電工與電子技術(shù)課件-三相電路的分析

A+–XuAB+–YuBC+–ZuC++–+–ABCN-+–X+–+–CYZABC1.三相電路的基本概念2.對稱三相電路的分析3.不對稱三相電路的概念4.三相電路的功率返回第4章三相電路的分析

三相電路由三相電源、三相負(fù)載和三相輸電線路三部分組成。4.1三相電路下頁上頁返回三相電路的特殊性

（1）特殊的電源

（2）特殊的負(fù)載

（3）特殊的連接

（4）特殊的求解方式研究三相電路要注意其特殊性。下頁上頁返回1.對稱三相電源的產(chǎn)生通常由三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，三相繞組在空間互差120°，當(dāng)轉(zhuǎn)子以均勻角速度轉(zhuǎn)動時，在三相繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，從而形成對稱三相電源。三相發(fā)電機(jī)示意圖

對稱三相電源是三個頻率相同、振幅相同、相位彼此相差1200的正弦電源。NSooIwAZBXCY下頁上頁返回下頁上頁返回瞬時值表達(dá)式波形圖A、B、C

三端稱為始端，X、Y、Z

三端稱為末端。utuAuBuCoA+–XuAB+–YuBC+–ZuC下頁上頁返回相量表示120°120°120°對稱三相電源的特點下頁上頁返回正序(順序)：A—B—C—A負(fù)序(逆序)：A—C—B—AABC相序的實際意義：以后如果不加說明，一般都認(rèn)為是正相序。DABC123DACB123正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)ABC三相電源各相經(jīng)過同一值(如最大值)的先后順序。對稱三相電源的相序三相電機(jī)下頁上頁返回2.三相電源的連接

X,Y,Z

接在一起的點稱為Y聯(lián)接三相電源的中性點，用N表示。（1）星形連接(Y連接)+–ANX+–BY+–CZ++–+–ABCN-下頁上頁返回（2）三角形聯(lián)接(聯(lián)接)三角形聯(lián)接的三相電源沒有中點。注意+–AXBYCZ+–+–+–X+–+–CYZABC下頁上頁返回3.三相負(fù)載及其聯(lián)接(1)星形聯(lián)接稱三相對稱負(fù)載

三相電路的負(fù)載由三部分組成，其中每一部分稱為一相負(fù)載，三相負(fù)載也有二種聯(lián)接方式。A'B'C'N'ZAZCZBA'B'C'N'ZAZCZB下頁上頁返回(2)

三角形聯(lián)接A'B'C'ZBCZCAZABA'B'C'ZBCZCAZAB稱三相對稱負(fù)載下頁上頁返回4.三相電路

三相電路就是由對稱三相電源和三相負(fù)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(fù)載電源△Y△負(fù)載當(dāng)電源和負(fù)載都對稱時，稱為對稱三相電路。注意下頁上頁返回三相四線制Y△YYZZZN’+–AN+–B+–CZZZ+–A+–B+–C三相三線制下頁上頁返回1.名詞介紹+–ANX+–BY+–CZ+–AXBYCZ+–+–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。4.2對稱三相電路線電壓(電流)與相電壓(電流)的關(guān)系下頁上頁返回相電壓：每相電源（負(fù)載）的電壓。線電壓：端線與端線之間的電壓。+–AXBYCZ+–+–+–ANX+–BY+–CZ線電流：流過端線的電流。下頁上頁返回⑥相電流：流過每相的電流。A'B'C'ZBCZCAZABA'B'C'N'ZAZCZB負(fù)載的相電壓：每相負(fù)載上的電壓。負(fù)載的線電壓：負(fù)載端線間的電壓。線電流：流過端線的電流。相電流：流過每相負(fù)載的電流。+-+-下頁上頁返回Y聯(lián)接+–A+–B+–C2.相電壓和線電壓的關(guān)系下頁上頁返回N利用相量圖得到相電壓和線電壓之間的關(guān)系：線電壓對稱(大小相等，相位互差120o)一般表示為：30o30o30o下頁上頁返回對Y聯(lián)接的對稱三相電源

所謂的“對應(yīng)”：對應(yīng)相電壓用線電壓的第一個下標(biāo)字母標(biāo)出。(1)相電壓對稱，則線電壓也對稱(3)線電壓相位領(lǐng)先對應(yīng)相電壓30o。結(jié)論下頁上頁返回

相電流和線電流的關(guān)系Y聯(lián)接時，線電流等于相電流。ZZZN’+–N+–+–Y聯(lián)接結(jié)論下頁上頁返回線電壓等于對應(yīng)的相電壓以上關(guān)于線電壓和相電壓的關(guān)系也適用于對稱星型負(fù)載和三角型負(fù)載。注意+–AXBYCZ+–+–下頁上頁返回

聯(lián)接相電壓和線電壓的關(guān)系聯(lián)接電源始端末端要依次相連。正確接法錯誤接法

I=0

電源中不會產(chǎn)生環(huán)流I0

電源中將會產(chǎn)生環(huán)流下頁上頁返回+–+–+–ZZZ結(jié)論△聯(lián)接的對稱電路：(2)

線電流相位滯后對應(yīng)相電流30o。

Z/3Z/3Z/3N’C'B'A'下頁上頁返回聯(lián)接相電流和線電流的關(guān)系4.3對稱三相電路的計算

對稱三相電路由于電源對稱、負(fù)載對稱、線路對稱，因而可以引入一特殊的計算方法。1.Y–Y聯(lián)接(三相三線制）ZZZN’+–N+–+–下頁上頁返回以N點為參考點，對N’點列寫結(jié)點方程：ZZZN’+–N+–+–下頁上頁返回負(fù)載的相電壓：

因N，N’兩點等電位，可將其短路，這樣便可將三相電路的計算化為單相電路的計算。也為對稱電壓結(jié)論ZZZN’+–N+–+–A相計算電路+–ANN’Z下頁上頁返回計算電流：為對稱電流電源中點與負(fù)載中點等電位。有無中線對對稱電路沒有影響。對稱情況下，各相電壓、電流都是對稱的，可采用一相（A相）等效電路計算。其它兩相的電壓、電流可按對稱關(guān)系直接寫出。結(jié)論下頁上頁返回Y形聯(lián)接的對稱三相負(fù)載，根據(jù)相、線電壓、電流的關(guān)系得：2.Y–聯(lián)接解法1負(fù)載上相電壓與線電壓相等：ZZZ+–A+–B+–Ccab下頁上頁返回相電流：線電流：下頁上頁返回30o30o30o30ocab+–+–+–ZZZ負(fù)載上相電壓與線電壓相等，且對稱。線電流與相電流對稱。線電流是相電流的倍，相位落后相應(yīng)相電流30°。根據(jù)一相的計算結(jié)果，由對稱性可得到其余兩相結(jié)果。解法2結(jié)論Z/3Z/3Z/3N’cba下頁上頁返回aZ/3A相計算電路+–ANN’下頁上頁返回3.電源為聯(lián)接時的對稱三相電路的計算

將電源用Y電源替代，保證其線電壓相等。ACB+–+–+–+–A+–B+–C下頁上頁返回例+–+–+–ZZZbACBZlZlZlac+–+–+–Z/3Z/3bACBZlZlZlacZ/3Z/3Zla+–ANN’下頁上頁返回(1)將所有三相電源、負(fù)載都化為等值Y—Y接電路；

(2)連接負(fù)載和電源中點，若中線上有負(fù)載可以忽略；(3)畫出單相計算電路，求出一相的電壓、電流：(4)根據(jù)接、Y接時線量、相量之間的關(guān)系，求出原電路的電流電壓。(5)

由對稱性，得出其它兩相的電壓、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線電流。小結(jié)下頁上頁返回例1

對稱三相電源線電壓為380V，Z=6.4+j4.8，Zl

=6.4+j4.8。求負(fù)載Z

的相、線電壓和電流。解畫出一相計算圖ZZla+–ANN’+–+–+–ZZACBZlZlZlZNN’acb下頁上頁返回ZZla+–ANN’下頁上頁返回例3

對稱三相電路，電源線電壓為380V，|Z1|=10，cos1

=0.6(感性)，Z2=–j50，

ZN=1+j2。求：線電流、相電流，畫出相量圖(以A相為例)。解

畫出一相計算圖+_Z1+___++NACBZ1Z2ZNN'下頁上頁返回根據(jù)對稱性，得B、C相的線電流、相電流：+_Z1下頁上頁返回由此可以畫出相量圖：下頁上頁返回30o–53.1o–18.4o電源不對稱（不對稱程度小，系統(tǒng)保證其對稱)。電路參數(shù)(負(fù)載)不對稱情況很多。電源對稱，負(fù)載不對稱(低壓電力網(wǎng))。分析方法不對稱復(fù)雜交流電路分析方法。主要了解：中性點位移。4.4不對稱三相電路的概念討論對象下頁上頁返回負(fù)載各相電壓：三相負(fù)載Za、Zb、Zc不相同。N’+–N+–+–ZNZaZbZc下頁上頁返回ABC負(fù)載中點與電源中點不重合。

在電源對稱情況下，可以根據(jù)中點位移的情況來判斷負(fù)載端不對稱的程度。當(dāng)中點位移較大時，會造成負(fù)載相電壓嚴(yán)重不對稱，使負(fù)載的工作狀態(tài)不正常。相量圖NN'中性點位移注意下頁上頁返回例1(1)

正常情況下，三相四線制，中線阻抗約為零。每相負(fù)載的工作情況相對獨立。(2)

若三相三線制,設(shè)A相斷路(三相不對稱)燈泡電壓低，燈光昏暗。ACBN'照明電路：ACBNN'下頁上頁返回(3)A相短路超過燈泡的額定電壓，燈泡可能燒壞。計算短路電流：ACBN'短路電流是正常時電流的3倍注意下頁上頁返回1.對稱三相電路功率的計算4.5三相電路的功率Pp=UpIpcos三相總功率：

P=3Pp=3UpIpcos平均功率A’B’C’ZZZ下頁上頁返回(1)

為相電壓與相電流的相位差(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)，在對稱三相制中有

cosA=cosB=cosC=cos

。(3)

公式計算電源發(fā)出的功率(或負(fù)載吸收的功率)。A’B’C’ZZZ注意下頁上頁返回A’B’C’RRRA’B’C’RRR例1

已知對稱三相電路線電壓Ul

，問負(fù)載接成Y和各從電網(wǎng)獲取多少功率？解結(jié)論(1)

當(dāng)負(fù)載由Y改接成時，若線電壓不變，則由于相電壓與相電流增大倍，所以功率增大3倍。(2)若負(fù)載的相電壓不變，則不論怎樣連接其功率不變。下頁上頁返回?zé)o功功率Q=QA+QB+QC=3Qp視在功率2）這里的，P、Q、S

都是指三相總和。1）功率因數(shù)也可定義為：

cos=P/S

注意3）不對稱時

無意義下頁上頁返回對稱三相負(fù)載的瞬時功率下頁上頁返回單相：瞬時功率脈動三相：瞬時功率恒定wtpo3UIcospwtoUIcos下頁上頁返回習(xí)題1N+++–––NRARBRCACB若RA=RB=RC=5，求線電流及中性線電若RA=5,RB=10,RC=20,求線電流及

一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對稱。設(shè)電源線電壓