大學電路 三相電路

會計學1大學電路三相電路重點1.三相電路的基本概念2.Y聯(lián)接、D聯(lián)接下的線電壓(電流)與相電壓(電流)的關系3.對稱三相電路歸結為一相電路的計算方法5.不對稱三相電路的概念難點1.三相電路的計算及相量圖的應用2.三線三相制電路功率測量的二瓦特計法4.三相電路的功率第1頁/共67頁12.1三相電路三相電路的組成三相電源三相負載三相輸電線路三相電路的優(yōu)點發(fā)電方面：比單相電源可提高功率50％；輸電方面：比單相輸電節(jié)省鋼材25％；配電方面：三相變壓器經(jīng)濟且便于接入負載；運行設備：結構簡單、成本低、運行可靠、易維護。第2頁/共67頁1.對稱三相電源的產(chǎn)生定子AXBYCZISN轉子wxxx三相同步發(fā)電機示意圖特點：1)三相繞組空間相差120°;2)轉子由原動機帶動旋轉;3)順序:A、B、CAX-+uAp電樞繞組及其中的電動勢第3頁/共67頁x上頁下頁返回第4頁/共67頁(1)瞬時值表達式A+–XuAB+–YuBC+–ZuCA、B、C:始端，X、Y、Z:末端。(2)波形圖ut0p2puAuBuC第5頁/共67頁(3)相量表示相量圖120°120°120°(4)對稱三相電源的特點第6頁/共67頁(5)對稱三相電源的相序相序：順序，三相電源經(jīng)過同一值(如最大值)的順序。正序(順序)：A—B—C—AABC負序(逆序)：A—C—B—AACB相序的實際意義：DABC123DACB123正轉反轉以后如果不加說明，一般都認為是正相序。第7頁/共67頁2.三相電源的聯(lián)接(1)星形聯(lián)接(Y聯(lián)接)++–+–ABCN–+–ANX+–BY+–CZ

X,Y,Z

接在一起的點稱為Y聯(lián)接，對稱三相電源的中性點，用N表示。第8頁/共67頁(2)三角形聯(lián)接(或D聯(lián)接)+–X+–+–CYZABC+–AXBYCZ+–+–注意三角形聯(lián)接的對稱三相電源沒有中點。第9頁/共67頁3.三相負載及其聯(lián)接(1)星形聯(lián)接(Y聯(lián)接)A'B'C'N'ZAZCZBA'B'C'N'ZAZCZB若ZA=ZB=

ZC稱三相對稱負載。第10頁/共67頁(2)三角形聯(lián)接(或D聯(lián)接)A'B'C'ZBCZCAZABA'B'C'ZBCZCAZAB若ZAB=ZBC=

ZCA稱三相對稱負載。第11頁/共67頁4.三相電路由對稱三相電源和三相負載聯(lián)接起來所組成的系統(tǒng)。工程上根據(jù)實際需要可以組成：電源負載YYY注意1)當電源和負載都對稱時，稱為對稱三相電路。2)一般電源對稱,負載不一定對稱.第12頁/共67頁(1)三相四線制Y0—Y0+–AN+–B+–CZlZlZlZNA'B'C'N'ZAZCZB(2)三相三線制+–AN+–B+–CY—ZlZlZlA'B'C'ZBCZCAZAB第13頁/共67頁12.2線電壓(電流)與相電壓(電流)的關系1.有關術語+–ANX+–BY+–CZ+–AXBYCZ+–+–端線(相線、火線)：始端A,B,C

三端引出線。中性線(零線)：中性點N引出線，連接無中線。第14頁/共67頁+–ANX+–BY+–CZ+–AXBYCZ+–+–相電壓Up：每相電源的電壓。線電壓Ul：端線與端線之間的電壓。相電流Ip

：流過每相電源的電流。線電流Il

：流過端線的電流。第15頁/共67頁A'B'C'N'ZAZCZBA'B'C'ZBCZCAZAB負載相電壓Up：每相負載上的電壓。Y：

：負載線電壓Ul

：+-+-負載端線間的電壓。相電流Ip

：流過每相負載的電流。線電流Il

：流過端線的電流。第16頁/共67頁2.相電壓和線電壓的關系(1)Y聯(lián)接+–AN+–B+–C設各相電壓為：則各線電壓為：第17頁/共67頁相電壓和線電壓相量圖30°30°30°另一種畫法：用相電壓表示線電壓：線電壓對稱第18頁/共67頁結論：對Y聯(lián)接的對稱三相電源1)相電壓對稱，則線電壓也對稱2)Ul與Up的大小關系:3)Ul與Up的相位關系:Ul超前對應Up

30o?！皩保簩嚯妷菏侵妇€電壓的下標第一個字母所指相。第19頁/共67頁(2)

聯(lián)接+–AXBYCZ+–+–設各相電壓為：則各線電壓為：結論：聯(lián)接的電源或設備:線電壓等于對應的相電壓.第20頁/共67頁注意1)Ul與Up的關系也適用于對稱Y型負載和負載。2)要注意端子的接線:Y聯(lián)接:+–AX+–BY+–CZ+–XA+–BY+–CZ正確接線錯誤接線末端為公共點第21頁/共67頁聯(lián)接:始、末端依次相連。AXBYCZ電源中不會產(chǎn)生環(huán)流XABYCZ電源中將會產(chǎn)生環(huán)流正確接線錯誤接線第22頁/共67頁3.相電流和線電流的關系(1)Y聯(lián)接+–AN+–B+–CA'B'C'N'ZAZCZB結論：Y聯(lián)接時，線電流等于相電流。第23頁/共67頁(2)

聯(lián)接abcZZZ+–AXBYCZ+–+–相電流線電流：相量圖30°結論：聯(lián)接的對稱電路：1)Il與Ip的大小關系:2)Il與Ip的相位關系:Il滯后對應Ip30o。f上頁下頁返回第24頁/共67頁總結線電壓(電流)與相電壓(電流)的關系接線方式Ul與UpIl與IpYUl超前對應Up30o相等相等Il滯后對應Ip

30o小結第25頁/共67頁12.3對稱三相電路的計算1.Y–Y聯(lián)接(三相三線制）+–N+–+–N'ZZZ設各相電壓為：各相阻抗為：列結點電壓方程：(以N點為參考點)即即N與N'等電位.第26頁/共67頁因為三相對稱,故可只進行單相的計算,其它相類推.A相計算電路+–ANN'Z負載側相電壓：為對稱電壓.計算電流+–N+–+–N'ZZZABC為對稱電流.第27頁/共67頁總結Y–Y聯(lián)接1)N與N'等電位,有無中線對電路沒有影響。2)對稱情況下，各相電壓、電流都對稱，

可采用一相(A相)等效電路計算。其它兩相按對稱關系直接寫出。3)Y形聯(lián)接的對稱三相負載的電壓、電流：負載相電壓+–N+–+–N'ZZZABC負載線電壓負載相電流等于線電流.第28頁/共67頁2.Y0–Y0聯(lián)接(三相四線制）+–N+–+–N'ZZZABC中性線上的電流:若三相對稱,則即其它分析同Y–Y聯(lián)接。第29頁/共67頁3.Y–聯(lián)接(三相三線制）abcZZZ+–N+–+–ABC設各相電壓為：各相阻抗為：負載上相電壓與線電壓相等：第30頁/共67頁abcZZZ+–N+–+–ABC負載相電流：線電流30°f30°第31頁/共67頁總結Y–聯(lián)接：abcZZZ+–N+–+–ABC1)負載上相電壓與線電壓相等，且對稱。2)線電流與相電流都對稱。相位落后相應相電流30°。3)根據(jù)一相的結果，由對稱性可得到其余兩相結果。線電流是相電流的倍。第32頁/共67頁其它的分析法+–ANN'Z/3A相計算電路1)利用一相等效電路：a+–ABZb2)利用負載等效變換：abcZZZ+–N+–+–ABCabcN'Z/3Z/3Z/3線電流：相電流：第33頁/共67頁例12-1

對稱三相電路，Z=(5+j6)，Z1=(1+j2),uAB=380√2cos(wt+30o)。求負載Z的各電流相量。解畫出一相計算圖線電壓:則相電壓:+–ANN'ZaZ1則負載Z的電流:根據(jù)對稱性:上頁下頁返回+–N+–+–N'ABCZ1Z1Z1abcZZZZN第34頁/共67頁例12-2

對稱三相電源線電壓為380V，Z=6.4+j4.8，Zl=3+j4。求負載Z的相、線電壓和電流。+–N+–+–N'ABCZlZlZlabcZZZ解畫出一相計算圖設線電壓:則相電壓:+–ANN'ZaZl阻抗:第35頁/共67頁+–ANN'ZaZl則負載Z的電流:負載Z的相、線電壓相電壓:線電壓:因為負載為Y接線,故第36頁/共67頁例

對稱三相負載分別接成Y和型。分別求線電流。ZZZABC解ZZZABCNY型的線電流:型的線電流:ABCNZ/3Z/3Z/3結論:相同的負載接在相同的電源中,接成型的線電流是接成Y型的3倍.應用：電動機Y降壓起動。第37頁/共67頁4.電源為聯(lián)接時的對稱三相電路的計算+–AXBYCZ+–+–電源等效變換保證其線電壓相等。+–N+–+–ABC將電源用Y電源替代，第38頁/共67頁abcZZZ+–AXBYCZ+–+–ZlZlZl+–N+–+–N'ABCZlZlZlabcZ/3Z/3Z/3例將下面電路等效成Y–Y聯(lián)接.解等效電源為:電流IA可由下面電路求得:+–ANN'Z/3Zl第39頁/共67頁小結對稱三相電路的一般計算方法:1)將所有三相電源、負載都化為等值Y–Y接電路；2)連接負載和電源中點，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：一相電路中的電壓：Y接時的相電壓。一相電路中的電流:線電流。4)根據(jù)接、Y接時線量、相量之間的關系，求出原電路的電流電壓。5)由對稱性，得出其它兩相的電壓、電流。第40頁/共67頁例

對稱三相電路，電源線電壓為380V，|Z1|=10，cos1=0.6(感性)，Z2=–j50，ZN=1+j2。求：線電流、相電流，畫出相量圖(以A相為例)。解畫出一相計算圖Z2+–N+–+–ABCZ1ZNN'因為是對稱三相電路故Z2/3Z1+–ANN'第41頁/共67頁Z2/3Z1+–ANN'線電壓為380V，|Z1|=10，cos1

=0.6(感性)，Z2=–j50設線電壓:則相電壓:阻抗:cos1

=0.61

=53.13°電源出線電流第42頁/共67頁Z2/3Z1+–ANN'Z1組相電流Z2組相電流A相相量圖30°53.13°第43頁/共67頁12.4不對稱三相電路的概念不對稱電源不對稱負載不對稱(較少)(常見)討論對象:電源對稱，負載不對稱(低壓電力網(wǎng))。分析方法：復雜交流電路分析方法。主要了解：中性點電位偏移。第44頁/共67頁負載不對稱時中性點電位的偏移+–N+–+–N'ZaZcZbABCZNZa、Zb、Zc不相等。負載各相電壓：中性點間的電壓：第45頁/共67頁相量圖N'N中性點偏移：負載中點與電源中點不重合。+–N+–+–N'ZaZcZbABCZN

在電源對稱時，可根據(jù)中點位移的情況來判斷負載不對稱的程度。

中點位移較大，會使負載相電壓嚴重不對稱，影響負載的正常工作。第46頁/共67頁例照明電路：ACBNN'(1)三相四線制設中線阻抗為零，每相負載的工作情況相對獨立。(2)三相三線制ACBN'a)設A相斷路(三相不對稱)正常相的電壓：UBN'

+UCN'

=UBC若電燈相同，A相斷路后,則：UBN'=UCN'

=UBC/2燈泡電壓低，燈光昏暗。不對稱時,中線電流不為零，第47頁/共67頁b)設A相短路(三相不對稱)正常相電燈的電壓：UBN'

=UBA線電壓UCN'

=UCA線電壓超過燈泡的額定電壓，燈泡可能燒壞。計算短路電流：ACBN'正常相短路相：是正常時電流的3倍(過壓)(過流)第48頁/共67頁注意：1)負載不對稱時，宜采用三相四線制;2)負載不對稱，電源中性點和負載中性點不等位，中線中有電流，各相電壓、電流不存在對稱關系；3)中線不能裝保險、開關，并且要有一定的強度。第49頁/共67頁例12-3圖示為相序儀電路。對稱電源，根據(jù)燈的亮度確定相序.ABC-j/wCR=1/wCR=1/wCN'+–N+–+–中性點間的電壓：解設代入?yún)?shù)，得B相燈的電壓為C相燈的電壓為亮暗第50頁/共67頁例如圖電路中，電源三相對稱。當開關S閉合時，電流表的讀數(shù)均為5A。求：開關S打開后各電流表的讀數(shù)。ZZZA2SA3A1abcS閉合時：解S打開后：返回第51頁/共67頁平均功率12.5三相電路的功率1.對稱三相電路功率的計算(1)瞬時功率設A'B'C'ZZZN'則三相瞬時功率p=pA+pB+pC=3UpIpcos(平均功率):相電壓與相電流的相位差(阻抗角)單相瞬時功率脈動三相瞬時功率恒定電動機轉矩:mp,機械力矩均衡,避免了機械振動。第52頁/共67頁P=3UpIpcosf對于Y聯(lián)結:Ul=√3UpIl=

Ip平均功率對于聯(lián)結:Ul=UpIl=√3Ip結論:無論是Y聯(lián)結還是聯(lián)結,平均功率均為

：相電壓與相電流的相位差(阻抗角)第53頁/共67頁例已知對稱三相電路線電壓Ul

，問負載接成Y和各從電網(wǎng)獲取多少功率？解

Y聯(lián)結A'RRRB'C'A'B'C'RRR聯(lián)結結論:1)當負載由Y改接成時，若Ul不變，則由于相電壓增大√3倍，所以功率增大3倍。2)若負載的相電壓不變，則不論怎樣連接其功率不變。第54頁/共67頁(2)無功功率Q=QA+QB+QC=3Qp單相無功(3)視在功率注意:1)功率因數(shù)也可定義為：cos=P/S2)這里P、Q、S

都是指三相總和。3)不對稱時無意義。第55頁/共67頁2.三相功率的測量(1)三表法三相負載WABCN*WW*****三相四線制若負載對稱，則只需一塊表，讀數(shù)乘以3。第56頁/共67頁(2)二表法三相負載W1ABC*W2***三相三線制右圖中:iA+

iB+

iC=0代入上式得:p=p1+p2

=uACiA+uBCiB

=UACIAcos1+UBCIBcos2線路總功率:p=uANiA+uBNiB+uCNiC

對于三相三線制系統(tǒng):即

iC=–(iA+

iB)

p=(uAN–

uCN)iA+(uBN–

uCN)

iB=uACiA+uBCiB

=p1+p2第57頁/共67頁二表法的三種接線方式:三相負載W1ABC*W2***三相負載ABC**W1**W2三相負載ABC**W1**W2注意測量線路的接法:兩功率表的電流線圈串到任意兩相中,電壓線圈的同名端接到其電流線圈所串的線上，電壓線圈的非同名端接到另一相沒有串功率表的線上。小結第58頁/共67頁注意1)只有在三相三線制條件下，才能用二表法，且不論負載對稱與否。3)按正確極性接線時，若一個表指針反轉即讀數(shù)為負，將其電流線圈極性反接使指針正轉，但讀數(shù)應記為負值。2)兩表讀數(shù)的代數(shù)和為三相總功率，單塊表的讀數(shù)無意義。4)負載對稱情況下，有：三相負載W1ABC*W2***其中:每相阻抗角第59頁/共67頁30°三相負載W1ABC*W2***由相量圖分析：P1=UACIAcos1=UlIlcos1P2=UBCIBcos2=UlIlcos230°12P=P1+P2=UlIl[cos(–30)+cos(+30)]=√3UlIlcos第60頁/共67頁例12-4

圖中已知對稱載吸收功率P=2.5kW,cosj=0.866(感性).線電壓Ul=380V,

求圖中兩表的讀數(shù)。解三相負載W1ABC*W2***P1=UACIAcos1P2=UBCIBcos2求IA：P=2.5kW=3UAIAcos由cosj=0.866得：j=30°由j1

=j-30°，j2=j+30°，

得