第十二章三相電路

1、第十二章第十二章 三相電路三相電路12-1 三相電源三相電源12-2 線電壓（電流）與相電壓（電流）線電壓（電流）與相電壓（電流） 的關(guān)系的關(guān)系12-4 不對(duì)稱三相電路的概念不對(duì)稱三相電路的概念12-5 三相電路的功率三相電路的功率12-3 對(duì)稱三相電路的計(jì)算對(duì)稱三相電路的計(jì)算 意意 義義 由三相電源供電的電路，稱為三相電路。三相供由三相電源供電的電路，稱為三相電路。三相供電系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，為各國廣泛采用。電系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，為各國廣泛采用。發(fā)電發(fā)電：相同尺寸的三相發(fā)電機(jī)比單相發(fā)電機(jī)的功率大，：相同尺寸的三相發(fā)電機(jī)比單相發(fā)電機(jī)的功率大，相同功率的三相發(fā)電機(jī)成本低。相同功率的三相發(fā)電機(jī)成本低。

2、輸電：輸電：三相系統(tǒng)比單相系統(tǒng)節(jié)省傳輸線，三相變壓器三相系統(tǒng)比單相系統(tǒng)節(jié)省傳輸線，三相變壓器比比 單相變壓器經(jīng)濟(jì)。單相變壓器經(jīng)濟(jì)。用電：用電：三相電容易產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使三相電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)轉(zhuǎn)三相電容易產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使三相電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)。 本章主要介紹三相電路的一些基本概念和簡單三相本章主要介紹三相電路的一些基本概念和簡單三相電路的計(jì)算。電路的計(jì)算。 AXYCBZSN定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子中放三個(gè)線圈：定子中放三個(gè)線圈：A XB YC Z首端首端末端末端三線圈空間位置三線圈空間位置各差各差120120o o 轉(zhuǎn)子裝有磁極并以轉(zhuǎn)子裝有磁極并以 的速度旋轉(zhuǎn)。三個(gè)的速度旋轉(zhuǎn)。三個(gè)線圈中便產(chǎn)生三個(gè)單相電動(dòng)勢(shì)。

3、線圈中便產(chǎn)生三個(gè)單相電動(dòng)勢(shì)。三相交流發(fā)電三相交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖NS AZBXCYNS AZBXCYNS AZBXCY(1) t=0時(shí)時(shí),A相繞組的感相繞組的感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大。電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大。(2) t = 120時(shí)時(shí),B相繞組的相繞組的感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大。電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大。(3) t = 240時(shí)時(shí),C相繞組的相繞組的感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大。電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大。三相交流發(fā)電三相交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖12.1.2 三相電源的有關(guān)概念三相電源的有關(guān)概念三相電源：由三個(gè)同頻率，初相依次相差三相電源：由三個(gè)同頻率，初相依次相差120120的三個(gè)的三個(gè)電源按一定方式連接而成的一

4、組電源，又叫三相對(duì)稱電源按一定方式連接而成的一組電源，又叫三相對(duì)稱電源。電源。1. 1. 瞬時(shí)值表達(dá)式瞬時(shí)值表達(dá)式A+XuAA、B、C三端為始端三端為始端X、Y、Z三端為末端三端為末端B+YuBC+ZuC221202240AoBoCutUtutUtutUt( )cos( )cos()( )cos()2120oUtcos()2. 波形圖波形圖 t OuAuBuuC3. 相量表示相量表示0120120oAoBoCUUUUUU 特點(diǎn)：特點(diǎn)：00 CBACBA UUUuuu4. 4. 對(duì)稱組的概念對(duì)稱組的概念若三個(gè)電壓若三個(gè)電壓(u1 , u2 , u3)滿足對(duì)稱條件滿足對(duì)稱條件 ，則稱其為一，則稱其

5、為一對(duì)稱組對(duì)稱組若三個(gè)電壓若三個(gè)電壓 (i1 , i2 , i3) 滿足對(duì)稱條件滿足對(duì)稱條件 ，則稱其為一，則稱其為一對(duì)稱組對(duì)稱組正序正序(順序順序)：ABCA負(fù)序負(fù)序(逆序逆序)：ACBA相序的相序的實(shí)際意義實(shí)際意義：對(duì)三相電動(dòng)機(jī)，如果相序反了，就會(huì)反轉(zhuǎn)。：對(duì)三相電動(dòng)機(jī)，如果相序反了，就會(huì)反轉(zhuǎn)。以后如果不加說明，一般都認(rèn)為是正相序。以后如果不加說明，一般都認(rèn)為是正相序。DABC123DACB123正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)5. 對(duì)稱三相電源的對(duì)稱三相電源的相序相序：A UCUBU120120120A UBUCU120120120正相序正相序反相序反相序12.1.3 對(duì)稱三相電源的聯(lián)接對(duì)稱三相電源的聯(lián)接

6、星形星形 ( (Y形形) )名詞介紹：名詞介紹：(1) 端線端線(火線火線)始端始端A, B, C 三端引出線。三端引出線。(2) 中線（零線）中線（零線）中性點(diǎn)中性點(diǎn)N的引出線，的引出線， 無中線。無中線。(4) 相電壓相電壓每相電源的電壓：每相電源的電壓： 線電壓線電壓端線之間的電壓：端線之間的電壓：CACB BA, UUUCBA,UUU(3) 線電流線電流端線上的電流：端線上的電流：CBA , , IIIA IB IC IA IB IC I三角形三角形 ( 形形)ABUBCUCAU關(guān)于關(guān)于 接法還要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：始端末端要依次相連。接法還要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：始端末端要依次相連。正確接法正確接法錯(cuò)誤接

7、法錯(cuò)誤接法I =0, 電源電源內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流0CBA UUUCCBA2 UUUUI 0, 電源內(nèi)部電源內(nèi)部中將會(huì)產(chǎn)生環(huán)流中將會(huì)產(chǎn)生環(huán)流 I I檢驗(yàn)檢驗(yàn): : 將一組三相電源連成三角形時(shí)，應(yīng)先將一組三相電源連成三角形時(shí)，應(yīng)先不完全閉合，留下一個(gè)開口，在開口處接上不完全閉合，留下一個(gè)開口，在開口處接上一個(gè)交流電壓表，測(cè)量回路中總的電壓是否一個(gè)交流電壓表，測(cè)量回路中總的電壓是否為零。如果電壓為零，說明連接正確，然后為零。如果電壓為零，說明連接正確，然后再把開口處接在一起。再把開口處接在一起。V三相負(fù)載的連接三相負(fù)載的連接NA?BZZZC三相電源與三相負(fù)載的連接：三相電源與三相負(fù)載的

8、連接：Y-Y Y- -Y -(1) Y形形12-2 線電壓（電流）與相電壓（電流）線電壓（電流）與相電壓（電流）的關(guān)系的關(guān)系結(jié)論結(jié)論：3=lPUU330330販販販販=-=-=oB B BCCoC C CAAUUUUUUUU330oABA ABUUUU1.1.線電壓與相電壓的關(guān)系線電壓與相電壓的關(guān)系UBCUABUCA線電壓是相電壓的線電壓是相電壓的 倍，且依次倍，且依次超前超前 相位相位3030o o。 3ABCUUU,販NBUBA UNA UCN UBN UCA UBC UBA U0ABBCCAUUU販+=相量圖相量圖(2) 形形oCCAoBCBoABA1201200 UUUUUUUUUUA

9、BUBCUCAplUU 2.2.線電流與線電流與( (流過負(fù)載的流過負(fù)載的) )相電流相電流的關(guān)系的關(guān)系 1）Y形聯(lián)接形聯(lián)接NA? BCZZZA IC IB IN IA IC IB I線電流相電流線電流相電流 2）形聯(lián)接形聯(lián)接BCIABICAIZZZABCABBCCAABBCCAUUUIIIZZZ販販=,120ABBCCAIII,依依次次相相差差A(yù) IC IB I330330330AABCAABBBCABBCCCABCCAIIIIIIIIIIII販販販販販販=-= -=-= -=-= -120120ABBCABCAABIIIII,以以為為參參考考相相量量，有有: :相量圖相量圖:0ABCIII

10、30,ABBCCAIII線線電電流流相相電電流流，且且依依次次滯滯后后于于相相電電流流的的相相位位3 3ABIBCIAIAIBICICAICAIBCIABICAIZZZABCA IC IB I12-3 12-3 對(duì)稱三相電路的計(jì)算對(duì)稱三相電路的計(jì)算Y 聯(lián)接聯(lián)接 Y 聯(lián)接聯(lián)接 聯(lián)接聯(lián)接三相三線制三相三線制Y YY Y 聯(lián)接聯(lián)接三相三線制（無中線）三相三線制（無中線）三相四線制（有中線）三相四線制（有中線）ABC+_+_+NA UB UC UABCZlZlZlAIB IC IZ Z Z N ZN一、三相四線制一、三相四線制Y-Y連接連接Zl 為端線阻抗為端線阻抗Z 為負(fù)載阻抗為負(fù)載阻抗ZN 為中線

11、上的阻抗為中線上的阻抗1.電路電路2. 利用結(jié)點(diǎn)電壓法求利用結(jié)點(diǎn)電壓法求 ，設(shè)，設(shè)Z=Z+Zl，以，以N為參考結(jié)點(diǎn)為參考結(jié)點(diǎn)N NU31100CABN NABCNABCN NUUUUUUUZZZZZZUUUU()()而而N與與N為等電位點(diǎn)為等電位點(diǎn)N與與N為等電位點(diǎn)為等電位點(diǎn)N與與N可以短接，對(duì)稱三相電路可以化為單相計(jì)算可以短接，對(duì)稱三相電路可以化為單相計(jì)算以以A相為例相為例120120AAlBACAUIZZZZIIII, 電電路路對(duì)對(duì)稱稱3. 三相四線制的特三相四線制的特點(diǎn)點(diǎn)1） ，N與與N為等電位點(diǎn)，短路處理，化為單相為等電位點(diǎn)，短路處理，化為單相 計(jì)算；計(jì)算；2）中線電流）中線電流 電流

12、為電流為0，可開路處理，可開路處理 三相四線制三相四線制三相三線制三相三線制3）在低壓生活端，為了防止電路不對(duì)稱，一定要接中）在低壓生活端，為了防止電路不對(duì)稱，一定要接中線（要接粗線，并且中線上一定不能接保險(xiǎn)絲）線（要接粗線，并且中線上一定不能接保險(xiǎn)絲）0N NU0NABCIIIIN+NA UBN UNC UNZZZBA ICB IAC IZlBZlACA IZ lY-Y-聯(lián)接聯(lián)接二、三角形電源與星形負(fù)載（二、三角形電源與星形負(fù)載（ Y Y）oCCNoBBNoAAN303130313031 UUUUUU+ABCBUCUAUBA UBC UA IB IC ICA U+ABCNA UBN UNC

13、UBA UBC UCA UA IB IC INZlBZlACA IACB+_BA UBC UAC UNZZZZl+NA UBN UNC UNZlBZlACA INZlZZZACB+NA UA IANNAZZl(ANAAllUU30IZZ3 ZZ）ACB+_BA UBC UAC UZlBZlACA IZZZBA ICB IAC IABA130 ,3IIABABUZI 連接連接方法：方法： 連接連接 Y-Y 連接連接一、對(duì)稱三相電路的功率一、對(duì)稱三相電路的功率12-5 12-5 三相電路的功率三相電路的功率 設(shè)：設(shè)：UP 為相電壓有效值；為相電壓有效值；IP為相電流有效值為相電流有效值 Ul 為線

14、電壓有效值；為線電壓有效值；Il 為線電流有效值為線電流有效值瞬時(shí)功率瞬時(shí)功率p(t) p(t)=pA(t)+ pB(t)+ pC(t)設(shè)：設(shè)：22APAPuUt iItcos,cos()21202120CPCPuUtiItcos(),cos()22AAAPPppppp tuiU IttU IU It( )coscos()coscos()2120120BBBPPptuiU Itt( )cos() cos() 2120120CCCPPptuiU Itt( )cos() cos() 2120ppppU IU Itcoscos()21202120BPBPuUtiItcos(),cos()2120pp

15、ppU IU Itcoscos()3ABCPPp tp tp tU I( )( )( )cos 此式表明對(duì)稱三相電路的瞬時(shí)功率為一常量，表明此式表明對(duì)稱三相電路的瞬時(shí)功率為一常量，表明三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩恒定，這對(duì)于發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩恒定，這對(duì)于發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)非常有利，是三相電路的優(yōu)點(diǎn)之一。定運(yùn)轉(zhuǎn)非常有利，是三相電路的優(yōu)點(diǎn)之一。 決定于負(fù)載性質(zhì)，而與連接方式無關(guān)決定于負(fù)載性質(zhì)，而與連接方式無關(guān)故三相總功率故三相總功率 ：P=3UpIpcos = UlIlcos 32、對(duì)稱三相電路的平均功率（有功功率）、對(duì)稱三相電路的平均功率（有功功率）13plpl UU II:,負(fù)負(fù)載載

16、接接成成Y Y形形13plpl UU II:,負(fù)負(fù)載載接接成成 形形TPP01P=p(t)dt=3U I cos T 平平均均功功率率：也可通過單相有功功率來求平均功率也可通過單相有功功率來求平均功率3pppppP =U I cosPU I cos 若用線電壓和線電流來表示功率：若用線電壓和線電流來表示功率：儀器銘牌上標(biāo)的都是線電壓、線電流。儀器銘牌上標(biāo)的都是線電壓、線電流。3、無功功率、無功功率ppllQ=3U I sin = 3U I sin4、視在功率、視在功率ppllS=3U I = 3U I()P P三三相相負(fù)負(fù)載載功功率率因因素素： c co os s = =不不對(duì)對(duì)稱稱時(shí)時(shí) 無無

17、意意義義S S二、三相電路功率的測(cè)量二、三相電路功率的測(cè)量 1. 瓦特計(jì)瓦特計(jì)*IU+-ZSPjQ復(fù)復(fù)功功率率：2. 三相四線制三相四線制三三相相負(fù)負(fù)載載W1*W2*W3*ABCNAIBICIAANAABBNBBCCNCCABCAPUIBPUICPUIPPPPcoscoscos相相有有功功：相相有有功功：相相有有功功：總總的的有有功功：若負(fù)載對(duì)稱，則三個(gè)表若負(fù)載對(duì)稱，則三個(gè)表的讀數(shù)相等。的讀數(shù)相等。3. 三相三線制（兩瓦計(jì)法）三相三線制（兩瓦計(jì)法）三三相相負(fù)負(fù)載載W1*W2*ABCAIBICI說明：接兩功率表的電流線圈分別與任意兩相電源說明：接兩功率表的電流線圈分別與任意兩相電源串接，電壓線圈的非標(biāo)記端共同接入第三相電源的串接，電壓線圈的非標(biāo)記端共同接入第三相電源的端線上。端線上。結(jié)論：三相總有功功率結(jié)論：三相總有功功率P=P1+P2，為兩表的代數(shù)和，為兩表的代數(shù)和，一只功率表的讀數(shù)無意義。，一只功率表的讀數(shù)無意義。條件：三相負(fù)載無論對(duì)稱與否，兩瓦計(jì)法都適用，條件：三相負(fù)載無論對(duì)稱與否，兩瓦計(jì)法都適用，并且與負(fù)載的連接方式無關(guān)。并且與負(fù)載的連接方式無關(guān)。三三相相負(fù)負(fù)載載W1*W2*ABC