三相電路重要知識(shí)點(diǎn)

1、1第第十十一一章章 三三相相電電路路重點(diǎn)：重點(diǎn)：1 三相電路中的相電壓與線電壓，相電流與線電流的概念及關(guān)系三相電路中的相電壓與線電壓，相電流與線電流的概念及關(guān)系2 熟練掌握對(duì)稱三相電路的計(jì)算熟練掌握對(duì)稱三相電路的計(jì)算3 掌握不對(duì)稱三相電路的計(jì)算方法掌握不對(duì)稱三相電路的計(jì)算方法11.1 三三相相電電源源11.1.1 三相制三相制 目前世界上的電力系統(tǒng)普遍采用三相制。所謂三相制是講三個(gè)頻率相同，大小相等相位互差120o的電壓源作為供電電源的體系。11.1.2 三相電源三相電源一、波形由三相交流發(fā)電機(jī)供電時(shí)，由于其工藝結(jié)構(gòu)使得產(chǎn)生的三相電源具有頻率相同，大小相等相位互差120o 的特點(diǎn)。三相電壓的相

2、序?yàn)槿嚯妷阂来纬霈F(xiàn)波峰（零值或波谷）的順序，工程上規(guī)定：ABC 為順序（正序）而 ACB 這樣的相序成為逆序（反序） 。 uS A B C Im O t -Im 圖圖 13-1 三三相相電電壓壓的的波波形形CU AUBU二、各相電壓VtUumA sino0UAUVtUumB )120sin(oABUUU2o120VtUumC )120sin(oACUUUo120其中，為工程上常常用到的單位相量算子：。相量圖見(jiàn)上圖。23211201oj11.1.3 三相電源三相電源一、連接方式1星型連接與三角形連接 A _ + CU AU + BU _ B _ + C A + AU - BU + - - B

3、CU+ C A + _ _ N _ + + B C圖圖 13- 三三相相四四線線制制三相電源的連接方式一般采用星型連接：二、幾個(gè)概念21中點(diǎn)（零點(diǎn)）：三相電壓源的末端連接在一起，形成的連接點(diǎn)，一般用該點(diǎn)作為計(jì)算的參考點(diǎn)2中線（零線）：由中點(diǎn)引出的導(dǎo)線3火線：由每一相的三相電壓源的始端引出的導(dǎo)線4相電壓：每一相電壓源的始端到末端的電壓，即火線與中線之間的電壓5線電壓：任意兩相電壓源的始端之間的電壓，即兩根火線之間的電壓三、相電壓與線電壓的關(guān)系1相線關(guān)系各相電壓為：，o0pUAUo120pBUUo120pCUU所以：oooo3033031200ApppBAABUUUUUUUoooo30390312

4、0120BpppCBBCUUUUUUUoooo30315030120CpppACCAUUUUUUU可見(jiàn)，每一個(gè)線電壓與相應(yīng)相電壓的關(guān)系是：線電壓的大小為相電壓大小的倍，即，3plUU3且超前相應(yīng)相電壓。相量圖如下：o30此時(shí)，當(dāng)時(shí)，VUp220VUl38032202電源的幾種特殊情況的分析三相四線制三相四線制1）短相以 A 相短接為例：各相電壓為：，0AUVUpBoo120220120UVUpCoo120220120U所以：VUBpBAABoo1202201200UUUUVBCBBCoo90380303UUUUVUCpACCAoo1202200120UUUU也就是說(shuō)，此時(shí)相電壓有一相為零，其余

5、兩相的電壓大小不變；而兩根火線間的電壓只有一個(gè)是正常的 380V，其余兩個(gè)等于相電壓大小 220V。2）斷相以 A 相斷路為例：各相電壓為：，0AUVBo120220UVCo120220U所以：0ABUVBCBBCoo90380303UUUU0CAU也就是說(shuō)，此時(shí)相電壓有一相為零，其余兩相的電壓大小不變；而兩根火線間的電壓只有一個(gè)是正常的 380V，其余兩個(gè)等于零。三相三線制三相三線制1）短相以 A 相短接為例： AU CAU CU BU BCU 30o AU BU ABU CU A _ _ + + B C 圖圖 13- 三三相相四四線線制制 A _ N _ + + B C 圖圖 13- 三三

6、相相四四線線制制 A _ N _ + + B C 圖圖 13- 三三相相四四線線制制 3各相電壓為：，0AUVUpBoo120220120UVUpCoo120220120U所以：VUBpBAABoo1202201200UUUUVBCBBCoo90380303UUUUVUCpACCAoo1202200120UUUU也就是說(shuō)，此時(shí)相電壓有一相為零，其余兩相的電壓大小不變；而兩根火線間的電壓只有一個(gè)是正常的 380V，其余兩個(gè)等于相電壓大小 220V。2）斷相以 A 相斷路為例：各相電壓為：，0AUVBo120220UVCo120220U所以：0ABUVBCBBCoo90380303UUUU0CAU

7、也就是說(shuō)，此時(shí)相電壓有一相為零，其余兩相的電壓大小不變；而兩根火線間的電壓只有一個(gè)是正常的 380V，其余兩個(gè)等于零。小結(jié)：小結(jié)：1三相電源的相線電壓均三相對(duì)稱三相電源的相線電壓均三相對(duì)稱2各線電壓比相應(yīng)的各相電壓超前各線電壓比相應(yīng)的各相電壓超前，并大小為其，并大小為其倍倍o30311.2 三三相相電電路路的的計(jì)計(jì)算算11.2.1 三相電路的負(fù)載連接三相電路的負(fù)載連接ABCN等等效效為為星星型型連連接接形形式式一、單相負(fù)載如電燈、電爐、單相電動(dòng)機(jī)對(duì)于總線路而言，一般單相負(fù)載應(yīng)該盡量均勻分布在各相上。至于連接在火線與零線之間還是連接在兩根火線之間，取決于負(fù)載的額定電壓要求。二、三相負(fù)載如三相電動(dòng)

8、機(jī)、三相變壓器等三相負(fù)載的三個(gè)接線端總與三根火線相連，對(duì)于三相電動(dòng)機(jī)而言，負(fù)載的連接形式由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定。11.2.2 三相負(fù)載的星型連接三相負(fù)載的星型連接一、相線電流1相電流pI每一相負(fù)載上流過(guò)的電流2線電流lI A N _ _ + + B C 圖圖 13- 三三相相三三線線制制 A ZA N N ZB ZC B C 圖圖 13- 三三相相四四線線制制下下的的星星型型負(fù)負(fù)載載 4負(fù)載為線路提供的電流一、對(duì)稱負(fù)載星型連接時(shí)的計(jì)算當(dāng)時(shí)，稱負(fù)載三相對(duì)稱。此時(shí)ZZZZACB，因?yàn)?，AANAAZUIINBBBNBZUIINCCCNCZUIINpCBU|NNANUUU，則。|ZZZZACBlCBpCBII

9、|IIIIIIANNAN所以：0)(1NNANNNAANAAUUUZZUZUZUIIIIIIICBCCBBCNBNNCBN可見(jiàn)，當(dāng)三相負(fù)載對(duì)稱時(shí)，中線上電流為零，這意味著負(fù)載中點(diǎn)電位與電源中點(diǎn)電位相等為零，也就是說(shuō)，此時(shí)中線上的阻抗不論為多大，無(wú)論模型中是否有中線阻抗都不會(huì)影響負(fù)載的額定需求，此時(shí)可采用三相三線制供電（取消中線） 。每一相的電壓、電流的計(jì)算可以參照前面學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行。注意：由于負(fù)載三相對(duì)稱，因此可以先計(jì)算出其中任意一相，其他兩相待求量可以通過(guò)角度互差 120 度直接寫(xiě)出；如果僅僅要求大小關(guān)系，則可以直接利用星型連接時(shí)的相線關(guān)系。小結(jié)：小結(jié)： 1，lANIIlpANUUU12中線

10、電流為零中線電流為零3負(fù)載中點(diǎn)電位與電源中點(diǎn)電位相等，為零負(fù)載中點(diǎn)電位與電源中點(diǎn)電位相等，為零4負(fù)載對(duì)稱時(shí)，一般只計(jì)算一相負(fù)載對(duì)稱時(shí)，一般只計(jì)算一相5相量圖為：二、不對(duì)稱負(fù)載星型連接時(shí)的計(jì)算方法 A + Zl ZA _ _ _ N + N + ZB ZC B Zl Zl C圖圖 13- 三三相相三三線線制制下下的的非非對(duì)對(duì)稱稱星星型型負(fù)負(fù)載載采用三相三線制時(shí)，當(dāng)、互不相等，負(fù)載不對(duì)稱。此時(shí)AZBZCZ，每一相提供給線路的線電流仍然等于其每AANAAZUIINBBBNBZUIINCCCNCZUIIN一相的相電流。因?yàn)?、互不相等，所以?fù)載中點(diǎn)電位為，對(duì)節(jié)點(diǎn)列寫(xiě)節(jié)點(diǎn)電壓方程：AZBZCZNUN，可以

11、計(jì)算得出負(fù)載中點(diǎn)電lCClBBllClBlNZZUZZUZZUZZZZZZUNNAANA)111( CAU CU AU N BU ABU BCU 5位：（也可由此得：當(dāng)負(fù)載三相對(duì)稱）lClBllCClBBlNZZZZZZZZUZZUZZUUANNAAN1110NNUU所以當(dāng)三相負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，負(fù)載中點(diǎn)與電源中點(diǎn)不等位，這樣會(huì)使得每一相負(fù)載上的電壓（相電壓）不再一定滿足負(fù)載的額定要求，從而時(shí)負(fù)載工作不正常，甚至導(dǎo)致設(shè)備的損壞。此時(shí)采用三相四線制可以解決上述問(wèn)題，即不取消中線時(shí)，各相由于中線的存在而各自保持獨(dú)立性，各相的工作狀態(tài)可以分別計(jì)算。小結(jié)：小結(jié)： 1，lANIIlpANUUU12當(dāng)采用三相三

12、線制時(shí)，負(fù)載中點(diǎn)電位與電源中點(diǎn)電位不相等，不為當(dāng)采用三相三線制時(shí)，負(fù)載中點(diǎn)電位與電源中點(diǎn)電位不相等，不為零，即中性點(diǎn)發(fā)生位移零，即中性點(diǎn)發(fā)生位移3當(dāng)采用三相四線制時(shí)，中線電流不為零當(dāng)采用三相四線制時(shí)，中線電流不為零4負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，一般采用節(jié)點(diǎn)電壓法計(jì)算負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，一般采用節(jié)點(diǎn)電壓法計(jì)算5相量圖為：5在實(shí)際生產(chǎn)中，除了三相異步電動(dòng)機(jī)外。一般的負(fù)載很難保證負(fù)載三相對(duì)稱，因此供電系統(tǒng)均在實(shí)際生產(chǎn)中，除了三相異步電動(dòng)機(jī)外。一般的負(fù)載很難保證負(fù)載三相對(duì)稱，因此供電系統(tǒng)均采用三相四線制，且中線上不允許加任何開(kāi)關(guān)與熔斷器。采用三相四線制，且中線上不允許加任何開(kāi)關(guān)與熔斷器。11.2.3 三相負(fù)載的三角形連接

13、三相負(fù)載的三角形連接一、理想情況下當(dāng)負(fù)載三相對(duì)稱時(shí)，。ZZZZACB此時(shí)負(fù)載的每一相的相電壓為：，負(fù)載的每一相的相電流為：lCBCU|NNAUUU，。ZUIAABBZUIBCBCZUIACAC負(fù)載產(chǎn)生的線電流為：oo303303)(1ABABCAABCAABAIZUUUZIIIoo303303)(1BCBCCAABCABCBIZUUUZIII CAU CUCNU N ANU N AU BU BNU ABU BCU A A C B C 圖圖 13- 三三相相四四線線制制下下的的三三角角形形負(fù)負(fù)載載 Z Z Z CAI AI ABI CI BCI BI 6oo303303)(1CACABCCABC

14、CACIZUUUZIII每一相的電壓、電流的計(jì)算可以參照前面學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行。注意：由于負(fù)載三相對(duì)稱，因此可以先計(jì)算出其中任意一相，其他兩相待求量可以通過(guò)角度互差 120 度直接寫(xiě)出；如果僅僅要求大小關(guān)系，則可以直接利用相線關(guān)系。小結(jié)：小結(jié)： 1 lpUU2三角形對(duì)稱負(fù)載提供給線路的線電流比相應(yīng)的相電流滯后三角形對(duì)稱負(fù)載提供給線路的線電流比相應(yīng)的相電流滯后，并大小為其，并大小為其倍。倍。o303二、非理想情況下計(jì)算方法將三角形負(fù)載變換為星型負(fù)載進(jìn)行計(jì)算。P388。A Zl A Zl C BB ZlC圖圖 13- 三三相相四四線線制制下下的的星星型型負(fù)負(fù)載載ZZZ11.3 三三相相功功率率11.3.1 功率的計(jì)算功率的計(jì)算一、負(fù)載對(duì)稱時(shí)的平均功率1負(fù)載對(duì)稱時(shí)的平均功率因?yàn)閷?duì)于對(duì)稱的星型負(fù)載：，；對(duì)于對(duì)稱的三角形負(fù)載：PlUU3PlII ，所以，其中為每一相的阻抗角，即相電壓PlII3PlUU pllpPP