電路分析基礎(chǔ)三相電路

目錄Sanxiangdianyuan三相電源Sanxiangfuzai三相負(fù)載Xiezhendianludeyingyong三相電路地功率第七章三相電路學(xué)要點(diǎn)了解三相電路地Y形與Δ形兩種連接方式,理解三相電路線電壓,相電壓,線電流,相電流地概念與其它們之間地關(guān)系;掌握對(duì)稱三相電路地分析計(jì)算方法;理解不對(duì)稱三相電路地分析方法,掌握三相電路各種功率地關(guān)系;理解相量法在三相電路地應(yīng)用。七.一三相電源目前生產(chǎn)與生活廣泛使用地流電都是由發(fā)電廠地三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生地。對(duì)稱三相感應(yīng)電壓對(duì)應(yīng)地相量表達(dá)式為對(duì)稱三相流電地波形圖u零TuAuBuCωt對(duì)稱三相流電地相量圖一二零°一二零°一二零°UBUAUC七.一.一星接三相電源與其供電體制一.三相電源地星形連接三相電源是指能產(chǎn)生對(duì)稱三相流電地供電設(shè)備。三相電源地連接方式有兩種:星形（Y）與三角形（Δ）。XZYNBCA由電源公點(diǎn)引出地導(dǎo)線為線(零線),由三相繞組首端引出地導(dǎo)線稱為相線(火線)?；鹁€與零線間地電壓稱為相電壓;電源作Y形三相四線制連接時(shí),可向負(fù)載提供兩種電壓:相電壓與線電壓。其相電壓數(shù)值上等于發(fā)電機(jī)一相繞組地感應(yīng)電壓。火線與火線間地電壓稱為線電壓。三相電源星接時(shí)相電壓與線電壓地關(guān)系XZYNBCA電源點(diǎn)通常接地,因此,三個(gè)相電壓分別等于A,B,C三點(diǎn)地電位,采用單注腳。根據(jù)電壓等于兩點(diǎn)電位之差:-UBUABUBCUCAUAUBUC-UA-UC三個(gè)線電壓對(duì)稱！4/6/2024對(duì)稱三相電壓與線電壓地關(guān)系-UBUABUBCUCAUAUBUC-UA-UC由相量圖分析可得出線相壓與相電壓之間地關(guān)系:數(shù)量上,線電壓是相電壓地一.七三二倍;相位上超前與其相對(duì)應(yīng)地相電壓三零°。即:線電壓與相電壓地通用關(guān)系表達(dá)式工程實(shí)際通常采用線電壓三八零V,相電壓二二零V七.一.一星接三相電源與其供電體制一.星接電源地供電體制XZYNBCA三相電源作星形連接時(shí),最大地優(yōu)越就是可以向負(fù)載提供兩種不同數(shù)值地電壓:火線與火線之間地線電壓;火線與零線之間地相電壓。電源繞組按上述方式連接所構(gòu)成地供電體系稱為三相四線制。電力系統(tǒng)廣泛采用三相四線制地供電方式。七.一.二三角接三相電源與其供電體制一.三相電源地三角形（Δ）連接由圖可看出,電源繞組Δ接時(shí)只能向外電路提供一種電壓——線電壓！但此線電壓數(shù)值上等于電源一相繞組地感應(yīng)電壓。XZYBCAABC三相電源繞組首尾相接連成一個(gè)閉環(huán),在三個(gè)連接點(diǎn)分別向外引出三根火線地連接方式稱為電源地Δ形連接。4/6/2024二.三角接電源地供電體制七.一.二三角接三相電源與其供電體制三相電源作△接時(shí),對(duì)外只引出三根端線,因此構(gòu)成地供電體制為三相三線制。實(shí)際電源連成Δ接時(shí),由于三相電源地感應(yīng)電壓對(duì)稱,所以電源回路內(nèi)部無(wú)電流,但若有一相接反時(shí),就會(huì)在電源回路內(nèi)造成很大地環(huán)流從而燒壞電源繞組。實(shí)際三相電源作Δ接時(shí),為確保無(wú)誤,一般先把三個(gè)電源繞組留一個(gè)開口,開口處連接一個(gè)阻抗極大地電壓表,當(dāng)電壓表讀數(shù)為零時(shí)說(shuō)明連接無(wú)誤,這時(shí)才能將開口合攏。考題思四.妳會(huì)用驗(yàn)電筆分辨出三相四線制供電線路上地火線與零線嗎？會(huì)用四零零V以上地流電壓表測(cè)出相,線電壓數(shù)值嗎？一.妳能說(shuō)出對(duì)稱三相流電地特征嗎？三.三相四線制供電體制,線,相電壓之間地關(guān)系如何？4/6/2024三源舉解一.已知三相四線制連接方式地電源線電壓試寫出其它線電壓與相電壓地解析式。根據(jù)三個(gè)線電壓地對(duì)稱關(guān)系可得:根據(jù)相電壓與線電壓地關(guān)系可得:4/6/2024三源舉二.三相發(fā)電機(jī)地相電壓為二二零V,接成Y連接方式發(fā)電。如果誤將A相接反,此時(shí)各線電壓應(yīng)為多少？如果三相全部接反,又將如何？如果誤將A相接反,則:解-UBUBCUC-UA-UCAUBUAUC顯然與A相有關(guān)地線電壓均在數(shù)值上等于相電壓二二零V,只有與A相無(wú)關(guān)地線電壓才等于三八零V。4/6/2024三源舉三.如果三相電源繞組全部接反,又將如何？假設(shè)沒(méi)有接反時(shí)A相電壓初相為零,當(dāng)三相全部接反時(shí),各相電壓地相位均發(fā)生了一八零°變化:解UBUAUC可看出:三個(gè)相電壓超前,滯后地關(guān)系并沒(méi)有改變,可以推導(dǎo)出,三個(gè)線電壓數(shù)值不變,分別為相電壓地一.七三二倍,在相位上也分別超前與其相對(duì)應(yīng)地相電壓三零°。4/6/2024題練一.已知三相四線制連接方式地電源相電壓試寫出其它相電壓與線電壓地解析式。二.三相電源地相電壓均為二二零V,接成Δ形連接方式。如果誤將A相接反,此時(shí)電源內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？三.三相發(fā)電機(jī)地三個(gè)繞組有六個(gè)端子,如何借助電壓表將三相發(fā)電機(jī)接成Y形？4/6/2024七.二三相負(fù)載七.二.一三相負(fù)載地兩種連接方式三相負(fù)載是指需與三相電源連接才能正常工作地用電設(shè)備。三相負(fù)載地連接方式也有:星形（Y）與三角形（Δ）兩種。這是常見(jiàn)三相負(fù)載地連接方式。其圖（a）是三相四線制Y接;圖（b）是三相三線制Y接;圖（c）是三相三線制Δ接。4/6/2024★七.二.二三相對(duì)稱負(fù)載電路一.對(duì)稱三相負(fù)載地星形（Y）連接三相電源總是對(duì)稱地,當(dāng)三相負(fù)載地復(fù)阻抗符合NBCAN′B′C′A′ZAZBZCZLZLZNZL火線上地電流稱為線電流,負(fù)載地電流稱為相電流相電流與線電流相等嗎線路阻抗線電流地對(duì)稱關(guān)系時(shí),所構(gòu)成地電路稱為對(duì)稱三相電路。4/6/2024對(duì)稱三相Y接電路地分析由于三相電路對(duì)稱,所以式分子為零,因此點(diǎn)電壓為零,即:ZN對(duì)稱三相電路,若輸電線上地阻抗不能忽略時(shí),就必定存在點(diǎn)電壓,應(yīng)用彌爾曼定理可得點(diǎn)電壓:4/6/2024顯然,三相電壓,電流均對(duì)稱,線電流iN=零！NBCAN′B′C′A′ZAZBZCZLZLZNZL對(duì)稱三相Y接電路地分析三相電路對(duì)稱時(shí),點(diǎn)電壓為零,各相負(fù)載通過(guò)地電流:4/6/2024電源線電壓為三八零V,對(duì)稱三相負(fù)載Y接,Z=三+j四Ω,求:各相負(fù)載地電流與線電流。解例設(shè)根據(jù)對(duì)稱關(guān)系:對(duì)稱三相電路地計(jì)算可歸結(jié)為一相電路計(jì)算,其它兩相根據(jù)對(duì)稱關(guān)系可直接寫出。結(jié)論:則有解得線電流實(shí)用,三相電動(dòng)機(jī),變壓器等都是對(duì)稱三相負(fù)載。對(duì)稱三相Y接電路地分析4/6/2024對(duì)稱三相Y接電路地分析對(duì)稱三相用電器通常不設(shè)置線。舉例已知對(duì)稱Y接電路線電壓為三八零V,負(fù)載Z=三+j四Ω,求:各相負(fù)載地電流與線電流。解因電路對(duì)稱,IN=零,只需求負(fù)載通過(guò)地電流。設(shè)有根據(jù)對(duì)稱關(guān)系:顯然,對(duì)稱三相電路地計(jì)算可歸結(jié)為一相電路地計(jì)算！4/6/2024下圖所示為負(fù)載為Δ形連接地對(duì)稱三相電路。由于三相電路對(duì)稱,所以三個(gè)相電流與三個(gè)線電流必然都是對(duì)稱:二.對(duì)稱三相負(fù)載地三角形（Δ）連接線電流是相電流地一.七三二倍,相位上滯后對(duì)應(yīng)相電流三零°ACB線電流相電流ZZZiAiABiBiCiBCiCAIAIBIC4/6/2024對(duì)稱三相負(fù)載地三角接電路分析方法觀察相量圖可得:-IBCIAICA-IBIAB-IC即:線,相電流地?cái)?shù)量關(guān)系為:相位上,線電流滯后相電流三零°。對(duì)稱三相負(fù)載三角接時(shí),總有UP＝UL,UL＝一.七三二UP4/6/2024三路舉一.有一對(duì)稱三相負(fù)載,每相電阻R＝四Ω,電感XL＝三Ω,連成星形接于線電壓為三八零V地對(duì)稱三相電源上,求其相電流與線電流。因負(fù)載為星形連接,所以負(fù)載端電壓等于電源相電壓二二零V,設(shè)uAB為參考相量,則:解根據(jù)對(duì)稱關(guān)系有:根據(jù)對(duì)稱Y接電路線電流與各相電流地關(guān)系:4/6/2024三路舉一.有一對(duì)稱三相負(fù)載,每相電阻R＝四Ω,電感XL＝三Ω,連成三角形接于線電壓為三八零V地對(duì)稱三相電源上,求其相電流與線電流。因?yàn)樨?fù)載為三角形連接,所以負(fù)載端電壓等于電源線電壓,設(shè)uAB為參考相量,則:解根據(jù)對(duì)稱關(guān)系有:根據(jù)對(duì)稱電路線電流與相電流地關(guān)系:4/6/2024題練一.有一對(duì)稱三相負(fù)載,試比較下列兩種情況下通過(guò)各相負(fù)載地相電流與線電流:（一）連接成星形接于線電壓為三八零V地對(duì)稱三相電源;二.對(duì)稱三相負(fù)載地阻抗為Z＝六＋j八Ω,電路地線電壓為三八零V,當(dāng)它們作三角形連接時(shí),求三相負(fù)載地相電流與線電流。（二）連接成三角形后接于線電壓為二二零V地對(duì)稱三相電源。課堂實(shí)踐:對(duì)稱三相電路電壓,電流地測(cè)量實(shí)驗(yàn)電路一．先把三相電源調(diào)整好,使得線電壓為三八零V,相電壓為二二零V。二.按圖接好線路,如果負(fù)載采用三相燈箱,可分別取相同地?zé)舯K數(shù),使之構(gòu)成對(duì)稱三相Y接負(fù)載。先測(cè)量各相電壓,再測(cè)量各相電流,記錄并填寫在下表。實(shí)驗(yàn)步驟連接方式電壓?jiǎn)挝?V,電流單位/AUABUBCUCAUAUBUCIAIBICY形對(duì)稱

課堂實(shí)踐:對(duì)稱三相電路電壓,電流地測(cè)量實(shí)驗(yàn)電路一.三相燈負(fù)載改為如圖七.八所示地三角形連接。首先調(diào)整電源線電壓地?cái)?shù)值,為保證燈負(fù)載不超過(guò)其額定電壓,電源線電壓應(yīng)調(diào)整在二二零V。二.測(cè)量相電流與線電流,驗(yàn)證是否符合地關(guān)系。記錄并填寫在下表。實(shí)驗(yàn)步驟連接方式電壓?jiǎn)挝?V,電流單位/AUABUBCUCAIABIBCICAIAIBIC△接對(duì)稱

4/6/2024★七.二.三單相電源接到三相電源地情況實(shí)際應(yīng)用,日常辦公與生活用到地照明電路,計(jì)算機(jī),電扇,空調(diào),吹風(fēng)機(jī)等都屬于單相用電設(shè)備。照明電路等單相設(shè)備接到三相電源時(shí)均采用三相四線制單相負(fù)載接到三相電源上,只能連接在三相電源地火線與零線之間,構(gòu)成單相供電體制,如左圖所示地三相照明電路。UVWN………4/6/2024單相負(fù)載接到三相電路能否采用三相三線制供電？實(shí)際生活,單相設(shè)備也都是采用發(fā)電廠發(fā)出地三相流電。L一L一L一N單相負(fù)載三相負(fù)載...單相負(fù)載單相負(fù)載由圖可看出,因三相設(shè)備對(duì)稱而不需求線,均采用三相三線制;而單相用電器都是接在火線與零線之間,需要有線！工程實(shí)際把單相負(fù)載往三相電源上連接時(shí),通常盡量保持三相對(duì)稱,以減小線電流。4/6/2024不對(duì)稱三相Y接電路實(shí)例分析假設(shè)某教學(xué)大樓有三層,安裝時(shí)各層用電器對(duì)稱連接于三相電源如圖示。線因截面較細(xì)阻抗可忽略。無(wú)論三層樓每層照明負(fù)載工作時(shí)是否對(duì)稱,只要有線（線阻抗忽略不計(jì)）,各層樓地照明負(fù)載都是連接在三相四線制地火線與零線之間,設(shè)線路電壓有效值為三八零V,則各層照明負(fù)載上均可得到二二零V地工作電壓,即它們都能正常工作。A一層樓二層樓三層樓CBN.........有線時(shí),三相照明負(fù)載可以正常工作嗎？問(wèn)題提出4/6/2024不對(duì)稱三相Y接電路實(shí)例分析線斷開,且一層樓發(fā)生短路故障,此時(shí)B,C兩相照明負(fù)載均與A相構(gòu)成通路,因此B,C兩相負(fù)載電壓實(shí)際為電源線電壓,是它們額定工作電壓地一.七三二倍,B,C兩相負(fù)載會(huì)因過(guò)壓而損壞！A一層樓二層樓三層樓CBN.........設(shè)三層照明負(fù)載對(duì)稱,當(dāng)線斷開,且一層樓發(fā)生故障短路,各相還能正常工作嗎？會(huì)出現(xiàn)什么情況？問(wèn)題提出照明電路安裝時(shí)雖然對(duì)稱,實(shí)際工作時(shí)往往不對(duì)稱4/6/2024不對(duì)稱三相Y接電路實(shí)例分析線斷開,且一層樓發(fā)生故障開路時(shí),B,C兩相負(fù)載構(gòu)成串聯(lián)通路后接于兩火線間,兩相負(fù)載將分線電壓。實(shí)際加在各相負(fù)載地電壓為U線/二,兩相負(fù)載都會(huì)因欠壓而不能正常工作！A一層樓二層樓三層樓CBN.........設(shè)三層照明負(fù)載對(duì)稱,當(dāng)線斷開,且一層樓故障開路,各相負(fù)載還能正常工作嗎？又會(huì)出現(xiàn)什么情況？問(wèn)題提出三相照明負(fù)載構(gòu)成地Y接電路,需要有線！4/6/2024作用使Y接不對(duì)稱三相負(fù)載地相電壓保持對(duì)稱！線作用無(wú)線時(shí),三相照明負(fù)載地端電壓將互相牽制,相互影響,三相不對(duì)稱時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)壓或欠壓情況。因此,需要確保線(零線)在運(yùn)行安全可靠不斷開,規(guī)定線上不允許安裝保險(xiǎn)絲與開關(guān)！三相照明負(fù)載特指單相負(fù)載接在三相電源上地情況。無(wú)論安裝時(shí)三相照明負(fù)載是否對(duì)稱,它們實(shí)際工作時(shí)往往處于不對(duì)稱工作狀態(tài)。對(duì)于三相照明電路,各相都是接在火線與零線之間,因此需要采用三相四線制供電系統(tǒng),而且需要保證線(零線)可靠。4/6/2024三相四線制供電線路,如果其一相出現(xiàn)了故障（斷路或者短路）,問(wèn)其它兩相工作是否受到影響？為什么？二.額定電壓為二二零V,額定功率為一零零W地電燈一二零盞,均安裝在三相Y接電路上,已知電源線電壓為三八零V,問(wèn)電燈全接通時(shí)各相電流與各線電流為多少？這個(gè)照明電路需求線嗎？三.對(duì)稱三相負(fù)載地阻抗為Z＝六＋j八Ω,電路地線電壓為三八零V,當(dāng)它們作星形連接時(shí),求三相負(fù)載地相電流與線電流。題練4/6/2024四.已知圖示電路電壓表讀數(shù)為三八零V,當(dāng)S一與S二都閉合時(shí),求各電流表地讀數(shù)。若S一閉合,S二打開,各電流表讀數(shù)是多少？若S二閉合,S一打開,各電流表讀數(shù)又是多少？A一AA二BCA四S一A三一零ΩS二A五A六一零Ω一零ΩVV題練課堂實(shí)踐:不對(duì)稱三相電路電壓,電流地測(cè)量實(shí)驗(yàn)電路一.先把三相電源調(diào)整好,使得線電壓為三八零V,相電壓為二二零V。二.三相燈負(fù)載分別取不同地?zé)舯K數(shù),使之構(gòu)成不對(duì)稱三相Y接負(fù)載。先測(cè)量不對(duì)稱負(fù)載情況下有線時(shí)地各相電流,線電流與各相電壓,線電壓與線電壓UNN'。記錄并填寫在表七.三。三.把線從負(fù)載點(diǎn)處與電源斷開,再測(cè)量Y接不對(duì)稱且無(wú)線時(shí)地各相電流,線電流,各相電壓,各線電壓,記錄在表七.三。實(shí)驗(yàn)步驟4/6/2024七.三三相電路地功率三相電路地總有功功率等于各相有功功率之與。即:當(dāng)對(duì)稱三相負(fù)載星形連接時(shí),有:若三相負(fù)載對(duì)稱,則總有功功率:若對(duì)稱三相負(fù)載作三角形連接時(shí),有:可得出由線電壓與線電流表示地三相有功功率表達(dá)式:同樣可得出:對(duì)稱三相電路地瞬時(shí)功率是常量,等于三相總有功功率4/6/2024三相電路地?zé)o功功率與視在功率三相電路不對(duì)稱時(shí),各相功率需要單獨(dú)計(jì)算后疊加注意:有功功率地單位是瓦特[W];無(wú)功功率地單位是乏爾[var];視在功率地單位是伏安[VA]。三相電路不對(duì)稱時(shí),三相電路地?zé)o功功率:對(duì)稱三相電路地?zé)o功功率:對(duì)稱三相電路地視在功率:三相電路不對(duì)稱時(shí),三相電路地視在功率:4/6/2024三相電路分析時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)一.三相電源一般都是對(duì)稱地,且大多采用三相四線制供電方式。二.三相負(fù)載有星形與三角形兩種連接方式。其Y形連接且負(fù)載對(duì)稱時(shí):Δ形連接負(fù)載對(duì)稱時(shí):