(播放版28)第11章3第12章三相電路課件

|HC(jh)|

=h2

+Q2(h2-1)2QhC2=1-2Q21極值點|HC(jhC2)|

=Q1-4Q21快速回放271.RLC串聯(lián)電路的頻率特性----以UC(

)為輸出時H(

)+-+-RjwL+-

.UR

.UL

.UCjwC1+-

.US.I峰值hC21.00.5

HC(jh)

1hoQ>>1216/4/202411.RLC串聯(lián)電路的頻率特性----以UL(

)為輸出時H(

)+-+-RjwL+-

.UR

.UL

.UCjwC1+-

.US.IhL2Q|HL(jh)|

=1+Q2(1-h21h2)2hL2hC212Q2-12Q2=|HL(jhL2)|=|HC(jhC2)|極值點=峰值1.00.51ho

HC(jh)

Q>>121hC2

HL(jh)

=Q1-4Q216/4/20242

注意Q越高，

C2和

L2越靠近

=1，同時峰值增高。|HC(jh)|為低通函數(shù)，|HL(jh)|為高通函數(shù)；

當Q＞時，才有峰值21

=

C2，UC(

)獲最大值；

=

L2，UL(

)獲最大值。且UC(

C2)=UL(

L2)。1.00.5

HC(jh)

1hohC2hL2

HL(jh)

Q>>1216/4/202432.RLC并聯(lián)諧振電路

若外施電壓一定，則電流最小；①條件②諧振頻率③特點導納模最小，呈電阻性(阻抗模最大)；外施電流一定時，電壓最大，且與電流同相位；

IL和IC可能遠大于總電流。Y的虛部為0。

0=LC1IL和

IC大小相等、方向相反、相互抵消。④品質(zhì)因數(shù)Q

=w0LG1=G1LC=ISIL(jw0)=ISIC(jw0)w0CG=.I.ICjwCjwL1.IL.IGG.U+-.IS6/4/202443.實用的并聯(lián)諧振電路.IC.I1

.U+-.IsRjwLjwC1w0=LC11-LCR2Y(jw0)=LRCZ(jw0)=LRC

在小損耗(R很小)情況下：Q

w0LR=w0CR1=R1CL=I1ISw0

LC1=ICIS品質(zhì)因數(shù)為

電路發(fā)生諧振是有條件的，在電路參數(shù)一定時，滿足：諧振時導納很小，阻抗很大。R

CL形式同串聯(lián)諧振6/4/20245(1)優(yōu)點①展寬頻帶(有限數(shù)軸上，描繪較大頻率范圍

)；③用分段直線(漸近線)近似表示。②將乘除變成加減，繪制方便；5.Bode圖及其繪制(難點)6/4/20246(2)心算法繪制要點當遇到

1時(在分子)，斜率改變+20dB/dec；當遇到

2時(在分母)，斜率改變-20dB/dec；一直延伸到坐標的最右端即可。H(j

)=1+jw/

1jw

(1+jw/

2)①將H(j

)化為標準形式:

若j

在分子(微分環(huán)節(jié))，②在頻率軸上依次標出轉折頻率

1、

2、

；③確定起始段：是一條過(1，0)點，斜率為-20dB/dec的直線。本例由-20lg

決定(積分環(huán)節(jié))，過(1，0)點，斜率為+20dB/dec的直線。則起始段是一條④直線從起始端開始向

增大的方向延伸:6/4/20247-40-60-2020020lgH(j

)[dB]

0.10.21320102103-90o-180o0o180o90oj(jw)-20dB/dec0dB/dec-20dB/decw1w2|HdB|

=-20lg

+20lg|1+j

/

1|-20lg|1+j

/

2|

相頻特性可逐點描繪(關鍵點、易算點)，不贅述。w3-40dB/dec回放結束6/4/20248§11-6濾波器簡介1.濾波器的定義

允許信號中特定的頻率成分通過，極大地衰減或抑制其他頻率成分，此類電路（或裝置、系統(tǒng)）稱之為濾波器。

濾波器相當于頻率“篩子”。+-U1(jw)+-U2(jw)H(jw)6/4/202492.濾波器的作用①將有用的信號與噪聲分離，提高信號的抗干擾性及信噪比；②濾掉不感興趣的頻率成分，提高分析精度；3.濾波器及其分類③從復雜頻率成分中分離出單一的頻率分量。①按所用元件分：有源和無源二大類。

無源：RC濾波器、LC濾波器、特殊元件構成的濾波器；(如壓電陶瓷濾波器等)

有源：利用運算放大器構成的濾波器。②按所處理信號分：模擬濾波器和數(shù)字濾波器。6/4/202410幾種濾波器的圖片電網(wǎng)有源濾波器：抑止諧波、補償無功功率。6/4/202411③按濾波特性(根據(jù)頻率特性)分：低通、高通、帶通、帶阻、可變通帶濾波器等。

o

1低通

o

1高通低通濾波器(LPF)高通濾波器(HPF)6/4/202412帶通濾波器(BPF)

o

1帶通

2

o

1帶阻

2也稱為“陷波器”。帶阻濾波器(BEF)6/4/202413

經(jīng)典的無源濾波器利用L、C彼此相反又互補的頻率特性構成。LCG型低通LCCLCLT型低通P型低通帶通濾波器L1C1C2L2L1C1C2L2帶阻濾波器6/4/202414含集成運放的二階低通有源濾波器R1R2uo+-+∞RCRCui濾波方式由賽倫-凱于1955年提出，因此也稱為Sallen-Key電路。6/4/202415第十一章結束6/4/202416第十二章三相電路知識結構框圖對稱三相電路相、線值關系星形連接三角形連接不對稱三相電路計算中性點位移測量單相計算法三相電路的功率S、P、Q、cosj、S6/4/202417難點1.三線三相制電路功率測量的二瓦計法；2.不對稱三相電路的分析計算。與其它章節(jié)的聯(lián)系三相電路可以看成是三個同頻率正弦電源作用下的正弦電流電路，對它的計算，第九章正弦電流電路中所闡述的方法完全適用。

重點1.相、線值(電壓電流)的關系；2.三相電路的計算方法；3.三相電路的功率分析。6/4/202418§12-1三相電路

三相電路：由三相電源、三相負載和三相輸電線路三部分組成。

在世界各國的電力系統(tǒng)中，供電方式絕大多數(shù)都采用三相制。原因是采用三相制供電比單相制供電有更多的優(yōu)越性：發(fā)電方面：②輸電方面：③配電方面：比單相電源可提高功率50%；比單相輸電節(jié)省鋼材25％；④用電設備：三相變壓器比單相變壓器經(jīng)濟結構簡單、成本低廉、運行可靠、維護方便。且便于接入負載；6/4/202419

三相電路的特殊性：

以上優(yōu)點使三相電路在動力方面獲得了廣泛應用，是目前電力系統(tǒng)采用的主要供電方式。①特殊的電源；②特殊的負載；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。6/4/2024201.對稱三相電源的產(chǎn)生

對稱三相電源由三相同步發(fā)電機產(chǎn)生。氣輪發(fā)電機轉子氣輪發(fā)電機定子運行中的氣輪發(fā)電機(火力發(fā)電)300MW6/4/202421燃燒室燃料鍋爐循環(huán)水汽輪機發(fā)電機3000r/min50Hz升壓變壓器超熱高壓蒸汽電能輸出電能的產(chǎn)生----火力發(fā)電示意圖有些國家是3600r/min60Hz6/4/202422熱電廠1煤傳送帶2加煤機3粉碎機4鍋爐5煤渣6空氣預熱器7靜電除塵8煙囪9汽輪機10冷凝器11變壓器12冷卻塔13發(fā)電機14輸電線6/4/202423組裝中的三峽電站首臺機組水力發(fā)電站6/4/202424三相同步發(fā)電機示意圖

定子三相繞組在空間互差120o，當轉子(磁極)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。什么是對稱三相電源指三個頻率相同、振幅相同、相位彼此相差120o的正弦電源。wAZBXCYSNI6/4/202425三相電源的產(chǎn)生示意圖6/4/2024262.三相電源的表達形式

(1)瞬時值表達式uA=2Ucos(wt)uB=2Ucos(wt-120o)uC=2Ucos(wt+120o)(2)相量表示

.UA

=

U0o.UB

=

U-120o.UC

=

U120oA、B、C三端稱為始端，+-uAAX+-uBBY+-uCCZ

.UAo

.UB120o

.UC120o120oX、Y、Z三端稱為末端。相量圖

6/4/202427(4)相序①正序(順序)②負序(逆序)(3)波形圖表示uwt2ppuAuBuCo三相電源各相經(jīng)過同一值(如最大值)的先后順序。A→B→C→AA→C→B

→A

相序的實際意義：M3

ABC123M3

ACB123正轉反轉6/4/202428(5)對稱三相電源的特點以后不加說明，均指正序。uA+uB

+uC

=0

.UA

+

.UB

+

.UC

=0

不管是正序還是負序，對稱三相電壓滿足：

.UA

.UB120o

.UC120o120o

.UA

+

.UB6/4/2024293.三相電源的聯(lián)接(1)星(Y)形聯(lián)接

三個電源的一端X、Y、Z匯集于一點N，稱中性點。NABC+-

.UA+-

.UB+-

.UC+-+-

.UB+-

.UC

.UABACNXYZN另一種畫法6/4/202430(2)三角形(△)聯(lián)接

三相電源依次聯(lián)接成一個回路，再從端子A(Z)、B(X)、C(Y)引出端線。注意：△形聯(lián)接沒有中性點，不能引出中線。+-uC-+uA-+uBBAC另一種畫法+-uA+-uB+-uCABCXYZABC6/4/2024314.三相負載及其聯(lián)接

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。ZAZBZCA'

N'

C'

B'

A'

B'

C'

N'

ZAZBZC當ZA=ZB=ZC時，稱三相對稱負載。(1)星(Y)形聯(lián)接6/4/202432(2)三角形(△)聯(lián)接ZABZBCZCAA'

C'

B'

A'

C'

B'

ZABZBCZCA當ZAB=ZBC=ZCA時，稱三相對稱負載。6/4/2024335.三相電路

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：Y接電源Y接負載D接負載D接電源Y接負載D接負載注意

當電源和負載都對稱時，稱為對稱三相電路。6/4/202434ZN+-+-

.UB+-

.UC

.UAABCNZZZN'ZZZZZZZZZN'

.UC+--+-+BAC

.UA

.UB三相三線制：Y-△、三相四線制：Y0-Y0，即Y-Y聯(lián)接加中線。Y-Y、△-△、△-Y。6/4/202435§12-2線電壓(電流)與相電壓(電流)的關系端線：始端A,B,C三個端子的引出線。1.名詞介紹+--+-+BAC

.UA

.UB

.UCXYZ注意：聯(lián)接無中線。也稱相線，俗稱火線。中線：中性點N的引出線。+-+-

.UB+-

.UC

.UABACNXYZN俗稱零線。6/4/202436+--+-+BAC

.UA

.UB

.UCXYZ相電壓：每相電源電壓

.UA、

.UB、

.UC。線電壓：端線與端線之間的電壓線電流：流過端線的電流

.UAB、

.UBC、

.UCA。

.IA

.IB

.IC

.UAB

.UBC

.UCA+-+-

.UB+-

.UC

.UABACNXYZN

.IA

.IB

.IC

.UAB

.UBC

.UCA

.IA、

.IB、

.IC。

任意兩根火線之間的電壓。

流過火線的電流。6/4/202437

.UA'N'+-ZAZBZCA'

N'

C'

B'

.UC'A'-+ZABZBCZCAA'

C'

B'

⑥負載的相電壓：每相負載上的電壓。⑦負載的線電壓：負載端線間的電壓。⑧線電流：流過端線的電流。⑨相電流：流過每相負載的電流。

.UA'N',

.UB'N',

.UC'N'

.UA'B',

.UB'C',

.UC'A'

.UA'B',

.UB'C',

.UC'A'.IA,.IB

,.IC

.Ia

,

.Ib

,

.Ic

;

.Iab

,

.Ibc

,.Ica

.IA

.Ia

.IA

.Iab

.UB'C'

.UB'C'6/4/202438由KVL得：

.UAB

=

.UAN

-

.UBN

.UBC

=

.UBN

-

.UCN

.UCA=

.UCN-

.UAN2.相電壓和線電壓的關系

.IA

.IB

.IC

.UAB

.UBC

.UCA+-+-

.UB+-

.UC

.UABACNXYZN(1)Y形聯(lián)接設：.UAN

=

U0o.UBN

=

U-120o.UCN

=

U120o=U-U-120o=

U330o=U-120o-U120o=

U3-90o=U120o-U=

U3150o6/4/202439利用相量圖也能得到相電壓和線電壓之間的關系：

.UAN

.UBN

.UCNN

.-UBN

.UAB30o

.-UCN

.UBC

.-UAN

.UCA由相量圖得：

.UBC

.UAB

.UAN

.UBN

.UCNN

.UCA150o90oUAB=2

UANcos30o=

UAN3線電壓一般表示成

.UAB

=

.UAN

330o

.UBC

=

.UBN

330o

.UCA

=

.UCN

330o6/4/202440

結論：對Y聯(lián)接的對稱三相電源①若相電壓對稱，則②線電壓的大小等于相電壓的3倍；③線電壓相位領先對應

所謂的“對應”：對應相電壓用線電壓的第一個下標字母標出。

.UAB

.UAN

.UBC

.UBN

.UCA

.UCN

.UBC

.UAB

.UAN

.UBN

.UCNN

.UCA線電壓也對稱；相電壓

30o。6/4/202441

注意(2)△形聯(lián)接+--+-+BAC

.UA

.UB

.UCXYZ

.UAB

.UBC

.UCA

線電壓等于對應的相電壓。

.UA

.UAB

=

.UB

.UBC

=

.UC

.UCA

=

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。②△聯(lián)接電源始端末端要依次相聯(lián)：6/4/202442正確接法

.UA

+

.UB

+

.UC

=0+-+-+-ABCXYZABC

.UA

.UB

.UC

.I

.I=0電源中不會產(chǎn)生環(huán)流。

.UA

+

.UB

-

.UC

.U