電路分析基礎09三相電路new

1、第第9 9章章 三相交流電路三相交流電路9.1 9.1 三相電源三相電源9.2 9.2 對稱三相電路對稱三相電路 9.3 9.3 不對稱三相電路示例不對稱三相電路示例 9.4 9.4 三相電路的功率三相電路的功率 一、對稱三相電源的產(chǎn)生一、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通常由三相發(fā)電機產(chǎn)生，三相繞組在空間互差120，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，在三相繞組中產(chǎn)生感應電壓，從而形成對當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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。稱三相電源。NSw wAZBXCY三相發(fā)電機示意圖三相發(fā)電機示意圖9.1 9.1 三相電源三相電源1. 瞬時值表達式瞬時值表達式)120cos

2、(2)()120cos(2)(cos2)(oCoBAtUtutUtutUtuwwwA+XuAB+YuBC+ZuC2. 波形圖波形圖w w t OuAuBuuC3.相量表示相量表示oCoBoA1201200UUUUUUA UB UC U1201201204.對稱三相電源的特點對稱三相電源的特點00)()()( CBACBAUUUtututu正序正序(順序順序)：ABCA負序負序(逆序逆序)：ACBAABC相序的實際意義：對三相電動機，如果相序反了，就會反轉(zhuǎn)。相序的實際意義：對三相電動機，如果相序反了，就會反轉(zhuǎn)。以后如果不加說明，一般都認為是正相序。以后如果不加說明，一般都認為是正相序。ACBDA

3、BC123DACB123正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)5.對稱三相電源的對稱三相電源的相序相序：三相電源中各相電源達到最大值的先：三相電源中各相電源達到最大值的先后順序。后順序。 三相制相對于單相制在發(fā)電、輸電、用電方面有很多優(yōu)點，三相制相對于單相制在發(fā)電、輸電、用電方面有很多優(yōu)點，主要有：主要有：(1) 三相發(fā)電機比單相發(fā)電機輸出功率高。三相發(fā)電機比單相發(fā)電機輸出功率高。(3) 性能好：三相電路的瞬時功率是一個常數(shù)，對三相電性能好：三相電路的瞬時功率是一個常數(shù)，對三相電動機來說，意味著產(chǎn)生機接轉(zhuǎn)矩均勻，電機振動小。動機來說，意味著產(chǎn)生機接轉(zhuǎn)矩均勻，電機振動小。(2) 經(jīng)濟：在相同條件下經(jīng)濟：在相同條件下(

4、輸電距離，功率，電壓和損失輸電距離，功率，電壓和損失)三相供電比單相供電省銅。三相供電比單相供電省銅。 (4) 三相制設備三相制設備(三相異步電動機，三相變壓器三相異步電動機，三相變壓器)簡單，易于簡單，易于 制造，工作經(jīng)濟、可靠。制造，工作經(jīng)濟、可靠。由于上述的優(yōu)點，三相制得到廣泛的應用。由于上述的優(yōu)點，三相制得到廣泛的應用。6.三相制的優(yōu)點。三相制的優(yōu)點。二、對稱三相電源的聯(lián)接二、對稱三相電源的聯(lián)接星形聯(lián)接星形聯(lián)接(Y接接)：把三個繞組的末端：把三個繞組的末端 X, Y, Z 接在一起，接在一起，把始端把始端 A,B,C 引出來。引出來。+ANX+BY+CZA UB UC U1.聯(lián)接方式聯(lián)

5、接方式A+X+BCYZABCNA UB UC UBA UBC UCA UA IB IC I三角形聯(lián)接三角形聯(lián)接( 型聯(lián)接型聯(lián)接)：三個繞組始、末端順次相接。：三個繞組始、末端順次相接。+AXBYCZA UB UC U+A+X+BCYZABCB UC UA UBA UBC UA IB IC ICA U名詞介紹：名詞介紹： 端線端線(火線火線)：A, B, C 三端引出線。三端引出線。 中線：中性點引出線中線：中性點引出線(接地時稱地線接地時稱地線)， 型聯(lián)接型聯(lián)接無中線。無中線。 相電壓：每相電源相電壓：每相電源(負載負載)的電壓的電壓 相電流：流過每相電源相電流：流過每相電源(負載負載)的電流

6、的電流 線電壓：火線與火線之間的電壓線電壓：火線與火線之間的電壓 線電流：流過火線的電流：線電流：流過火線的電流：Y接：接： 接：接： 接：接：CACB BA, UUUNCNBNA, UUUCACB BA, UUUCBA, IIIY接：接：CBA, IIICACB BA, III(1) Y接接2.對稱三相電源線電壓與相電壓的關系。對稱三相電源線電壓與相電壓的關系。A+X+BCYZABCNA UB UC UBA UBC UCA UA IB IC IoCCNoBBNoANA120 120 0 UUUUUUUUU設設利用相量圖得到相電壓和線電壓之間的關系：利用相量圖得到相電壓和線電壓之間的關系：30

7、o30o30oNA UBN UCN UBA UBC UCA UBA UBC UCA UNA UBN UCN UNACNCACNNBCBBNNABAUUUUUUUUUooo3031200UUUooo903120120UUUooo15030120UUU結(jié)論：結(jié)論：對對Y接法的對稱三相電源接法的對稱三相電源 所謂的所謂的“對應對應”：對應相電壓用線電壓的：對應相電壓用線電壓的 第一個下標字母標出。第一個下標字母標出。(1) 相電壓對稱，則線電壓也對稱。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線電壓相位領先對應相電壓30o。 .3 ,3 )2(plUU 即即倍倍的的線線電電壓壓大大

8、小小等等于于相相電電壓壓CNCANBCBNABA UUUUUU 上面討論的是電源側(cè)線電壓與相電壓的情況，對于上面討論的是電源側(cè)線電壓與相電壓的情況，對于負載端來說，如果負載相電壓對稱，則情況完全類似。負載端來說，如果負載相電壓對稱，則情況完全類似。(2) 接接oCCAoBCBoABA1201200 UUUUUUUUUA+X+BCYZABCB UC UA UBA UBC UA IB IC ICA U即線電壓等于對應的相電壓。即線電壓等于對應的相電壓。關于關于 接還要強調(diào)一點：始端末端要依次相連。接還要強調(diào)一點：始端末端要依次相連。正確接法正確接法錯誤接法錯誤接法I=0 , 接電源中不會產(chǎn)生環(huán)流。

9、接電源中不會產(chǎn)生環(huán)流。注意：注意：A UB UC U I0CBA UUUCCBA2 UUUUA UB UC U IC U總總 UI不等于不等于0 , 接電源中將會產(chǎn)生環(huán)流。接電源中將會產(chǎn)生環(huán)流。9.2 9.2 對稱三相電路對稱三相電路 一、對稱三相負載及其聯(lián)接一、對稱三相負載及其聯(lián)接1.對稱三相負載的聯(lián)接：對稱三相負載的聯(lián)接：Y型和型和 型聯(lián)接方式型聯(lián)接方式ABCNA IB IC IN IZZZABCA IB IC IZZZBA ICB IAC I2.對稱三相電路：由對稱三相電源和對稱三相負載聯(lián)接而成。對稱三相電路：由對稱三相電源和對稱三相負載聯(lián)接而成。按電源和負載的不同聯(lián)接方式可分為按電源和

10、負載的不同聯(lián)接方式可分為YY，Y0 Y0，Y ， Y， 等。等。二、對稱三相電路的計算二、對稱三相電路的計算對稱三相電路的計算方法是一相計算法。對稱三相電路的計算方法是一相計算法。1.YY接接(三相三線制三相三線制)， Y0 Y0(三相四線制三相四線制)+_+_+NnZZZA UB UC UA IB IC IABCabcZZUUUUUU | 120 120 oCoBA設設+_+_+NnZZZA UB UC UA IB IC IABCabc以以N點為參考點，對點為參考點，對n點列點列寫節(jié)點方程：寫節(jié)點方程：CBAnN111)111( UZUZUZUZZZ0 0)(13nNCBAnN UUUUZU

11、Z因因N，n兩點等電位，可將其短路，且其中電流為零。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一相電路的計算。當求這樣便可將三相電路的計算化為一相電路的計算。當求出相應的電壓、電流后，再由對稱性，可以直接寫出其出相應的電壓、電流后，再由對稱性，可以直接寫出其它兩相的結(jié)果。它兩相的結(jié)果。+_+_+NnZZZA UB UC UA IB IC IABCabc只需取一相計算：只需取一相計算：+A UA IANnaZanAA()|UUUIZZZ 由對稱性可寫出：由對稱性可寫出：BB(120)|UUIZZ CC(120)|UUIZZ 結(jié)論：結(jié)論：有無中線對電路情況沒有影響。沒有中

12、線有無中線對電路情況沒有影響。沒有中線(YY接，接，三相三線制三相三線制)，可將中線連上。因此，可將中線連上。因此， YY接電路與接電路與Y0Y0接接(有中線有中線)電路計算方法相同。且中線有阻抗時可電路計算方法相同。且中線有阻抗時可短路掉。短路掉。 對稱情況下，各相電壓、電流都是對稱的，只要算出某對稱情況下，各相電壓、電流都是對稱的，只要算出某一相的電壓、電流，則其他兩相的電壓、電流可直接寫一相的電壓、電流，則其他兩相的電壓、電流可直接寫出。出。 UnN=0，中線電流為零。，中線電流為零。2.Y 聯(lián)聯(lián)接接+_+_+NZZZA UB UC UA IB IC IABCabcab Ibc Ica

13、IoabABobcBCocaCA3303903150UUUUUUUUU負載上相電壓與線電壓相等：負載上相電壓與線電壓相等：ZZUUUUUU | 120 120 oCoBA設設+_+_+NZZZA UB UC UA IB IC IABCabcab Ibc Ica IZUZUIZUZUIZUZUI ocacaobcbcoabab150|390|330|3計算相電流：計算相電流：線電流：線電流：ocabccaCobcabbcBoabcaabA303303303 IIIIIIIIIIII30o30o30o30oab Ibc Ica IA IB IC I結(jié)論：結(jié)論：(1) 負載上相電壓與線電壓相等，且對

14、稱。負載上相電壓與線電壓相等，且對稱。(2) 線電流與相電流也是對稱的。線電流大小是相電線電流與相電流也是對稱的。線電流大小是相電流的流的 倍，相位落后相應相電流倍，相位落后相應相電流30。3故上述電路也可只計算一相，根據(jù)對稱性即可得到其余故上述電路也可只計算一相，根據(jù)對稱性即可得到其余兩相結(jié)果。兩相結(jié)果。+A UA IANnaZ/3+_+_+NZZZA UB UC UA IB IC IABCabcab Ibc Ica In小結(jié)：小結(jié)：1.三相電壓、電流均對稱。三相電壓、電流均對稱。負載為負載為Y接接.30 ,3o相相位位領領先先線線電電壓壓大大小小為為相相電電壓壓的的線電流與對應的相電流相同

15、。線電流與對應的相電流相同。負載為負載為 接接.30 ,3o相相位位滯滯后后線線電電流流大大小小為為相相電電流流的的線電壓與對應的相電壓相同。線電壓與對應的相電壓相同。ZUZUZUI |333/AanA+A UA IANnaZ/3ZUII ooAab30|33031ooanab303303 UUU(1) 將所有三相電源、負載都化為等值將所有三相電源、負載都化為等值YY接電路；接電路； (2) 連接各負載和電源中點，中線上若有阻抗可不計；連接各負載和電源中點，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：畫出單相計算電路，求出一相的電壓、電流：(4) 根據(jù)根據(jù) 、Y接接

16、線量、相量之間的關系，求出原電路的線量、相量之間的關系，求出原電路的電流電壓。電流電壓。(5) 由對稱性，得出其它兩相的電壓、電流。由對稱性，得出其它兩相的電壓、電流。2.對稱三相電路的對稱三相電路的一般計算方法一般計算方法一相電路中的電壓為一相電路中的電壓為Y接時的相電壓。接時的相電壓。一相電路中的電流為線電流。一相電路中的電流為線電流。例：例：（略）（略）ABCZZZZlZlZl已知對稱三相電源線電壓為已知對稱三相電源線電壓為380V，Z=6.4+j4.8 ， Zl =3+j4 求負載求負載Z的相電壓、線電壓和線電流。的相電壓、線電壓和線電流。解：解：NA U+A+BN+CBN UCN U

17、ZlZlZlZZZ+NA UA IANnaZZl+NA UA IANnaZZlV03220V 0380oANoAB UU則則設設 A3.171 .1743.188.12 03220j8.89.4 03220ooooANA lZZUIV 2 .368 .1369 .3683.171 .17oooAan ZIUV 2 . 69 .236V 2 . 68 .1363303oooanab UU例：例： （略）（略）ABCA IZZZABCYA IZZZ一對稱三相負載分別接成一對稱三相負載分別接成Y接和接和 接。分別求線電流。接。分別求線電流。解：解： ZUIANAY ZUZUIANANA33/ YII

18、3 應用：應用：Y- 降壓起動。降壓起動。例例. 如圖對稱三相電路，電源線電壓為如圖對稱三相電路，電源線電壓為380V，Z1=10 53.1 ，Z2= j50 ， ZN=1+ j2 。求：線電流、相電流求：線電流、相電流.+_+NACBZ1Z2ZNN AI AI AI ANU解：解： V 03380 V0220oABoAN UU設設+_Z1 ANU AI AI AI32Z+_Z1 ANU AI AI AI32Z22150j33ZZ oANoAo1220 02253.1 A13.2j17.6A10 53.1UIZ j13.2A3/50j0220 o2ANA ZUIA4 .189 .13 oAAA

19、 III根據(jù)對稱性，得根據(jù)對稱性，得B、C相的線電流、相電流：相的線電流、相電流：A6 .1019 .13A4 .1389 .13oCoB IIA9 .6622 A1 .17322 A1 .5322 :oCoBoA III第一組負載的三相電流第一組負載的三相電流A12013.2 A013.2 A12013.230 31 :oCA2oBC2ooAAB2 IIII第二組負載的相電流第二組負載的相電流（中點位移中點位移）+_+_+NNZNZaZbZcAN UCN UBN U當三相負載當三相負載Za、Zb、 Zc不相同。不相同。N N0U 三個相電流不對稱，中線電流不為零。故：三個相電流不對稱，中線電

20、流不為零。故：此時負載各相電壓不再對稱。此時負載各相電壓不再對稱。電源不對稱程度小電源不對稱程度小(由系統(tǒng)保證由系統(tǒng)保證)。負載不對稱情況很多。負載不對稱情況很多。不對稱不對稱9.3 9.3 不對稱三相電路示例不對稱三相電路示例 例例1.照明電路照明電路:(1) 正常情況下，三相四線制，中線阻抗約為零。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。每相負載的工作情況相對獨立。(2) 假設中線斷了假設中線斷了(三相三線制三相三線制), A相電燈沒有接入電路相電燈沒有接入電路(三相不對稱三相不對稱)燈泡未在額定電壓下工作，燈光昏暗。燈泡未在額定電壓下工作，燈光昏暗。ACBNN

21、ACBN(3) A相短路相短路超過燈泡的額定電壓，燈泡可能燒壞。超過燈泡的額定電壓，燈泡可能燒壞。結(jié)論：結(jié)論：(a) 照明中線不裝保險，并且中線較粗。一是減少損耗，照明中線不裝保險，并且中線較粗。一是減少損耗，二是加強強度二是加強強度(中線一旦斷了，負載就不能正常工作中線一旦斷了，負載就不能正常工作)。(b) 要消除或減少中點的位移，盡量減少中線阻抗，然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，應適而從經(jīng)濟的觀點來看，中線不可能做得很粗，應適當調(diào)整負載，使其接近對稱情況。當調(diào)整負載，使其接近對稱情況。ACBN1. 對稱三相電路的平均功率對稱三相電路的平

22、均功率P9.4 9.4 三相電路的功率三相電路的功率 對稱三相負載對稱三相負載Z Pp=UpIpcos 三相總功率三相總功率 P=3Pp=3UpIpcos plplIIUU ,3 :Y接接plplIIUU3 , : 接接注意：注意： 為相電壓與相電流的相位差角為相電壓與相電流的相位差角(相阻抗角相阻抗角)，不要誤以，不要誤以為為 是線電壓與線電流的相位差。是線電壓與線電流的相位差。2. 無功功率無功功率Q=QA+QB+QC= 3QpIUIUQllppsin3sin3 3. 視在功率視在功率4. 瞬時功率瞬時功率)sin(2 sin2 AAtIitUu 設設)2(cos cos )sin( sin2 AAAtUIttUIiup 則則單相：瞬時功率脈動單相：瞬時功率脈動三相：瞬時功率平穩(wěn)，三相：瞬時功率平穩(wěn)， 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 m p可以得到均衡的機械力矩?？梢缘玫骄獾臋C械力矩。)1202(cos cos)1202(cos cos)2(cos cosoCCCoBBBAAA w w w w w w tUIUIiuptUIUIiuptUIUIiupABC3cosppppUI （常數(shù)）（常數(shù)）w wtpO3UIcos pw w tOUIcos 求：線電流和電源發(fā)出總功率求：線電流和電源發(fā)出總功率.解：解：例：例： Ul =380V，Z1=30+j40 ，電動機，電動機 P=1700W，cos