三相交流电路分析.ppt

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1、 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics第一章第一章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律 第二章第二章 电路的分析方法电路的分析方法 第三章第三章 电路的暂态分析电路的暂态分析第四章第四章 正弦交流电路正弦交流电路第五章第五章 三相电路三相电路第六章第六章 磁路与铁心线圈电路磁路与铁心线圈电路第七章第七章 交流电动机交流电动机第十章第十章 继电接触器控制系统继电接触器控制系统课程目录课程目录 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics 电路基本概念、定律电路基本概念、定律 稳稳 态电路

2、分析态电路分析正弦信号正弦信号 电路电路暂态电路暂态电路 分析分析（I）电学部分）电学部分直流直流电路电路单相电路单相电路三相电路三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics为什么引入三相电为什么引入三相电?+ABCN+可以证明，在输送同样容量的情况下三相输电比单相可以证明，在输送同样容量的情况下三相输电比单相可节省可节省25%的有色金属。的有色金属。此外，三相电在电机驱动方面具有单相电无可比拟的优越性。此外，三相电在电机驱动方面具有单相电无可比拟的优越性。电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electroni

3、cs5.1 三相电压三相电压 （1学时）学时）5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronicsl重点掌握重点掌握 1.1.三相电路的基本概念三相电路的基本概念 2.2.三相电路的分析三相电路的分析第五章 三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics5.1 三相电压三相电压 （1学时）学时）5.

4、2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics 5-1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压一、三相电动势的产生一、三相电动势的产生三相交流发电机的原理图三相交流发电机的原理图转子转子定子定子 合理选择转子极面的形状及合理选择转子极面的形状及励磁绕组的位置分布使空气隙中励磁绕组的位置分布使空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布的磁感应强度按正弦规律

5、分布电枢（定子）电枢（定子）铁心及三相绕组铁心及三相绕组磁极（转子）磁极（转子）铁心及励磁绕组铁心及励磁绕组 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics转子转子定子定子A、B、C分别为三个绕组的始端，分别为三个绕组的始端，X、Y、Z分别为三个绕组的末端分别为三个绕组的末端在空间位置上，三个绕组分别在空间位置上，三个绕组分别相差相差120定子铁心内槽放置三个绕组定子铁心内槽放置三个绕组AX+e+e+5-1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics转子转子定子定子

6、转子匀速顺时针转动，每相绕组依次切割磁力线，产生转子匀速顺时针转动，每相绕组依次切割磁力线，产生频率相同、幅值相等且相位差为频率相同、幅值相等且相位差为120的正弦电动势的正弦电动势 5-1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics1.以以A相绕组的感应电动势作为参考正弦量相绕组的感应电动势作为参考正弦量，则，则 5-1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压Em 0 120 240 360 t 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics2.用相量表示用相量

7、表示120120120 5-1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics3.对称三相电动势对称三相电动势且有且有或或由于由于 的幅值相等，频率相同，彼此间的幅值相等，频率相同，彼此间有相同的相位差，称这种电源为对称电动势有相同的相位差，称这种电源为对称电动势120120120 5-1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics4.4.相序相序三相电动势出现正幅值（或过零点）的顺序称为相序三相电动势出现正幅值（或过零点）

8、的顺序称为相序 5-1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压Em 0 120 240 360 t 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics正序正序(顺序顺序)：ABCA负序负序(逆序逆序)：ACBAABC相序的实际意义：对三相电动机，如果相序反了，就会反转。相序的实际意义：对三相电动机，如果相序反了，就会反转。以后如果不加说明，一般都认为是正相序。以后如果不加说明，一般都认为是正相序。DABC123正转正转ACB反转反转DACB123 5-1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechn

9、ics&Electronics5.三相（电动势）绕组的连接。三相（电动势）绕组的连接。1）三相绕组的末端连接点称）三相绕组的末端连接点称为中点，或零点，用为中点，或零点，用N表示。表示。2）从中点引出的导线称为中线，这种连接法称）从中点引出的导线称为中线，这种连接法称星形星形连接法连接法3）相线或端线，也称火线。）相线或端线，也称火线。_+_+_+_+_中线接地则称为零线中线接地则称为零线 5-1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压如果是三孔插座，左边是零线，中间（上面）是地线，右边是火线如果是三孔插座，左边是零线，中间（上面）是地线，右边是火线 实际电路中，相线实际电路中，相线A相黄色

10、，相黄色，B相绿色，相绿色，C相红色相红色 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics6.相电压相电压相电压的值用相电压的值用 表示，且表示，且 5-1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压_+_+_+_+_ 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics7.线电压线电压 5-1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压_+_+_+_+_ 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics可见相电压、线电压均为对称的三相电压可见相电压、线电压均为对称的三相电压 5-

11、1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压_+_+_+_+_ 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics 5-1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压30o30o30o 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics5.1 三相电压三相电压 （1学时）学时）5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I E

12、lectrotechnics&Electronics5.15.1 三相电压三相电压 （1 1学时）学时）5.2 5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1 1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics三相电路中负载的联接方法有两种：三相电路中负载的联接方法有两种：三相电源三相电源一般都是星形联接一般都是星形联接负载的联接方式取决于其额定工作电压负载的联接方式取决于其额定工作电压三角

13、形联接三角形联接星形联接星形联接_+_+_+_+_ 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics本节介绍负载的本节介绍负载的星形联接，星形联接，下图是三相四线制电路下图是三相四线制电路2）负载相电流等于电源线电流）负载相电流等于电源线电流3）电源线电压是负载相电压的）电源线电压是负载相电压的 倍，倍，特点：特点：+_NCB+A 5-2 5-2 负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路1）负载相电压等于电源相电压负载相电压等于电源相电压 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Elect

14、ronics中线电流中线电流+_NCB+A 5-2 5-2 负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics解：解：解解 5-2 5-2 负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路求求例：例：例例 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics1.对称负载时对称负载时中线电流中线电流三相三线制电路三相三线制电路+_NCB+A显然此时三相电流也对称显然此时三相电流也对称 5-2 5-2 负载星形联

15、接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路课堂拓展课堂拓展 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics在用户端由该变压器变换成三相四线制电路在用户端由该变压器变换成三相四线制电路中高压电力输送均采用三相三线制电路中高压电力输送均采用三相三线制电路课堂拓展课堂拓展 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics2.不对称三相三线制负载不对称三相三线制负载+_NCB+A+5-2 5-2 负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路 电工与电子技术电

16、工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics相序判断相序判断+_N+1234 5-2 5-2 负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路Em 0 120 240 360 t 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics解解例例问哪个灯泡更亮？问哪个灯泡更亮？+_N+5-2 5-2 负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics由于由于 故故B相相灯较亮灯较亮 例例

17、问哪个灯泡更亮？问哪个灯泡更亮？+_N+5-2 5-2 负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics3.结论结论1）负载不对称而又没有中线时负载不对称而又没有中线时，负载相电压就不对称，负载相电压就不对称，从而引起有的相电压过高或欠压，这是不允许的！从而引起有的相电压过高或欠压，这是不允许的！2）中线的作用就在于使星形联接的不对称负载的相电压中线的作用就在于使星形联接的不对称负载的相电压对称。为了保证负载的相电压对称，就不应让中线断开对称。为了保证负载的相电压对称，就不

18、应让中线断开在主干上，中线内不接入熔断器或闸开关在主干上，中线内不接入熔断器或闸开关 5-2 5-2 负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路+_+_+NZAABCabcZBZC 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics(2)A相短路且没有保护而中线又断开时，相短路且没有保护而中线又断开时，结果又如何结果又如何（2）A相短路且没有保护而中线断开时：相短路且没有保护而中线断开时：(1)A相短路且进行保护操作后各相负载上相短路且进行保护操作后各相负载上的电压的电压(1)A相短路，相短路，B、C相电压不受影响相电

19、压不受影响例：例：例例+5-2 5-2 负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路负载星形联接三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics5.1 三相电压三相电压 （1学时）学时）5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics5.15.1 三相电压三相电压 （1 1学时）学

20、时）5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics 5-3 5-3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路一、相电流一、相电流特点：特点：负载相电压负载相电压=电源线电压电源线电压 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics二、二、线电流线电

21、流 5-3 5-3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics三、负载对称的电路三、负载对称的电路三相负载电流对称三相负载电流对称 5-3 5-3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics线电流也是对称的线电流也是对称的，且，且推导相电流和线电流的关系推导相电流和线电流的关系30O线电流在相位上滞后于相电流线

22、电流在相位上滞后于相电流30O 5-3 5-3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics负载对称三相电路电压电流的相量图负载对称三相电路电压电流的相量图 5-3 5-3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics5.1 三相电压三相电压 （1学时）学时）5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （

23、1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics5.15.1 三相电压三相电压 （1 1学时）学时）5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1学时）学时）5.3 5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.50.5学时）学时）5.45.4 三相功率三相功率 （0.50.5学时）学时）第五章 三相电路 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&

24、Electronics 5-4 5-4 三相功率三相功率三相功率三相功率一、有功功率一、有功功率无任是无任是还是还是Y，总的有功功率等于各相有功功率之和，总的有功功率等于各相有功功率之和 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics 5-4 5-4 三相功率三相功率三相功率三相功率1、对称性负载、对称性负载 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics单相：瞬时功率脉动单相：瞬时功率脉动三相：瞬时功率恒定三相：瞬时功率恒定 w wtpO3UPIPcos pAw w tOUPIPcos 电动机转矩电动机转矩:

25、T p三相电可以得到均衡的机械力矩，避免了机械振动。三相电可以得到均衡的机械力矩，避免了机械振动。5-4 5-4 三相功率三相功率三相功率三相功率课堂拓展课堂拓展课堂拓展课堂拓展 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics2）联接联接1）Y联接联接 5-4 5-4 三相功率三相功率三相功率三相功率 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics2、不对称负载、不对称负载 联接联接 Y联接联接 5-4 5-4 三相功率三相功率三相功率三相功率 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&

26、Electronics二、无功功率二、无功功率三、视在功率三、视在功率对称负载对称负载对称负载对称负载 5-4 5-4 三相功率三相功率三相功率三相功率 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics1）解解1）作星形联接，）作星形联接，2）作三角形联结；）作三角形联结；分别求分别求I p、Il 及及P。假设电源线电压假设电源线电压Ul=380V，负载对称且，负载对称且Z=29+j21.8 例例 5-4 5-4 三相功率三相功率三相功率三相功率 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics2）5-4 5-4

27、三相功率三相功率三相功率三相功率1）作星形联接，）作星形联接，2）作三角形联结；）作三角形联结；分别求分别求I p、Il 及及P。假设电源线电压假设电源线电压Ul=380V，负载对称且，负载对称且Z=29+j21.8 例例 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics 5-4 5-4 三相功率三相功率三相功率三相功率 课堂拓展课堂拓展课堂拓展课堂拓展温馨提示：南航将军路校区温馨提示：南航将军路校区1号楼的用电设备在夏号楼的用电设备在夏季一天的高峰用电量时常高达季一天的高峰用电量时常高达10000余度！余度！电工与电子技术电工与电子技术 I Elect

28、rotechnics&Electronics新闻视野：新闻视野：2009年年6月上旬，在波恩举行的联合国气候变化会议上，有部月上旬，在波恩举行的联合国气候变化会议上，有部分美国代表提出了对华进口产品征收关税的意见。与此同时，分美国代表提出了对华进口产品征收关税的意见。与此同时，6月月22日美国清洁能源安全法案获得众议院通过，该法案规日美国清洁能源安全法案获得众议院通过，该法案规定，美国有权对包括中国在内的不实施碳减排限额国家进口产定，美国有权对包括中国在内的不实施碳减排限额国家进口产品征收碳关税。品征收碳关税。5-4 5-4 三相功率三相功率三相功率三相功率 课堂拓展课堂拓展课堂拓展课堂拓展

29、电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics三相功率的测量三相功率的测量(1)(1)三表法三表法若负载对称，则需一块表，读数乘以若负载对称，则需一块表，读数乘以 3。*三三相相负负载载WWWABCN*三三相相四四线线制制 5-4 5-4 三相功率三相功率三相功率三相功率课堂拓展课堂拓展课堂拓展课堂拓展 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics(2)(2)二表法：二表法：这这种种测测量量线线路路的的接接法法是是将将两两个个功功率率表表的的电电流流线线圈圈串串到到任任意意两两相相中中，电电压压线线圈圈的的同

30、同名名端端接接到到其其电电流流线线圈圈所所串串的的线线上上，电电压压线线圈圈的的非非同同名名端端接接到到另另一一相相没没有有串串功功率率表表的线上。（有三种接线放式）的线上。（有三种接线放式）若若W1的读数为的读数为P1，W2的读数为的读数为P2，则三相总功率为：，则三相总功率为：三三相相负负载载W1ABC*W2三相三线制三相三线制P=P1+P2 5-4 5-4 三相功率三相功率三相功率三相功率课堂拓展课堂拓展课堂拓展课堂拓展 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics证明：证明：所以两个功率表的读数的代数和就是三相总功率。所以两个功率表的读数的代

31、数和就是三相总功率。由于由于联接负载可以变为联接负载可以变为Y型联接，故结论仍成立。型联接，故结论仍成立。p=uAN iA+uBN iB+uCN iC iA+iB+iC=0 iC=(iA+iB)p=(uAN uCN)iA+(uBN uCN)iB =uACiA+uBC iB 1:uAC 与与iA的相位差，的相位差，2:uBC 与与iA的相位差。的相位差。设负载是设负载是Y型联接型联接P=UACIAcos 1+UBCIBcos 2 W1W2iAACBNiCiB 5-4 5-4 三相功率三相功率三相功率三相功率课堂拓展课堂拓展课堂拓展课堂拓展 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotech

32、nics&Electronics1.只有在三相三线制条件下，才能用二表法，且不论负载对称与否。只有在三相三线制条件下，才能用二表法，且不论负载对称与否。2.两块表读数的代数和为三相总功率，每块表的单独读数无意义。两块表读数的代数和为三相总功率，每块表的单独读数无意义。3.两表法测三相功率的接线方式有三种，注意功率表的同名端。两表法测三相功率的接线方式有三种，注意功率表的同名端。注意：注意：5-4 5-4 三相功率三相功率三相功率三相功率课堂拓展课堂拓展课堂拓展课堂拓展三三相相负负载载W1ABC*W2 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics第五章

33、内容小结第五章内容小结三相电压三相电压三相电路负载电路联结形式三相电路负载电路联结形式三相电路功率三相电路功率 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics一、三相电压一、三相电压第五章第五章第五章第五章 内容小结内容小结内容小结内容小结1、相电压、相电压Em 0 120 240 360 t 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics相量形式相量形式120120120第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electron

34、ics_+_+_+_+_2、线电压、线电压第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结30o30o30o 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics+_NCB+A二、三相电路负载电路联结形式二、三相电路负载电路联结形式（1）Y形联结形联结三相四线三相四线2）相电流等于线电流）相电流等于线电流特点：特点：1）负载相电压等于电源相电压负载相电压等于电源相电压第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小

35、结第五章内容小结 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics+_NCB+A（1）Y形联结形联结三相三线三相三线负载对称则等同三相四线电路负载对称则等同三相四线电路负载不对称负载不对称第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics*相电流相电流特点：特点：负载相电压负载相电压=电源线电压电源线电压（2）形联结形联结第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electron

36、ics*线电流线电流第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics如果负载对称如果负载对称30O三相负载电流及线电流均对称三相负载电流及线电流均对称第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics三、三相电路的功率三、三相电路的功率（1）三相电路负载对称）三相电路负载对称（2）三相电路负载不对称）三相电路负载不对称第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结第五章内容小结 电工与电子技术电工与电子技术 I Electrotechnics&Electronics第五章第五章 三相电路三相电路课外思考：当三相负载平衡以及不平衡时，课外思考：当三相负载平衡以及不平衡时，电路的无功功率流动？电路的无功功率流动？课后习题：课后习题：5.2.6,5.2.10，5.4.4课外拓展：飞机电网的特点。课外拓展：飞机电网的特点。