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1、电路路(邱关源第五版邱关源第五版)课件第十二件第十二章章1.1.对称三相电源的产生对称三相电源的产生通通常常由由三三相相同同步步发发电电机机产产生生，三三相相绕绕组组在在空空间间互互差差120，当当转转子子以以均均匀匀角角速速度度转转动动时时，在在三三相相绕绕组组中中产产生生感感应应电电压压，从从而而形形成成对对称称三三相电源。相电源。三相同步发电机示意图三相同步发电机示意图 三相电源是三个频率相同、振幅相同、相位彼三相电源是三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差此相差120的正弦电源。的正弦电源。NSIAZBXCY下 页上 页返 回下 页上 页返 回瞬时值表达式瞬时值表达式波形图波形图A、B、
2、C 三端称为始端三端称为始端，X、Y、Z 三端称为末端三端称为末端。u tuAuBuCOA+XuAB+YuBC+ZuC下 页上 页返 回相量表示相量表示120120120对称三相电源的特点对称三相电源的特点下 页上 页返 回正序正序(顺序顺序)：ABCA负序负序(逆序逆序)：ACBAABC相序的实际意义：相序的实际意义：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。DABC123DACB123正转正转反转反转ABC三相电源各相经过同一值三相电源各相经过同一值(如最大值如最大值)的先后顺序。的先后顺序。对称三相电源的相序对称三相电源的相序三相电机三相电机下 页上 页
3、返 回2.2.三相电源的联结三相电源的联结 X、Y、Z 接在一起的点称为接在一起的点称为Y形形联结对称联结对称三相电源的中性点，用三相电源的中性点，用N表示。表示。（1 1）星形联结）星形联结(Y形联结联结)+ANX+BY+CZ+ABCN-下 页上 页返 回（2 2）三角形联结）三角形联结(形形联联结结)三角形联结的对称三相电源没有中性点。三角形联结的对称三相电源没有中性点。注意+AXBYCZ+X+CYZABC下 页上 页返 回3.3.三相负载及其联结三相负载及其联结(1)星形联结星形联结称为三相对称负载。称为三相对称负载。三相电路的负载由三部分组成，其中每一部分三相电路的负载由三部分组成，其
4、中每一部分称为一相负载，三相负载也有两种连结方式。称为一相负载，三相负载也有两种连结方式。ABCNZAZCZBABCNZAZCZB下 页上 页返 回(2)三角形联结三角形联结ABCZBCZCAZABABCZBCZCAZAB称为三相对称负载。称为三相对称负载。下 页上 页返 回4.4.三相电路三相电路 三相电路就是由对称三相电源和三相负载联三相电路就是由对称三相电源和三相负载联接起来所组成的系统。工程上根据实际需要可以接起来所组成的系统。工程上根据实际需要可以组成：组成：电源电源YY负载负载电源电源Y负载负载当电源和负载都对称时，称为对称三相电路。当电源和负载都对称时，称为对称三相电路。注意下
5、页上 页返 回三相四线制三相四线制YYYZZZN+AN+B+CZZZ+A+B+C三相三线制三相三线制下 页上 页返 回1.名词介绍名词介绍端线端线(相线相线)：始端：始端A、B、C 三端引出线。三端引出线。中性线：中性点中性线：中性点N引出线，引出线，形联结形联结无中性线。无中性线。12-2 线电压线电压(电流电流)与相电压与相电压(电流电流)的关系的关系下 页上 页返 回+ANX+BY+CZ+AXBYCZ+ANX+BY+CZ相电压：每相电源的电压相电压：每相电源的电压线电压：端线与端线之间的电压线电压：端线与端线之间的电压线电流：流过端线的电流。线电流：流过端线的电流。下 页上 页返 回+A
6、XBYCZ+ABCZBCZCAZABABCNZAZCZB负载的相电压：每相负载上的电压，负载的相电压：每相负载上的电压，。负载的线电压：负载端线间的电压，负载的线电压：负载端线间的电压，。线电流：流过端线的电流，线电流：流过端线的电流，。相电流：流过每相负载的电流，相电流：流过每相负载的电流，。+-+-下 页上 页返 回Y形联结形联结2.相电压和线电压的关系相电压和线电压的关系下 页上 页返 回+A+B+C+利用相量图得到相电压和线电压之间的关系：利用相量图得到相电压和线电压之间的关系：线电压对称线电压对称(大小相等，大小相等，相位互差相位互差120o)一般表示为一般表示为30o30o30o下
7、 页上 页返 回对对Y形联联结的结的对称三相电源对称三相电源 所谓的所谓的“对应对应”：对应相电压用线电压的：对应相电压用线电压的 第一个下标字母标出。第一个下标字母标出。(1)相电压对称，则线电压也对称相电压对称，则线电压也对称(3)线电压相位领先对应相电压线电压相位领先对应相电压30o。结论下 页上 页返 回形联联结结线电压等于对应的相电压线电压等于对应的相电压以上关于线电压和相电压的关系也适以上关于线电压和相电压的关系也适用于对称星形负载和三角形负载。用于对称星形负载和三角形负载。注意下 页上 页返 回+AXBYCZ+形联联结电源始端末端要依次相连。结电源始端末端要依次相连。正确接法正确
8、接法错误接法错误接法 I=0 电源电源中不会产生环流中不会产生环流I 0 电源电源中将会产生环流中将会产生环流。下 页上 页返 回2.相电流和线电流的关系相电流和线电流的关系Y形联结时，线电流等于相电流。联结时，线电流等于相电流。ZZZN+N+Y形形联结联结结论下 页上 页返 回+ZZZ结论形联结的对称电路：形联结的对称电路：(2)线电线电流流相位相位滞后滞后对应相电对应相电流流30o。Z/3Z/3Z/3N CBA形形联结联结下 页上 页返 回12-3 对称三相电路的计算对称三相电路的计算 对称三相电路由于电源对称、负载对称、线路对称三相电路由于电源对称、负载对称、线路对称，因而可以引入一特殊
9、的计算方法。对称，因而可以引入一特殊的计算方法。1.1.YY联结联结(三相三线制）三相三线制）ZZZN+N+下 页上 页返 回以以N点为参考点，对点为参考点，对N点列写结点方程：点列写结点方程：下 页上 页返 回ZZZN+N+负载侧相电压：负载侧相电压：因因N、N两点等电位，可将其短路，且两点等电位，可将其短路，且其中电流为零。这样便可将三相电路的计算化为其中电流为零。这样便可将三相电路的计算化为单单相电路的计算。相电路的计算。也为对也为对称电压称电压结论A相计算电路相计算电路+ANNZ下 页上 页返 回ZZZN+N+计算电流：计算电流：为对称为对称电流电流电源中性点与负载中电源中性点与负载中
10、性性点等电位。有无中点等电位。有无中性性线对线对电路情况没有影响。电路情况没有影响。对对称称情情况况下下，各各相相电电压压、电电流流都都是是对对称称的的，可可采采用用一一相相（A相相）等等效效电电路路计计算算。其其他他两两相相的的电电压、电流可按对称关系直接写出。压、电流可按对称关系直接写出。结论下 页上 页返 回Y形联结的对称三相负载，根据相、线电压、电形联结的对称三相负载，根据相、线电压、电流的关系得流的关系得2.2.Y联联结结解法解法1负载上相电压与线电压相等：负载上相电压与线电压相等：ZZZ+A+B+Ccab下 页上 页返 回相电流：相电流：线电流：线电流：30o30o30o30o下
11、页上 页返 回负载上相电压与线电压相等，且对称。负载上相电压与线电压相等，且对称。线电流与相电流对称。线电流是相电流的线电流与相电流对称。线电流是相电流的 倍，相位落后相应相电流倍，相位落后相应相电流30。根据一相的计算结果，由对称性可得到其余两根据一相的计算结果，由对称性可得到其余两相结果。相结果。解法解法2结论下 页上 页返 回Zcab+ZZZ/3Z/3Z/3N c b a利用计算相电流的一相等效电路。利用计算相电流的一相等效电路。解法解法3aZ+ABb下 页上 页返 回A相计算电路相计算电路+ANNaZ/33.电源为电源为形联接结时的对称三相电路的计算联接结时的对称三相电路的计算 将将形
12、电源用形电源用Y形形电源替代，保证其线电源替代，保证其线电压相等。电压相等。ABC+A+B+C下 页上 页返 回例例3-1+ZZZbACBZLZLZLacZ/3ZLa+ANN下 页上 页返 回给出图示电路的给出图示电路的A相计算电路。相计算电路。+Z/3Z/3bACBZLZLZLacZ/3解解(1)将所有三相电源、负载都化为等值将所有三相电源、负载都化为等值Y-Y连连接电路。接电路。(2)连接负载和电源中性点，中性线上的阻抗可不计。连接负载和电源中性点，中性线上的阻抗可不计。(3)画出单相计算电路，求出一相的电压、电流：画出单相计算电路，求出一相的电压、电流：(4)根根据据形形联联结结、Y形形
13、联联结结时时线线量量、相相量量之之间间的的关系，求出原电路的电流电压。关系，求出原电路的电流电压。(5)由对称性，得出其他两相的电压、电流。由对称性，得出其他两相的电压、电流。对称三相电路的一般计算方法对称三相电路的一般计算方法:一相电路中的电压为一相电路中的电压为Y形形联结时的相电压。联结时的相电压。一相电路中的电流为线电流。一相电路中的电流为线电流。小结下 页上 页返 回例例3-2 对称三相电源线电压为对称三相电源线电压为380V，Z=(6.4+j4.8)，ZL=(6.4+j4.8)。求负载求负载 Z 的相、线电压和电流。的相、线电压和电流。解解画出一相计算图画出一相计算图ZZLa+ANN
14、+ZZACBZLZLZLZNNacb下 页上 页返 回下 页上 页返 回ZLa+ANN例例3-3 对称三相负载分别接成对称三相负载分别接成Y形形和和形。求线电流。形。求线电流。解解 应用：应用：Y降压起动。降压起动。ABCZZZZABCZZ下 页上 页返 回例例3-4 对对称称三三相相电电路路，电电源源线线电电压压为为380V，|Z1|=10，cos1=0.6(感性感性)，Z2=j50，ZN=(1+j2)。求：线电流、相电流，画出相量图求：线电流、相电流，画出相量图(以以A相为例相为例)。解解 画出一相计算图画出一相计算图+_Z1+_+NACBZ1Z2ZNN下 页上 页返 回根据对称性，得根据
15、对称性，得B、C相的线电流、相电流：相的线电流、相电流：下 页上 页返 回+_Z1由此可以画出相量图：由此可以画出相量图：30o53.1o18.4o下 页上 页返 回第二组负载的相电流第二组负载的相电流例例3-5消去互感，进行消去互感，进行-Y变换，取变换，取A相计算电路。相计算电路。解解 下 页上 页返 回LMLMLM+_Z1Z1Z1Z2Z2Z2ZnLLLRRRABCM*MM 负载化为负载化为Y形联结，形联结，根据对称性，中性线的根据对称性，中性线的电阻电阻 Zn 短路。短路。Z1Z2/3Z3+_下 页上 页返 回电源不对称（不对称程度小，系统保证其对称电源不对称（不对称程度小，系统保证其对
16、称)。电路参数电路参数(负载负载)不对称情况很多。不对称情况很多。电源对称，负载不对称电源对称，负载不对称(低压电力网低压电力网)。分析方法分析方法不对称不对称复杂交流电路分析方法。复杂交流电路分析方法。主要了解：中性点位移。主要了解：中性点位移。12-4 不对称三相电路的概念不对称三相电路的概念 讨论对象讨论对象下 页上 页返 回负载各相电压：负载各相电压：三相负载三相负载Za、Zb、Zc不相同。不相同。N+N+ZNZaZbZc下 页上 页返 回负载中性点与电源中性点不重合。负载中性点与电源中性点不重合。在电源对称情况下，可以根据中性点位移在电源对称情况下，可以根据中性点位移的情况来判断负载
17、端不对称的程度。当中性点位移的情况来判断负载端不对称的程度。当中性点位移较大时，会造成负载相电压严重不对称，使负载的较大时，会造成负载相电压严重不对称，使负载的工作状态不正常。工作状态不正常。相量图相量图NN中性点位移中性点位移注意下 页上 页返 回例例4-1(1)正常情况下，三相四线制，中线阻抗约为零。正常情况下，三相四线制，中线阻抗约为零。每每相相负负载载的的工工作作情况相对独立。情况相对独立。(2)若三相三线制若三相三线制,设设A相断路相断路(三相不对称三相不对称)白炽灯电压低，白炽灯电压低，灯光昏暗。灯光昏暗。ACBN讨论照明电路。讨论照明电路。下 页上 页返 回ACBNN(3)A相短
18、路相短路超过灯的额定电压，白炽超过灯的额定电压，白炽灯可能烧坏。灯可能烧坏。计算短路电流：计算短路电流：ACBN短路电流是正常时电流的短路电流是正常时电流的3倍。倍。注意下 页上 页返 回要要消消除除或或减减少少中中性性点点的的位位移移，尽尽量量减减少少中中性性线线阻阻抗抗，然然而而从从经经济济的的观观点点来来看看，中中性性线线不不可可能能做做得得很很粗粗，应应适适当当调调整整负负载载，使使其其接接近近对对称称情情况。况。结论负载不对称，电源中性点和负载中性点不等位，负载不对称，电源中性点和负载中性点不等位，中性线中有电流，各相电压、电流不存在对称中性线中有电流，各相电压、电流不存在对称关系。
19、关系。中性线不装保险，并且中性线较粗。一是减少中性线不装保险，并且中性线较粗。一是减少损耗，损耗，二是加强强度二是加强强度(中性线一旦断了，负载中性线一旦断了，负载不能正常工作不能正常工作)。下 页上 页返 回图示为相序仪电路。说明测相序的方法。图示为相序仪电路。说明测相序的方法。解解例例4-2应用戴维宁定理应用戴维宁定理A当当C变化时，变化时，N 在半圆上移动。在半圆上移动。ABCCRRN+N+CReq+AN下 页上 页返 回若若以以接接电电容容一一相相为为A相相，则则B相相电电压压比比C相相电电压压高高。B相相灯灯较较亮亮，C相相较较暗暗(正正序序)。据据此此可可测定三相电源的相序。测定三
20、相电源的相序。NCBAN三相电源的相量图三相电源的相量图电容断路，电容断路，N在在CB线线中点。中点。电容变化，电容变化，N在半圆上在半圆上运动，因此总满足：运动，因此总满足：下 页上 页返 回例例4-3如如图图电电路路中中，电电源源三三相相对对称称。当当开开关关S闭闭合合时时，电流表的读数均为电流表的读数均为5A。求求：开开关关S打打开开后后各各电流表的读数。电流表的读数。解解 开开关关S打打开开后后，表表A2的的电电流流数数与与负负载载对对称称时时相相同同。而而表表A1和表A3的的电电流流数数等等于于负负载载对对称时的相电流。称时的相电流。ZZZA2SA3A1=5AA2A1A3下 页上 页
21、返 回1.1.对称三相电路功率的计算对称三相电路功率的计算12-5 三相电路的功率三相电路的功率 PP=UPIPcos 三相总功率三相总功率：P=3PP=3UPIPcos 平均功率平均功率ABCZZZ下 页上 页返 回(1)为相电压与相电流的相位差为相电压与相电流的相位差(阻抗角阻抗角)，不要误以为是线电压与线电流的相位差。不要误以为是线电压与线电流的相位差。(2)cos为每相的功率因数，在对称三相制中为每相的功率因数，在对称三相制中有有 cos A=cos B=cos C=cos 。(3)公式计算电源发出的功率公式计算电源发出的功率(或负载吸收的或负载吸收的 功率功率)。ABCZZZ注意下
22、页上 页返 回例例5-1 已知对称三相电路线电压已知对称三相电路线电压UL ，问负载接成问负载接成Y形形联结和联结和形联结各从电网获取多少功率？形联结各从电网获取多少功率？解解结论负载由负载由Y形联结改成形联结改成形联结形联结，若若线线电压不变，由于相电压与相电流增电压不变，由于相电压与相电流增大大 倍，则功率增大倍，则功率增大3倍。倍。若负载的相电压不变，则不论怎样若负载的相电压不变，则不论怎样连接其功率不变。连接其功率不变。下 页上 页返 回ABCZZZABCZZZ无功功率无功功率Q=QA+QB+QC=3QP视在功率视在功率这里的，这里的，P、Q、S 都是指三相总和。都是指三相总和。功率因
23、数也可定义为：功率因数也可定义为：cos =P/S。注意不对称时不对称时 无意义。无意义。下 页上 页返 回对称三相负载的瞬时功率对称三相负载的瞬时功率下 页上 页返 回单相：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 tpO3UIcosp tOUIcos电动机转矩电动机转矩:m p可以得到均衡的机械力矩。避免了机械振动。可以得到均衡的机械力矩。避免了机械振动。下 页上 页返 回2.三相功率的测量三相功率的测量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 3。三三相相四四线线制制*三三相相负负载载WABCN*WW下 页上 页返 回二表法
24、二表法 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一相没有串功率表的线上另一相没有串功率表的线上(有三种接线方式有三种接线方式)。三相三线制三相三线制*三三相相负负载载WABC*W注意下 页上 页返 回若若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，则三相总功率为率为P=P1+P2*W1ABC*W2三三相相负负载载*W1ABC*W2三三相相负负载载*W1ABC*W2三三相相负负载载下
25、页上 页返 回证明：证明：因因形形负载可以变为负载可以变为Y，故上述结论仍成立。，故上述结论仍成立。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 为为uAC 与与iA的相位差的相位差，2 是是uBC 与与iB的相位差。的相位差。设负载是设负载是Y形联结形联结P=UACIAcos 1+UBCIBcos 2 W1W2注意下 页上 页返 回iAACBiBiCNZAZBZC1.1.只有在三相三线制条件下，才能用二表法，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。且
26、不论负载对称与否。3.3.按按正正确确极极性性接接线线时时，若若出出现现一一个个表表指指针针反反转转即即读读数数为为负负，将将其其电电流流线线圈圈极极性性反反接接使使指指针针指指向向正正数数，但此时读数应记为负值。但此时读数应记为负值。2.2.两两表表读读数数的的代代数数和和为为三三相相总总功功率率，单单块块表表的的读数无意义。读数无意义。4.4.负载对称情况下，有：负载对称情况下，有：注意下 页上 页返 回由相量图分析：由相量图分析：假设负载为感性，相电流假设负载为感性，相电流(即线电流即线电流)落后相电压落后相电压 角角。P=P1+P2=UACIAcos 1+UBCIBcos 2=ULIL
27、cos 1+ULILcos 2 1=30 2=+30N30 30 1 2 下 页上 页返 回所以所以P1=ULILcos 1=ULILcos(30)P2=ULILcos 2=ULILcos(+30)下 页上 页返 回 =0P1P2P1=P1+P2 60o负数负数(零零)(感性负载感性负载)60o负数负数(零零)正数正数正数正数(容性负载容性负载)=90o0 讨论求：求：(1)线电流和电源发出的总功率；线电流和电源发出的总功率；(2)用两表法测三相负载的功率，画接线图用两表法测三相负载的功率，画接线图 求两表读数。求两表读数。解解例例5-1 已知已知UL =380V，Z1=(30+j40)，电动
28、机电动机 P=1700W，cos=0.8(感性感性)。MABCZ1电动机电动机下 页上 页返 回(1)电动机负载：电动机负载：总电流：总电流：下 页上 页返 回表表W1的读数的读数P1：(2)两表接法如图两表接法如图P1=UACIAcos 1=3807.56cos(46.2 30)W=2 758.73W表表W2的读数的读数P2：P2=UBCIBcos 2=3807.56cos(30+46.2)W =685.26W=P-P1MABCZ1电动机电动机W1*W2下 页上 页返 回例例5-2根据图示功率表的读数可以测取三相对称负载根据图示功率表的读数可以测取三相对称负载的什么功率？的什么功率？解解N30 画出相量图，得功率画出相量图，得功率表的读数：表的读数：P=UBCIAcos(90+)=ULILsin 根据功率表的读数可以根据功率表的读数可以测取负载的无功功率。测取负载的无功功率。*WABC*三相三相对称对称负载负载上 页返 回此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢