中國礦大考研初試資料電路原理三相電路

1、第 章三相電路重點(diǎn)：1.1.三相電路中的相電壓與線電壓，相電流與線電流的概念及關(guān) 系2.2.熟練掌握對稱三相電路的計(jì)算3.3.掌握不對稱三相電路的計(jì)算方法11.111.1 三相電源11.1.111.1.1 三相制目前世界上的電力系統(tǒng)普遍采用三相制。所謂三相制是講三個(gè)頻率相同，大小相等相位互差 120120的電壓源作為供電電源的體系。11.1.211.1.2 三相電源一、波形由三相交流發(fā)電機(jī)供電時(shí)，由于其工藝結(jié)構(gòu)使得產(chǎn)生的三相電源具有頻率相 同，大小相等相位互差 120120的特點(diǎn)。三相電壓的相序?yàn)槿嚯妷阂来纬霈F(xiàn)波峰（零值或波谷）的順序，工程上規(guī) 定：ABABC C為順序（正序）而 ACBAC

2、B 這樣的相序成為逆序（反序）其中，：為工程上常常用到的單位相量算子：1212 _ _2 2j jT T。 相量圖見上圖。11.1.311.1.3 三相電源一、連接方式1 1星型連接與三角形連接OuA=Umsin，t VuB二Umsin( t -120) VuC=Umsin( t -120) VUAUA=U. 0UB=U. -120UC=U/120FUA、各相電壓圖 13-三相四線制三相電源的連接方式一般采用星型連接：二、 幾個(gè)概念1 1 中點(diǎn)（零點(diǎn)）：三相電壓源的末端連接在一起，形成的連接點(diǎn)，一般用該 點(diǎn)作為計(jì)算的參考點(diǎn)2 2中線（零線）：由中點(diǎn)引出的導(dǎo)線3.3. 火線：由每一相的三相電壓源

3、的始端引出的導(dǎo)線4.4. 相電壓：每一相電壓源的始端到末端的電壓，即火線與中線之間的電壓5.5. 線電壓：任意兩相電壓源的始端之間的電壓，即兩根火線之間的電壓三、 相電壓與線電壓的關(guān)系1 1.相線關(guān)系 各相電壓為：. d _, UA= UpN0U B=UpZ120U c =U p420 ， ，_ 所以：UAB= UA-UB=Up.0Up.120=.J3Up.30=；3UA30UBC=UBUC=Up120Up120f；3Up.90=.3U30可見，每一個(gè)線電壓與相應(yīng)相電壓的關(guān)系是： 線電壓的大小為相電壓大小的-3倍，即Ul = 3UP，且超前相應(yīng)相電壓30。相量圖如下：此時(shí)，當(dāng)UP=220V時(shí)，

4、Ui=2203吐380V2 2 .電源的幾種特殊情況的分析三相四線制1 1）短相以 A A 相短接為例：CUAB二uA一一uB=0 -u / -120= -UB=220 120VUBC二UB- UC= .3UB30=380/90VUCA二UC-UA二Up120-0二Uc=220 120V也就是說，此時(shí)相電壓有一相為零，其余兩相的電壓大小不變；而兩根火線_A A間的電壓只有一個(gè)是正常的 380V,380V,其余兩個(gè)等于相電二Up-120=220-120VUC二up120=220 120V所以:A各相電壓為：UA=0=0，+N圖 13- 三相四線制壓大小 220V220V。2 2）斷相以 A A

5、相斷路為例：各相電壓為：UA= 0,UB=220/ -120oV,Uc=220420oV所以：UAB=0UBC二UB Uc =3UB30=380/ -90V UCA= 0也就是說，此時(shí)相電壓有一相為零，其余兩相的電壓大小不變；而兩根火線A間的電壓只有一個(gè)是正常的 380V,380V,其余兩個(gè)等于零。三相三線制1 1）短相以 A A 相短接為例：各相電壓為：UA二0Uc=up.120=220. 120oVUAB=UA UB=0Up.120= -UB=220. 120VUBC=UB Uc =3UB30=380. -90VUCA=Uc-UA=Up.120-0= Uc=220. 120V也就是說，此時(shí)

6、相電壓有一相為零，其余兩相的電壓大小不變；而兩根火線以 A A 相斷路為例:.各相電壓為：Uc=220. 120V所以：.UAB=0UBC二UB-Uc =3UB30 二380/ -90V UCA= 0也就是說，此時(shí)相電壓有一相為零，其余兩相的電壓大小不變；而兩根火線 間的電壓只有一個(gè)是正常的 380V,380V,其余兩個(gè)等于零。小結(jié)：1.1.三相電源的相線電壓均三相對稱2.2.各線電壓比相應(yīng)的各相電壓超前30，并大小為其3倍11.211.2 三相電路的計(jì)算11.2.111.2.1 三相電路的負(fù)載連接ABc -、EN所以:間的電壓只有一個(gè)是正常的2 2）斷相380V,380V,其余兩個(gè)等于相電壓

7、大小 220V220V。UA= 0UB=220/ -120V圖 13-三相四線制UB=Up. -120=220. -120oVN圖 13-三相三線制B圖 13-三相四線制等效為星 型連 接形式J|-1;-u1BH口pk、單相負(fù)載如電燈、電爐、單相電動(dòng)機(jī)對于總線路而言，一般單相負(fù)載應(yīng)該盡量均勻分布在各相上。至于連接在火 線與零線之間還是連接在兩根火線之間，取決于負(fù)載的額定電壓要求。二、三相負(fù)載一一如三相電動(dòng)機(jī)、三相變壓器等三相負(fù)載的三個(gè)接線端總與三根火線相連，對于三相電動(dòng)機(jī)而言，負(fù)載的連 接形式由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定。11.2.211.2.2 三相負(fù)載的星型連接一、相線電流1 1 相電流1p每一相負(fù)載上

8、流過的電流2 2 .線電流 h h負(fù)載為線路提供的電流一、對稱負(fù)載星型連接時(shí)的計(jì)算當(dāng)ZA二zB二ZC二Z時(shí)，稱負(fù)載三相對稱。此時(shí)UAN1A 1AN1B 1BNZA|ZA冃zB冃zC冃Z|，則I1AN|=|lBN所以：字字弓(UANUB NUCN)=0ZAZBZCZ可見，當(dāng)三相負(fù)載對稱時(shí)，中線上電流為零，這意味著負(fù)載中點(diǎn)電位與電源 中點(diǎn)電位相等為零，也就是說，此時(shí)中線上的阻抗不論為多大， 無論模型中是否 有中線阻抗都不會影響負(fù)載的額定需求，此時(shí)可采用三相三線制供電（取消中 線）。每一相的電壓、電流的計(jì)算可以參照前面學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行。注意：由于負(fù)載三相對稱，因此可以先計(jì)算出其中任意一相，其他兩相待求

9、量可以通過角度互差 120120 度直接寫出；如果僅僅要求大小關(guān)系，則可以直接利用星型連接時(shí)的相線關(guān)小結(jié)：1UAN=Up1IAN=IIPU,2.2. 中線電流為零3.3. 負(fù)載中點(diǎn)電位與電源中點(diǎn)電位相等，為零4.4. 負(fù)載對稱時(shí)，一般只計(jì)算一相5.5. 相量圖為：、不對稱負(fù)載星型連接時(shí)的計(jì)算方法l lUC N.IC二ICN，ZC，因?yàn)镮UANUBN冃UCN匸Up，|=|lCN|=丨p=| IA|=|lB|屮C|=ll1N -1A1B1C -1A N1BN1CN系A(chǔ)IIUANIIUB N1A 1ANIB IBNZAZB流仍然等于其每一相的相電流。lc= IcN二驢zC，每一相提供給線路的線電因?yàn)?/p>

10、ZA、Z B、Zc互不相等，所以負(fù)載中點(diǎn)電位為UN，對節(jié)點(diǎn)N列寫節(jié)點(diǎn) 電壓方程：UN(111)仏皿皿-ZA+z,zB+ z,zc+ z,ZA+z,zB+ z,zc+ Z,，可以計(jì)算得UANUBNUc NZAz,zB- z,zcz,UN1 1 1-+- +-ZA-乙ZB乙ZcZ,（也可由此得：當(dāng)負(fù)載三相出負(fù)載中點(diǎn)電位： 對稱UN=UN=0)所以當(dāng)三相負(fù)載不對稱時(shí)，負(fù)載中點(diǎn)與電源中點(diǎn)不等位，這樣會使得每一相 負(fù)載上的電壓(相電壓)不再一定滿足負(fù)載的額定要求，從而時(shí)負(fù)載工作不正常, 甚至導(dǎo)致設(shè)備的損壞。此時(shí)采用三相四線制可以解決上述問題，即不取消中線時(shí)，各相由于中線的 存在而各自保持獨(dú)立性，各相的工

11、作狀態(tài)可以分別計(jì)算。小結(jié):1UAN=Up =1IANPU,2 2.當(dāng)采用三相三線制時(shí)，負(fù)載中點(diǎn)電位與電源中點(diǎn)電 位不相等，不為零，即中性點(diǎn)發(fā)生位移3 3 .當(dāng)采用三相四線制時(shí)，中線電流不為零一般采用節(jié)點(diǎn)電壓法計(jì)算4.4. 負(fù)載不對稱時(shí)，5.5. 相量圖為：5 5.在實(shí)際生產(chǎn)中，對稱，因此供電系統(tǒng)均采用三相四線制，且中線上不允許加任何開關(guān)與熔斷器。11.2.311.2.3 三相負(fù)載的三角形連接除了三相異步電動(dòng)機(jī)外。一般的負(fù)載很難保證負(fù)載三相、理想情況下ICB圖 13-三相四線制下的三角形負(fù)載c當(dāng)負(fù)載三相對稱時(shí)，ZA=zB=zC二z此時(shí)負(fù)載的每一相的相電壓為：UBCzo1UAC口UBN= UCN

12、=Ui，負(fù)載的每一相的U相電流為：IAB=，1BC-UCAIC A :z。負(fù)載產(chǎn)生的線電流為:IA=1ABCA(UAB-U31AB- 30zzo-1 -v3UBCZ30廠.oIB=lBC-ICA二；(UAB-UCA)3IBC 301IC- ICA- IBC(UCA- UBC)zzz每一相的電壓、 電流的計(jì)算可以參照前面學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行。 注意： 由于負(fù)載 三相對稱，因此可以先計(jì)算出其中任意一相，其他兩相待求量可以通過角度互差 120120 度直接寫出；如果僅僅要求大小關(guān)系，則可以直接利用相線關(guān)系。小結(jié)：1Up=Ui2 2.三角形對稱負(fù)載提供給線路的線電流比相應(yīng)的相電流滯后30，并大小為其3倍。二、非理想情況下計(jì)算方法Z址竺31CA30P38P38 & &11.311.3 三相功率11.3.111.3.1 功率的計(jì)算一、負(fù)載對稱時(shí)的平均功率1 1 負(fù)載對稱時(shí)的平均功率因?yàn)閷τ趯ΨQ的星型負(fù)載：， /li= .31p,Ui=UP，所以 P=3UPIPCOSp=J3UiIicos:抗角，即相電壓與相電流的相位差。2 2負(fù)載不對稱時(shí)的平均功率UI“3UP,lilp；對于對稱的三角形負(fù)載：lp，其中p為每一相的阻