(精品)三相电路.ppt

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1、第第1313章章 三相电路三相电路13.1 三相电源三相电源 13.2 对称三相电路对称三相电路13.3 不对称三相电路示例不对称三相电路示例13.4 三相电路的功率三相电路的功率本章重点本章重点 本章本章重点重点 对称三相电路在不同联接方式下，对称三相电路在不同联接方式下，相电压与线电压、相电流与线电流的关系。相电压与线电压、相电流与线电流的关系。对称三相电路的抽单相计算方法。对称三相电路的抽单相计算方法。不对称三相电路的计算。不对称三相电路的计算。三相电路功率三相电路功率的计算与量测。的计算与量测。返回目录返回目录一、对称三相电源的产生一、对称三相电源的产生转子：特殊形状的电磁铁（转子：特

2、殊形状的电磁铁（B正弦分布）正弦分布）三相同步发电机示意图三相同步发电机示意图13.1 13.1 13.1 13.1 三相电源（三相电源（三相电源（三相电源（Three-Phase SourcesThree-Phase SourcesThree-Phase SourcesThree-Phase Sources）定子：完全相同三个绕组在空间互差定子：完全相同三个绕组在空间互差120o设：设：A、B、C为始端为始端,X、Y、Z为末端为末端SNI AZBXCYt1.对称三相电源的产生对称三相电源的产生 当转子以角速度当转子以角速度 转动时，三个转动时，三个线圈中便产生感应电动势。线圈中便产生感应电动

3、势。AXBYCZeAeBeC三个线圈中感应三个线圈中感应电动势特点电动势特点:A+XuAB+YuBC+ZuC三相电源符号三相电源符号a.瞬时值表达式瞬时值表达式A+XuAB+YuBC+ZuCb.波形图波形图 t0uAuBuuC2.对称三相电源的表示对称三相电源的表示c.相量表示相量表示3.对称三相电源的特点对称三相电源的特点120120120正序（正序（positive sequence）A-B-C-A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。4.对称三相电源的对称三相电源的相序（相序（phase sequence）：每相电源经过同一值（如最大值）每相电源经过

4、同一值（如最大值）的先后顺序。的先后顺序。负序（负序（negative sequence）A-C-B-AABC电压相量图电压相量图ACB电压相量图电压相量图二、对称三相电源的联接二、对称三相电源的联接 三个绕组的末端三个绕组的末端 X，Y，Z 接在一起，从始端接在一起，从始端 A，B，C 引出线。引出线。名词介绍：名词介绍：中线：中线：X，Y，Z连接点引出线。连接点引出线。1.星形联接星形联接(Y接接)A+X+BCYZABCN 线电压线电压(line voltage)：火线与火线之间的电压火线与火线之间的电压 相电压相电压(phase voltage)：每相电源每相电源(负载负载)的电压的电压

5、火线火线(端线端线)：A，B，C 三端引出线。三端引出线。Y接三相电源的线电压与接三相电源的线电压与 相电压的关系，相电压的关系，A+X+BCYZABCN则：则：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，相位互差大小相等，相位互差120o)30o30o30o三个单相电源首尾相接，由三个连接点引出三条线。三个单相电源首尾相接，由三个连接点引出三条线。注意注意：始端末端要依次相连不能搞错。：始端末端要依次相连不能搞错。I=0，接电源接电源中不会产生环流。中不会产生环流。思考：会否将电源毁坏？思考：会否将电源毁坏？2.三角形联接三

6、角形联接(接接)A+X+BCYZABC不会不会.若若C相接反时相接反时I 0,接电源接电源中将会产生环流。中将会产生环流。思考：如何保证不接错？思考：如何保证不接错？正确接法正确接法接反了接反了 接三相电源的线电压与相电压的关系接三相电源的线电压与相电压的关系A+X+BCYZABC线电压等于对应的相电压。线电压等于对应的相电压。返回目录返回目录一、一、YY 接接对称三相电路的计算对称三相电路的计算13.2 13.2 13.2 13.2 对称三相电路的计算对称三相电路的计算对称三相电路的计算对称三相电路的计算 +_+_+NnZZZZlZlZlZN对称三相电路对称三相电路(symmetrical

7、three-phase circuit):电源电源对称对称,负载负载对称对称,火火线线阻抗相等的三相电路。阻抗相等的三相电路。相电流相电流(phase current)：流过每相电源流过每相电源(负载负载)的电流的电流线电流线电流(line current)：流过火线的电流流过火线的电流线电流与对应线电流与对应的相电流相同的相电流相同名词介绍：名词介绍：+_+_+NnZZZZlZlZlZN则则三相负载电流为三相负载电流为:由由节点方程解得节点方程解得:三相相三相相(线线)电流对称电流对称以以N点为参考点点为参考点,列写节点方程列写节点方程（3）每相计算具有独立性。每相计算具有独立性。电路特点：

8、电路特点：（1）各相电压、电流都是对称的；各相电压、电流都是对称的；对电路情况没有影响对电路情况没有影响；即即（2）中线无电流中线无电流对称三相电路的计算对称三相电路的计算抽单相抽单相计算计算归结为归结为（3）由对称性推出其它二相的电压、电流。由对称性推出其它二相的电压、电流。Y 接对称三相电路的抽单相计算步骤：接对称三相电路的抽单相计算步骤：（1）以一相为例（一般为以一相为例（一般为A相），画单相计算电路。相），画单相计算电路。（2）由单相计算电路计算待求的电压、电流。）由单相计算电路计算待求的电压、电流。解：解：例例已已知知对对称称三三相相电电源源线线电电压压为为380V，Z=6.4+j4

9、.8，Zl=3+j4。求负载求负载Z的相电压和电流。的相电压和电流。ABCZZZZlZlZln+A+BN+CZlZlZlZZZ n设三相设三相电源用电源用Y接电源替代，保证其线电压等于接电源替代，保证其线电压等于380V。取取A相计算电路相计算电路+ANnaZZl负载负载Z的三相相电压为：的三相相电压为：流过负载流过负载Z的电流的电流A相为：相为：由对称性得其它二相电流由对称性得其它二相电流二、二、Y 接接对称三相电路的计算对称三相电路的计算负载上相电压与线电压相等负载上相电压与线电压相等计算相电流计算相电流思考：如何求线电流？思考：如何求线电流？+_+_+NZZZABCabc利用相量图得到相

10、电流和线电流之间的关系：利用相量图得到相电流和线电流之间的关系：线电流大小是相电流的线电流大小是相电流的 倍，相位落后相应相电流倍，相位落后相应相电流30。线电流为线电流为30o30o30o上述电路也可用抽单相法进行计算上述电路也可用抽单相法进行计算+ANnaZ/3+_+_+NZZZABCabcn三、三、电源为电源为 接时的对称三相电路的计算（接时的对称三相电路的计算（Y）（1）将）将 接电源用接电源用Y接电源替代，接电源替代，保证其线电压相等。保证其线电压相等。+ABC+ABCN（2）根据前述根据前述YY，Y 接方法接方法 计算各待求量。计算各待求量。b+_ACBZZlZlZlZZac四、四

11、、接接对称三相电路的计算对称三相电路的计算（1）化为等效的）化为等效的 YY接电路。接电路。（2）画一相计算电路）画一相计算电路,求一相电压、电流。求一相电压、电流。（3）由对称性得其它二相电压、电流。由对称性得其它二相电压、电流。+ANnaZ/3Zl （1）将三相电源、负载都化为等值将三相电源、负载都化为等值YY接电路；接电路；（2）连接各负载和电源中点，中线上若有阻抗则不计；）连接各负载和电源中点，中线上若有阻抗则不计；（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 、Y接接 线线（相相）电电压压及及线线（相相）电电流流之之间间的关系

12、，求出原电路的电流、电压。的关系，求出原电路的电流、电压。（5）由对称性，得出其它两相的电压、电流。）由对称性，得出其它两相的电压、电流。五、五、一般对称三相电路的计算一般对称三相电路的计算例例1（1）电源等效为电源等效为Y接三相电源接三相电源 解：解：+_Z2ABCZ1Z1Z1Z2Z2Z4Z4Z4Z3Z3Z3（2）负载化为负载化为Y接接Z1Z1Z1Z3Z3Z3ABC+_Z4/3Z4/3Z4/3Z2/3连接电源和负载中点连接电源和负载中点（3）取取A相计算电路相计算电路+_Z1Z3Z2/3Z4/3（4）（5）例例2 如如图图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|=

13、10，cos 1=0.6(滞后滞后)，Z2=j50，ZN=1+j2。求：线电流、相电流，并定性画出相量图求：线电流、相电流，并定性画出相量图(以以A相为例相为例)。解：解：+_Z1+_+NACBZ1Z2ZN取取A相计算电路相计算电路根据对称性，得根据对称性，得B、C相的线电流、相电流相的线电流、相电流+_Z1由此可以画出相量图（由此可以画出相量图（A相为例）相为例）18.4o53.1o30o返回目录返回目录电源不对称，程度小（由系统保证）电源不对称，程度小（由系统保证）。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。讨论对象：电源对称，负载不对称（低压电力网）。讨论对象：电源对

14、称，负载不对称（低压电力网）。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不能抽单相不能抽单相分析方法分析方法主要了解：中性点（主要了解：中性点（neutral point）位移。位移。13.3 13.3 13.3 13.3 不对称三相电路示例不对称三相电路示例不对称三相电路示例不对称三相电路示例 (1)S打开（无中线情况）打开（无中线情况）+_+_+NZaZbZcSABCZa Zb Zc三相电源对称，负载不对称三相电源对称，负载不对称由由节点法得节点法得:负载中点负载中点N 的电位的电位与电源中点与电源中点N的电位不相等，的电位不相等，这个现象称为这个现象称为中点位移中点位移。相量图

15、相量图三相负载上的相电压三相负载上的相电压,所所 以负载三相电压不对称以负载三相电压不对称由于由于+_+_+NZaZbZcSABCZa Zb Zc三相电源对称，负载不对称三相电源对称，负载不对称负载电流负载电流由于负载三相电压不对称由于负载三相电压不对称,故三相电流不对称故三相电流不对称中线电流中线电流负载三相电压为电源三相电压负载三相电压为电源三相电压负载电流负载电流由于由于Za Zb Zc ，故三相电流不对称故三相电流不对称(2)S闭合闭合（有中线情况）（有中线情况）+_+_+NZaZbZcSABCZa Zb Zc三相电源对称，负载不对称三相电源对称，负载不对称例例 相序仪电路相序仪电路测

16、相序方法测相序方法:ABCA 将相序仪三端分别接至电源三端，若设接电容一相将相序仪三端分别接至电源三端，若设接电容一相为为A相，则灯亮的为相，则灯亮的为B相，灯暗的为相，灯暗的为C相。相。设三相对称电源为设三相对称电源为分析其原理分析其原理ACBRCR令令 1/(C)=RACBRCR+NB相灯亮，相灯亮，C相灯暗相灯暗返回目录返回目录1.对称三相电路的平均功率对称三相电路的平均功率P13.4 13.4 13.4 13.4 三相电路的功率三相电路的功率三相电路的功率三相电路的功率 对称三相负载对称三相负载Z 三相总功率三相总功率 P=3Pp=3UpIpcos 用线电压、线电流表示用线电压、线电流

17、表示三相总功率三相总功率 注意：注意：（1）为相电压与相电流的相位差角（每相阻抗的阻抗角）。为相电压与相电流的相位差角（每相阻抗的阻抗角）。（2）cos 为每相的功率因数，在对称三相制中即三相功率因为每相的功率因数，在对称三相制中即三相功率因数数 cos A=cos B=cos C=cos 2.无功功率无功功率Q=QA+QB+QC=3Qp3.视在功率视在功率4.瞬时功率瞬时功率功率因数也可定义为功率因数也可定义为 cos =P/S （不对称时不对称时 无意义）无意义）单相：瞬时功率脉动单相：瞬时功率脉动三相：瞬时功率平稳三相：瞬时功率平稳 tp03UIcos p t0UIcos 对称三相电路的

18、瞬时功率为常数对称三相电路的瞬时功率为常数ABCZZZ解：解：设设例例 三相电动机在三相电动机在220V线电压下工作，分别接成线电压下工作，分别接成Y接和接和 接。接。求两种接法下的有功功率。求两种接法下的有功功率。（电动机每相等效阻抗为（电动机每相等效阻抗为）CABZZZ应用：电动机应用：电动机Y降压起动。降压起动。结论：结论：线电压不变时线电压不变时5.三相功率的测量（对称、不对称）三相功率的测量（对称、不对称）（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*（2）二表法：二表法：若若W1的读数为的读数为P1，

19、W2的读数为的读数为P2，则则 P=P1+P2 即为三相总功率。即为三相总功率。三三相相负负载载W1ABC*W2证明证明：（设负载为：（设负载为Y接）接）两个功率表的读数的代数和就是三相总功率。两个功率表的读数的代数和就是三相总功率。p=uAN iA+uBN iB+uCN iC iA+iB+iC=0 (KCL)iC=(iA+iB)p=(uAN uCN)iA+(uBN uCN)iB =uACiA+uBC iB P=UACIAcos 1+UBCIBcos 2 iAACBiBiCN 1:uAC 与与iA的相位差，的相位差，2:uBC 与与iB的的相位差。相位差。1.只有在只有在 iA+iB+iC=0

20、 这个条件下，才能用二表法这个条件下，才能用二表法。注意：注意：2.两两块块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，每每块块表表的的单单独独读读数数无意义。无意义。3.两表法测三相功率的接线方式有三种，注意功率表的极两表法测三相功率的接线方式有三种，注意功率表的极 性端的正确接法。性端的正确接法。4.按正确极性接线时，二表中可能有一块表的读数为负。按正确极性接线时，二表中可能有一块表的读数为负。W1ABC*W2共共C*ABCW2W1共共AW1ABC*W2共共BP=P1+P2=UACIAcos 1+UBCIBcos 2 1=30 2=30 +以对称三相负载，功率表共以对称三相负载，

21、功率表共C接法为例讨论有一块表的接法为例讨论有一块表的读数为负时的情形读数为负时的情形30o30o 1 2W1ABC*W2共共C讨论讨论所以所以P1=UlIlcos 1=UlIlcos(30 )P2=UlIlcos 2=UlIlcos(30+)=0P1P2 60o负数负数(零零)60o负数负数(零零)正数正数正数正数其它接法可类似讨论。其它接法可类似讨论。例例 已知对称三相电路中已知对称三相电路中Ul =380V，Z1=30+j40，电动电动机机 P=1700W，cos=0.8(滞后滞后)。求。求 （1）线电流和电源发线电流和电源发出总功率；（出总功率；（2）画出用两表法测电动机负载功率的功率表画出用两表法测电动机负载功率的功率表接线图，并求出两表读数。接线图，并求出两表读数。解解DABCZ1电动机电动机（1）设设电动机负载电动机负载总电流总电流DABCZ1电动机电动机（2）两表的接法如图。两表的接法如图。DABCZ1电动机电动机W1*W2表表W1的读数的读数P1P1=UACIA2cos 1=380 3.23cos(30+36.9 )=1218.5W表表W2的读数的读数P2P2=UBCIB2cos 2=380 3.23cos(156.9+90 )=481.6W返回目录返回目录