tjpu電路理論課件二第6章

1、第第6 6章章 三相電路三相電路l重點(diǎn)重點(diǎn) 1. 1.三相電源三相電源 2. 2.對(duì)稱(chēng)三相電路的分析與計(jì)算對(duì)稱(chēng)三相電路的分析與計(jì)算 3. 3.不對(duì)稱(chēng)三相電路不對(duì)稱(chēng)三相電路 4. 4.三相電路的功率的計(jì)算與測(cè)量三相電路的功率的計(jì)算與測(cè)量 對(duì)稱(chēng)三相電源是由對(duì)稱(chēng)三相電源是由3個(gè)振幅相等、頻率相同、初相角依次個(gè)振幅相等、頻率相同、初相角依次相差相差120的正弦電壓源連接成星形（的正弦電壓源連接成星形（Y）或三角形（）組成）或三角形（）組成的電源，這三個(gè)電源依次稱(chēng)為的電源，這三個(gè)電源依次稱(chēng)為A相、相、B相和相和C相。相。一一. . 對(duì)稱(chēng)三相電源對(duì)稱(chēng)三相電源6.1 6.1 三相電路概述三相電路概述瞬時(shí)值表

2、達(dá)式瞬時(shí)值表達(dá)式tUtusin2)(AA+XuAB+YuBC+ZuC)120sin(2)(oCtUtu以以A相電壓作為參考正弦量相電壓作為參考正弦量)120sin(2)(oBtUtu波形圖波形圖 uAuBuC tuO相量形式相量形式0UUA120UUB120UUCA UCUBU120120120相量圖相量圖二二. .三相電源的三相電源的Y Y形連接形連接 A+XuAB+YuBC+ZuCN中線(xiàn)中線(xiàn)A端線(xiàn)端線(xiàn)C端線(xiàn)端線(xiàn)B端線(xiàn)端線(xiàn)ANUBNUABUBCUCAUCNUA端線(xiàn)端線(xiàn)A+XuAB+YuBC+ZuCABCN相電壓：端線(xiàn)與中線(xiàn)之間的電壓。相電壓：端線(xiàn)與中線(xiàn)之間的電壓。ANUBNUCNU線(xiàn)電壓：端

3、線(xiàn)與端線(xiàn)之間的電壓。線(xiàn)電壓：端線(xiàn)與端線(xiàn)之間的電壓。ABUBCUCAUA UCUBU120120120303030ABUBCUCAUBU線(xiàn)電壓、相電壓關(guān)系線(xiàn)電壓、相電壓關(guān)系(1)相電壓對(duì)稱(chēng)，則線(xiàn)電壓也對(duì)稱(chēng)。相電壓對(duì)稱(chēng)，則線(xiàn)電壓也對(duì)稱(chēng)。(2)線(xiàn)電壓線(xiàn)電壓大小等于相電壓的大小等于相電壓的 倍，倍，相位相位超前其先行相超前其先行相30o。 3結(jié)論結(jié)論三三. .三相電源的三相電源的形連接形連接 C端線(xiàn)端線(xiàn)B端線(xiàn)端線(xiàn)ABUBCUCAUA端線(xiàn)端線(xiàn)A+XuAC+ZuCB+YuBCBAA+XuAB+YuBC+ZuC結(jié)論結(jié)論: :線(xiàn)電壓等于相電壓線(xiàn)電壓等于相電壓. . 由對(duì)稱(chēng)的三相電源、對(duì)稱(chēng)的三相負(fù)載和對(duì)稱(chēng)的由對(duì)

4、稱(chēng)的三相電源、對(duì)稱(chēng)的三相負(fù)載和對(duì)稱(chēng)的端線(xiàn)阻抗所組成的三相電路端線(xiàn)阻抗所組成的三相電路6.2 6.2 對(duì)稱(chēng)三相電路的計(jì)算對(duì)稱(chēng)三相電路的計(jì)算對(duì)稱(chēng)三相電路對(duì)稱(chēng)三相電路一一. .三相電路的三相電路的 Y YY Y連接連接A+uAB+uBC+uCNABCZZZNZlZlZlZn選擇選擇N N為為參考結(jié)點(diǎn)，參考結(jié)點(diǎn)，列寫(xiě)結(jié)點(diǎn)方程列寫(xiě)結(jié)點(diǎn)方程：CBAllClBlANNlNUUUZZZZUZZUZZUUZZZ1310CBAUUU0NNU即負(fù)載中性點(diǎn)與電源中性點(diǎn)等電位即負(fù)載中性點(diǎn)與電源中性點(diǎn)等電位A+uANAZNZlAIB+uBC+uCBCZZZlZlZnBICINI負(fù)載的相電壓：每相負(fù)載上的電壓。負(fù)載的相電壓

5、：每相負(fù)載上的電壓。,NCNBNAUUU線(xiàn)電流：流過(guò)端線(xiàn)的電流。線(xiàn)電流：流過(guò)端線(xiàn)的電流。CBAIII,相電流：流過(guò)每相負(fù)載的電流。相電流：流過(guò)每相負(fù)載的電流。CBAIII,負(fù)載的線(xiàn)電壓：負(fù)載端線(xiàn)間的電壓。負(fù)載的線(xiàn)電壓：負(fù)載端線(xiàn)間的電壓。,ACCBBAUUU0NNU即負(fù)載中性點(diǎn)與電源中性點(diǎn)等電位即負(fù)載中性點(diǎn)與電源中性點(diǎn)等電位NlZZUIAA0UUA120UUB120UUClZZUIBBlZZUICC線(xiàn)電流等于相電流線(xiàn)電流等于相電流AIZUNABIZUNBCIZUNC為一組對(duì)稱(chēng)線(xiàn)電流為一組對(duì)稱(chēng)線(xiàn)電流為一組對(duì)稱(chēng)相電壓為一組對(duì)稱(chēng)相電壓線(xiàn)電壓線(xiàn)電壓大小等于相電壓的大小等于相電壓的 倍，倍，相位相位超前其

6、先行相超前其先行相30o。 3A+NAZZlAIAU對(duì)稱(chēng)的三相電路，負(fù)載阻抗對(duì)稱(chēng)的三相電路，負(fù)載阻抗,)4 .142 .19(jZ電源線(xiàn)電壓電源線(xiàn)電壓,)43(jZl端線(xiàn)阻抗端線(xiàn)阻抗V,380lU求負(fù)載的線(xiàn)電流求負(fù)載的線(xiàn)電流ABCABCNZlZlZlZZZAIBICI例例解：解：電源沒(méi)有給定連接方式，把它作為Y接是最簡(jiǎn)單的，如圖所示。設(shè)A相電壓為參考正弦量。 VUA0220A6 .396 . 74 .142 .19430220jjZZUIlAA根據(jù)對(duì)稱(chēng)關(guān)系，B相和C相的電流分別為 A6 .1596 . 7120ABIIA4 .806 . 7120ACIIA相負(fù)載的相電壓 V7 . 24 .18

7、26 .396 . 79 .36246 .396 . 74 .142 .19jIZUANAV3 .279 . 531307 . 24 .1823VUBA線(xiàn)電壓和線(xiàn)電壓相量和線(xiàn)電壓相量A+uANAZNZlAIB+uBC+uCBCZZZlZlBICI二二. .三相負(fù)載的形連接三相負(fù)載的形連接ABCZZZAIBICIABIBCICAIZUIABAB相電流相電流CABCABIII,ZUIBCBCZUICACA為一組對(duì)稱(chēng)的相電流為一組對(duì)稱(chēng)的相電流一組對(duì)稱(chēng)的相電流一組對(duì)稱(chēng)的相電流對(duì)應(yīng)一組對(duì)稱(chēng)的線(xiàn)電流對(duì)應(yīng)一組對(duì)稱(chēng)的線(xiàn)電流ABI30oA IBCICAI30oB I30oC ICAIA UABU30o CAAB

8、IIIA線(xiàn)電流線(xiàn)電流CBAIII,線(xiàn)電線(xiàn)電流大小等于相電壓的流大小等于相電壓的 倍，倍，相位相位滯后其先行相滯后其先行相30o。 3A+uAB+uBC+uCN電源不對(duì)稱(chēng)電源不對(duì)稱(chēng)負(fù)載不對(duì)稱(chēng)負(fù)載不對(duì)稱(chēng)不對(duì)稱(chēng)三相電路不對(duì)稱(chēng)三相電路6.3 6.3 不對(duì)稱(chēng)三相電路及三相電路的故障分析不對(duì)稱(chēng)三相電路及三相電路的故障分析一一. . 不對(duì)稱(chēng)三相電路的計(jì)算不對(duì)稱(chēng)三相電路的計(jì)算ABCZAZBZCNZn選擇選擇N N為為參考結(jié)點(diǎn)，參考結(jié)點(diǎn)，列寫(xiě)結(jié)點(diǎn)方程列寫(xiě)結(jié)點(diǎn)方程：NCBACCBBAANNZZZZZUZUZUU11110NNU負(fù)載不對(duì)稱(chēng)負(fù)載不對(duì)稱(chēng)AIBICINI線(xiàn)電流、相電壓、線(xiàn)電壓均不再對(duì)稱(chēng)線(xiàn)電流、相電壓、線(xiàn)電

9、壓均不再對(duì)稱(chēng)負(fù)載中點(diǎn)與電源中點(diǎn)不重合的現(xiàn)象。負(fù)載中點(diǎn)與電源中點(diǎn)不重合的現(xiàn)象。相量圖相量圖NA UBN UCN UNNN UNNA UBN UNC U中性點(diǎn)位移中性點(diǎn)位移在負(fù)載確定的情況下，中線(xiàn)阻抗在負(fù)載確定的情況下，中線(xiàn)阻抗ZN越小，位移電壓越小，位移電壓 越小，因此，在三相電路中，有中線(xiàn)比無(wú)中線(xiàn)好，理想情況越小，因此，在三相電路中，有中線(xiàn)比無(wú)中線(xiàn)好，理想情況下下ZN=0。NNU二二. . 三相電路的故障分析三相電路的故障分析以對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載為例以對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載為例ABCZZZNN故障一：中線(xiàn)斷開(kāi)，某一相負(fù)載斷路（例如故障一：中線(xiàn)斷開(kāi)，某一相負(fù)載斷路（例如A A相）相）NA UBN UCN UNN

10、NA UBN UNC UNN UNABCZZZN故障二：中線(xiàn)斷開(kāi)，某一相負(fù)載短路（例如故障二：中線(xiàn)斷開(kāi)，某一相負(fù)載短路（例如A A相）相）NA UBN UCN UNN(A)BN UNCU一一. . 三相電路的有功功率三相電路的有功功率P P、無(wú)功功率、無(wú)功功率Q Q、視在功率、視在功率S S和瞬時(shí)功率和瞬時(shí)功率p p6.4 6.4 三相電路的功率及測(cè)量方法三相電路的功率及測(cè)量方法（1 1）有功功率）有功功率P PCCCNBBBNAAANCBAIUIUIUPPPPcoscoscos對(duì)稱(chēng)三相電路對(duì)稱(chēng)三相電路cos3ppIUP 對(duì)于對(duì)于Y Y形負(fù)載形負(fù)載 對(duì)于對(duì)于形負(fù)載形負(fù)載 ，plUU3plII

11、cos3llIUP ，plUU plII3注意注意式中式中 為相電壓與相電流的相位差角為相電壓與相電流的相位差角( (阻抗角阻抗角) ) 。（2 2） 無(wú)功功率無(wú)功功率Q QIUIUQllppsin3sin3 （3 3） 視在功率視在功率S SCCCNBBBNAAANCBAinIUinIUinIUQQQQsss22QPSllIUS3對(duì)稱(chēng)三相電路對(duì)稱(chēng)三相電路對(duì)稱(chēng)三相電路對(duì)稱(chēng)三相電路（4 4） 功率因數(shù)功率因數(shù)cos注意：注意：對(duì)稱(chēng)三相電路的功率因數(shù)等于每一相負(fù)載的功率因數(shù)對(duì)稱(chēng)三相電路的功率因數(shù)等于每一相負(fù)載的功率因數(shù) （5 5）對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的瞬時(shí)功率（以感性負(fù)載為例）對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的瞬時(shí)功率（以感

12、性負(fù)載為例） cos2 AtUu設(shè)) 2(cos cos ) (os cos2 AAAtUItctUIiup則)240 2(cos cos)240 2(cos cosoCCCoBBB tUIUIiuptUIUIiupUIppppcos3CBA )cos(2 AtIiAAANCCNBBNAANCBApIUiuiuiupppp3cos3對(duì)稱(chēng)三相電路的瞬時(shí)功率為一個(gè)常量，其值等于平均功率，對(duì)稱(chēng)三相電路的瞬時(shí)功率為一個(gè)常量，其值等于平均功率，稱(chēng)為瞬時(shí)功率的平衡。稱(chēng)為瞬時(shí)功率的平衡。 單相：瞬時(shí)功率脈動(dòng)單相：瞬時(shí)功率脈動(dòng)三相：瞬時(shí)功率恒定三相：瞬時(shí)功率恒定 tpO3UIcos p tOUIcos 結(jié)論結(jié)

13、論UIpcos3uip 對(duì)三相電動(dòng)機(jī)負(fù)載來(lái)說(shuō)，瞬時(shí)功率平衡意味著電動(dòng)對(duì)三相電動(dòng)機(jī)負(fù)載來(lái)說(shuō)，瞬時(shí)功率平衡意味著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，沒(méi)有震動(dòng)，這是對(duì)稱(chēng)三相電路中一個(gè)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，沒(méi)有震動(dòng)，這是對(duì)稱(chēng)三相電路中一個(gè)很好的性能。很好的性能。二二. . 三相電路功率測(cè)量三相電路功率測(cè)量(1) (1) 一瓦計(jì)法一瓦計(jì)法若三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)若三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)CBAIUIUIUPcoscoscosPCPCPBPBPAPA三相三相對(duì)稱(chēng)對(duì)稱(chēng)/不對(duì)稱(chēng)不對(duì)稱(chēng)負(fù)負(fù)載載ABCNCBAPPPP 適用于：適用于：三相四三相四線(xiàn)制線(xiàn)制A3PP W*W*W*(2) (2) 二瓦計(jì)法二瓦計(jì)法三相三相對(duì)稱(chēng)對(duì)稱(chēng)/不對(duì)稱(chēng)不對(duì)稱(chēng)負(fù)負(fù)載載W1ABC*W2適用

14、于：適用于：三相三線(xiàn)制三相三線(xiàn)制W1W2dtiuTWTAAC011dtiuTWTBBC021 1 :uAC 與與iA的相位差的相位差， 2 :uBC 與與iB的相位差。的相位差。 21PPPP=P1+P2=UACIAcos 1+UBCIBcos 2CBATCBATCCBBAATBACBBAABCBTACABBCTAACPPPdt)pp(pTdtiuiuiuTdtiiuiuiuTdtiuuiuuTdtiuiuT00000211)(1)()(1)(1WW1若若W1的讀數(shù)為的讀數(shù)為P1 , W2的讀數(shù)為的讀數(shù)為P2 ，則三相總功率為：，則三相總功率為：P=P1+P2三相三相對(duì)稱(chēng)對(duì)稱(chēng)/不對(duì)稱(chēng)不對(duì)稱(chēng)負(fù)負(fù)

15、載載W2ABC*W1三相三相對(duì)稱(chēng)對(duì)稱(chēng)/不對(duì)稱(chēng)不對(duì)稱(chēng)負(fù)負(fù)載載W1ABC*W2二瓦計(jì)法的三種接線(xiàn)方式二瓦計(jì)法的三種接線(xiàn)方式以以B為公共端為公共端以以A為公共端為公共端BC UNNA UNB UNC U30 AC U30 設(shè)設(shè)Y Y接接負(fù)載為感性，相電流負(fù)載為感性，相電流( (即線(xiàn)電流即線(xiàn)電流) )落后相電壓落后相電壓 角。角。 1 = 30 2= 30 + 1 2 A IB ICI應(yīng)用相量圖推導(dǎo)二瓦計(jì)法在對(duì)稱(chēng)三相電路中的計(jì)算公式應(yīng)用相量圖推導(dǎo)二瓦計(jì)法在對(duì)稱(chēng)三相電路中的計(jì)算公式)cos(30)cos(30)cos(30)cos(30BB2llCllAACIUIUIUIUWW1求求(1)(1)線(xiàn)電流相

16、量；線(xiàn)電流相量；(2)(2)計(jì)算三相電源發(fā)出的總功率；計(jì)算三相電源發(fā)出的總功率；(3)(3)若用若用若用二瓦表進(jìn)行測(cè)量，畫(huà)出接線(xiàn)圖，并計(jì)算兩只瓦特表的讀數(shù)。若用二瓦表進(jìn)行測(cè)量，畫(huà)出接線(xiàn)圖，并計(jì)算兩只瓦特表的讀數(shù)。 已知已知220/380V供電系統(tǒng)，角接負(fù)載阻抗供電系統(tǒng)，角接負(fù)載阻抗Z1=20+j20 ；三相電動(dòng)機(jī)的功率三相電動(dòng)機(jī)的功率P2=1700W，cos 2 2=0.82例例解：解：(1)設(shè)A相電源電壓為參考正弦量 VUA0220線(xiàn)電壓VUAB30380V1548ZUIABAB負(fù)載相電流V4534.233031ABAII負(fù)載線(xiàn)電流ABCZZZAIBICIABIBCICAI電動(dòng)機(jī)1AI1BI1CI2AI2BI2CIABCZZZAIBICIABIBCICAI電動(dòng)機(jī)1AI1BI1CI2AI2BI2CI（2）三相電源發(fā)出的有功功率 55kW.12)8