電路分析基礎(chǔ)課件

1、7.1 7.1 三相三相交流電的交流電的基本概念基本概念7.3 7.3 三相三相負(fù)載的連接負(fù)載的連接第7章 三相電路 熟悉三相電路的兩種接線方式，掌握三相電路中電壓、電流的相值與線值之間的大小和相位關(guān)系；熟悉三相電路對(duì)稱與不對(duì)稱情況下的分析計(jì)算方法；掌握三相電路中各種功率關(guān)系；進(jìn)一步理解相量法并掌握其在三相電路中的應(yīng)用。本章的學(xué)習(xí)目的和要求 現(xiàn)代電力工程上幾乎都采用三相四線制。三相交流供電系統(tǒng)在發(fā)電、輸電和配電方面具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此在生產(chǎn)和生活中得到了極其廣泛的應(yīng)用。 NSXBYCZA三相定子繞組在)120sin()240sin()120sin(sinmmCmBmAtEtEetEetEe尾端：

2、尾端： X Y Z首端：首端： A B C 電路分析中很少用電動(dòng)勢(shì)，通常用電壓來表示。以A相繞組的感應(yīng)電壓為參考正弦量，則發(fā)電機(jī)的三相感應(yīng)電壓分別為：)120sin()120sin(sinmCmBmAtUutUutUu 三相感應(yīng)電壓用波形圖和相量圖可分別表示為：u0TuAuBuCt120120120UBUAUC顯然三個(gè)電壓大小相等，頻率相同，相位互差120。 三個(gè)，彼此電角度的單相正弦量稱為。對(duì)稱三相交流電壓用相量可表示為：1201200CBAUUUUUU 由對(duì)稱三相電壓的波形圖和相量圖可看出：0CBAuuu 對(duì)稱三相交流電在相位上的先后順序稱為。我們把相序稱為或順序；把稱為或逆序。電力系統(tǒng)中

3、通常采用正序。0CBAUUUV)30/220BUCAUU、)(Atu)(Btu)(Ctu對(duì)稱三相電源已知，（1）試寫出； （2）寫出的表達(dá)式，（3）作相量圖。V150220 V90220) 1 (CAUU、 V)150sin(2220)( V)30sin(2220)( V)90sin(2220)( )2(CBAttuttuttu（3） AU CU BU了解三相電源兩種連接方式的特點(diǎn)，熟悉兩種 連接方式下線、相電壓的關(guān)系及三相四線制。7.2.1 三相電源的Y形連接AUCUBUXZYABUBCUCAU 其中由電源繞組尾端公共連接點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱為，由電源繞組首端引出的導(dǎo)線稱為 圖中電源繞組首端指向尾

4、端的電壓稱為(即火線與零線之間的電壓)。 圖中火線與火線之間的電壓稱為。 電源繞組按上述方式聯(lián)接，構(gòu)成的供電體系稱為。AUCUBUXZYABUBCUCAU 從連接圖可知，電源作Y型三相四線制供電時(shí)，可向負(fù)載提供火線與零線之間的和火線與火線之間的。-UBUABUC-UBCUA-UCA303030三個(gè)電源相電壓總是對(duì)稱的，而三個(gè)線電壓與相電壓之間的關(guān)系為：顯然三個(gè)線電壓也是的。)()()(ACACCACBCBBCBABAABUUUUUUUUUUUUUUU相電壓和線電壓相電壓和線電壓之間的關(guān)系如何之間的關(guān)系如何？ 線電壓和相電壓之間的關(guān)系-UBUABUC-UBCUA-UCA303030由相量圖可以定

5、量地分析出相、線電壓之間的關(guān)系為：303303303CCABBCAABUUUUUU 顯然，線電壓在數(shù)量上是相電壓的1.732倍；在相位上超前與其相對(duì)應(yīng)的相電壓30電角。30 3plUU 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，多數(shù)用戶使用的電壓等級(jí)通常是：V220 V380PlUU、 7.2.2 三相電源的形連接ABUBCUCAU 三相電源繞組首尾相連組成閉環(huán)，在三個(gè)連接點(diǎn)處向外引出三根火線，即構(gòu)成連接。 顯然，電源繞組接時(shí)總有：即：。 實(shí)際電源連成接時(shí)，由于三相電源繞組的感應(yīng)電壓對(duì)稱，所以電源回路內(nèi)部無電流，但若有。因此，實(shí)際三相電源繞組作接時(shí)，為確保無誤，一般要先把3個(gè)電源繞組留一個(gè)開口，開口處連接一個(gè)阻

6、抗極大的電壓表表，當(dāng)電壓表讀數(shù)為零時(shí)說明連接無誤，這時(shí)才能將開口合攏。XZYABC線電壓是相電壓的在線電壓與其相對(duì)應(yīng)的相電壓電角。驗(yàn)電筆的正確握法如下圖示：驗(yàn)電筆的正確握法如下圖示：你能說出對(duì)稱你能說出對(duì)稱三相交流電的三相交流電的特征嗎？特征嗎？三相四線制供電體制三相四線制供電體制中，你能說出線、相中，你能說出線、相電壓之間的數(shù)量關(guān)系電壓之間的數(shù)量關(guān)系及相位關(guān)系嗎？及相位關(guān)系嗎？ 如何用驗(yàn)電筆或如何用驗(yàn)電筆或400V400V以上以上的交流電壓表測(cè)出三相四線制的交流電壓表測(cè)出三相四線制供電線路上的火線和零線？供電線路上的火線和零線？電筆頭與被測(cè)導(dǎo)線電筆頭與被測(cè)導(dǎo)線接觸時(shí)，使氖管接觸時(shí)，使氖管（或

7、端（或端線），不發(fā)光的是線），不發(fā)光的是。三個(gè)電角的單相正弦交流電的組合。利用線電壓和相電壓的數(shù)量關(guān)系，用電壓表利用線電壓和相電壓的數(shù)量關(guān)系，用電壓表連測(cè)三次即可確定其火線和零線。連測(cè)三次即可確定其火線和零線。了解對(duì)稱和不對(duì)稱三相負(fù)載的概念，掌握兩種連接方式下電路分析的特點(diǎn)，理解兩種連接方式下線、相電壓、線相電流的關(guān)系及中線的作用。7.3.1 三相負(fù)載的三相負(fù)載的Y形連接形連接BAUCBUACUZAZBZCAUCUBUAUCUBUZLZLZLZLAINIBICI對(duì)稱三相電源繞組的若電路中ZL=0時(shí)，則UA=UA，中線電壓UNN=0。 對(duì)稱Y接電路的分析對(duì)稱三相負(fù)載的概念：ZZZZZCBAB I

8、C IA IN IAN IBN ICN IA UB UC UAIZZZABCNNZLZNZLZL電源電源火線上通過的電流火線上通過的電流稱為稱為負(fù)載中通過的電流負(fù)載中通過的電流稱為稱為CBAN IIII 對(duì)稱Y接電路的分析 如果三相電路輸電線上阻抗不能忽略時(shí)，存在中點(diǎn)電壓uNN，根據(jù)彌爾曼定理可得其相量計(jì)算式為：ZZZZZZUZZUZZUU1111 NLCLBLANN此時(shí)各相負(fù)載中通過的電流：LNNCCLNNBBLNNAA ZZUUIZZUUIZZUUI， 當(dāng)三相電路對(duì)稱時(shí)，上式中的分子為零，就有：0 NNU 即三相電路對(duì)稱時(shí)。 對(duì)稱Y接電路的分析ZZZZZZUZZUZZUU1111 NLCL

9、BLANN對(duì)稱時(shí)各相負(fù)載中通過的電流：LCCLBBLAA ZZUIZZUIZZUI， 對(duì)稱Y接電路的分析三相對(duì)稱時(shí)的中線電流：0 CBANIIII 從電流的觀點(diǎn)來看，對(duì)稱時(shí)中線為零相當(dāng)于開路。因此，在對(duì)稱三相電路中，電源線電壓為380V，對(duì)稱負(fù)載Y接，Z=3+j4，V22033803plUU設(shè)V0220AUV120220BUV120220CU根據(jù)對(duì)稱關(guān)系：求： 各相負(fù)載中的電流及中線電流。 1 .53543jZA1 .53441 .5350220AAZUI有根據(jù)可得：A1 .17344BIA9 .6644CI 此例告訴我們，對(duì)稱三相電路的計(jì)算可歸結(jié)為一相電路來計(jì)算，其它兩相則可根據(jù)對(duì)稱關(guān)系直接

10、寫出。0CBANIIII對(duì)稱三相Y接電路計(jì)算原則1、由于三相電路對(duì)稱，因此各相負(fù)載的端電壓和電流 也是對(duì)稱的，三相電路的計(jì)算可歸結(jié)為一相進(jìn)行；2、根據(jù)電路給定條件確定參考相量，一般選A相電壓；3、應(yīng)用單相電路的分析方法求出A相電路的待求量；4、根據(jù)對(duì)稱關(guān)系寫出其它兩相的待求量；5、在一相電路計(jì)算中，中線阻抗不起作用，N和N之間等電位，用一根短接線連接。ZANNZLUAAA IUNN=0參看課本103頁(yè)例7.1Y形不對(duì)稱三相電路的分析(1)無中線情況 若三相電路不對(duì)稱，作Y形連接且又無中線時(shí)，電路如下圖所示： 由相量圖分析可知，三相負(fù)載不對(duì)稱時(shí)且無中線時(shí)，中點(diǎn)電壓不再為零，這一現(xiàn)象稱為。中點(diǎn)發(fā)生

11、偏移時(shí)，各相負(fù)載端電壓 CUBUUAUNNNNUAUBUCUNN有UA=UAUNN 同理可得UB和和UC ANNZAUAA IBZBUBB ICZCUCC IUAUBUC 圖示電路為不對(duì)稱三相負(fù)載Y接，試分析(1)當(dāng)ZN=0； (2)ZN=3+j4 ；(3)ZN=時(shí)的線電流情況。3+j2V0220AUCUBUZNAINIBICI4+j42+jV120220V120220V0220CCBBAAUUUUUU(1)當(dāng)ZN=0且ZL=0時(shí)：A7 .33617 .3361.30220230220AjI0NNU由于ZN=0，所以A1659 .384566. 512022044120220BjIA4 .93

12、4 .986 .26236. 21202202120220CjI(2)當(dāng)ZN=3+j4時(shí)，中點(diǎn)電壓不等于零時(shí)：V1196 .501111CBANCCBBAANNZZZZZUZUZUUV3 .10248NNAAUUUV70250NNBBUUUA2 .2635. 6CBANIIIIV133198NNCCUUUA447 .687 .3361. 33 .10248AIA1152 .444566. 570250BIA4 .1066 .886 .26236. 2133198CI(3)當(dāng)ZN=時(shí)，中線開路，IN=0時(shí)：V1153 .61111CBACCBBAANNZZZZUZUZUUV13253NNAAUU

13、UV109260NNBBUUUV122159NNCCUUUA7 .461 .707 .3361. 313253AIA154464566. 5109260BIA4 .951 .716 .26236. 2122159CI Y接不對(duì)稱電路的特點(diǎn)2、ZN0時(shí)，必然存在中點(diǎn)電壓，各相端電壓不平衡。3、無中線當(dāng)ZN=時(shí)，負(fù)載中點(diǎn)發(fā)生較大偏移，造成各相負(fù)載端電壓嚴(yán)重不平衡，且各相牽制，彼此影響。 顯然，三相電路不對(duì)稱且又無中線時(shí)，中點(diǎn)電壓不再為零。若中點(diǎn)電壓較大時(shí)，將造成有的負(fù)載相電壓過低不能正常工作；有的負(fù)載相電壓過高使電器有燒損的可能，即此時(shí)各相負(fù)載由于端電壓不平衡均不能正常工作。1、ZN=0：負(fù)載電流

14、不對(duì)稱，但各相獨(dú)立，互不影響。三相不對(duì)稱電路實(shí)例分析每組燈相互并聯(lián),然后分別接至各相電壓上。設(shè)電源電壓為：V220380PUUl 當(dāng)有中線時(shí)，每組燈的數(shù)量可以相等也可以不等，但每盞燈上都可.一組一組二組二組三組三組若三相不對(duì)稱，若三相不對(duì)稱，能否去掉中線？能否去掉中線？無中線且一相開路時(shí)的情況分析 如果中線斷開，設(shè)A相燈負(fù)載又全部斷開，此時(shí)B、C兩相構(gòu)成串聯(lián)，串聯(lián)負(fù)載。 若B、C相對(duì)稱，各相端電壓為190V，均低于額定值220V而不能正常工作；若B、C相不對(duì)稱，則而不能正常發(fā)光，則易燒損。A.A相相BCNB相相C相相iA.A相相BCNB相相C相相顯然，三相四線制Y接電路中， 如果中線斷開，設(shè)又

15、發(fā)生A相短路，此時(shí)B、C相都會(huì)與短接線構(gòu)成通路，兩相端電壓均為線電壓380V，因此。 由此可得，由此可得，是是使使Y接不對(duì)稱三相接不對(duì)稱三相負(fù)載負(fù)載的端電壓的端電壓保持對(duì)稱保持對(duì)稱無中線且一相短路時(shí)的情況分析 由上例分析可得：負(fù)載不對(duì)稱且又無中線時(shí)，負(fù)載上將得到大小不等的電壓，有的超過用電設(shè)備的額定電壓，有的達(dá)不到額定電壓，各相負(fù)載均不能正常工作。對(duì)于照明電路這類三相不對(duì)稱電路而言： 前面分析可知，中線的作用在于：使的得到。 因此，為確保中線(零線)在運(yùn)行中安全可靠不斷開，中線上參看課本105頁(yè)例7.3題。7.3.2 三相負(fù)載的形連接 圖示為電源 “Y”接，負(fù)載為形連接的對(duì)稱三相電路。A IB

16、 IC IANZLUABZLUBCZLUCABCZZZBA IAC ICB I 由于三相電路對(duì)稱，所以三個(gè)相電流和三個(gè)線電流必然都是對(duì)稱的。設(shè):120 120 0PACPCBPBAIIIIII，對(duì)A、B、C三個(gè)結(jié)點(diǎn)分別列寫KCL方程可得：A IB IC IANZLUABZLUBCZLUCABCZZZBA IAC ICB ICBACCBACBBACBAAIIIIIIIII-IBCIAICA-IBIAB-IC303030BAICBIACI 由相量圖分析可得：。 對(duì)稱接電路的分析 對(duì)稱三相接電路也用三相歸結(jié)為一相的方法，應(yīng)首先把接負(fù)載變換成Y接負(fù)載后才能進(jìn)行。ANZLUABZLUBCZLUCABCZ

17、YZYZYA IB IC I3YZZ 對(duì)稱三相負(fù)載接時(shí)，只要將負(fù)載等效為Y接，其分析計(jì)算方法就可以依據(jù)前面所述進(jìn)行。參看例7.4。負(fù)載時(shí)：cos3ppIUP CBAPPPP三相總有功功率： 3ppIIUUll，星形接法時(shí)：cos3llIUP 又有和接法有和接法有無關(guān)系？無關(guān)系？ 3 ppIIUUll，三角形接法時(shí)： 對(duì)稱三相電路的功率llllllIUSIUQIUP3sin3cos3 注意有功功率的單位是；無功功率的單位是視在功率的單位是。三相電路不對(duì)稱時(shí)，三相電路的功率：22CBACBAQPSQQQQPPPP對(duì)稱三相電路的瞬時(shí)功率是一個(gè)常量，即：cos3PPCBAIUpppp 顯然三相不對(duì)稱時(shí)，。1、三相電源一般都是對(duì)稱的，而且大多采用三相四線制供電方式。2、三相負(fù)載有星形和三角形兩種連接方式。其中Y形連接且負(fù)載對(duì)稱時(shí)：303P PUUIIll，形連接負(fù)載對(duì)稱時(shí)：303P PIIUUll，3、負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，各相電壓、電流應(yīng)單獨(dú)計(jì)算。4、三相電路的計(jì)算特別要。5、求電表讀數(shù)時(shí)，可只算有效值，不算相位。6、三相三線制電路無論對(duì)稱與否，其總有功功率均可采用二瓦計(jì)法進(jìn)行測(cè)量。