電工與電子技術課件-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。三相發(fā)電機示意圖

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，一般都認為是正相序。DABC123DACB123正轉反轉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。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：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。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)的關系下頁上頁返回相電壓：每相電源（負載）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+–A+–B+–C2.相電壓和線電壓的關系下頁上頁返回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”：對應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)線電壓相位領先對應相電壓30o。結論下頁上頁返回

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+–+–Y聯(lián)接結論下頁上頁返回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+–AXBYCZ+–+–下頁上頁返回

聯(lián)接相電壓和線電壓的關系聯(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結論△聯(lián)接的對稱電路：(2)

線電流相位滯后對應相電流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’點列寫結點方程：ZZZN’+–N+–+–下頁上頁返回負載的相電壓：

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、電流可按對稱關系直接寫出。結論下頁上頁返回Y形聯(lián)接的對稱三相負載，根據(jù)相、線電壓、電流的關系得：2.Y–聯(lián)接解法1負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，相位落后相應相電流30°。根據(jù)一相的計算結果，由對稱性可得到其余兩相結果。解法2結論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、負載都化為等值Y—Y接電路；

(2)連接負載和電源中點，若中線上有負載可以忽略；(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載各相電壓：三相負載Za、Zb、Zc不相同。N’+–N+–+–ZNZaZbZc下頁上頁返回ABC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。每相負載的工作情況相對獨立。(2)

若三相三線制,設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

，問負載接成Y和各從電網(wǎng)獲取多少功率？解結論(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wtpo3UIcospwtoUIcos下頁上頁返回習題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)結的三相電路，電源電壓對稱。設電源線電壓