高教類課件：電路理論

1、電 路Electric circuitHUST第7章 三相電路重點 1.三相電路的基本概念 2.三相電路的分析 3.三相電路的功率21. 實驗一當條形磁鐵插入或拔出線圈回路時，在線圈回路中會產(chǎn)生電流，而當磁鐵與線圈保持相對靜止時，回路中不存在電流。電磁感應現(xiàn)象SN 預備知識2. 實驗二以通電線圈代替條形磁鐵A 當載流線圈B相對于線圈A運動時，線圈回路內(nèi)有電流存在。 當載流線圈B相對于線圈A靜止時，如果改變線圈B的電流，則線圈A回路中也會產(chǎn)生電流。BR3. 實驗三vabcdB將閉合回路置于穩(wěn)恒磁場B中，當導體棒在導體軌道上滑行時，回路內(nèi)出現(xiàn)了電流。 當穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時，不管這種變化

2、是由什么原因引起的，回路中有電流產(chǎn)生。這一現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象。 電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流稱為感應電流，相應的電動勢稱為感應電動勢。4. 結論1.對稱三相電源的產(chǎn)生通常由三相同步發(fā)電機產(chǎn)生，三相繞組在空間互差120，當轉子以均勻角速度轉動時，在三相繞組中產(chǎn)生感應電壓，從而形成對稱三相電源。NSIwAZBXCY三相同步發(fā)電機示意圖7.1 三相電源A、B、C三端稱為始端，X、Y、Z三端稱為末端。三個感應電壓的關系:角頻率，最大值相等相位互差120對稱三相電源6（1） 瞬時值表達式A+XuAB+YuBC+ZuC（2） 波形圖 t uAuBuuCO7（3） 相量表示120120120（4） 對稱三相電

3、源的特點8正序(順序)：ABCA負序(逆序)：ACBAABC相序的實際意義：對三相電動機，如果相序反了，就會反轉。以后如果不加說明，一般都認為是正相序。DABC123DACB123正轉反轉（5） 對稱三相電源的相序ABC三相電源中各相電源經(jīng)過同一值(如最大值)的先后順序9A+X+BCYZ三角形聯(lián)接( 接）A+X+BCYZ星形聯(lián)接(Y接）+X+Y+ZACB+ACB2. 三相電源的聯(lián)接10A+X+BCYZABCNA+X+BCYZABC名詞介紹：(1) 端線(火線)：始端A, B, C 三端引出線。(2) 中線(零線)：中性點N引出線， 接無中線。(3) 三相三線制與三相四線制。(5) 相電壓：每相

4、電源的電壓(4) 線電壓：端線與端線之間的電壓(6) 線電 流線電流和相電流、線電壓和相電壓之間什么關系？11(7) 相電流12位形圖用復平面上的點來表示正弦交流電路中各點電位（復數(shù)電位）情況的圖形叫做位形圖。j LR+-+-+-+-位形圖是電壓相量圖的另一種形式，應當叫做位形相量圖。 13位形圖與相量圖的比較（1）各相量（包括電壓相量和電壓相量）可以用起始于復平面坐標原點的矢量表示，也可以將其平移到復平面上的任一位置； （2）如電路沒改變，則交換元件或支路的連接順序，相量圖不會改變；（3）畫相量圖時，首先要選定一個參考相量。一般對于串聯(lián)電路，以電流為參考相量；對于并聯(lián)電路，以電壓為參考相量；

5、對于混聯(lián)電路，通常選擇離電源最遠的支路電流或電壓為參考相量。（1）只適用于電壓相量； （2）位形圖中的點與電路圖中的點一一對應； （3）對于同一電路，若改變元件的連接順序，則會得出不同的位形圖； （4）在位形圖中，連接任意兩點之間的矢量，便得到兩點之間的電壓相量。因此，位形圖具有簡單、直觀和清晰的優(yōu)點。 相量圖位形圖14位形圖舉例j LR2+-+-+-+-R2+-連接兩點之間的矢量，便得到兩點之間的電壓相量 (1) Y接3. 對稱三相電源線電壓與相電壓的關系A+X+BCYZABCN線電流相電流15利用相量圖得到相電壓和線電壓之間的關系：一般表示為：30o30o30oABCN位形圖線電壓對稱線電

6、壓相位領先相應相電壓30o16(2) 接A+X+BCYZABC線電壓等于對應的相電壓。17關于聯(lián)接電源需要強調一點：始端末端要依次相連。正確接法錯誤接法I =0 , 聯(lián)接電源中不會產(chǎn)生環(huán)流。注意I 0 , 接電源中將會產(chǎn)生環(huán)流。18 當將一組三相電源連成三角形時，應先不完全閉合，留下一個開口，在開口處接上一個交流電壓表，測量回路中總的電壓是否為零。如果電壓為零，說明連接正確，然后再把開口處接在一起。VV型接法的電源：若將接的三相電源去掉一相，則線電壓仍為對稱三相電源。+ABCABC+197.2 對稱三相電路分析三相負載阻抗模相等，阻抗角相同1. 對稱三相負載abcZZZabcNZZZ星形聯(lián)接三

7、角形聯(lián)接20ABCNZZZ(a) Y接對稱三相負載的相線關系：對Y接法的對稱電源討論得出的結論對Y接法的對稱負載一樣成立。線電流相電流線電壓對稱線電壓領先對應相電壓30o21線電流：abcZZZ30o30o30o線電流也對稱(b) 接相電流對稱線電壓相電壓線電流對稱線電流落后對應相電流30o對接法的對稱負載討論得出的結論對接法的對稱電源一樣成立。222. 對稱三相電路的計算抽單相計算法(1) YY接(三相三線制)， Y0 Y0(三相四線制)+_+_+NNZZZABCabc以N點為參考點，對N點列寫節(jié)點方程：各相可分別計算23+_+_+NNZZZABCabc一相計算電路：+ANNaZ由一相計算電

8、路可得：由對稱性可寫出：24+_+NNZZZ-已知對稱三相電源的 線電壓為380V，對稱負載 Z10030求線電流。解： 連接中線NN，取A相為例計算-+NNZA由對稱性，得例25例 ABCZZZABCZZZ對稱三相負載分別接成Y和型。分別求線電流。解 應用：Y降壓起動。26ABCZ/3Z/3Z/3ZZZABCabc+已知對稱三相電源的 線電壓為380V，對稱負載Z10030求線電流。解：+ABC+ABCN將接電源用Y接電源替代，保證其線電壓相等。化為Y - Y例27+ABCNZZZabcN連接中線NN，取A相為例計算-+NNZ/3由對稱性，得將負載 -Y變換Z/328如圖對稱三相電路，電源線

9、電壓為380V，|Z1|=10，cos1 =0.6(滯后)， Z2= j50， ZN=1+ j2。求：負載1的線電流、負載2的相電流。+_+NACBZ1Z2ZNN解： +_Z1例29+_Z1根據(jù)對稱性，得B、C相的線電流、相電流：30由此可以畫出相量圖：30o53.1o18.4o第一組負載的三相電流：第二組負載的三相電流：31(1) 將所有三相電源、負載都變換為等效的YY接電路； (2) 連接各負載和電源中點，中線上若有阻抗可忽略；(3) 畫出單相計算電路，求出一相的電壓、電流：(4) 根據(jù)接、Y接時線電壓/電流、相電壓/電流之間的關系，求出原電路的電壓、電流。(5) 由對稱性，得出其它兩相的

10、電壓、電流。對稱三相電路的一般計算方法:一相電路中的電壓為Y接時的相電壓。一相電路中的電流為Y接時的相電流（線電流）。變換前后線電壓、線電流保持不變。32有中線（三相四線制）(1) 負載上的相電壓仍為對稱三相電壓；(2) 由于三相負載不對稱，則三相電流不對稱；(3) 中線電流不為零。+_+_+NNZaZbZc三、負載不對稱三相電路分析簡介 各相可分別計算不能抽單相33負載各相電壓：三相負載Za、Zb、 Zc不相同。2. 無中線（三相三線制）相電壓不對稱線(相)電流也不對稱+_+_+NNZaZbZcABC無法分別計算各相節(jié)點電壓法34負載中點與電源中點不重合，這個現(xiàn)象稱為中點偏移。稱為中點偏移電

11、壓。NNACB+_+_+NNZaZbZcABC有的用戶電壓高有的用戶電壓低配電網(wǎng)基本上采用三相四線制35用位形圖分析特殊不對稱三相電路A相負載開路（有中線）36+_NNZbZcBC+_NNABC用位形圖分析特殊不對稱三相電路A相負載開路（有中線）37+_NNZbZcBC+_NNABC用位形圖分析特殊不對稱三相電路A相負載開路（無中線）38+_NNZbZcBC+_NNABC用位形圖分析特殊不對稱三相電路A相負載開路（無中線）39+_NNZbZcBC+_BCNAN用位形圖分析特殊不對稱三相電路A相負載開路（無中線）40NANBC用位形圖分析特殊不對稱三相電路A相負載短路41NNABC解： 相序儀電

12、路。已知1/(w C)=R 三相電源對稱。 求：燈泡承受的電壓。ACBNRCR若以接電容一相為A相，則較亮的燈為B相，較暗的燈為C相。A相的任意性例421. 對稱三相電路功率的計算7.4 三相電路的功率 Pp=UpIpcos 三相總功率： P=3Pp=3UpIpcos （1）平均功率43注(1) 為相電壓與相電流的相位差角(阻抗角)，不要誤以為是線電壓與線電流的相位差。(2) cos為每相的功率因數(shù)，在對稱三相制中即三相功率因數(shù)： cos A= cos B = cos C = cos 。(3) 公式計算電源發(fā)出的功率(或負載吸收的功率)。44（2） 無功功率Q=QA+QB+QC= 3Qp（3）

13、 視在功率這里的，P、Q、S 都是指三相總和。功率因數(shù)也可定義為： cos =P/S (不對稱時 無意義)45（4）對稱三相負載的瞬時功率設則46單相：瞬時功率脈動三相：瞬時功率恒定 wtpO3UIcospw tOUIcos電動機轉矩: m p可以得到均衡的機械力矩。避免了機械振動。472. 三相功率的測量單相功率測量的原理48(1) 三表法若負載對稱，則需一塊表，讀數(shù)乘以 3。適用于三相四線制*三相負載WWWABCN*49(2) 兩表法若W1的讀數(shù)為P1 ， W2的讀數(shù)為P2 ，則 P=P1+P2 即為三相總功率。三相負載W1ABC*W2*適用于三相三線制50證明：(設負載為Y接)最后表達式

14、僅與線電壓有關，所以也適用接。p=uaN iA + ubN iB+ ucN iC iA + iB+ iC=0 (KCL) iC= (iA + iB) p= (uaN ucN)iA + (ubN ucN) iB = uaciA +ubc iB P =UacIAcos 1 + UbcIBcos 2 iAacbiBiCN 1: uac 與iA的相位差， 2: ubc 與iB的相位差。 三相負載W1ABC*W2*51(1) 只有在 iA+iB+iC=0 這個條件下，才能用二表法(Y接，接)，因此不能用于不對稱三相四線制。(3) 按正確極性接線時，二表中可能有一個表的讀數(shù)為負，此時功率表指針反轉，將其電

15、流線圈極性反接后，指針指向正數(shù)，但此時讀數(shù)應記為負值。 注意：(2) 兩塊表讀數(shù)的代數(shù)和為三相總功率，每塊表的單獨讀數(shù)無意義。(4) 兩表法測三相功率的接線方式有三種，注意功率表的同名端。ABC*W2共A接法W1ABC*W1*W2共B接法ABC*W1W2共C接法52求：(1) 線電流和電源發(fā)出總功率；(2) 用兩表法測電動機負載的功率，畫接線圖，求兩表讀數(shù)。解：Ul =380V, Z1=30+j40, 電動機 PD =1700W, cosj =0.8(滯后)。(1)DABCZ1電動機ZD一相電路：例 53電動機負載：Y接阻抗單相阻抗角A相電壓電流相位差54總電流：另解：55MABCZ1電動機(

16、2) 兩表的接法如圖。W1*W2表W1的讀數(shù)：P1=UACIA2cos 1表W2的讀數(shù)：P2=UBCIB2cos 2電動機 PM =1700W= 3803.23cos(6.9 ) =1219W =3803.23cos(66.9 ) =481W1700W= 3803.23cos( 30+ 36.9 )= 3803.23cos(90 +156.9 ) 56 END571.對稱三相電源正序(順序)：ABCA總結120120120582. 三相電源的聯(lián)接（1）星形聯(lián)接(Y聯(lián)接)（2）三角形聯(lián)接(聯(lián)接)A+X+BCYZABCNA+X+BCYZABC593. 對稱三相電路的計算(1) 將所有三相電源、負載都變換為等效的YY接電路； (2) 連接各負載和電源中點，中線上若有阻抗可忽略；(3) 畫出單相計算電路，求出一相的電壓、電流：(4) 根據(jù)接、Y接時線電壓/電流、相電壓/電流之間的關系，求出原電路的電壓、電流。(5) 由對稱性，得出其它兩相的電壓、電流。一相電路中的電壓為Y接時的相電壓。一相電路中的電流為Y接時的相電流（線電流）。變換前后線電壓、線電流保持不變。60例b+_ACBZ