正弦稳态电路和三相电路.pptx

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1、 (b)(d)(b)(d)C CR R2 2R R1 1L LR R2 2C CL L2 2L L1 1R R1 1第1页/共53页 (b)(d)(b)(d)C CR R2 2R R1 1L LR R2 2C CL L2 2L L1 1R R1 1第2页/共53页 3.203.20：已知电流表已知电流表已知电流表已知电流表A A1 1读数为读数为读数为读数为3.6A,A3.6A,A3 3读数为读数为读数为读数为6A6A，若，若，若，若u u(t t)超超超超前前前前i i1 1(t t)，求，求，求，求I I2 2；若；若；若；若u u(t t)滞后滞后滞后滞后i i1 1(t t)，再求，再

2、求，再求，再求I I2 2（设（设（设（设u u(t t)为参考为参考为参考为参考正弦量）正弦量）正弦量）正弦量）.+_ _.C Ci i1 1(t t)A A1 1i i2 2(t t)A A2 2R Ri i3 3(t t)A A3 3L Lu u(t t)第3页/共53页余弦定理：余弦定理：余弦定理：余弦定理：3.6A6A(1)(1)：3.6A6A(2)(2)：第4页/共53页 3.213.21：已知已知已知已知 试求各支路电流相量试求各支路电流相量试求各支路电流相量试求各支路电流相量I I1 1、I I2 2、I I及电路的总阻抗及电路的总阻抗及电路的总阻抗及电路的总阻抗Z Z。.+_

3、 _.Z Z1 1Z Z2 2I I.第5页/共53页正弦稳态电路的功率因数正弦稳态电路的功率因数正弦稳态电路的功率因数正弦稳态电路的功率因数 并联电容的作用：减小端口电流，提高功率因数并联电容的作用：减小端口电流，提高功率因数并联电容的作用：减小端口电流，提高功率因数并联电容的作用：减小端口电流，提高功率因数+_ _.j jX XL LR R感性负载感性负载感性负载感性负载 工程上一般将工程上一般将功率因数提高到功率因数提高到0.850.95 情况情况情况情况1 1：欠补偿欠补偿欠补偿欠补偿补偿后电路补偿后电路呈电感性呈电感性第6页/共53页正弦稳态电路的功率因数正弦稳态电路的功率因数正弦稳

4、态电路的功率因数正弦稳态电路的功率因数 给定给定给定给定P P、,要求将要求将要求将要求将 提高到提高到提高到提高到 ，求，求，求，求C C=?=?第7页/共53页正弦稳态电路的功率守恒正弦稳态电路的功率守恒正弦稳态电路的功率守恒正弦稳态电路的功率守恒 功功 率率 守守 恒恒 情情 况况 无功功率守恒：无功功率守恒：无功功率守恒：无功功率守恒：瞬时功率守恒瞬时功率守恒瞬时功率守恒瞬时功率守恒 :平均功率守恒平均功率守恒平均功率守恒平均功率守恒:视在功率视在功率视在功率视在功率不不不不守恒守恒守恒守恒:第8页/共53页第第第第4 4章章章章 三相交流电路三相交流电路三相交流电路三相交流电路4.1

5、4.1 三相交流电源三相交流电源三相交流电源三相交流电源4.24.2 对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接4.3 4.3 对称三相电路的分析对称三相电路的分析对称三相电路的分析对称三相电路的分析4.4 4.4 不对称三相电路的分析不对称三相电路的分析不对称三相电路的分析不对称三相电路的分析4.5 4.5 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目目 录录第9页/共53页4.14.1 三相交流电源三相交流电源三相交流电源三相交流电源 所有电源都工作在同一频率正弦的电路或系统为所有电源都工作在同一频率正弦的电路或系统为多相多相系统，系统，三相三相

6、系统的电源只有三个特定的电源相位系统的电源只有三个特定的电源相位.三相系统是目前最普遍且最经济的多相系统三相系统是目前最普遍且最经济的多相系统.几乎所有发电和输电都采用三相制，工作频率几乎所有发电和输电都采用三相制，工作频率50或或60Hz,需要单相或两相可以直接从三相电源获得，无需单独产生需要单相或两相可以直接从三相电源获得，无需单独产生.同容量的三相发电机比单向发电机体积小；三相电动机结构同容量的三相发电机比单向发电机体积小；三相电动机结构 简单，工作可靠，维护和使用方便简单，工作可靠，维护和使用方便.输送相同的功率，三相输电比单相输电节省材料输送相同的功率，三相输电比单相输电节省材料.第

7、10页/共53页4.14.1 三相交流电源三相交流电源三相交流电源三相交流电源 在两磁极中间，放一个线圈在两磁极中间，放一个线圈 根据右手定则可知，根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，线圈中产生感应电动势，其方向由其方向由AX让线圈以让线圈以 的速度的速度顺时顺时针针旋转旋转.合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到线圈两端便可得到单相单相交流电动势交流电动势.NS AXe 三相电动势的产生三相电动势的产生 电动势的产生电动势的产生电动势的产生电动势的产生 第11页/共53页4.14.1 三相交流电源三相交流电源三相交流电源三相交流电

8、源 若保持线圈位置不动，让磁极等速旋转，若保持线圈位置不动，让磁极等速旋转，线圈中同样可得到单相交流电动势线圈中同样可得到单相交流电动势.NS AXe第12页/共53页4.14.1 三相交流电源三相交流电源三相交流电源三相交流电源定子机座AYCBZX三个定子绕组三个定子绕组AX、BY和和CZ对称地安放在对称地安放在定子铁心的内定子铁心的内圆周的槽中圆周的槽中 三相电动势的产生三相电动势的产生三相电动势的产生三相电动势的产生 A、B、C为首端；为首端；X、Y、Z为末端。为末端。三绕组在空间上三绕组在空间上 彼此间隔彼此间隔120 第13页/共53页4.14.1 三相交流电源三相交流电源三相交流电

9、源三相交流电源定子机座AYCBZX转子I SN转子是旋转的电磁铁转子是旋转的电磁铁。它的铁。它的铁心上绕有励磁绕组。选择合适心上绕有励磁绕组。选择合适的铁心端面形状和励磁绕组分的铁心端面形状和励磁绕组分布规律，使励磁绕组中通以直布规律，使励磁绕组中通以直流电流时，在转子和定子间气流电流时，在转子和定子间气隙中产生磁通，隙中产生磁通，沿圆周按正弦沿圆周按正弦规律分布规律分布。当转子恒速旋转时，。当转子恒速旋转时，AX、BY、CZ 三绕组的两端将三绕组的两端将分别感应振幅相等、频率相同分别感应振幅相等、频率相同的三个正弦电压的三个正弦电压uA(t)、uB(t)、uC(t)。如果指定它们的参考方。如

10、果指定它们的参考方向都由首端指向末端，则它们向都由首端指向末端，则它们的初相互相差的初相互相差120。第14页/共53页4.14.1 三相交流电源三相交流电源三相交流电源三相交流电源 三相电动势的产生三相电动势的产生+_NS定子定子转子转子三相发电机三相发电机u 0.三个正弦电源幅度、频率相同，三个正弦电源幅度、频率相同，但相位各相差但相位各相差 120第15页/共53页4.14.1 三相交流电源三相交流电源三相交流电源三相交流电源 三相电压三相电压 若将一组对称三相电压作为一组电源的输出，则构成若将一组对称三相电压作为一组电源的输出，则构成若将一组对称三相电压作为一组电源的输出，则构成若将一

11、组对称三相电压作为一组电源的输出，则构成 一组对称三相电源一组对称三相电源一组对称三相电源一组对称三相电源.+_ _.A AX XA A相相相相+_ _.B BY YB B相相相相+_ _.C CZ ZC C相相相相 A A、B B、C C为始端，为始端，为始端，为始端，X X、Y Y、Z Z为末端为末端为末端为末端.第16页/共53页4.14.1 三相交流电源三相交流电源三相交流电源三相交流电源 三相电压三相电压 有效值相量表示为：有效值相量表示为：有效值相量表示为：有效值相量表示为：第17页/共53页4.14.1 三相交流电源三相交流电源三相交流电源三相交流电源u uA A+u uB B+

12、u uC C0 0 u 0.对称三相电压到达正（负）最大值的先后次序对称三相电压到达正（负）最大值的先后次序对称三相电压到达正（负）最大值的先后次序对称三相电压到达正（负）最大值的先后次序 ABCA ABCA：顺序顺序顺序顺序 ACBA ACBA：逆序逆序逆序逆序 本章无特殊说明，三相电源的相序均是本章无特殊说明，三相电源的相序均是本章无特殊说明，三相电源的相序均是本章无特殊说明，三相电源的相序均是顺序顺序顺序顺序 第18页/共53页4.24.2 对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接 对称三相电路的星形联接对称三相电路的星形联接.+_ _+_ _+_ _A

13、AB BC C.ZZZAABBCCNNN N第19页/共53页 对称三相电路的星形联结对称三相电路的星形联结.+_ _+_ _+_ _A AB BC C.ZZZAABBCCNNN N4.2 4.2 三相负载的星形连接三相负载的星形连接三相负载的星形连接三相负载的星形连接 端线端线端线端线：由电源始端引出的连接线由电源始端引出的连接线由电源始端引出的连接线由电源始端引出的连接线 中线：中线：中线：中线：节点节点节点节点N N、NN的连接线的连接线的连接线的连接线 第20页/共53页 对称三相电路的星形联结对称三相电路的星形联结.+_ _+_ _+_ _A AB BC C.ZZZAABBCCNNN

14、 N4.2 4.2 三相负载的星形连接三相负载的星形连接三相负载的星形连接三相负载的星形连接 相电压：相电压：相电压：相电压：每相电源（负载）的端电压每相电源（负载）的端电压每相电源（负载）的端电压每相电源（负载）的端电压 线电压：线电压：线电压：线电压：两端线之间的电压两端线之间的电压两端线之间的电压两端线之间的电压第21页/共53页 对称三相电路的星形联结对称三相电路的星形联结.+_ _+_ _+_ _A AB BC C.ZZZAABBCCNNN N4.2 4.2 三相负载的星形连接三相负载的星形连接三相负载的星形连接三相负载的星形连接 相电流：相电流：相电流：相电流：流过每相电源（负载）

15、的电流流过每相电源（负载）的电流流过每相电源（负载）的电流流过每相电源（负载）的电流 线电流：线电流：线电流：线电流：流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流第22页/共53页 对称三相电路的星形联结对称三相电路的星形联结.+_ _+_ _+_ _A AB BC C.ZZZAABBCCNNN N4.2 4.2 三相负载的星形连接三相负载的星形连接三相负载的星形连接三相负载的星形连接 中线电流：中线电流：中线电流：中线电流：流过中线的电流流过中线的电流流过中线的电流流过中线的电流第23页/共53页 对称三相电路的星形联结对称三相电路的星形联结.+_ _+_ _+_ _A AB B

16、C C.ZZZAABBCCNNN N4.2 4.2 三相负载的星形连接三相负载的星形连接三相负载的星形连接三相负载的星形连接第24页/共53页 线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系4.24.2 对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接 对称三相电路的星形联接对称三相电路的星形联接第25页/共53页 相电压对称，线电压也对称相电压对称，线电压也对称相电压对称，线电压也对称相电压对称，线电压也对称 线电压超前对应相电压线电压超前对应相电压线电压超前对应相电压线电压超前对应相电压4.24.2 对称三相电路的联接对称三相电路的

17、联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接 线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系 对称三相电路的星形联接对称三相电路的星形联接 线电流与相电流的关系线电流与相电流的关系线电流与相电流的关系线电流与相电流的关系第26页/共53页 对称三相电路的三角形联接对称三相电路的三角形联接+_ _+_ _+_ _A AB BC CZZZAABBCC.4.24.2 对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接第27页/共53页 对称三相电路的三角形联接对称三相电路的三角形联接+_ _+_ _+_ _A AB BC CZZZAABBCC.4.

18、24.2 对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接第28页/共53页4.24.2 对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接 线电流与相电流的关系线电流与相电流的关系线电流与相电流的关系线电流与相电流的关系 对称三相电路的三角形联接对称三相电路的三角形联接第29页/共53页 相电流对称，线电流也对称相电流对称，线电流也对称相电流对称，线电流也对称相电流对称，线电流也对称 线电流滞后对应相电流线电流滞后对应相电流线电流滞后对应相电流线电流滞后对应相电流4.24.2 对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联

19、接 线电流与相电流的关系线电流与相电流的关系线电流与相电流的关系线电流与相电流的关系 对称三相电路的三角形联接对称三相电路的三角形联接第30页/共53页 工程上根据工程上根据工程上根据工程上根据线电压线电压线电压线电压和和和和负载额定工作电压负载额定工作电压负载额定工作电压负载额定工作电压决定联接方式决定联接方式决定联接方式决定联接方式 我国供电系统线电压为我国供电系统线电压为我国供电系统线电压为我国供电系统线电压为380V380V，相电压为，相电压为，相电压为，相电压为220V220V，用电，用电，用电，用电 负载应按额定电压要求决定其联接方式负载应按额定电压要求决定其联接方式负载应按额定电

20、压要求决定其联接方式负载应按额定电压要求决定其联接方式4.24.2 对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接对称三相电路的联接第31页/共53页对称负载星形联接三相四线制对称负载星形联接三相四线制对称负载星形联接三相四线制对称负载星形联接三相四线制 （对称三相电路）星形联结（对称三相电路）星形联结 1.1.三相四线制三相四线制三相四线制三相四线制 求负载的相电流和相电压（其中求负载的相电流和相电压（其中求负载的相电流和相电压（其中求负载的相电流和相电压（其中Zl为端线阻抗）为端线阻抗）.+_ _+_ _+_ _A AB BC C.ZZZAABBCCNNN NZlZNZlZl第32

21、页/共53页 对称三相电路星形联结的等效电路对称三相电路星形联结的等效电路 1.1.三相四线制三相四线制三相四线制三相四线制+_ _+_ _A A.ZlAA.ZB B.ZlBB.Z+_ _C C.ZlCC.ZN NNNZN对称负载星形联接三相四线制对称负载星形联接三相四线制对称负载星形联接三相四线制对称负载星形联接三相四线制第33页/共53页 （对称三相电路）星形联结（对称三相电路）星形联结 1.1.三相四线制三相四线制三相四线制三相四线制对称负载星形联接三相四线制对称负载星形联接三相四线制对称负载星形联接三相四线制对称负载星形联接三相四线制第34页/共53页 （对称三相电路）星形联结（对称三

22、相电路）星形联结 1.1.三相四线制三相四线制三相四线制三相四线制 一相计算等效电路一相计算等效电路一相计算等效电路一相计算等效电路 中线阻抗不起作用中线阻抗不起作用中线阻抗不起作用中线阻抗不起作用 Zl+_ _+_ _ZAANNA AN N对称负载星形联接三相四线制对称负载星形联接三相四线制对称负载星形联接三相四线制对称负载星形联接三相四线制第35页/共53页 （对称三相电路）星形联结（对称三相电路）星形联结 2.2.三相三线制三相三线制三相三线制三相三线制 ,其余与四线相同其余与四线相同其余与四线相同其余与四线相同 .+_ _+_ _+_ _A AB BC C.ZZZAABBCCNNN N

23、ZlZlZl对称负载星形联接三相三线制对称负载星形联接三相三线制对称负载星形联接三相三线制对称负载星形联接三相三线制第36页/共53页 对称三相电路星形联结的等效电路对称三相电路星形联结的等效电路 2.2.三相三线制三相三线制三相三线制三相三线制+_ _+_ _+_ _A A.ZlAA.ZB B.ZlBB.ZC C.ZlCC.ZN NNN 星形星形星形星形联结的对称三相电路（三相四线制）（三相三线制）：联结的对称三相电路（三相四线制）（三相三线制）：联结的对称三相电路（三相四线制）（三相三线制）：联结的对称三相电路（三相四线制）（三相三线制）：抽出一相进行计算（抽出一相进行计算（抽出一相进行计

24、算（抽出一相进行计算（中线阻抗不起作用中线阻抗不起作用中线阻抗不起作用中线阻抗不起作用），其余两相利用），其余两相利用），其余两相利用），其余两相利用 对称关系得到对称关系得到对称关系得到对称关系得到对称负载星形联接三相三线制对称负载星形联接三相三线制对称负载星形联接三相三线制对称负载星形联接三相三线制第37页/共53页例题例题例题例题ACNZZZB第38页/共53页例题例题例题例题分析：分析：因负载为对称负因负载为对称负载，故负载中点和电载，故负载中点和电源中点为等电位，所源中点为等电位，所以中线上负载可短路以中线上负载可短路处理。处理。ACNZZZBZlZNZlZlZNZN第39页/共53

25、页例题例题例题例题ACNZZZBZlZNZlZlZN第40页/共53页 对称三相电路的三角形联接对称三相电路的三角形联接+_ _+_ _+_ _A AB BC CZZZAABBCC.对称负载三角形联接对称负载三角形联接对称负载三角形联接对称负载三角形联接第41页/共53页对称负载三角形联接对称负载三角形联接对称负载三角形联接对称负载三角形联接 （对称三相电路）三角形联结的等效电路（对称三相电路）三角形联结的等效电路+_ _+_ _+_ _ZZZB BBBA AC CCCAA第42页/共53页不对称不对称不对称不对称负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的

26、三相电路 （不对称三相电路）星形联结（不对称三相电路）星形联结 1.1.三相四线制三相四线制三相四线制三相四线制 特点：特点：特点：特点：三相相互独立，互不影响（形成各自的独立回路）三相相互独立，互不影响（形成各自的独立回路）三相相互独立，互不影响（形成各自的独立回路）三相相互独立，互不影响（形成各自的独立回路）.+_ _+_ _+_ _A AB BC C.ZAZCZBAABBCCNNN N第43页/共53页不对称不对称不对称不对称负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路 （不对称三相电路）星形联结（不对称三相电路）星形联结 1.1.三相四线制三

27、相四线制三相四线制三相四线制 上式表明：上式表明：上式表明：上式表明：中线上有电流通过中线上有电流通过中线上有电流通过中线上有电流通过 第44页/共53页不对称不对称不对称不对称负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路 （不对称三相电路）星形联结（不对称三相电路）星形联结 2.2.三相三线制三相三线制三相三线制三相三线制.+_ _+_ _+_ _A AB BC C.ZAZCZBAABBCCNNN N第45页/共53页不对称不对称不对称不对称负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路 （不对称三相电路）

28、星形联结（不对称三相电路）星形联结 2.2.三相三线制三相三线制三相三线制三相三线制 上式表明：上式表明：上式表明：上式表明：负载中性点负载中性点负载中性点负载中性点NN与电源中性点与电源中性点与电源中性点与电源中性点N N之间有电位差，之间有电位差，之间有电位差，之间有电位差，使得负载的相电压不再对称使得负载的相电压不再对称使得负载的相电压不再对称使得负载的相电压不再对称 第46页/共53页不对称不对称不对称不对称负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路 （不对称三相电路）星形联结（不对称三相电路）星形联结 2.2.三相三线制三相三线制三相三线

29、制三相三线制 特点：特点：特点：特点：三相相互影响，互不独立三相相互影响，互不独立三相相互影响，互不独立三相相互影响，互不独立 第47页/共53页+_j10+_66j3 例：例：例：例：利用戴维南定理求利用戴维南定理求利用戴维南定理求利用戴维南定理求I IL L=?=?.第48页/共53页习题习题习题习题1 1 3.413.41：有一台变压器供给三个感性负载：有一台变压器供给三个感性负载：有一台变压器供给三个感性负载：有一台变压器供给三个感性负载：P P1 1 =20kW,=20kW,P P2 2 =15kW,=15kW,P P3 3 =10kW,=10kW,若将总功率因数提高到若将总功率因数

30、提高到若将总功率因数提高到若将总功率因数提高到0.850.85，则此变压器可节省出，则此变压器可节省出，则此变压器可节省出，则此变压器可节省出 多少容量？多少容量？多少容量？多少容量？第49页/共53页习题习题习题习题2 2 2 2 3.293.29：已知已知已知已知 。试求电压试求电压试求电压试求电压 。+_ _.-j8-j8-j10-j10j8j8a ab b66第50页/共53页习题习题习题习题6 6 6 6 例例例例：已知已知已知已知U Uabab=100 V,=100 V,两并联支路的平均功率为两并联支路的平均功率为两并联支路的平均功率为两并联支路的平均功率为100W100W，且，且，且，且 。求。求。求。求(1)(1)阻抗阻抗阻抗阻抗Z=Z=？(2)(2)整个电路的整个电路的整个电路的整个电路的 平均功率平均功率平均功率平均功率P P、无功功率、无功功率、无功功率、无功功率Q Q及功率因数。及功率因数。及功率因数。及功率因数。+_ _.Z Z100100-j100-j100100100j100j100ab第51页/共53页 正弦稳态电路的分析正弦稳态电路的分析.三相电路的相电压、线电压三相电路的相电压、线电压.三相电路的相电流、线电流三相电路的相电流、线电流.本本 次次 课课 重重 点点第52页/共53页感谢您的观看。第53页/共53页