第四章三相電路

1、 第第4 4章章 三相電路三相電路4.4三相電路的基本概念三相電路的基本概念對(duì)稱(chēng)三相電路的分析對(duì)稱(chēng)三相電路的分析三相電路的功率三相電路的功率安全用電技術(shù)簡(jiǎn)介安全用電技術(shù)簡(jiǎn)介高壓輸電塔高壓輸電塔1.三相電路基本概念三相電路基本概念 重點(diǎn)重點(diǎn)： 難點(diǎn)難點(diǎn)：2.對(duì)稱(chēng)三相電路分析對(duì)稱(chēng)三相電路分析3.三相電路的功率三相電路的功率不對(duì)稱(chēng)三相電路電路不對(duì)稱(chēng)三相電路電路4.1 4.1 三相電路基本概念三相電路基本概念l三相電路的特殊性三相電路的特殊性 （1 1）特殊的電源）特殊的電源 （2 2）特殊的負(fù)載）特殊的負(fù)載 （3 3）特殊的連接）特殊的連接 （4 4）特殊的求解方式）特殊的求解方式

2、學(xué)習(xí)三相電路要注意其特殊性。學(xué)習(xí)三相電路要注意其特殊性。 三相電路由三相電源、三相負(fù)載和三相輸電線(xiàn)三相電路由三相電源、三相負(fù)載和三相輸電線(xiàn)路三部分按照一定的連接方式連接而成的電路。路三部分按照一定的連接方式連接而成的電路。1.1.對(duì)稱(chēng)三相電源對(duì)稱(chēng)三相電源三相繞組三相繞組( (定子繞阻）定子繞阻）在在空間互差空間互差120三相同步發(fā)電機(jī)示意圖三相同步發(fā)電機(jī)示意圖三個(gè)同頻率、等幅值、初相彼此相差三個(gè)同頻率、等幅值、初相彼此相差120120的正弦電壓的正弦電壓源按源按一定的連接方式一定的連接方式構(gòu)成的電源。構(gòu)成的電源。NSIw wAZBXCY當(dāng)轉(zhuǎn)子當(dāng)轉(zhuǎn)子（磁極）（磁極）以均勻以均勻角速度角速度w w

3、 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在三相繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電在三相繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，從而形成對(duì)稱(chēng)三相電源。壓，從而形成對(duì)稱(chēng)三相電源。A相、相、B相、相、C相相水電水電火電火電核電核電風(fēng)能風(fēng)能太陽(yáng)能太陽(yáng)能潮汐潮汐地?zé)岬責(zé)崴矔r(shí)值表達(dá)式瞬時(shí)值表達(dá)式tUtuw wcos2)(A 波形圖波形圖1.1.對(duì)稱(chēng)三相電源對(duì)稱(chēng)三相電源A+XuAB+YuBC+ZuCuw w tuAuBuCo)120cos(2)(oB tUtuw w)120cos(2)(oC tUtuw w相量表示相量表示oA0 UUA UCUBU120120120對(duì)稱(chēng)三相電源的特點(diǎn)對(duì)稱(chēng)三相電源的特點(diǎn)00 CBCBA UUUuuuACBUU 1.1.對(duì)稱(chēng)三相電源對(duì)稱(chēng)三相

4、電源對(duì)稱(chēng)三相電壓源瞬時(shí)值對(duì)稱(chēng)三相電壓源瞬時(shí)值和相量之和均為零和相量之和均為零對(duì)稱(chēng)三相電對(duì)稱(chēng)三相電源的特點(diǎn)源的特點(diǎn) 120- BUU 120 CUU正序正序( (順序順序) )：ABCA負(fù)序負(fù)序( (逆序逆序) )：ACBA不加說(shuō)明，一般都是正序不加說(shuō)明，一般都是正序?qū)ΨQ(chēng)三相電源的相序?qū)ΨQ(chēng)三相電源的相序oA0 UU 120- UUB 120CUUoA0 UU 120 UUB -120CUUA UCUBU120120120A UBUCU120120120三相電源各相經(jīng)過(guò)同一值三相電源各相經(jīng)過(guò)同一值( (如最值如最值) )的先后順序。的先后順序。2. 2. 三相電源的連接三相電源的連接參考方向負(fù)極性

5、端參考方向負(fù)極性端接在一起稱(chēng)為接在一起稱(chēng)為中性點(diǎn)中性點(diǎn)，用，用N表示。表示。星星( (Y) )形電源形電源+ABCNA UB UC U_+AN+B+CA UB UC U_中性點(diǎn)中性點(diǎn)三角形三角形( ( ) )連接（無(wú)中線(xiàn)）連接（無(wú)中線(xiàn)）注意+ABCB UC UA U+ABCA UB UC U+2. 2. 三相電源的連接三相電源的連接三個(gè)電源的極性不能接錯(cuò)！+_環(huán)流環(huán)流CBAUUU 00 CBACBA UUUuuu0 3. 3. 三相電路的連接方式三相電路的連接方式Y(jié)電源電源當(dāng)電源和負(fù)載都對(duì)稱(chēng)，端線(xiàn)（輸電線(xiàn)）阻抗也當(dāng)電源和負(fù)載都對(duì)稱(chēng)，端線(xiàn)（輸電線(xiàn)）阻抗也相等時(shí)稱(chēng)為相等時(shí)稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)三相電路對(duì)稱(chēng)三相電

6、路。注意Y負(fù)載負(fù)載負(fù)載負(fù)載電源電源Y負(fù)載負(fù)載負(fù)載負(fù)載負(fù)載相負(fù)載相同同Y+ABCA UB UC U+ABCZZZ+ABCA UB UC U+ABCNZZZ3. 3. 三相電路的連接方式三相電路的連接方式三相四線(xiàn)制三相四線(xiàn)制YYY三相三線(xiàn)制三相三線(xiàn)制Z+A UB UC U_ABCABCZZNA UZ+B UC U_ABCABCZZNZN3. 3. 三相電路的連接方式三相電路的連接方式中（性）線(xiàn)中（性）線(xiàn)三相四線(xiàn)制三相四線(xiàn)制1. 名詞介紹名詞介紹端線(xiàn)：端線(xiàn)：從電源參考正極性端子引出的導(dǎo)線(xiàn)從電源參考正極性端子引出的導(dǎo)線(xiàn)。中（性）線(xiàn)：中（性）線(xiàn)：中性點(diǎn)中性點(diǎn)N引出線(xiàn)引出線(xiàn)， 連接連接無(wú)中線(xiàn)。無(wú)中線(xiàn)。線(xiàn)電

7、壓線(xiàn)電壓(電流電流)與相電壓與相電壓(電流電流)的關(guān)系的關(guān)系火線(xiàn)零線(xiàn)+AN+B+CA UB UC U_+ABCA UB UC U+ABCA UB UC U+AN+B+CA UB UC U_1. 名詞介紹名詞介紹相電壓：相電壓： 每相電源或負(fù)載兩端的電壓每相電源或負(fù)載兩端的電壓相電流：相電流： 流過(guò)每相電源或負(fù)載的電流流過(guò)每相電源或負(fù)載的電流C IBIAICAIABIAI不是相不是相電流電流1. 名詞介紹名詞介紹線(xiàn)電壓：線(xiàn)電壓： 端線(xiàn)與端線(xiàn)之間的電壓端線(xiàn)與端線(xiàn)之間的電壓線(xiàn)電流：線(xiàn)電流： 流過(guò)端線(xiàn)的電流流過(guò)端線(xiàn)的電流ABUBCUCAU+ABCA UB UC U+AN+B+CA UB UC U_C

8、IBIAIC IBIAIABUBCUCAUY形連形連接接2. 2. 相電壓和線(xiàn)電壓的關(guān)系相電壓和線(xiàn)電壓的關(guān)系A(chǔ)BUBCUCAUA UCUBU120120120BA U+A+B+CA UB UC U_Nooo120 120 0UUUUUUCBA BC UCAUooooooooo150301209031201203031200UUUUUUUUUUUUUUUUUUACCACBBCBAAB30oU3U對(duì)對(duì)Y形連形連接的接的對(duì)稱(chēng)三相電源對(duì)稱(chēng)三相電源(1)(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)(3) (3) 線(xiàn)電壓相位線(xiàn)電壓相位超前超前對(duì)應(yīng)相電壓相電壓30o。 plUU33 )2(

9、即即 倍倍, ,的的 線(xiàn)線(xiàn)電電壓壓大大小小等等于于相相電電壓壓 ABABCBCACUUUUUU結(jié)論 303plUU2. 2. 相電壓和線(xiàn)電壓的關(guān)系相電壓和線(xiàn)電壓的關(guān)系 形連形連接接 0AABUUU 形連形連接接線(xiàn)電壓等于對(duì)應(yīng)的相電壓線(xiàn)電壓等于對(duì)應(yīng)的相電壓以上關(guān)于線(xiàn)電壓和相電壓的關(guān)系也適用以上關(guān)于線(xiàn)電壓和相電壓的關(guān)系也適用于星形負(fù)載和三角于星形負(fù)載和三角形形負(fù)載。負(fù)載。注意設(shè)設(shè)BBCUU 120 UCCAUU 120 U2. 2. 相電壓和線(xiàn)電壓的關(guān)系相電壓和線(xiàn)電壓的關(guān)系+ABCA UB UC U+ABUBCUCAUoA0 UU 120- BUU 120 CUU3. 3. 相電流和線(xiàn)電流的關(guān)系相

10、電流和線(xiàn)電流的關(guān)系Y Y形連接時(shí)，線(xiàn)電流等于相電流形連接時(shí)，線(xiàn)電流等于相電流Y形連形連接接NA UZ+B UC U_ABCABCZZNZNC IBIAI結(jié)論.33 ) 1 (plII 即即 倍倍, ,的的線(xiàn)線(xiàn)電電流流大大小小等等于于相相電電流流(2) 線(xiàn)電線(xiàn)電流流相位相位滯后滯后對(duì)應(yīng)相電對(duì)應(yīng)相電流流30o。 形連形連接接3. 3. 相電流和線(xiàn)電流的關(guān)系相電流和線(xiàn)電流的關(guān)系+AUBUCU+AIBICIZZZabIbcIcaIcaabAIIIZUIabAZUIbcBZUIcaCabbcBIIIbccaCIII要點(diǎn)回顧要點(diǎn)回顧并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振)1(1111LCjRCjLjRZwwww諧振角頻率諧振角

11、頻率01LCw諧振頻率諧振頻率（固有頻率）（固有頻率）012fLC電路的阻抗模最大，電路的阻抗模最大，I Iminmin。 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)LCRCRLRIIIIQCL00ww 0cLII三相電路三相電路三相電源、三相負(fù)載、三相輸電線(xiàn)路三相電源、三相負(fù)載、三相輸電線(xiàn)路負(fù)載相同負(fù)載相同對(duì)稱(chēng)三相電路對(duì)稱(chēng)三相電路 電源對(duì)稱(chēng)電源對(duì)稱(chēng) 端線(xiàn)（輸電線(xiàn)）阻抗相等端線(xiàn)（輸電線(xiàn)）阻抗相等對(duì)稱(chēng)三相電源對(duì)稱(chēng)三相電源同頻率、等幅值、初相彼此相差同頻率、等幅值、初相彼此相差1201203 3個(gè)正弦電壓源個(gè)正弦電壓源tUtuw wcos2)(A )120cos(2)(oB tUtuw w)120cos(2)(oC tUt

12、uw woA0 UU 120- BUU 120 CUU00 CBCBA UUUuuuA對(duì)稱(chēng)三相電壓源瞬時(shí)值、相量之和對(duì)稱(chēng)三相電壓源瞬時(shí)值、相量之和均為零。均為零。對(duì)稱(chēng)三相電源的特點(diǎn)對(duì)稱(chēng)三相電源的特點(diǎn)對(duì)稱(chēng)對(duì)稱(chēng)A UCUBU120120120三相電路的連接三相電路的連接星星( (Y) )形電源形電源+AN+B+CA UB UC U_+ABCA UB UC U+三角形三角形( ( ) )電源（無(wú)中線(xiàn)）電源（無(wú)中線(xiàn)）三相負(fù)載的連接：三相負(fù)載的連接：星星(Y)形、形、三角形三角形( )連接（無(wú)中線(xiàn)）連接（無(wú)中線(xiàn)）三相電源的連接三相電源的連接Y三相電路的連接三相電路的連接三相四線(xiàn)制三相四線(xiàn)制YY三相三線(xiàn)制

13、三相三線(xiàn)制NA UZ+B UC U_ABCABCZZNYZN基本概念：基本概念：端線(xiàn)、中（性）線(xiàn)、相電壓、線(xiàn)電壓、相電流、線(xiàn)電流端線(xiàn)、中（性）線(xiàn)、相電壓、線(xiàn)電壓、相電流、線(xiàn)電流ABUBCUCAU+ABCA UB UC U+AN+B+CA UB UC U_C IBIAIC IBIAIABUBCUCAU Y Y形連形連接接對(duì)稱(chēng)電源（負(fù)載）對(duì)稱(chēng)電源（負(fù)載） 303plUU相、線(xiàn)電壓（電流）的關(guān)系相、線(xiàn)電壓（電流）的關(guān)系 形連形連接接對(duì)稱(chēng)電源（負(fù)載）對(duì)稱(chēng)電源（負(fù)載）3-30lpIINA UZ+B UC U_ABCABCZZNZNC IBIAI+AUBUCU+AIBICIZZZabIbcIcaIlpII

14、lpUU 相電壓對(duì)稱(chēng)、線(xiàn)電壓對(duì)稱(chēng)相電壓對(duì)稱(chēng)、線(xiàn)電壓對(duì)稱(chēng) 相電流對(duì)稱(chēng)、線(xiàn)電流對(duì)稱(chēng)相電流對(duì)稱(chēng)、線(xiàn)電流對(duì)稱(chēng)4.2 對(duì)稱(chēng)三相電路的計(jì)算對(duì)稱(chēng)三相電路的計(jì)算1. 1. YY連連接接( (三相三線(xiàn)制）三相三線(xiàn)制）CBANN111)111(UZUZUZUZZZ0NN UA UNZ+B UC U_ABCABCZZNC IBIAIZZUUUUUU| 120 120 0oCoBoA設(shè)設(shè)4.2 對(duì)稱(chēng)三相電路的計(jì)算對(duì)稱(chēng)三相電路的計(jì)算1. 1. YY連連接接( (三相四線(xiàn)制）三相四線(xiàn)制）CBANNN111)1111(UZUZUZUZZZZ A UNZ+B UC U_ABCABCZZNZNC IBIAINIZZUUUUUU

15、| 120 120 0oCoBoA設(shè)設(shè)0NN UNZ+B UC U_ABCABCZZNZNC IBIAINI1. 1. YY連連接接0NN UN和和N等電位等電位短路短路ZUUINNAA ZUIBB ZUICC ZUA CBANIIII 0 中性線(xiàn)中電中性線(xiàn)中電流為零流為零開(kāi)路開(kāi)路有無(wú)中性線(xiàn)對(duì)于對(duì)稱(chēng)有無(wú)中性線(xiàn)對(duì)于對(duì)稱(chēng)Y-YY-Y電路無(wú)影響電路無(wú)影響各相各相獨(dú)立獨(dú)立對(duì)稱(chēng)對(duì)稱(chēng)NZ+B UC U_ABCABCZZNZNC IBIAINI1. 1. YY連接接0NN U可將三相電路的計(jì)算可將三相電路的計(jì)算化為化為單單相電路的計(jì)算。相電路的計(jì)算。一一(A)相計(jì)算電路相計(jì)算電路+AUANNZAIZUIAA

16、 2. 2. Y 連連接接lZZUI 3/AA 303ABAIIZ+A UB UC U_ABCABCZZACIBAICBIC IBIAIZlZlZlZ/3Z/3Z/3NZZUUUUUU| 120 120 0oCoB0A設(shè)設(shè)3. 3. 形形電源電源 將將 電源用電源用Y電源電源替代，保證其線(xiàn)電壓替代，保證其線(xiàn)電壓相等。相等。+A+B+CA UB UC U_0AB380 30 VU+ABCABUBCU+CAU?AU例例+BAUBCUCAU+AIBICIZZZabIbcIcaIbACBZlZlZlac+AUBUCU+AIBICIZ/3Z/3bACBZlZlZlacZ/3例例3 對(duì)稱(chēng)三相電路，電源線(xiàn)電

17、壓為對(duì)稱(chēng)三相電路，電源線(xiàn)電壓為380V，|Z1|=10 ，cos 1 =0.6( (感性感性) )，Z2= j50 ， ZN=1+ j2 。求：線(xiàn)電流、相電流求：線(xiàn)電流、相電流解解 V 03380 V0220 oABoAN UU設(shè)設(shè)畫(huà)出一相計(jì)算電路畫(huà)出一相計(jì)算電路13.53,6 . 0cos11 +_+NACBZ1Z2ZNNAIAI AI ANU350j3122 ZZ+_Z1ANUAI AIAI 32ZNNN8 j613.53101 Z1ANAZUI 2ANAZUI AAAIII 8 j613.53101 Z350j3122 ZZA1 .53 221 .53100220 j13.2A3/50j

18、0220o A4 .138 9 .13oB IA6 .101 9 .13oC IA9 .6622 )A1 .173(22 )A1 .53(22 oCoBoA III第二組負(fù)載的相電流第二組負(fù)載的相電流第一組負(fù)載的相電流第一組負(fù)載的相電流A1206 . 730 31 ooAAB2 II)A120(6 . 7A06 . 7oCA2oBC2 II+_Z1ANUAI AIAI 32ZNNNA4 .18 9 .13o +_+NACBZ1Z2ZNNAIAI AI ANU(1) 依據(jù)依據(jù)YY進(jìn)行計(jì)算進(jìn)行計(jì)算(2) 2) 求得一相的相電壓、電流求得一相的相電壓、電流(3)(3) 根據(jù)對(duì)稱(chēng)關(guān)系及線(xiàn)相之間的關(guān)系，

19、根據(jù)對(duì)稱(chēng)關(guān)系及線(xiàn)相之間的關(guān)系， 求出其他電流電壓。求出其他電流電壓。 對(duì)稱(chēng)三相電路的求解思路對(duì)稱(chēng)三相電路的求解思路小結(jié)電源不對(duì)稱(chēng)（不對(duì)稱(chēng)程度小，系統(tǒng)保證其對(duì)稱(chēng)電源不對(duì)稱(chēng)（不對(duì)稱(chēng)程度小，系統(tǒng)保證其對(duì)稱(chēng)) )。電路參數(shù)電路參數(shù)( (負(fù)載負(fù)載) )不對(duì)稱(chēng)情況很多。不對(duì)稱(chēng)情況很多。電源對(duì)稱(chēng)，負(fù)載不對(duì)稱(chēng)電源對(duì)稱(chēng)，負(fù)載不對(duì)稱(chēng)( (低壓電力網(wǎng)低壓電力網(wǎng)) ) 。分析方法分析方法不對(duì)稱(chēng)不對(duì)稱(chēng)復(fù)雜交流電路分析方法。復(fù)雜交流電路分析方法。重點(diǎn)：中性點(diǎn)位移。重點(diǎn)：中性點(diǎn)位移。不對(duì)稱(chēng)三相電路不對(duì)稱(chēng)三相電路討論對(duì)象討論對(duì)象1.1.負(fù)載負(fù)載Za、Zb、 Zc不不等等0NN UNNCCNNNBBNNNAANUUUUUUUU

20、UcCbBaANNcba/1/1/1ZUZUZUUZZZ）（AUBUCUNNNUNANUBNUCNU相電壓相電壓/ /電流均不電流均不對(duì)稱(chēng)各相不獨(dú)立對(duì)稱(chēng)各相不獨(dú)立負(fù)載中（性）點(diǎn)與電源中（性）點(diǎn)不重合的現(xiàn)象。負(fù)載中（性）點(diǎn)與電源中（性）點(diǎn)不重合的現(xiàn)象。中（性）點(diǎn)位移中（性）點(diǎn)位移NA UZc+B UC U_ABCZaZbNC IBIAI由中點(diǎn)位移的情況來(lái)判斷負(fù)載端不對(duì)稱(chēng)的程度由中點(diǎn)位移的情況來(lái)判斷負(fù)載端不對(duì)稱(chēng)的程度各相工作仍獨(dú)立工作各相工作仍獨(dú)立工作NA UZc+B UC U_ABCZaZbNC IBIAINIZNNcbacCbBaANN/1/1/1/1/ZZZZZUZUZUU0CBANN111

21、)1111(UZUZUZUZZZZcbaNcba從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看，中線(xiàn)不可能做得很粗，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看，中線(xiàn)不可能做得很粗，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整負(fù)載，使其接近對(duì)稱(chēng)情況。適當(dāng)調(diào)整負(fù)載，使其接近對(duì)稱(chēng)情況。消除中性點(diǎn)位移，使得各相仍能獨(dú)立工作（作用）消除中性點(diǎn)位移，使得各相仍能獨(dú)立工作（作用）中線(xiàn)不裝保險(xiǎn)、熔斷器。中線(xiàn)不裝保險(xiǎn)、熔斷器。不對(duì)稱(chēng)電路的中性線(xiàn)不對(duì)稱(chēng)電路的中性線(xiàn)一是減小阻抗，一是減小阻抗， 二是加強(qiáng)強(qiáng)度二是加強(qiáng)強(qiáng)度(中線(xiàn)一旦斷了，中線(xiàn)一旦斷了，負(fù)載不能正常工作負(fù)載不能正常工作)。1.1.負(fù)載負(fù)載Za、Zb、 Zc不不等等(1) 三相四線(xiàn)制，中線(xiàn)阻抗約為零。三相四線(xiàn)制，中線(xiàn)阻抗約為零。每相負(fù)載的工作

22、獨(dú)立每相負(fù)載的工作獨(dú)立(2) 若三相三線(xiàn)制若三相三線(xiàn)制, 設(shè)設(shè)A相開(kāi)路相開(kāi)路(三相不對(duì)稱(chēng)三相不對(duì)稱(chēng))燈泡電壓低，燈燈泡電壓低，燈光昏暗。光昏暗。ACBN例例 照明電路照明電路2/BCNBNCUUU BACNNNCNBANUUU某相開(kāi)路，其他仍正常某相開(kāi)路，其他仍正常(3) (3) A相短路相短路超過(guò)燈泡的額定電壓，燈超過(guò)燈泡的額定電壓，燈泡可能燒壞。泡可能燒壞。ACABNBNCUUUU 計(jì)算短路電流：計(jì)算短路電流：ACBNBICIAI短路電流是正常時(shí)電流的短路電流是正常時(shí)電流的3倍倍注意lU 低壓電路采用三相四線(xiàn)制低壓電路采用三相四線(xiàn)制RURUI0BAB1503RURUI0CAC1503 0CBA03)(RUIIIAUCUBUUBAUU3CAUU3ABUU3AI3CIBIAI1. 1. 對(duì)稱(chēng)三