第第7章 相電路ppt課件

1、第七章 三相電路 三相電路是指用三相交流電源供電的電路。三相制電力系統(tǒng)包括三相電源、輸電線路及負載。三相制在多個方面優(yōu)于單相制。7-1 對稱三相電源及其連接方式7-2 對稱三相負載及其連接方式7-3 三相電路計算7-4 三相電路的功率及其測量 三相電路是復雜交流電路的一種特殊類型。第五章正弦交流電路的分析方法完全適用于三相電路。首端7-1 對稱三相電源及其連接方式 把三個頻率、幅值相同，相位彼此相差 的正弦電壓源按一定方式連接起來，即為對稱三相電源，簡稱三相電源。如下圖。120AuAXBuBYCuCZ 每個電壓源稱為三相電源中的一相，其電壓稱為相電壓。以A相為參考正弦量末端ABC2cos()2

2、cos(120 )2cos(120 )uUtuUtuUt(7 1)AuBuCuuot2三相電壓波形圖120120120AUBUCU相量圖A0UUUB13j22120UUU(72)C13j22120UUUABCABC00uuuUUU(73)相序： ABC 正序， ACB 逆序AUABCBUCUNNABUCAUBCUAUBUCUABCAIBICI星形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié)三相三線制；加中性線為三相四線制。（再加保護地為三相五線制）相線或端線pILI流經(jīng)每相電源的電流為相電流 ；PI流經(jīng)相線的電流為線電流 。對星形連接 。LILPII相線之間的電壓為線電壓 。LUABABUUUBCBCUUUCACAUUU相電

3、壓用 表示；PUNNIAUBUCUBUCUAUABUBCUCAU120303030NABUCAUBCUAUBUCUABCAIBICILI以 為參考正弦量AUABA330UUBCB330UUCAC330UU一般表達式LP330UU低壓配電系統(tǒng)：220V、380V 。3803220三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)AUBUCUABCAIBICI線電流AUBUCUACB ABUBCUCAU線電壓可以看出：線電壓等于相電壓，即LPUU。流經(jīng)每相電源的電流為相電流 。PI若有一相電源接反，如A相：AUBUCUUAUBUCUAUA2UU BCAA2UUUUU 很大的環(huán)流將損壞電源7-2 對稱三相負載及其連接方式星形聯(lián)結(jié)

4、星形聯(lián)結(jié)AZBZCZACNBAINICIBIN對稱負載ABCZZZ流過負載的電流為相電流LPII 當忽略線路阻抗時，電源線電壓、相電壓就是負載的線電壓、相電壓。負載的線、相電壓關(guān)系與電源線、相電壓關(guān)系相同LP330UU三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)ABZACAZBCZCBAICIBIABIBCICAI當電源、負載對稱時，負載的線、相電流也對稱。各相負載電流為負載的相電壓就是電源線電壓LPUUABABABIUZBCBCBCIUZCACACAIUZAABCAIIIBBCABIIICCABCIII由KCL設(shè)負載為感性，可畫出相量圖BCUABUCAUAI1203030ABIBCICAIABICAIBICIBCI

5、30AABCAIIIBBCABIIICCABCIIIAAB330IIBBC330IICCA330IILP330II連接方式相電壓與線電壓相電流與線電流三相對稱時相電流、電壓與線電流、電壓的關(guān)系星形聯(lián)結(jié)LP330UULPII三角形聯(lián)結(jié)LPUULP330II7-3 三相電路計算 對稱三相電路指：電源、負載和三相輸電線的阻抗均對稱。有一個環(huán)節(jié)不對稱即為不對稱三相電路。1. 對稱三相電路的計算對稱三相電路的計算AULZAZAABULZBZBBCULZCZCCNN(a) Y-YAULZABZAABULZBCZBBCULZCAZCCN(b) Y-三相電路的連接形式AULZAZAABULZBZBBCULZC

6、ZCCN(c)-YAULZABZAABULZBCZBBCULZCAZCC(d)- AULZAZAABULZBZBBCULZCZCCNN(e)線統(tǒng)三相四制系NZAIBICINI對圖e應用結(jié)點法ABCZZZZABCLN NNL1()011UUUZZUZZZ可歸為一相計算0以A相為例AALAUIZZ負載相電壓A NLAUZ I AULZAZAAAINN負載線電壓 根據(jù)對稱關(guān)系，直接寫出另兩相有關(guān)的電壓電流。A BA N330UU BACA120120IIIIB NA NC NA N120120UUUU B CA BC AA B120120UUUU 中線電流NABC0IIII可去掉中線AULZAZAA

7、BULZBZBBCULZCZCCNN(a) Y-Y 對圖a，在三相對稱的情況下，可采用歸為一相計算的方法。AULZABZAABULZBCZBBCULZCAZCCN(b) Y- 對圖b，應將對稱負載的三角形聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)換為星形聯(lián)結(jié)，再采用歸為一相計算的方法。先求出AIY13ZZA BA1303II AULZAZAABULZBZBBCULZCZCCN(c)-YAULZABZAABULZBCZBBCULZCAZCC(d)- 對圖c，可將三角形聯(lián)結(jié)電源轉(zhuǎn)換為星形聯(lián)結(jié)，再采用歸為一相計算的方法。Y1303UU 對圖d，可將其轉(zhuǎn)換為Y-Y聯(lián)結(jié)，再采用歸為一相計算的方法。 當線路阻抗可以忽略不計時，Y-、-Y 、

8、-電路也可以直接進行求解。例如圖bAULZABZAABULZBCZBBCULZCAZCCN(b) Y-ABA BA330UUU A BAA BABAB330UUIZZ AA B330II AULZAZAABULZBZBBCULZCZCCN(c)-YAAB1303UUAAABAA1303UIUZZAULZABZAABULZBCZBBCULZCAZCC(d)- A BABA BABABUUIZZ ABAA BAB330330UIIZ AULZAZAABULZBZBBCULZCZCCNNNZAIBICINI2. 不對稱三相電路的計算不對稱三相電路的計算 僅討論負載不對稱的三相電路計算。設(shè)ABCZZZ

9、用結(jié)點法CABLALBLCN NLALBLCN01111UUUZZZZZZUZZZZZZZANAN NUUUBNBN NUUUCNCN NUUUAULZAZAABULZBZBBCULZCZCCNNNZAIBICINI各線電流為ANALAUIZZBNCNBCLBLCUUIIZZZZ每相負載相電壓為A NAAUI Z B NBBUI Z C NCCUI Z 負載線電壓為A BA NB NUUU B CB NC NUUU C AC NA NUUU 中線電流為NABCIIII若線路阻抗可以忽略不計AUAZABUBZBCUCZCNNNZAIBICINICABABCN NABCN1111UUUZZZUZZ

10、ZZ各相負載電壓為ANAN NUUUBNBN NUUUCNCN NUUU以 為參考相量，有AUAUBUCUNNUANUNBNUCNU中性點位移 中性點位移必然造成負載相電壓不對稱，導致負載不能正常工作，甚至損壞設(shè)備。AUBUCUN NUANUNBNUCNU應盡量減小 ，采取的措施： N NU 平均分配三相負載，使之接近對稱。 減小中性線阻抗。中性線不允許斷開，不允許安裝熔斷器或開關(guān)。若ZN=0，那么 ，迫使中性點位移為零，可得N N0UANABNBCNCUUUUUU，。各相狀態(tài)獨立，互不影響。各相電流為CABABCABCUUUIIIZZZ，負載不對稱，電流也不對稱。NABC0IIIIAULZA

11、ZAABULZBZBBCULZCZCCNN(a) Y-Y 右圖為負載不對稱電路，無論有無ZL，都應先計算 再計算負載電壓，最后求出負載電流。N NU，不對稱程度較嚴重時，中線電流會很大。AULZABZAABULZBCZBBCULZCAZCCN(b) Y-A BI B CI C AI 對右圖所示負載不對稱電路，若考慮ZL 則需將Y-轉(zhuǎn)換為Y-Y；A BABUU B CBCUU C ACAUU A BABA BABABUUIZZ ，B CBCB CBCBCUUIZZ ，C ACAC ACACAUUIZZ 因負載不對稱，故相、線電流也不對稱，有 AA BC A BB CA B CC AB CIIII

12、IIIII ，AIBICI不考慮ZL時，那么AULZAZAABULZBZBBCULZCZCCN(c)-Y 對圖c所示負載不對稱電路，需要將-Y轉(zhuǎn)換為Y-Y，然后進行計算。 對圖d電路，考慮ZL時要將-轉(zhuǎn)換為Y-Y，然后進行計算。AULZABZAABULZBCZBBCULZCAZCC(d)- C AI A BI B CI AIBICIA BABA BABABUUIZZ ，B CBCB CBCBCUUIZZ ，C ACAC ACACAUUIZZ ZL0時，先求 ，再用KCL求出 。 PILI【例7-1】 圖示電路中已知ABL380 30 V14.14 45UZ，AULZZAABULZZBBCULZ

13、ZCC(a)- C AI A BI B CI 解 先將-轉(zhuǎn)換為Y-Y聯(lián)結(jié)。 AULZYZAABULZYZBBCULZYZCCNN(b) Y-YAIBICI對稱負載LPA B300 30ZIIU ，、 、 求AABAB130220 0 V3UUU BA120220120 VUUCA120220 120 VUUY1110 303ZZ對稱電路，歸為一相計算AALY1.93531.845 AUIZZA1.93531.845 AI由對稱關(guān)系，寫出BA1201.935151.845 AIICA1201.935 88.155 AII回到電路a，由線、相電流關(guān)系，寫出A BA1301.1171.845 A3I

14、I B CB1301.117121.845 A3II C AC1301.117 118.155 A3II 負載端電壓A BA B335.1 28.155 VUIZ 【例7-2】 上例中，ZL= 0，求線、相電流。解 不用轉(zhuǎn)換，直接求解。 AULZZAABULZZBBCULZZCC(a)- C AI A BI B CI ABA B380 301.267 0 V300 30UIZ B CA B1201.267120 VII C AA B1201.267 120 VII 由線、相電流關(guān)系，寫出AA B3302.14930 VII BB C3302.149150 VII CC A3302.149 90

15、 VII 【例7-3】 圖示電路中已知ABL380 30 V14.14 45UZ，LPII、。 求A BB CC A20 3010 4530 60ZZZ ， AULZA BZ AABULZB CZ BBCULZC AZ CC(a)- C AI A BI B CI 解 將-轉(zhuǎn)換為Y-Y聯(lián)結(jié)。 電源轉(zhuǎn)換用例7-1結(jié)果。 A BC AAA BB CC A12.28 53.725ZZZZZZ B CA BBA BB CC A4.09351.257ZZZZZZ C AB CCA BB CC A6.1421.257ZZZZZZ AULZAZAABULZBZBBCULZCZCCNN(b) Y-YAIBICI

16、CABLALBLCN NLALBLC111UUUZZZZZZUZZZZZZ( 37.771j37.397)V 53.152135.285 V各線電流為AN NALA9.89840.8 AZZUUI BN NBLB11.852143.707 AZZUUI CN NCLC13.628 81.277 AZZUUI 求電路負載端口線電壓AULZAZAABULZBZBBCULZCZCCNN(b) Y-YAIBICIA BAAB BZZ165.977 5.063 VUII B CB BC CZZUII 107.043145.956 VCACCAAZZ89.01 149.422 VUII求原電路各負載電流A

17、ULZA BZ AABULZB CZ BBCULZC AZ CC(a)- C AI A BI B CI A BA BA B8.29924.937 AZUI B CB CB C10.704100.956 AZUI C AC AC A2.967 89.422 AZUI 【例7-4】 圖示電路中，UP220V，ZA5， ZB10， ZC20。求相電流及中性線電流。中性線斷開時求各相負載電壓及相電流。中性線斷開、A相短路時求各相負載電壓及相電流。中性線、A相斷開時，求各相負載電壓及相電流。 在 、情況下若有中性線，情況如何？解 求相電流及中性線電流AUAZABUBZBCUCZCNN(a)AIBICIN

18、I設(shè)A220 0 VUAAA44 0 AIUZBBB22120 AIUZCCC11 120 AIUZNABC29.10319.107 AIIII中性線斷開時，求各相負載電壓及相電流。AUAZABUBZBCUCZCNNAIBICINICABABCN NABC111UUUZZZUZZZ83.15119.107 V各相負載電壓及電流ANAN NUUUAANA28.805 10.893 AIUZBNBN NUUUCNCN NUUUBBNB24.946139.106 AIUZCCNC14.402 130.893 AIUZ中性線斷開、A相短路時求各相負載電壓及相電流。AUAZABUBZBCUCZCNNAI

19、BICINIAN0UBNBAABUUU A330380150 VU CNCAC330380 150 VUUU各相負載電流BBNB38150 AIUZCCNC19 150 AIUZABC50.269 10.893 AIII 若A相有熔斷器且已熔斷，即出現(xiàn)第問情況。中性線、A相斷開時，求各相負載電壓及相電流。AUAZABUBZBCUCZCNNBICINIB、C相負載串聯(lián)承受線電壓BCUA0IBCBCBC380901020UIIZZ 負載電壓12.66790 ABNB B126.6790 VUZ ICNC C253.333 90 VUZ I在 、情況下若有中性線，情況如何？AUAZABUBZBCUC

20、ZCNN(4)BICINIAUAZABUBZBCUCZCNN(3)AIBICINI 因有中性線，A相短路時，A線的熔斷器將熔斷。N、N點為等電位點，其它兩相負載的電壓、電流不受影響； A 相斷開時，N、N點為等電位點。其它兩相負載的電壓、電流不受影響。7-4 三相電路的功率及其測量三相負載吸收的平均功率為ABCPPPPAAAB BBC CCcoscoscosU IU IU I式中ABCUUU、各相負載電壓有效值A(chǔ)BCIII、 、各相負載電流有效值A(chǔ)BC、相應相電壓與相電流的相位差對稱電路中ABCPUUUU，ABCPIIII，ABC三相平均功率為PP3cosPU I(74)負載為星形聯(lián)結(jié)時LPL

21、P3UUII，那么PPLLLL13cos3cos3cos3PU IU IU I(75)不論負載為何種接法，用UL、IL計算P的公式均為LL3cosPU I三相的無功功率為ABCQQQQAAAB BBC CCsinsinsinU IU IU I對稱電路中PP3sinQU ILL3sinQU I(76)(77)三個公式中， 仍為相應相電壓與相電流的相位差。三相的視在功率為22SPQ(78)對稱電路中PP3SU ILL3SU I(79)(7 10)22SPQcosPSsinQS(7 11)對稱電路中，三相負載的功率因數(shù)為LLLL3coscoscos3U IPSU I (7 12)PQS、 、之間的關(guān)

22、系為 對稱電路中，三相負載的瞬時功率p與時間無關(guān)，其值等于三相負載的平均功率。此特性稱為瞬時功率平衡。結(jié)論導出如下：設(shè)APAP2cos()2cos()uUtiIt，每相瞬時功率為AA APP2cos()2cos()pu iUtItPPcoscos(2)U ItBB BPP2cos(120 )2cos(120 )pu iUtItPPcoscos(2)U ItCC CPP2cos(120 )2cos(120 )pu iUtItPPcoscos(2120)U It功率測量功率測量三相負載AWBWCWABCN三相四線制功率測量 三表讀數(shù)之和為三相總功率。三相三線制功率測量三相負載1W2WABCAIBI

23、CI 二表讀數(shù)之和為三相總功率。ABCPPLL3cos3cosppppU IU I(7 13)三相負載1W2WABCAIBICIACA1ACAACARecos()UIPUIUI 用P1、P2分別表示功率表讀數(shù)。設(shè)負載為星形接法。BCB2BCBBCBRecos()UIPUIUI(7 14)ACACBCBCUUUUUU，ABCIII ，12ACABCBACABCBReRe ()()PPUIUIUUIUUI*AAB BCABAAB BC CRe()ReU IU IUIIU IU IU I *AABBCCABCReReReU IU IU IPPP *1ACAACALLRecos(30 )cos(30

24、)PUIUIU I若負載為三角形接法，那么ACCABCCAABUUUUU ，AABCABBCABIIIIII，12ACABCBACABCABCBCABReRe()()PPUIUIUIIUIIBCACABBCBCAC CARe ()UUIUIUIAB ABBCBCCACAABCRe UIUIUIPPP在對稱三相電路中，可以證明*2BCBBCBLLRecos(30 )cos(30 )PUIUIU I(7 15)*1ACAACALLRecos(30 )cos(30 )PUIUIU I*2BCBBCBLLRecos(30 )cos(30 )PUIUIU I(7 14)式中， 為每相負載的阻抗角，也是相電壓、電流的相位差。當 時功率表之一的讀數(shù)在此處為P2）將為負值即表針反偏轉(zhuǎn)），此時應反接該表的一個線圈。求和時此表讀數(shù)取負值。 60三相負載1W2WABCAIBICI【例7-5】 圖示電路為對稱三角形負載，已知UL220V，電流表讀數(shù)IL17.32A， 三相功率P 4.5kW。試求：每相負載的電阻和感抗。當AB相斷開時各電流表的讀數(shù)和總功