電路原理第四章三相電路-課件

電路原理第四章

4、1

三相電路的特點(diǎn)

對稱三相電源星形連接特點(diǎn)角形連接特點(diǎn)上頁下頁目錄返回三相交流發(fā)電機(jī)示意圖4、1、1三相電源的產(chǎn)生工作原理:定子三相繞組匝數(shù)相同空間排列互差120材料、尺寸相同轉(zhuǎn)子(末端)+uAuBuCXABYCZ(首端)++–––三相繞組示意圖NSooIwAZBXCY上頁下頁目錄返回上頁下頁目錄返回三相電源瞬時表示式uAuBuC0u(尾端)+uAuBuCXABYCZ(首端)++–––三相電源波形圖A相B相C相上頁下頁目錄返回三相電源的相量表示這三個正弦交流電源滿足以下特征幅值（有效值）相等頻率相同初相位依次相差120°稱為對稱三相電源120°120°120°三相電源相量圖上頁下頁目錄返回正序(順序):A—B—C—A負(fù)序(逆序):A—C—B—AABC相序的實(shí)際意義:對三相電動機(jī),假如相序反了,就會反轉(zhuǎn)以后假如不加說明,一般都認(rèn)為是正相序。DABC123DACB123正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)

對稱三相電源的相序ABC三相電源中各相電源經(jīng)過同一值(如最大值)的先后順序上頁下頁目錄返回三相電路的聯(lián)接形式

三相電路就是由對稱三相電源與三相負(fù)載聯(lián)接起來所組成的系統(tǒng)。工程上依照實(shí)際需要能夠組成:電源YY△負(fù)載電源△Y△負(fù)載上頁下頁目錄返回把三個繞組的末端X,Y,Z

接在一起,把始端A,B,C引出來+–AoX+–BY+–CZA+–X+–+–BCYZABCoX,Y,Z接在一起的點(diǎn)稱為Y聯(lián)接對稱三相電源的中性點(diǎn),用O表示。

電源星形聯(lián)接(Y聯(lián)接)4、1、2星形連接方式上頁下頁目錄返回星形連接的相電壓與線電壓+-A-+B+-COOuAuBuC–+–++–+–+––++–+––+–++––+相電壓(每一相的電壓):線電壓(端線間的電壓):Up端線(相線、火線)中線(零線)、UlAoBCuA+–uC+–uB+–O上頁下頁目錄返回星形連接的相電流與線電流+-A-+B+-COOuAuBuC相電流:每相的電流、線電流:端線上的電流、顯然,星接時線電流等于相電流、、IPIlAoBCuA+–uC+–uB+–O上頁下頁目錄返回ANBCO+–+–+––+–+–+線電壓與相電壓的關(guān)系依照KVL定律相量圖30°上頁下頁目錄返回相量圖30°30°30°同理相電壓對稱線電壓也是對稱的上頁下頁目錄返回對Y接法的對稱三相電源

所謂的“對應(yīng)”:對應(yīng)相電壓用線電壓的第一個下標(biāo)字母標(biāo)出。(1)相電壓對稱,則線電壓也對稱。(3)線電壓相位超前對應(yīng)相電壓30o。結(jié)論星形聯(lián)接時,線電流等于相電流。上頁下頁目錄返回4、1、2三角形連接方式電源三角形聯(lián)接(聯(lián)接)三個繞組始末端順序相接A+–X+–+–BCYZABC+–AXBYCZ+–+–三角形聯(lián)接的對稱三相電源沒有中點(diǎn)上頁下頁目錄返回關(guān)于聯(lián)接電源需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn):始端末端要依次相連。正確接法錯誤接法I=0,聯(lián)接電源中可不能產(chǎn)生環(huán)流。注意I0,接電源中將會產(chǎn)生環(huán)流。上頁下頁目錄返回

當(dāng)將一組三相電源連成三角形時,應(yīng)先不完全閉合,留下一個開口,在開口處接上一個交流電壓表,測量回路中總的電壓是否為零。假如電壓為零,說明連接正確,然后再把開口處接在一起。V上頁下頁目錄返回線電壓等于對應(yīng)的相電壓A+–X+–+–BCYZABC上頁下頁目錄返回線電壓與相電壓的關(guān)系+–+–+–A′C′B′ZZZ-+ABC+-+-角形連接線電流和相電流線電流與相電流的關(guān)系設(shè)為參考相量,則上頁下頁目錄返回

相電流+–+–+–A′C′B′ZZZ-+ABC+-+-相電流是對稱的B上頁下頁目錄返回△

形連接的特點(diǎn):

(1)線電壓等于相電壓Ｕl=ＵP

;

(2)線電流有效值是相電流有效值的倍，線電流在相位上依次落后相應(yīng)的相電流。設(shè)上頁下頁目錄返回三相負(fù)載及其聯(lián)接

三相電路的負(fù)載由三部分組成,其中每一部分叫做一相負(fù)載,三相負(fù)載也有星型與三角形二種聯(lián)接方式。A'B'C'0'ZAZCZBA'B'C'ZBZCZA星形聯(lián)接

三角形聯(lián)接稱三相對稱負(fù)載上頁下頁目錄返回三相電路的聯(lián)接形式

三相電路就是由對稱三相電源與三相負(fù)載聯(lián)接起來所組成的系統(tǒng)。工程上依照實(shí)際需要能夠組成:電源YY△負(fù)載電源△Y△負(fù)載上頁下頁目錄返回+–AN+–B+–CZZZN’三相四線制+–+–+–ABCZZZY△YY三相三線制上頁下頁目錄返回

4、2對稱三相電路計(jì)算

對稱三相電路的特點(diǎn)對稱三相電路計(jì)算上頁下頁目錄返回+_+__+oo'ZZZABCabc以o點(diǎn)為參考點(diǎn),對o'點(diǎn)列寫節(jié)點(diǎn)方程:電源側(cè)線電壓對稱,負(fù)載側(cè)線電壓也對稱。負(fù)載側(cè)相電壓:上頁下頁目錄返回計(jì)算相電流:流過每相負(fù)載的電流與流過相應(yīng)端線的線電流是同一個電流,且三相電流也是對稱的。因O,O'兩點(diǎn)等電位,可將其短路,且其中電流為零。如此便可將三相電路的計(jì)算化為一相電路的計(jì)算。當(dāng)求出相應(yīng)的電壓、電流后,再由對稱性,能夠直截了當(dāng)寫出其它兩相的結(jié)果。+_+__+oo'ZZZABCabc上頁下頁目錄返回+_+__+OO'ZZZABCabc一相計(jì)算電路:oo'Z由一相計(jì)算電路可得:由對稱性可寫出:+–Aa上頁下頁目錄返回

結(jié)論有無中線對電路情況沒有影響。沒有中線(Y–Y接,三相三線制),可將中線連上,此時中線中沒有電流。因此,Y–Y接電路與Y0–Y0接(有中線)電路計(jì)算方法相同。且中線有阻抗時可短路掉。2、對稱情況下,各相電壓、電流都是對稱的,可采納一相(A相)等效電路計(jì)算。只要算出一相的電壓、電流,則其它兩相的電壓、電流可按對稱關(guān)系直截了當(dāng)寫出。1、Uoo'=0,電源中點(diǎn)與負(fù)載中點(diǎn)等電位。3、Y形聯(lián)接的對稱三相負(fù)載,其負(fù)載的相、線電壓、負(fù)載的相、線電流的關(guān)系為:上頁下頁目錄返回(1)將所有三相電源、負(fù)載都化為等值Y—Y接電路;(2)連接各負(fù)載與電源中點(diǎn),中線上若有阻抗可不計(jì);(3)畫出A相計(jì)算電路,求出A相負(fù)載的電壓、電流;(5)依照接、Y接時線量(Ul、Il)、相量(Up、Ip)之間的關(guān)系,求出原電路的電流電壓。(4)由對稱性,得出其它兩相的電壓、電流。對稱三相電路的一般計(jì)算方法上頁下頁目錄返回+_+__+OO'ZZZABCabc一相計(jì)算電路:oo'Z由一相計(jì)算電路可得:由對稱性可寫出:+–Aa上頁下頁目錄返回Y–Y接+_+__+OO'ZZZABCabc一相計(jì)算電路:oo'Z由對稱性可寫出:+–Aa上頁下頁目錄返回+_+__+OO'ZZZABCabc一相計(jì)算電路:oo'Z由對稱性可寫出:+–Aa上頁下頁目錄返回Y–接+_+__+NZZZABCabc負(fù)載上相電壓與電源線電壓相等:上頁下頁目錄返回方法一:按原圖計(jì)算+_+__+NZZZABCabc計(jì)算相電流:線電流:30o30o30o30o上頁下頁目錄返回方法二:將原電路化為Y---Y形式。+–A0O’aZ/3+_+__+oZZZABCabco'Z/3上頁下頁目錄返回+–AoO’aZ/3+_+__+oZZZABCabco'Z/3上頁下頁目錄返回

電源為接時的對稱三相電路的計(jì)算(–Y,–)+–+–+–ABC+–+–+–ABCo將接電源用Y接電源替代,保證其線電壓相等,再依照上述Y–Y,Y–接方法計(jì)算。上頁下頁目錄返回例b+++___ACBZZlZlZlZZac+–AOO’aZ/3Zl上頁下頁目錄返回

例ABCZZZZlZlZl已知對稱三相電源線電壓為380V,Z=6、4+j4、8,Zl=3+j4。求:負(fù)載Z的相電壓、線電壓與相電流。解:+–A+–BO+–CZlZlZlZZZ+–AOo'aZZl上頁下頁目錄返回O’O’abcabc+–AOO’aZZlUl=380V,Z=6、4+j4、8,Zl=3+j4上頁下頁目錄返回上頁下頁目錄返回

例___+++OABCZlZlZlZZZA’B’C’對稱三相電路中,Z=(19、2+j14、4)Ω,Zl=(3+j4)Ω,對稱線電壓UAB=380V。求負(fù)載端的線電壓、線電流與相電流。

該電路能夠變換為對稱的Y-Y電路。負(fù)載端需要將三角形連接變成變換為星形連接、解上頁下頁目錄返回+_ZlZ’ABC+_+_ZlZ’ZlZ’A’B’C’依照一相計(jì)算電路有=17、1/-43、2°AＯO'上頁下頁目錄返回=136、8/-6、3°V/30°=236、9/23、7°V依照對稱性+_ZlZ’ABC+_+_ZlZ’ZlZ’A’B’C’ＯＯ'上頁下頁目錄返回依照負(fù)載端的線電壓能夠求得負(fù)載中的相電流。=9、9/-13、2°A___+++OABCZlZlZlZZZA'B'C'上頁下頁目錄返回或:

4、3不對稱三相電路分析

不對稱三相電路的特點(diǎn)幸免中性點(diǎn)位移的方法上頁下頁目錄返回電源不對稱程度小(由系統(tǒng)保證)。電路參數(shù)(負(fù)載)不對稱情況特別多。討論對象:電源對稱,負(fù)載不對稱。分析方法:不對稱采納復(fù)雜交流電路分析方法(第三章方法)。不能抽單相(三相歸一相)。主要了解:中性點(diǎn)位移。上頁下頁目錄返回負(fù)載各相電壓:三相負(fù)載Za、Zb、Zc不相同。+_+__+OO'ZaZbZc上頁下頁目錄返回ABC負(fù)載中點(diǎn)與電源中點(diǎn)不重合,這個現(xiàn)象稱為中性點(diǎn)位移。負(fù)載中點(diǎn)與電源中點(diǎn)不重合,這個現(xiàn)象稱為中性點(diǎn)位移。在電源對稱情況下,能夠依照中點(diǎn)位移的情況來判斷負(fù)載端不對稱的程度。當(dāng)中點(diǎn)位移較大時,會造成負(fù)載相電壓嚴(yán)重不對稱,估計(jì)使負(fù)載的工作狀態(tài)不正常。相量圖:OO'上頁下頁目錄返回例照明電路:(1)正常情況下,三相四線制,中線阻抗約為零。每相負(fù)載的工作情況沒有相互聯(lián)系,相對獨(dú)立。(2)假設(shè)中線斷了(三相三線制),A相電燈沒有接入電路燈泡未在額定電壓下工作,燈光昏暗。ACBOO'ACBO'上頁下頁目錄返回(3)假設(shè)中線斷了(三相三線制),

A相短路超過燈泡的額定電壓,燈泡估計(jì)燒壞。結(jié)論:(a)照明中線不裝保險(xiǎn)與開關(guān),同時中線較粗。(中線一旦斷了,負(fù)載就不能正常工作)。(b)要消除或減少中點(diǎn)的位移,盡量減少中線阻抗,然而從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)來看,中線不估計(jì)做得特別粗,應(yīng)適當(dāng)調(diào)整負(fù)載,使其接近對稱情況。ACBO'上頁下頁目錄返回例相序儀電路。已知1/(wC)=R,三相電源對稱。求:燈泡承受的電壓。解若以接電容一相為A相,則B相電壓比C相電壓高。B相燈較亮,C相較暗(正序)。據(jù)此可測定三相電源的相序。ACBO'RCR上頁下頁目錄返回例ZZZA1A2A3S如圖電路中,電源三相對稱。當(dāng)開關(guān)S閉合時,電流表的讀數(shù)均為5A。求:開關(guān)S打開后各電流表的讀數(shù)。解:開關(guān)S打開后,電流表A2中的電流與負(fù)載對稱時的電流相同。而A1、A3中的電流相當(dāng)于負(fù)載對稱時的相電流。電流表A2的讀數(shù)=5A電流表A1、A3的讀數(shù)=上頁下頁目錄返回

4、4三相電路功率

三相電路功率三相電路功率測量上頁下頁目錄返回1、對稱三相電路的平均功率P對稱三相負(fù)載ZPp=UpIpcos三相總功率

P=3Pp=3UpIpcos對稱三相負(fù)載Z一相負(fù)載的功率

4、4三相電路功率

上頁下頁目錄返回P=PA+PB+PC=3Pp注意:(1)為相電壓與相電流的相位差角(阻抗角),不要誤以為是線電壓與線電流的相位差。(2)cos為每相的功率因數(shù),在對稱三相制中即三相功率因數(shù):

cosA=cosB=cosC=cos

。2、對稱三相電路的無功功率Q=QA+QB+QC=3Qp上頁下頁目錄返回3、視在功率一般來講,P、Q、S都是指三相總與。4、對稱三相負(fù)載的瞬時功率功率因數(shù)也可定義為:

cos=P/S上頁下頁目錄返回三相:瞬時功率恒定,轉(zhuǎn)矩mp能夠得到均衡的機(jī)械力矩。例各電阻負(fù)載的相電流

由于三相負(fù)載對稱,因此只需計(jì)算一相,其它兩相可依據(jù)對稱性寫出。ABC

線電壓Ul為380V的三相電源上，接有兩組對稱三相電源：一組是三角形聯(lián)結(jié)的電感性負(fù)載，每相阻抗;另一組是星形聯(lián)結(jié)的電阻性負(fù)載，每相電阻R=10,如圖所示。試求：各組負(fù)載的相電流；(2)電路線電流；(3)三相電路的有功功率。設(shè)解：上頁下頁目錄返回負(fù)載星形聯(lián)接時,其線電流為負(fù)載三角形聯(lián)解時,其相電流為(2)電路線電流一相電壓與電流的相量圖如圖所示上頁下頁目錄返回一相電壓與電流的相量圖如圖所示(3)三相電路的有功功率-30o-67o-46.7o上頁下頁目錄返回(3)三相電路的有功功率上頁下頁目錄返回(a)負(fù)載的有功功率(b)負(fù)載的有功功率(c)三相電路的有功功率即為電源發(fā)出的功率5、三相功率的測量(測量方法與負(fù)載對稱,不對稱無關(guān))(1)三相四線制------三表法:若負(fù)載對稱,則需一塊表,讀數(shù)乘以3。*三相負(fù)載WWWABCO*****上頁下頁目錄返回(2)三相三線制----------二表法:這種測量線路的接法是將兩個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。(有三種接線方式)若W1的讀數(shù)為P1

,W2的讀數(shù)為P2

,則P=P1+P2即為三相總功率。三相負(fù)載W1ABC****W2上頁下頁目錄返回若W1的讀數(shù)為P1,W2的讀數(shù)為P2

,則三相總功率為:三相負(fù)載W1ABC****W2P=P1+P2三相負(fù)載W2ABC****W1三相負(fù)載W1ABC****W2上頁下頁目錄返回證明:(設(shè)負(fù)載為Y接)

上面兩塊表的接法正好滿足了這個式子的要求,因此兩個功率表的讀數(shù)的代數(shù)與就是三相總功率。表達(dá)式僅與線電壓與線電流有關(guān),因此也適用接。iAACBiBiCO’1

:uAC

與iA的相位差,2

:uBC

與iB的相位差。

上頁下頁目錄返回1、只有在iA+iB+iC=0這個條件下,才能用二表法(即Y接,接)。3、按正確極性接線時,二表中估計(jì)有一個表的讀數(shù)為負(fù),此時功率表指針反轉(zhuǎn),將其電流線圈極性反接后,指針指向正數(shù),但此時讀數(shù)應(yīng)記為負(fù)值。注意:2、兩塊表讀數(shù)的代數(shù)與為三相總功率,每塊表的單獨(dú)讀數(shù)無意義。4、兩表法測三相功率的接線方式有三種,注意功率表的同名端。上頁下頁目錄返回5、負(fù)載對稱情況下,有::負(fù)載阻抗角由相量圖分析:假設(shè)負(fù)載為感性,相電流(即線電流)落后相電壓j。UA0,UBO,UCO’為相電壓。P=P1+P2=UACIAcos1+UBCIBcos2=UlIlcos1+UlIlcos2

1=

–

302=+

30O’30

30

12

其它兩種接法可類似討論。求:(1)線電流與電源發(fā)出總功率;

(2)用兩表法測電動機(jī)負(fù)載的功率,畫接線圖,求兩表讀數(shù)。解:例Ul=380V,Z1=30+j40,電動機(jī)P=1700W,cosj=0、8。(1)DABCZ1電動機(jī)上頁下頁目錄返回電動機(jī)負(fù)載:DABCZ1電動機(jī)Ul=380V,Z1=30+j40,電動機(jī)P=1700W,cosj=0、8。上頁下頁目錄返回總電流:DABCZ1電動機(jī)Ul=380V,Z1=30+j40,電動機(jī)P=1700W,cosj=0、8。上頁下頁目錄返回表W1的讀數(shù)P1:DABCZ1電動機(jī)(2)兩表法的接線如圖。W1****W2表W2的讀數(shù)P2:上頁下頁目錄返回例3如圖對稱三相電路,電源線電壓為380V,|Z1|=10,cos