電路分析_第11章

1、第十一章第十一章 三三 相相 電電 路路 目前，世界各國的電力系統(tǒng)中電能的生產(chǎn)、傳輸和供目前，世界各國的電力系統(tǒng)中電能的生產(chǎn)、傳輸和供電方式絕大多數(shù)都是采用三相制。這種供電制在發(fā)電、電方式絕大多數(shù)都是采用三相制。這種供電制在發(fā)電、輸配電和用電方面有很多優(yōu)點(diǎn)。三相電力系統(tǒng)是由三相輸配電和用電方面有很多優(yōu)點(diǎn)。三相電力系統(tǒng)是由三相電源、三相負(fù)載和三相輸電線路三部分組成。這種供電電源、三相負(fù)載和三相輸電線路三部分組成。這種供電系統(tǒng)就叫做三相交流電路或簡稱三相電路。系統(tǒng)就叫做三相交流電路或簡稱三相電路。 11-1 11-1 三相電源三相電源對(duì)稱三相電源是由三個(gè)頻率相同，幅值相等，而初相依次相對(duì)稱三相電源

2、是由三個(gè)頻率相同，幅值相等，而初相依次相差差 的三個(gè)正弦電壓源，按一定方式聯(lián)接而成，這三個(gè)電的三個(gè)正弦電壓源，按一定方式聯(lián)接而成，這三個(gè)電壓源依次稱為壓源依次稱為A相、相、B相和相和C相。相。 120120cos2240cos2120cos2cos2CBAtUtUutUutUu+uA+uB+uC(a) 三相電壓源0UUA120 UUB120 UUC相量形式相量形式AuBuCuto2uAUCUBUo0)1 ()(232123211201200jjUeeeUUUUjjjCBA0CBAuuuAUa2 AUa 23211201jaa單位相量算子單位相量算子0UUA120 UUB120 UUCX, Y,

3、 Z 接在一起的點(diǎn)稱為Y聯(lián)接對(duì)稱三相電源的中性點(diǎn)，用N表示。（1）星形聯(lián)接(Y聯(lián)接)+ANX+BY+CZAUBUCU+ABCNAUBUCU-11-2 11-2 三相電路的聯(lián)接及性能三相電路的聯(lián)接及性能1. 1. 三相電源的聯(lián)接三相電源的聯(lián)接（2）三角形聯(lián)接(聯(lián)接)三角形聯(lián)接的對(duì)稱三相電源沒有中點(diǎn)。+AXBYCZAUBUCU+X+CYZABCBUCUAU2. 2. 三相負(fù)載及其聯(lián)接三相負(fù)載及其聯(lián)接(1) 星形聯(lián)接CBAZZZ 當(dāng)當(dāng)稱三相對(duì)稱負(fù)載 三相電路的負(fù)載由三部分組成，其中每一部分稱為一相負(fù)載，三相負(fù)載也有二種聯(lián)接方式。ABCNZAZCZBABCNZAZCZB(2) 三角形聯(lián)接ABCZBCZ

4、CAZABABCZBCZCAZABCABCABZZZ 當(dāng)當(dāng)稱三相對(duì)稱負(fù)載3. 3. 三相電路三相電路 三相電路就是由對(duì)稱三相電源和三相負(fù)載聯(lián)接起來所組成的系統(tǒng)。工程上根據(jù)實(shí)際需要可以組成：電源YY負(fù)載電源Y負(fù)載當(dāng)電源和負(fù)載都對(duì)稱時(shí)，稱為對(duì)稱三相電路。三相四線制三相四線制YYYZZZN+AN+B+CAUBUCU三相三線制三相三線制ZZZ+A+B+CAUBUCU+ANX+BY+CZAUBUCU+AXBYCZAUBUCU+端線(火線)：始端A, B, C 三端引出線。中線：中性點(diǎn)N引出線， 連接無中線。4 4 線電壓線電壓( (電流電流) )與相電壓與相電壓( (電流電流) )的關(guān)系的關(guān)系相電壓：每

5、相電源的電壓。線電壓：端線與端線之間的電壓。CACB BA,UUUCBA,UUU+AXBYCZAUBUCU+ANX+BY+CZAUBUCUBAUBAUBCUBCUCAUCAU線電流：流過端線的電流。CBAIII,AIBICIAIBICIABCZBCZCAZABABCNZAZCZB負(fù)載的相電壓：每相負(fù)載上的電壓。負(fù)載的線電壓：負(fù)載端線間的電壓。,NCNBNAUUU,ACCBBAUUU,ACCBBAUUU線電流：流過端線的電流。CBAIII,相電流：流過每相負(fù)載的電流。cabcabcbaIIIIII, ,NBU+-ACU+-AIAIaIabI Y聯(lián)接oCCNoBBNoANA120 120 0UUU

6、UUUUUU設(shè)設(shè)+A+B+CAUBUCUBAUBCUCAUAIBICIoooBNA BAN0120330UUUUUU（1) 1) 相電壓和線電壓的關(guān)系相電壓和線電壓的關(guān)系oooCNBCBNoooANCACN12012039012003150UUUUUUUUUUUUBNU利用相量圖得到相電壓和線電壓之間的關(guān)系：線電壓對(duì)稱(大小相等，相位互差120o)一般表示為：BAU30oNAUBNUCNU30o30oBCUCAUNAUBNUCNUBAUBCUCAUo CNCAo BNCBo ANBA303303303UUUUUU聯(lián)接oCoBoA120 120 0UUUUUU設(shè)設(shè)oCCAoBCBoABA1201

7、200UUUUUUUUU線電壓等于對(duì)應(yīng)的相電壓以上關(guān)于線電壓和相電壓的關(guān)系也適用于對(duì)稱星型負(fù)載和三角型負(fù)載。注意+AXBYCZAUBUCU+BAUBCUCAUCIAIBI(2) (2) 相電流和線電流的關(guān)系相電流和線電流的關(guān)系Y聯(lián)接時(shí)，線電流等于相電流。ZZZN+N+AUBUCUAIBICINIY聯(lián)接ZUZUINANAA33/ZUBA030)3(30303abI+AUBUCU+AIBICIZZZabIbcIcaI0303ZUA聯(lián)接的對(duì)稱電路：.33 ) 1 (plII 即即 倍,倍,的的線電流大小等于相電流線電流大小等于相電流(2) 線電流相位滯后對(duì)應(yīng)相電流30o。 Z/3Z/3Z/3NCBA

8、ZUIabA聯(lián)接11-3 11-3 對(duì)稱三相電路的計(jì)算對(duì)稱三相電路的計(jì)算以以N N為參考結(jié)點(diǎn)為參考結(jié)點(diǎn))(1)31(CBAlNNlNUUUZZUZZZ0NNU線電流等于相電流線電流等于相電流lAlNNAAZZUZZUUIAlBBIaZZUI2AlCCIaZZUI2(1)0NABCAIIIIIaaZZZN+N+AUBUCUAIBICINIZlZlZlZNAABBCC由于三相電源、三相負(fù)載對(duì)稱，所以相電流構(gòu)成對(duì)稱組。只要由于三相電源、三相負(fù)載對(duì)稱，所以相電流構(gòu)成對(duì)稱組。只要分析計(jì)算三相中的任一相，而其他兩相的電壓、電流就能按對(duì)分析計(jì)算三相中的任一相，而其他兩相的電壓、電流就能按對(duì)稱順序?qū)懗?。這就是

9、對(duì)稱三相電路歸結(jié)為一相的計(jì)算方法。稱順序?qū)懗?。這就是對(duì)稱三相電路歸結(jié)為一相的計(jì)算方法。 對(duì)對(duì)于其他連接方式的對(duì)稱三相電路，可以根據(jù)星形和三角形的等于其他連接方式的對(duì)稱三相電路，可以根據(jù)星形和三角形的等效互換，化成對(duì)稱的效互換，化成對(duì)稱的Y YY Y三相電路，然后用歸結(jié)為一相的計(jì)算三相電路，然后用歸結(jié)為一相的計(jì)算方法。方法。 例例10-2 10-2 三相電源輸出線上接兩組負(fù)載，三相電源輸出線上接兩組負(fù)載，1 1接成星形，每相阻抗接成星形，每相阻抗Z Zl l12+j1612+j16。2 2接成三接成三角形，每相阻抗角形，每相阻抗Z Z2 2=48=48十十j36j36，三根輸電線的，三根輸電線的

10、阻抗均為阻抗均為Z ZL L1+j21+j2。對(duì)稱三相電源的線電壓。對(duì)稱三相電源的線電壓為為380v380v，求各線電流及各負(fù)載的相電流。，求各線電流及各負(fù)載的相電流。解解: :將將 負(fù)負(fù)載等效變換成載等效變換成Y Y負(fù)載負(fù)載1216)3648(312312jjZZNABCN2Z1ZlZN 23IABCNAIBICI1Z2ZlZABC1AI1BI1CI21I22I2AI1AI2AIAIAlZ2Z1ZANAU1212ZZZZZUIlAA3 .4897.1712161612)1216)(1612(210220jjjjj217.97168.3BAIa I負(fù)載負(fù)載1 1的相電流為的相電流為4 .560

11、8. 93 .4897.17456 .399 .36202121AAIZZZI211119.08176.49.08 63.6BACAIa IIaI1AI2AIAIAlZ2Z1ZANAU設(shè)設(shè)022003380AU17.97 71.7CAIaI負(fù)載負(fù)載2 2的線電流為的線電流為負(fù)載端線電壓負(fù)載端線電壓111120 53.1 (9.0856.49.08176.4 )314 26.7A BABUZ IZ I 2 .1023. 59 .36607 .26314221ZUIBA8 .10923. 52 .13023. 5212321222IaIIaI23IABCNAIBICI1Z2ZlZABC1AI1BI

12、1CI21I22I2AI11-4 11-4 不對(duì)稱三相電路的概念不對(duì)稱三相電路的概念CBACCBBAANNYYYYUYUYUUS打開打開(不接中線不接中線)0NNU合上合上S(接上中線接上中線)0NZ0NNU由于相電流不對(duì)稱，由于相電流不對(duì)稱，中線電流一般不為零中線電流一般不為零0CBANIIIIZAN+N+AUBUCUAIBICINISZBZc 當(dāng)負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，中線的存在使三相電路相當(dāng)于三個(gè)獨(dú)當(dāng)負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，中線的存在使三相電路相當(dāng)于三個(gè)獨(dú)立的單相電路，這時(shí)盡管負(fù)載不對(duì)稱，各相負(fù)載的相電壓仍立的單相電路，這時(shí)盡管負(fù)載不對(duì)稱，各相負(fù)載的相電壓仍然對(duì)稱并等于電源相電壓然對(duì)稱并等于電源相電壓. 從

13、而保證了負(fù)載在不對(duì)稱情況下正從而保證了負(fù)載在不對(duì)稱情況下正常工作。常工作。不對(duì)稱三相電路不對(duì)稱三相電路, 中線電流不等于零，則中線不可省去，必中線電流不等于零，則中線不可省去，必須采用三相四線制，否則會(huì)使用電設(shè)備得不到正常工作時(shí)所須采用三相四線制，否則會(huì)使用電設(shè)備得不到正常工作時(shí)所需的相電壓。照明電路的負(fù)載就屬于不對(duì)稱負(fù)載，必須采用需的相電壓。照明電路的負(fù)載就屬于不對(duì)稱負(fù)載，必須采用四線制。四線制。例10-3 對(duì)稱三相四線制電源，電源電壓有效值為對(duì)稱三相四線制電源，電源電壓有效值為220 v，Z1=12+j5 , Z0 = 3 , Z2-j120 。單相負(fù)載單相負(fù)載R接在接在A相與中線相與中線

14、之間，其功率為之間，其功率為l 650 W求電流求電流 中線電流中線電流 。CBAIIINIABCNAIBICI2Z1Z0ZRNII40323jZZ00I2NABCNAIBICI3Z1Z0ZRNI1N3N0I1AI1BI1CI003131116 . 365.1540512)40)(512(0220jjjjZZZZUINAA2NABCNAIBICI3Z1Z0ZRNI1N3N0I1AI1BI1CI根據(jù)對(duì)稱性根據(jù)對(duì)稱性00016 .12365.151206 . 365.15BBII00014 .11665.151206 . 365.15CCIIWIUPRANR1650AUPIANRR5 . 7220

15、1650AIR005 . 7 000143. 21 .2305 . 76 . 36 .15RAAIIIAIIIRN0005 . 7 例例10-3 10-3 電路是一種測(cè)定相序的儀器，稱為相序指示器。電路是一種測(cè)定相序的儀器，稱為相序指示器。電阻電阻R R用兩個(gè)相同的燈泡代替。如果使用兩個(gè)相同的燈泡代替。如果使1/1/ C CR R，試說明在，試說明在相電壓對(duì)稱的情況下，如何根據(jù)兩個(gè)燈泡的亮度確定電源的相電壓對(duì)稱的情況下，如何根據(jù)兩個(gè)燈泡的亮度確定電源的相序。相序。2()N NABCj CGUj CUG UU（）設(shè)設(shè)0UUA4 .10863. 0)6 . 02 . 0(2)(2UUjGCjUaU

16、aGUCjUAAANN5 .1015 . 1UUUUNNBNNB4 .1334 . 0UUUUNNCNNCUUNB5 . 1UUNC4 . 0N+N+AUBUCURRABC11-5 11-5 三相電路的功率三相電路的功率CCCBBBAAACBAcoscoscosIUIUIUPPPP三相負(fù)載吸收的總有功功率等于各相有功功率之和三相負(fù)載吸收的總有功功率等于各相有功功率之和對(duì)稱負(fù)載對(duì)稱負(fù)載cos3ppIUP Y 聯(lián)接負(fù)載聯(lián)接負(fù)載PlPlIIUU 3，cos3cos33cos3llllPPIUIUIUP聯(lián)接負(fù)載聯(lián)接負(fù)載cos3cos33cos33cos3lllllPPPIUIUIUIUPPlPlIIUU3 ，CBAQQQQsin3sin3llppIUIUQllppIUIUQPS3322解：解：1)KW231622033.cos.cosppYIUP222206.1A2921.8PYPYUIZA1 . 6PYlYII例：例：設(shè)設(shè)82129.jZ接接Ul =380V， 1) 1) Y聯(lián)接，聯(lián)接，2) 2) 聯(lián)接，求：聯(lián)