電路原理教程第2版課件ch9講稿

第九章三相電路引言三相電路的初步概念：三個頻率相同，相位不同的交流電源與三組負載按特定方式連接組成的供電和用電系統(tǒng)第九章三相電路三相制的優(yōu)點：

幾何尺寸相同的三相發(fā)電機比單相發(fā)電機的容量大

三相輸電比單相輸電經(jīng)濟

三相電動機比單相電動機運行平穩(wěn)9-1三相電路的基本概念9-1-1

對稱三相電源及其連接方式1、對稱三相電源對稱三相交流電的產(chǎn)生三相交流發(fā)電機示意圖NS

CxyzABUmuC360o120o240o0tuuAuB9-1-1

對稱三相電源及其連接方式1、對稱三相電源uA=2UsintuB=2Usin(t-120O)uC=2Usin(t+120O)三相交流發(fā)電機示意圖NS

CxyzABBn0t0tAx=NSBsinti9-1-1

對稱三相電源及其連接方式1、對稱三相電源uA=2UsintuB=2Usin(t-120O)uC=2Usin(t+120O)360o120o240o0tuUmuCuAuBUA.=U0OUB.=U-120OUC.=U+120OUC.UA.UB.UB.UC.+uA+uB+uC=0UA.UB.UC.++=0對稱三相電源的一般概念相序，正序，負序，零序9-1-1

對稱三相電源及其連接方式1、對稱三相電源2、三相電源的連接方式三角形()連接星形()連接Y三角形連接的環(huán)流問題+++---UA.UB.UC.ABC+++---UA.UB.UC.ABC+++---UA.UB.UC.ABC+++---UA.UB.UC.ABC9-1-2

三相負載1、負載的連接方式2、對稱三相負載ZAZBZC==9-1-3

三相電路的連接方式，術(shù)語及變量參考方向的習慣規(guī)定三相三線制：Y-Y，Y-

，-Y，-三相四線制：Y0-Y0ZAZBZCA′B′C′ZBZCZAC′A′B′9-1-3

三相電路的連接方式，術(shù)語及變量參考方向的習慣規(guī)定+++---UA.UB.UC.ZAZBZCZNO

BAA

B

OCC

端線（相線，火線）線電壓相電壓+-U.O

A

相電流中(性)點中(性)線(地線)線電流+-U.A

B

ZAZBZC+++---UA.UB.UC.AA

CC

B

BIA.IA.I.C

A

-+UAB.+-UAB.9-1-4

對稱情況下線量與相量的關(guān)系ZAZBZC+++---UA.UB.UC.AA

CC

B

BY形連接：線電流與相電流線電壓與相電壓UAB.UA.UB.=-UBC.UC.=UB.-UCA.=UC.-UA.UA.UB.UC.UAB.UBC.UCA.30O=3UA.IA.線電壓大小是相電壓的倍，相位超前對應(yīng)的先行相30o39-1-4

對稱情況下線量與相量的關(guān)系

形連接：線電流與相電流線電壓與相電壓ZAZBZC+++---UA.UB.UC.AA

CC

B

B線電流大小是相電流的倍，相位滯后對應(yīng)的先行相30o3+-U.A

B

+-UAB.IB.IC.I.C

A

A

B

I.C

B

I.IA.=-IA.A

B

I.I.C

A

=3-30OA

B

I.=-IB.C

B

I.A

B

I.=-IC.I.C

A

C

B

I.IA.IC.IB.9-2三相電路的分析計算概述三相電路是結(jié)構(gòu)形式上特殊的復雜正弦穩(wěn)態(tài)電路對稱三相電路區(qū)別于一般正弦穩(wěn)態(tài)電路的特殊規(guī)律利用特殊規(guī)律簡化分析計算討論的重點:Y-Y，Y0-Y09-2-1

對稱三相電路的分析計算對稱三相電路的概念+++---UA.UB.UC.ZAZBZCZNO

BAA

B

OCC

ZLCZLAZLB9-2三相電路的分析計算9-2-1

對稱三相電路的分析計算+++---UA.UB.UC.ZAZBZCZNO

BAA

B

OCC

ZLCZLAZLB電路的結(jié)構(gòu)特點節(jié)點分析()3Z+ZL+ZN1()O

U.1Z+ZL=UC.UA.UB.++O

U.=0形成各相計算的獨立性IN.IN.=0O，O

短接令O點為參考點對稱性只需取一相作具體計算9-2-1

對稱三相電路的分析計算+++---UA.UB.UC.ZAZBZCZNO

BAA

B

OCC

ZLCZLAZLBIN.O

UO.=0形成各相計算的獨立性+-UA.ZAO

AA

OZLAIA.+-UB.ZBO

BB

OZLBIB.+-UC.ZCO

CC

OZLCIC.IAIN??例1

每相20盞燈泡，三相四線制，求各相電流及中線電流。(1)燈泡全亮時ABCORO

Ul=380V220V/40W?UA=2200R==60.5

22024020IA==3.640A220060.5?IB=3.64

–120A?IC=3.64

120A?IN=0?9-2-1

對稱三相電路的分析計算例2圖示對稱三相電路中，電源端線電壓為380V，ZL=(1+j2)

，Z1=(4+j3)

，Z2=(9+j12)

，ZN=(2+j4)

，求各支路電流。IA.IA1.A

B

C

OCBAO

ZNZ2Z2Z2Z1Z1Z1ZLZLZLIN.IA2.I.B

A

9-2-1

對稱三相電路的分析計算.IA.IA1A

B

C

OCBAO

ZNZ1Z1Z1ZLZLZLIN.IA2.O

Z23Z23Z23計算A相的等效電路ZLZ1Z23AOO

O

IA2.IA1.IA.-+2200oA

IN=0?Z=1+j2+(4+j3)(3+j4)(4+j3+3+j4)=2.79+j3.79=4.7153.6°IA=2200°4.7153.6°=46.7

–53.6°A?IA1=7+j73+j4

46.7

–53.6°?=23.6

–45.5°AIA2=7+j74+j3

46.7

–53.6°?=23.6

–61.7°A原電路中三角形連接負載A相的電流IAB=31IA230??=13.6

–31.7°AZLZ1Z23AOO

O

IA2.IA1.IA.-+2200oA

ZL=1+j2Z1=4+j3Z2=9+j129-2-1

對稱三相電路的分析計算解題步驟：(1)

連接的負載或

連接的電源全部等效變換為Y連接；(2)短接電源和所有負載的中性點（若原來有中線，則中線電流為零）；(3)取一相（A相）作具體計算；(4)根據(jù)

、Y連接中線電壓（線電流）與相電壓（相電流）的關(guān)系計算原電路中

連接的負載或電源的電壓和電流；(5)由對稱關(guān)系直接寫出另外兩相的電壓和電流。9-2-2

不對稱三相電路的分析計算不對稱三相電路的概念實際電路的情況往往是三相電源對稱，負載不對稱。+-O++--ZLAZLBZLCZCZBZNZAO

IN.UA.UB.UC.IA.IB.IC.BAA

B

CC

一般性討論（與對稱情況的比較）9-2-2

不對稱三相電路的分析計算ZLA+ZA1ZLB+ZB1ZLC+ZC1++?UO

（）ZN+1ZLA+ZAUA?=ZLB+ZBZLC+ZC++UBUC??UA–UO

IA=ZLA+ZA???IB=ZLB+ZB?UB–UO

??IC=ZLC+ZC?UC–UO

??UO

0！?UAB=38030°.UBC=380

–90°.UCA=380

150°.

例3、圖示對稱三相電源的線電壓為380V，求各相電流和各線電流。ABCj200

–j200

200

IA?IB?IC?+-O++--ZLAZLBZLCZCZBZNZAO

IN.UA.UB.UC.IA.IB.IC.BAA

B

CC

IN=IA+IB+IC?????UAO=ZAIA?UBO=ZBIB??UCO=ZCIC??各相負載的相電壓?IN=UO

ZN?（或）ICA==1.960°=0.95+j1.65380150°j200.IBC==1.9380

–90°–j200...IAB==38030°200UAB200ABCj200

–j200

200

IA?IB?IC?IA=IAB

–ICA=0.7–j0.7=0.99

–45°...IC=ICA

–IBC=–0.95+j1.65=1.9120°...IB=IBC–IAB=0.25–j0.95=0.98

–75.3°???UAB=38030°.UBC=380

–90°.UCA=380

150°.=1.930°=1.65+j0.95

問題：如果線路阻抗不為零，應(yīng)如何分析？例4(續(xù)例1)Ul=380V220V/40W?UA=2200R=60.5

(2)

A相燈泡半數(shù)亮，B、C兩相燈泡全亮時ABCO2RO

IAIN??RRIA==1.820A22002

60.5?IB=3.64

–120A?=–1.82–j3.15IC=3.64

120A?=–1.82+j3.15IN=IA+IB+IC=1.82180A????9-2-2

不對稱三相電路的分析計算（中線電流不為零?。〢BCRO

IA?RR(3)當中線斷開時燈泡全亮時同情況(1)2R12R(+)UO

=UAUB+UC????2RR+ABCO2RO

IA?RRIB?IC?UO

=44180?UAO

=2640?UBO

=220–120–44180=202–109?A相燈泡半數(shù)亮，B、C兩相燈泡全亮時UCO

=220120–44180=202109?9-2-2

不對稱三相電路的分析計算UCO

=202109?UAO

=2640?UBO

=202–109?UO

=44180?ABCO2RO

IA?RRIB?IC?UA?UB?UC?UO

?UAO

?UBO

?UCO

?小結(jié)：低壓配電線路中中線的作用9-2-2

不對稱三相電路的分析計算9-3Y-Y不對稱三相電路的中性點位移1、中性點位移的概念O

OABC對稱Y-Y或Y0-Y0（ZN=0）不對稱的位形相量圖ABCO2RO

IAIN??RRABCRO

IA?RROOABCABCO2RO

IA?RRIB?IC?UO

=44180?O

Y-Y不對稱的位形相量圖O

OABC9-3Y-Y不對稱三相電路的中性點位移1、中性點位移的概念UA?UB?UC?UO

?UAO

?UBO

?UCO

?+-O++--ZZO

IN.UA.UB.UC.IA.IB.IC.BAC2、一些典型情況的分析1）三相電源對稱，有中線，且ZN=09-3Y-Y不對稱三相電路的中性點位移O

OABCZZ+-O++--O

IN.UA.UB.UC.IA.IB.IC.BACZ2、一些典型情況的分析1）三相電源對稱，有中線，且ZN=09-3Y-Y不對稱三相電路的中性點位移+-O++--O

UA.UB.UC.IA.IB.IC.BAC2）三相電源對稱，無中線O

ABCOO

ABCO+-O++--ZO

UA.UB.UC.IA.IB.IC.BACZZ2、一些典型情況的分析9-3Y-Y不對稱三相電路的中性點位移1）三相電源對稱，有中線，且ZN=02）三相電源對稱，無中線O

OABC相負載開路AO

ABCO相負載開路AO

ABCO相負載短路AO

OABC相負載短路A(熔斷器斷開)我們能得到什么啟發(fā)呢？9-4三相電路的功率及其測量三相電路的各種功率均指三相總的功率9-4-1

瞬時功率1、一般情況2、對稱情況與時間無關(guān)！p(t)=uAiA+uBiB+uCiCp(t)=2UphIphsin(t)sin(t–)p(t)=UphIphcos

–UphIphcos(2t–)p(t)=3UphIphcos

+2UphIphsin(t–120°)sin(t–

–120°)+2UphIphsin(t+120°)sin(t–

+120°)+UphIphcos

–UphIphcos(2t–+120°)+UphIphcos

–UphIphcos(2t–

–120°)9-4-3

無功功率1、一般情況2、對稱情況Q=3UphIphsin

3或

Q=UlIlsin

9-4-2

有功功率（平均功率）1、一般情況2、對稱情況P=3UphIphcos

3或

P=UlIlcos

9-4三相電路的功率及其測量P=PA+PB+PCp(t)=3UphIphcos

Y連接：Uph=Ul/3Iph=Il

連接：Uph=Ul3Iph=Il/Q=QA+QB+QC9-4-4

功率的測量1、三相四線制(1)一般情況(2)對稱情況2、三相三線制測量原理W2W1CAB三相負載iCiAiB****W2W1CAB三相負載iCiAiB****W3**Op(t)=uAiA+uBiB+uCiCp(t)=uAiA+uBiB+uC(–iA

–iB)W2W1CAB三相負載iCiAiB****p(t)=uAiA+uBiB+uC(–iA

–iB)p(t)=(uA

–uC)iA+(uB–

uC)iBp(t)=uACiA+uBCiBP=UACIAcos(uACiA)+UBCIBcos(uBCiB)9-4-4

功率的測量2、三相三線制UA.UB.UC.UBC.UCA.9-4-4

功率的測量2、三相三線制W2W1CAB三相負載iCiAiB****對稱情況分析UAC.UBC.

30o30oIB.IA.P=UACIAcos(uACiA)+UBCIBcos(uBCiB)P=UlIlcos(30

–

)+UlIlcos(30

+

)P=2UlIlcos30

cos

P=UlIlcos

3對稱三相負載UA.UB.UC.UBC.UBC.IA.

功率表讀數(shù)P=UBCIAcos(90o-

)=UBCIAsin

=UBCIAsin

331=Q31啟示90o-

例1

圖示對稱三相電路，已知負載吸收的無功功率為6928

var，求功率表的讀數(shù)。WCAB**IC.IA.IB.O

BACIR.IA.IA1.IC.IC1.IC2.IA2.例2求每一電源的功率。對稱三相負載CAB+-+-ZZZR