《电路》电子课件教案邱关源版 第12章 三相电路

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1、第12章 三相电路三相电路12.1线电压(电流)与相电压(电流)的关系12.2对称三相电路的计算12.3不对称三相电路的概念12.4三相电路的功率12.5首 页本章重点l重点1.三相电路的基本概念2.对称三相电路的分析3.不对称三相电路的概念4.三相电路的功率返 回三相电路由三相电源、三相负载和三相输电 线路三部分组成。 发电方面：比单相电源可提高功率50； 输电方面：比单相输电节省钢材25；12.1 三相电路l三相电路的优点下 页上 页配电方面：三相变压器比单相变压器经济且便 于接入负载；运电设备：结构简单、成本低、运行可靠、维 护方便。返 回l三相电路的特殊性（1）特殊的电源（2）特殊的负

2、载（3）特殊的连接（4）特殊的求解方式 以上优点使三相电路在动力方面获得了广泛应用，是目前电力系统采用的主要供电方式。研究三相电路要注意其特殊性。下 页上 页返 回1.对称三相电源的产生通常由三相同步发 电机产生，三相绕组在 空间互差120，当转子 以均匀角速度转动时 ，在三相绕组中产生感 应电压，从而形成对称 三相电源。三相同步发电机示意图三相电源是三个频率相同、振幅相同、相位彼 此相差1200的正弦电源。NSIAZBXCY下 页上 页返 回下 页上 页返 回瞬时值表达式波形图A、B、C 三端称为始端，X、Y、Z 三端称为末端。 u tuAuBuCoA +XuAB +YuBC +ZuC下 页

3、上 页返 回相量表示120120120对称三相电源的特点下 页上 页返 回正序(顺序)：ABCA负序(逆序)：ACBAABC相序的实际意义：以后如果不加说明，一般都认为是正相序。DA B C1 2 3DA C B1 2 3正转反转ABC三相电源各相经过同一值(如最大值)的先后顺序。对称三相电源的相序三相电机下 页上 页返 回2. 三相电源的联接X, Y, Z 接在一起的点称为Y联接对称三相 电源的中性点，用N表示。（1）星形联接(Y联接)+ANX+BY+CZ+ABCN-下 页上 页返 回（2）三角形联接(联接)三角形联接的对称三相电源没有中点。注意+AXBYCZ+X+CYZABC下 页上 页返

4、 回3. 三相负载及其联接(1) 星形联接称三相对称负载三相电路的负载由三部分组成，其中每一部分称为一相负载，三相负载也有二种联接方式。ABCNZA ZCZBABCNZAZCZB下 页上 页返 回(2) 三角形联接ABCZBCZCAZABABCZBCZCAZAB称三相对称负载下 页上 页返 回4. 三相电路三相电路就是由对称三相电源和三相负载联接起来所组成的系统。工程上根据实际需要可以 组成：电源YY负载电源Y负载当电源和负载都对称时，称为对称三相电路。注意下 页上 页返 回三相四线制YYYZZZN+AN+B+CZ ZZ+A+B+C三相三线制下 页上 页返 回1. 名词介绍+ANX+BY+CZ

5、+AXBYCZ+端线(火线)：始端A, B, C 三端引出线。 中线：中性点N引出线， 连接无中线。12.2 线电压(电流)与相电压(电流)的关系下 页上 页返 回相电压：每相电源的电压。线电压：端线与端线之间的电压。+AXBYCZ+ANX+BY+CZ线电流：流过端线的电流。下 页上 页返 回ABCZBCZCAZABABCNZAZCZB负载的相电压：每相负载上的电压。负载的线电压：负载端线间的电压。线电流：流过端线的电流。相电流：流过每相负载的电流。+-+-下 页上 页返 回Y联接+A+B+C2. 相电压和线电压的关系下 页上 页返 回利用相量图得到相电压和线电压之间的关系：线电压对称(大小相

6、等， 相位互差120o)一般表示为：30o30o30o下 页上 页返 回对Y联接的对称三相电源所谓的“对应”：对应相电压用线电压的第一个下标字母标出。(1) 相电压对称，则线电压也对称(3) 线电压相位领先对应相电压30o。 结论下 页上 页返 回把上面的相量图改画一下，相互间关系保持不 变。这种相量图又称位形图。位形图：位形图是相量图的一种，电路中各点在图中有 一相应点，此点的位置就代表电路中该点的电位 ，而电路中任意两点间的电位差就可以位形图上 相应两点所连成的直线表示其大小和初相位。位形图NABC相量图与位形图的比较：相同之处：都是电压相量图。不同之处：位形图上点与电路图上的点有对应关系

7、相量图则没有这种关系。这两种电压相量图都可以用来分析电路。相对而言， 位形图更直观，并且便于记忆。三角形三条边是线电压,中线是相电压。上面讨论的是电源侧线电压与相电压的情况，对于负载端来说，如果负载相电压对称，则情况完全类 似。ACBN联接线电压等于对应的相电压以上关于线电压和相电压的关系也适用于对称星型负载和三角型负载。注意+AXBYCZ+下 页上 页返 回联接电源始端末端要依次相连。正确接法错误接法I =0 电源中不会产生环流I 0 电源中将会产生环流下 页上 页返 回检验始端末端是否依次相连的方法当将一组三相电源连成三角形时，应先 不完全闭合，留下一个开口，在开口处接上 一个交流电压表，

8、测量回路中总的电压是否 为零。如果电压为零，说明连接正确，然后 再把开口处接在一起。VV型接法的电源若将接的三相电源去掉一相，则线电压仍为对称 三相电源，如下图所示。+ABC对 称2. 相电流和线电流的关系Y联接时，线电流等于相电流。ZZZN+N+Y联接结论下 页上 页返 回+ZZZ结论联接的对称电路：(2) 线电流相位滞后对应相电流30o。 Z/3Z/3Z/3NCBA联接下 页上 页返 回13.3 对称三相电路的计算对称三相电路由于电源对称、负载对称、线路对称，因而可以引入一特殊的计算方法。1. YY联接(三相三线制）ZZ ZN+N+下 页上 页返 回以N点为参考点，对N点列写结点方程：ZZ

9、 ZN+N+下 页上 页返 回负载侧相电压：因N，N两点等电位，可将其短路，且其中电流为零。这样便可将三相电路的计算化为 单相电路的计算。也为对 称电压结论ZZ ZN+N+A相计算电路+ANNZ下 页上 页返 回计算电流：为对称 电流电源中点与负载中点等电位。有无中线对电路情 况没有影响。 对称情况下，各相电压、电流都是对称的，可 采用一相（A相）等效电路计算。其它两相的电压、电流可按对称关系直接写出。结论下 页上 页返 回Y形联接的对称三相负载，根据相、线电压、电 流的关系得： 2. Y联接解法1负载上相电压与线电压相等：Z ZZ+A+B+Ccab下 页上 页返 回相电流：线电流：30o 3

10、0o30o30o下 页上 页返 回cab+ZZZ负载上相电压与线电压相等，且对称。线电流与相电流对称。线电流是相电流的倍，相位落后相应相电流30。 根据一相的计算结果，由对称性可得到其余两 相结果。解法2结论Z/3Z/3Z/3Ncba下 页上 页返 回利用计算相电流的一相等效电路。解法3aZ/3A相计算电路+ANNaZ+ABb下 页上 页返 回3. 电源为联接时的对称三相电路的计算将电源用Y电源替代，保证其线电压 相等。ABC+ +A+B+C下 页上 页返 回例+ZZZbACBZlZlZlac+Z/3Z/3bACBZlZlZlacZ/3Z/3Zla+ANN下 页上 页返 回(1)将所有三相电源

11、、负载都化为等值YY接电路； (2)连接负载和电源中点，中线上若有阻抗可不计；(3)画出单相计算电路，求出一相的电压、电流：(4)根据接、Y接时线量、相量之间的关系，求出原电路的电流电压。(5) 由对称性，得出其它两相的电压、电流。对称三相电路的一般计算方法:一相电路中的电压为Y接时的相电压。一相电路中的电流为线电流。小结下 页上 页返 回例1 对称三相电源线电压为380V，Z=6.4+j4.8， Zl =6.4+j4.8。求负载 Z 的相、线电压和电流。解画出一相计算图ZZla+ANN+ZZACBZl ZlZlZNNacb下 页上 页返 回ZZla+ANN下 页上 页返 回例2 对称三相负载

12、分别接成Y和型。求线电流。解 应用：Y降压起动。ABCZZZABCZZZ下 页上 页返 回例3 对称三相电路，电源线电压为380V，|Z1|=10， cos1 =0.6(感性)，Z2= j50， ZN=1+ j2。 求：线电流、相电流，画出相量图(以A相为例)。解 画出一相计算图+_Z1+_+NACBZ1Z2ZNN下 页上 页返 回根据对称性，得B、C相的线电流、相电流：+_Z1下 页上 页返 回由此可以画出相量图：30o53.1o18.4o下 页上 页返 回例4消去互感，进行Y变换，取A相计算电路+_Z1Z1Z1Z2Z2Z2ZnLLLRRRABCM*MMLMLMLM解 下 页上 页返 回负载

13、化为Y接。 根据对称性，中性电阻 Zn 短路。Z1Z2/3Z3+_下 页上 页返 回电源不对称（不对称程度小，系统保证其对称)。 电路参数(负载)不对称情况很多。电源对称，负载不对称(低压电力网) 。分析方法不对称复杂交流电路分析方法。主要了解：中性点位移。12.4 不对称三相电路的概念 讨论对象下 页上 页返 回负载各相电压：三相负载Za、Zb、 Zc不相同。N+N+ ZNZaZbZc下 页上 页返 回负载中点与电源中点不重合。在电源对称情况下，可以根据中点位移的情况来判断负载端不对称的程度。当中点位移较大 时，会造成负载相电压严重不对称，使负载的工作 状态不正常。相量图NN中性点位移注意下

14、 页上 页返 回例1 (1) 正常情况下，三相四线制，中线阻抗约为零。每相负载的工作 情况相对独立。(2) 若三相三线制, 设A相断路(三相不对称)灯泡电压低，灯 光昏暗。AC BN照明电路：AC BNN下 页上 页返 回(3) A相短路超过灯泡的额定电压，灯 泡可能烧坏。计算短路电流：AC BN短路电流是正常时电流的3倍注意下 页上 页返 回4-60讨论照明电路能否采用三相三线制供电方式？ACB.一楼二楼三楼N不能!因为无中线负载不对称时： 各相电压不对称，负载不能正常工作甚至烧坏。4-61照明电路的一般画法零线上不能加 刀闸和保险ABCN. . . . . .一 层二 层三 层关于中线的结

15、论中线的作用在于：使星形连接的不对称负载上得 到对称的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险 丝也不允许接刀闸。要消除或减少中点的位移，尽量减少中线阻抗 ，然而从经济的观点来看，中线不可能做得很 粗，应适当调整负载，使其接近对称情况。结论负载不对称，电源中性点和负载中性点不等位 ，中线中有电流，各相电压、电流不存在对称 关系； 中线不装保险，并且中线较粗。一是减少损耗 ， 二是加强强度(中线一旦断了，负载不能正 常工作)。下 页上 页返 回图示为相序仪电路。说明测相序的方法解例2应用戴维宁定理A 当C变化时，N在半圆上移动ABCCRRN+N+C Req+ AN下 页上 页返 回若以接电容一相为A相，则B相电压比C相 电压高。B相灯较亮，C相较暗(正序)。据此可测定三相电源的相序。NCBAN三相电源的相量图电容断路，N在CB线 中点电容变化，N在半圆上 运动，因此总满足：下 页上 页返 回例3如图电路中，电源三相对称。当开关S闭合时， 电流表的读数均为5A。求：开关S打开后各电流表的读数。解开关S打开后，表A2的电流数与负载对称 时相同。而表A1和表A3的电流数等于负载对称时的相电流。ZZZA2SA3A