電路分析_第11章

1、第十一章第十一章 三三 相相 電電 路路 目前，世界各國的電力系統(tǒng)中電能的生產(chǎn)、傳輸和供目前，世界各國的電力系統(tǒng)中電能的生產(chǎn)、傳輸和供電方式絕大多數(shù)都是采用三相制。這種供電制在發(fā)電、電方式絕大多數(shù)都是采用三相制。這種供電制在發(fā)電、輸配電和用電方面有很多優(yōu)點。三相電力系統(tǒng)是由三相輸配電和用電方面有很多優(yōu)點。三相電力系統(tǒng)是由三相電源、三相負載和三相輸電線路三部分組成。這種供電電源、三相負載和三相輸電線路三部分組成。這種供電系統(tǒng)就叫做三相交流電路或簡稱三相電路。系統(tǒng)就叫做三相交流電路或簡稱三相電路。 11-1 11-1 三相電源三相電源對稱三相電源是由三個頻率相同，幅值相等，而初相依次相對稱三相電源

2、是由三個頻率相同，幅值相等，而初相依次相差差 的三個正弦電壓源，按一定方式聯(lián)接而成，這三個電的三個正弦電壓源，按一定方式聯(lián)接而成，這三個電壓源依次稱為壓源依次稱為A相、相、B相和相和C相。相。 120120cos2240cos2120cos2cos2CBAtUtUutUutUu+uA+uB+uC(a) 三相電壓源0UUA120 UUB120 UUC相量形式相量形式AuBuCuto2uAUCUBUo0)1 ()(232123211201200jjUeeeUUUUjjjCBA0CBAuuuAUa2 AUa 23211201jaa單位相量算子單位相量算子0UUA120 UUB120 UUCX, Y,

3、 Z 接在一起的點稱為Y聯(lián)接對稱三相電源的中性點，用N表示。（1）星形聯(lián)接(Y聯(lián)接)+ANX+BY+CZAUBUCU+ABCNAUBUCU-11-2 11-2 三相電路的聯(lián)接及性能三相電路的聯(lián)接及性能1. 1. 三相電源的聯(lián)接三相電源的聯(lián)接（2）三角形聯(lián)接(聯(lián)接)三角形聯(lián)接的對稱三相電源沒有中點。+AXBYCZAUBUCU+X+CYZABCBUCUAU2. 2. 三相負載及其聯(lián)接三相負載及其聯(lián)接(1) 星形聯(lián)接CBAZZZ 當當稱三相對稱負載 三相電路的負載由三部分組成，其中每一部分稱為一相負載，三相負載也有二種聯(lián)接方式。ABCNZAZCZBABCNZAZCZB(2) 三角形聯(lián)接ABCZBCZ

4、CAZABABCZBCZCAZABCABCABZZZ 當當稱三相對稱負載3. 3. 三相電路三相電路 三相電路就是由對稱三相電源和三相負載聯(lián)接起來所組成的系統(tǒng)。工程上根據(jù)實際需要可以組成：電源YY負載電源Y負載當電源和負載都對稱時，稱為對稱三相電路。三相四線制三相四線制YYYZZZN+AN+B+CAUBUCU三相三線制三相三線制ZZZ+A+B+CAUBUCU+ANX+BY+CZAUBUCU+AXBYCZAUBUCU+端線(火線)：始端A, B, C 三端引出線。中線：中性點N引出線， 連接無中線。4 4 線電壓線電壓( (電流電流) )與相電壓與相電壓( (電流電流) )的關系的關系相電壓：每

5、相電源的電壓。線電壓：端線與端線之間的電壓。CACB BA,UUUCBA,UUU+AXBYCZAUBUCU+ANX+BY+CZAUBUCUBAUBAUBCUBCUCAUCAU線電流：流過端線的電流。CBAIII,AIBICIAIBICIABCZBCZCAZABABCNZAZCZB負載的相電壓：每相負載上的電壓。負載的線電壓：負載端線間的電壓。,NCNBNAUUU,ACCBBAUUU,ACCBBAUUU線電流：流過端線的電流。CBAIII,相電流：流過每相負載的電流。cabcabcbaIIIIII, ,NBU+-ACU+-AIAIaIabI Y聯(lián)接oCCNoBBNoANA120 120 0UUU

6、UUUUUU設設+A+B+CAUBUCUBAUBCUCAUAIBICIoooBNA BAN0120330UUUUUU（1) 1) 相電壓和線電壓的關系相電壓和線電壓的關系oooCNBCBNoooANCACN12012039012003150UUUUUUUUUUUUBNU利用相量圖得到相電壓和線電壓之間的關系：線電壓對稱(大小相等，相位互差120o)一般表示為：BAU30oNAUBNUCNU30o30oBCUCAUNAUBNUCNUBAUBCUCAUo CNCAo BNCBo ANBA303303303UUUUUU聯(lián)接oCoBoA120 120 0UUUUUU設設oCCAoBCBoABA1201

7、200UUUUUUUUU線電壓等于對應的相電壓以上關于線電壓和相電壓的關系也適用于對稱星型負載和三角型負載。注意+AXBYCZAUBUCU+BAUBCUCAUCIAIBI(2) (2) 相電流和線電流的關系相電流和線電流的關系Y聯(lián)接時，線電流等于相電流。ZZZN+N+AUBUCUAIBICINIY聯(lián)接ZUZUINANAA33/ZUBA030)3(30303abI+AUBUCU+AIBICIZZZabIbcIcaI0303ZUA聯(lián)接的對稱電路：.33 ) 1 (plII 即即 倍,倍,的的線電流大小等于相電流線電流大小等于相電流(2) 線電流相位滯后對應相電流30o。 Z/3Z/3Z/3NCBA

8、ZUIabA聯(lián)接11-3 11-3 對稱三相電路的計算對稱三相電路的計算以以N N為參考結點為參考結點)(1)31(CBAlNNlNUUUZZUZZZ0NNU線電流等于相電流線電流等于相電流lAlNNAAZZUZZUUIAlBBIaZZUI2AlCCIaZZUI2(1)0NABCAIIIIIaaZZZN+N+AUBUCUAIBICINIZlZlZlZNAABBCC由于三相電源、三相負載對稱，所以相電流構成對稱組。只要由于三相電源、三相負載對稱，所以相電流構成對稱組。只要分析計算三相中的任一相，而其他兩相的電壓、電流就能按對分析計算三相中的任一相，而其他兩相的電壓、電流就能按對稱順序?qū)懗?。這就是

9、對稱三相電路歸結為一相的計算方法。稱順序?qū)懗觥＿@就是對稱三相電路歸結為一相的計算方法。 對對于其他連接方式的對稱三相電路，可以根據(jù)星形和三角形的等于其他連接方式的對稱三相電路，可以根據(jù)星形和三角形的等效互換，化成對稱的效互換，化成對稱的Y YY Y三相電路，然后用歸結為一相的計算三相電路，然后用歸結為一相的計算方法。方法。 例例10-2 10-2 三相電源輸出線上接兩組負載，三相電源輸出線上接兩組負載，1 1接成星形，每相阻抗接成星形，每相阻抗Z Zl l12+j1612+j16。2 2接成三接成三角形，每相阻抗角形，每相阻抗Z Z2 2=48=48十十j36j36，三根輸電線的，三根輸電線的

10、阻抗均為阻抗均為Z ZL L1+j21+j2。對稱三相電源的線電壓。對稱三相電源的線電壓為為380v380v，求各線電流及各負載的相電流。，求各線電流及各負載的相電流。解解: :將將 負負載等效變換成載等效變換成Y Y負載負載1216)3648(312312jjZZNABCN2Z1ZlZN 23IABCNAIBICI1Z2ZlZABC1AI1BI1CI21I22I2AI1AI2AIAIAlZ2Z1ZANAU1212ZZZZZUIlAA3 .4897.1712161612)1216)(1612(210220jjjjj217.97168.3BAIa I負載負載1 1的相電流為的相電流為4 .560

11、8. 93 .4897.17456 .399 .36202121AAIZZZI211119.08176.49.08 63.6BACAIa IIaI1AI2AIAIAlZ2Z1ZANAU設設022003380AU17.97 71.7CAIaI負載負載2 2的線電流為的線電流為負載端線電壓負載端線電壓111120 53.1 (9.0856.49.08176.4 )314 26.7A BABUZ IZ I 2 .1023. 59 .36607 .26314221ZUIBA8 .10923. 52 .13023. 5212321222IaIIaI23IABCNAIBICI1Z2ZlZABC1AI1BI

12、1CI21I22I2AI11-4 11-4 不對稱三相電路的概念不對稱三相電路的概念CBACCBBAANNYYYYUYUYUUS打開打開(不接中線不接中線)0NNU合上合上S(接上中線接上中線)0NZ0NNU由于相電流不對稱，由于相電流不對稱，中線電流一般不為零中線電流一般不為零0CBANIIIIZAN+N+AUBUCUAIBICINISZBZc 當負載不對稱時，中線的存在使三相電路相當于三個獨當負載不對稱時，中線的存在使三相電路相當于三個獨立的單相電路，這時盡管負載不對稱，各相負載的相電壓仍立的單相電路，這時盡管負載不對稱，各相負載的相電壓仍然對稱并等于電源相電壓然對稱并等于電源相電壓. 從

13、而保證了負載在不對稱情況下正從而保證了負載在不對稱情況下正常工作。常工作。不對稱三相電路不對稱三相電路, 中線電流不等于零，則中線不可省去，必中線電流不等于零，則中線不可省去，必須采用三相四線制，否則會使用電設備得不到正常工作時所須采用三相四線制，否則會使用電設備得不到正常工作時所需的相電壓。照明電路的負載就屬于不對稱負載，必須采用需的相電壓。照明電路的負載就屬于不對稱負載，必須采用四線制。四線制。例10-3 對稱三相四線制電源，電源電壓有效值為對稱三相四線制電源，電源電壓有效值為220 v，Z1=12+j5 , Z0 = 3 , Z2-j120 。單相負載單相負載R接在接在A相與中線相與中線

14、之間，其功率為之間，其功率為l 650 W求電流求電流 中線電流中線電流 。CBAIIINIABCNAIBICI2Z1Z0ZRNII40323jZZ00I2NABCNAIBICI3Z1Z0ZRNI1N3N0I1AI1BI1CI003131116 . 365.1540512)40)(512(0220jjjjZZZZUINAA2NABCNAIBICI3Z1Z0ZRNI1N3N0I1AI1BI1CI根據(jù)對稱性根據(jù)對稱性00016 .12365.151206 . 365.15BBII00014 .11665.151206 . 365.15CCIIWIUPRANR1650AUPIANRR5 . 7220

15、1650AIR005 . 7 000143. 21 .2305 . 76 . 36 .15RAAIIIAIIIRN0005 . 7 例例10-3 10-3 電路是一種測定相序的儀器，稱為相序指示器。電路是一種測定相序的儀器，稱為相序指示器。電阻電阻R R用兩個相同的燈泡代替。如果使用兩個相同的燈泡代替。如果使1/1/ C CR R，試說明在，試說明在相電壓對稱的情況下，如何根據(jù)兩個燈泡的亮度確定電源的相電壓對稱的情況下，如何根據(jù)兩個燈泡的亮度確定電源的相序。相序。2()N NABCj CGUj CUG UU（）設設0UUA4 .10863. 0)6 . 02 . 0(2)(2UUjGCjUaU

16、aGUCjUAAANN5 .1015 . 1UUUUNNBNNB4 .1334 . 0UUUUNNCNNCUUNB5 . 1UUNC4 . 0N+N+AUBUCURRABC11-5 11-5 三相電路的功率三相電路的功率CCCBBBAAACBAcoscoscosIUIUIUPPPP三相負載吸收的總有功功率等于各相有功功率之和三相負載吸收的總有功功率等于各相有功功率之和對稱負載對稱負載cos3ppIUP Y 聯(lián)接負載聯(lián)接負載PlPlIIUU 3，cos3cos33cos3llllPPIUIUIUP聯(lián)接負載聯(lián)接負載cos3cos33cos33cos3lllllPPPIUIUIUIUPPlPlIIUU3 ，CBAQQQQsin3sin3llppIUIUQllppIUIUQPS3322解：解：1)KW231622033.cos.cosppYIUP222206.1A2921.8PYPYUIZA1 . 6PYlYII例：例：設設82129.jZ接接Ul =380V， 1) 1) Y聯(lián)接，聯(lián)接，2) 2) 聯(lián)接，求：聯(lián)