邱關(guān)源電路第十二章.ppt

1、第12章 三相電路,本章重點,重點,1.三相電路的基本概念,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,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。,發(fā)電方面：比單項電源可提高功率50；,輸電方面：比單項輸電節(jié)省鋼材25；,12.1 三相電路,三相電路的優(yōu)點,下 頁,上 頁,返 回,三相電路的特殊性,（1）特殊的電源,（2）特殊的負載,（3）特殊的連接,（4）特殊的求解方式,以上優(yōu)點使三相電路在動力方面獲得了廣泛應(yīng)用，是目前電力系統(tǒng)采用的主要供電方式。,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,通常由三相同步發(fā)電機

2、產(chǎn)生，三相繞組在空間互差120，當轉(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。,三相同步發(fā)電機示意圖,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。,下 頁,上 頁,返 回,下 頁,上 頁,返 回,瞬時值表達式,波形圖,A、B、C 三端稱為始端， X、Y、Z 三端稱為末端。,下 頁,上 頁,返 回,相量表示,對稱三相電源的特點,下 頁,上 頁,返 回,正序(順序)：ABCA,負序(逆序)：ACBA,相序的實際意義：,以后如果不加說明，一般都認為是正相序。,正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn),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,下

3、 頁,上 頁,返 回,2. 三相電源的聯(lián)接,X, Y, 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),下 頁,上 頁,返 回,（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。,注意,下 頁,上 頁,返 回,3. 三相負載及其聯(lián)接,(1) 星形聯(lián)接,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。,下 頁,上 頁,返 回,(2) 三角形聯(lián)接,稱三相對稱負載,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：,當電源和負載都

4、對稱時，稱為對稱三相電路。,注意,下 頁,上 頁,返 回,三相四線制,三相三線制,下 頁,上 頁,返 回,1. 名詞介紹,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。,12.2 線電壓(電流)與相電壓(電流)的關(guān)系,下 頁,上 頁,返 回,相電壓：每相電源的電壓。,線電壓：端線與端線之間的電壓。,線電流：流過端線的電流。,下 頁,上 頁,返 回,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。,線電流：流過端線的電流。,相電流：流過每相負載的電流。,下 頁,上 頁,返 回,Y聯(lián)接,2. 相電壓和線電壓的關(guān)系,下 頁,上 頁,返 回,利用

5、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：,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 第一個下標字母標出。,(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,聯(lián)接,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載和三角型負載。,注意,下 頁,上 頁,返 回,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,I 0 電源中將會產(chǎn)生環(huán)流,下 頁,上 頁,返 回,2. 相電流和線電流的關(guān)系,Y聯(lián)

6、接時，線電流等于相電流。,Y聯(lián)接,結(jié)論,下 頁,上 頁,返 回,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。,聯(lián)接,下 頁,上 頁,返 回,13.3 對稱三相電路的計算,對稱三相電路由于電源對稱、負載對稱、線路對稱，因而可以引入一特殊的計算方法。,1. YY聯(lián)接(三相三線制）,下 頁,上 頁,返 回,以N點為參考點，對N點列寫結(jié)點方程：,下 頁,上 頁,返 回,負載側(cè)相電壓：,因N，N兩點等電位，可將其短路，且其中電流為零。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,下 頁,上 頁,返 回,計算電流：,為對稱電流,電源中點與負載中點等電位。有無中線對電

7、路情況沒有影響。,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)接的對稱三相負載，根據(jù)相、線電壓、電流的關(guān)系得：,2. Y聯(lián)接,解法1,負載上相電壓與線電壓相等：,下 頁,上 頁,返 回,相電流：,線電流：,下 頁,上 頁,返 回,負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,下 頁,上 頁,返 回,利用計算相電流的一相等效電路。,解法3,下 頁,上 頁,返 回,3. 電

8、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。,下 頁,上 頁,返 回,例,下 頁,上 頁,返 回,(1)將所有三相電源、負載都化為等值YY接電路；,(2)連接負載和電源中點，中線上若有阻抗可不計；,(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,解,畫出一相計算圖,下 頁,上 頁,返 回,下 頁,上 頁,返 回,例2,對稱三相負載

9、分別接成Y和型。求線電流。,解,應(yīng)用：Y降壓起動。,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,下 頁,上 頁,返 回,根據(jù)對稱性，得B、C相的線電流、相電流：,下 頁,上 頁,返 回,由此可以畫出相量圖：,下 頁,上 頁,返 回,例4,消去互感，進行Y變換，取A相計算電路,解,下 頁,上 頁,返 回,負載化為Y接。,根據(jù)對稱性，中性電阻 Zn 短路。,下 頁,上 頁,返 回,電源不對稱（不對稱程度小，系統(tǒng)保證其對稱)。,電

10、路參數(shù)(負載)不對稱情況很多。,電源對稱，負載不對稱(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。,12.4 不對稱三相電路的概念,討論對象,下 頁,上 頁,返 回,負載各相電壓：,三相負載Za、Zb、 Zc不相同。,下 頁,上 頁,返 回,負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載端不對稱的程度。當中點位移較大時，會造成負載相電壓嚴重不對稱，使負載的工作狀態(tài)不正常。,相量圖,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。,每相負載的工作情況相對獨立。,(2) 若三相三線

11、制, 設(shè)A相斷路(三相不對稱),燈泡電壓低，燈光昏暗。,照明電路：,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：,短路電流是正常時電流的3倍,注意,下 頁,上 頁,返 回,要消除或減少中點的位移，盡量減少中線阻抗，然而從經(jīng)濟的觀點來看，中線不可能做得很粗，應(yīng)適當調(diào)整負載，使其接近對稱情況。,結(jié)論,負載不對稱，電源中性點和負載中性點不等位，中線中有電流，各相電壓、電流不存在對稱關(guān)系；,中線不裝保險，并且中線較粗。一是減少損耗， 二是加強強度(中線一旦斷了，負載不能正常工作)。,下 頁,上 頁,返 回,圖示為相序儀電路。說明測相序的方法,解,例2,應(yīng)

12、用戴維寧定理,當C變化時，N在半圓上移動,下 頁,上 頁,返 回,若以接電容一相為A相，則B相電壓比C相電壓高。B相燈較亮，C相較暗(正序)。據(jù)此可測定三相電源的相序。,三相電源的相量圖,電容斷路，N在CB線中點,電容變化，N在半圓上運動，因此總滿足：,下 頁,上 頁,返 回,例3,如圖電路中，電源三相對稱。當開關(guān)S閉合時，電流表的讀數(shù)均為5A。,求：開關(guān)S打開后各電流表的讀數(shù)。,解,開關(guān)S打開后，表A2的電流數(shù)與負載對稱時相同。而表A1和表A3的電流數(shù)等于負載對稱時的相電流。,下 頁,上 頁,返 回,1. 對稱三相電路功率的計算,12.5 三相電路的功率,Pp=UpIpcos,三相總功率：

13、P=3Pp=3UpIpcos,平均功率,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 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)。,注意,下 頁,上 頁,返 回,例1,已知對稱三相電路線電壓Ul ，問負載接成Y和各從電網(wǎng)獲取多少功率？,解,結(jié)論,(1) 當負載由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,無功功

14、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,電動機轉(zhuǎn)矩: m p 可以得到均衡的機械力矩。避免了機械振動。,下 頁,上 頁,返 回,2. 三相功率的測量,三表法,若負載對稱，則需一塊表，讀數(shù)乘以 3。,三相四線制,下 頁,上 頁,返 回,二表法,測量線路的接法是將兩個功率表的電流線圈串到任意兩相中，電壓線圈的同名端接到其電流線圈所串的線上，電壓線圈的非同名端接到另一相沒

15、有串功率表的線上。（有三種接線方式）,三相三線制,注意,下 頁,上 頁,返 回,若W1的讀數(shù)為P1 , W2的讀數(shù)為P2 ，則三相總功率為：,P=P1+P2,下 頁,上 頁,返 回,證明：, 因負載可以變?yōu)閅，故上述結(jié)論仍成立。,p=uAN iA + uBN iB+ uCN iC,iA + iB+ iC=0 iC= (iA + iB),p= (uAN uCN)iA + (uBN uCN) iB = uACiA +uBC iB, 1 :uAC 與iA的相位差，2 是uBC 與iB的相位差。,設(shè)負載是Y型聯(lián)接,注意,下 頁,上 頁,返 回,只有在三相三線制條件下，才能用二表法，且不論負載對稱與否。

16、,3.按正確極性接線時，若出現(xiàn)一個表指針反轉(zhuǎn)即讀數(shù)為負，將其電流線圈極性反接使指針指向正數(shù)，但此時讀數(shù)應(yīng)記為負值。,兩表讀數(shù)的代數(shù)和為三相總功率，單塊表的讀數(shù)無意義。,4.負載對稱情況下，有：,注意,下 頁,上 頁,返 回,由相量圖分析：,假設(shè)負載為感性，相電流(即線電流)落后相電壓j 。,P=P1+P2=UACIAcos 1+UBCIBcos 2 =UlIlcos 1+UlIlcos 2,1= 30 2= + 30,下 頁,上 頁,返 回,所以,P1=UlIlcos 1=UlIlcos( 30) P2=UlIlcos 2=UlIlcos( +30),下 頁,上 頁,返 回,求：(1)線電流和電源發(fā)出的總功率； (2)用兩表法測三相負載的功率，畫接線圖 求兩表讀數(shù)。,解,例1,已知Ul =380V，Z1=30+j40，電動機 P=1700W，cosj=0.8(感性)。,(1),下 頁,上 頁,返 回,電動機負載：,總電流