)結(jié):Ul=√3UpIl=

Ip平均功率對(duì)于聯(lián)結(jié):Ul=UpIl=√3Ip結(jié)論:無(wú)論是Y聯(lián)結(jié)還是聯(lián)結(jié),平均功率均為

：相電壓與相電流的相位差(阻抗角)第53頁(yè)/共67頁(yè)例已知對(duì)稱三相電路線電壓Ul

，問(wèn)負(fù)載接成Y和各從電網(wǎng)獲取多少功率？解

Y聯(lián)結(jié)A'RRRB'C'A'B'C'RRR聯(lián)結(jié)結(jié)論:1)當(dāng)負(fù)載由Y改接成時(shí)，若Ul不變，則由于相電壓增大√3倍，所以功率增大3倍。2)若負(fù)載的相電壓不變，則不論怎樣連接其功率不變。第54頁(yè)/共67頁(yè)(2)無(wú)功功率Q=QA+QB+QC=3Qp單相無(wú)功(3)視在功率注意:1)功率因數(shù)也可定義為：cos=P/S2)這里P、Q、S

都是指三相總和。3)不對(duì)稱時(shí)無(wú)意義。第55頁(yè)/共67頁(yè)2.三相功率的測(cè)量(1)三表法三相負(fù)載WABCN*WW*****三相四線制若負(fù)載對(duì)稱，則只需一塊表，讀數(shù)乘以3。第56頁(yè)/共67頁(yè)(2)二表法三相負(fù)載W1ABC*W2***三相三線制右圖中:iA+

iB+

iC=0代入上式得:p=p1+p2

=uACiA+uBCiB

=UACIAcos1+UBCIBcos2線路總功率:p=uANiA+uBNiB+uCNiC

對(duì)于三相三線制系統(tǒng):即

iC=–(iA+

iB)

p=(uAN–

uCN)iA+(uBN–

uCN)

iB=uACiA+uBCiB

=p1+p2第57頁(yè)/共67頁(yè)二表法的三種接線方式:三相負(fù)載W1ABC*W2***三相負(fù)載ABC**W1**W2三相負(fù)載ABC**W1**W2注意測(cè)量線路的接法:兩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(méi)有串功率表的線上。小結(jié)第58頁(yè)/共67頁(yè)注意1)只有在三相三線制條件下，才能用二表法，且不論負(fù)載對(duì)稱與否。3)按正確極性接線時(shí)，若一個(gè)表指針?lè)崔D(zhuǎn)即讀數(shù)為負(fù)，將其電流線圈極性反接使指針正轉(zhuǎn)，但讀數(shù)應(yīng)記為負(fù)值。2)兩表讀數(shù)的代數(shù)和為三相總功率，單塊表的讀數(shù)無(wú)意義。4)負(fù)載對(duì)稱情況下，有：三相負(fù)載W1ABC*W2***其中:每相阻抗角第59頁(yè)/共67頁(yè)30°三相負(fù)載W1ABC*W2***由相量圖分析：P1=UACIAcos1=UlIlcos1P2=UBCIBcos2=UlIlcos230°12P=P1+P2=UlIl[cos(–30)+cos(+30)]=√3UlIlcos第60頁(yè)/共67頁(yè)例12-4

圖中已知對(duì)稱載吸收功率P=2.5kW,cosj=0.866(感性).線電壓Ul=380V,

求圖中兩表的讀數(shù)。解三相負(fù)載W1ABC*W2***P1=UACIAcos1P2=UBCIBcos2求IA：P=2.5kW=3UAIAcos由cosj=0.866得：j=30°由j1

=j-30°，j2=j+30°，

得