三相电路q

三相电路,第十二章,12.1 三相电路 12.2 线电压(电流)与相电压(电流)的关系 12.3 对称三相电路的计算,12.4 不对称三相电路的计算 12.5 三相电路的功率,11.1.1 三相电压的产生,在两磁极中间，放一个线圈。,根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由AX。,合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。,定子,转子,定子中放三个线圈：,三线圈空间位置各差120o,转子装有磁极并以 的速度旋转。三个线圈中便产生 三个单相电压。,12.1 三相电路,三相电路由三相电源、三相负载和三相输电线路组成。,三相交流发电机示意图,动磁生电,12.1.2 三相绕组的连接方法,将三个末端接在一起,作中性点(零点).,三相四线 制供电,火线（相线）:,中线 （零线）： N,1. 星形(Y形)接法,2. 三角形(形)接法,三个绕组首尾相接，形成A、B、C三相。,1. 三角函数式:,11.1.3 三相电源的表示法,2. 相量表示式：,3. 波形图和相量图表示,幅值相等，频率相同，彼此间相位差也相等(互差120); 瞬时值或相量之和为零。称为：三相电源对称。,1. 三角函数式:,12.1.3 三相电源的表示法,2. 相量表示式：,3. 波形图和相量图表示,12.1.4 三相电源的特征,对称三相电动势分别到达零值的先后顺序称为相序。,A-B-C为正相序,A-C-B为负相序,单位相量算子：,对称三相电压,对称三相电压：,12.1.5 对称三相电路,Y-Y连接方式,Y-连接方式,对称三相电路由对称三相电源、对称三相负载和三相相同阻抗的输电线路组成。,12.2.1 对称三相电源星形接法的电压与电流,相电压：相线对零线间的电压。,对称三相电源的相电压有效值相等，相互间相位差为1200。,12.2 线电压(电流)与相电压(电流)的关系,线电压：相线间的电压。,相量值：,注意选定的参考方向,1. 线电流等于相电流,2. 线电压与相电压,线电压：相线间的电压。,线电压和相电压的关系：,本分析方法亦适用于星形对称负载,12.2.2 对称三相电源三角形接法的电压与电流,1. 线电压等于相电压,2. 线电流与相电流,相电流：,线电流：,上述的分析方法亦适用于三角形对称负载,负载有两种接法:,121.3 对称三相电路的计算,电灯星形连接与电动机的三角形连接,三相四线制,三相三线制,12.3.1三相负载星形联接及计算,相电流(负载上的电流)：,线电流(火线上的电流)：,零（中）线电流:,对称负载各相阻抗相等的三相负载,负载相电压相当电源相电压,二、负载星形接法时的一般计算方法,对称负载：,（负载对称时中线电流为0）,负载对称时，若只要求电流、电压的大小时，仅算一相的有效值即可。,负载对称时只需计算一相。,不论负载对称与否，中线能保证负载两端的电压等于电源的相电压，即保证了负载的端电压的对称。,线电流相电流,线电压相电 压的 倍，且领先300,【例12-1】,已知：,对称三相电路，,求:负载中各电流相量。,解：,设参考相量,据,由于对称：,每相的阻抗角,【例1】,已知：,对称负载：,求:中线阻抗分,(短路），,压，相电流，线电流，并作相量图。,(开路）时，各相负载的电,别为：,解：,时：,设参考相量为：,则,由于对称：,线电流相电流:,由于负载对称，,中线不起作用，所以,A,C,B,A,B,C,12.3.2 三相负载对称三角形联接及计算,1. 负载的相电压=电源的线电压,相电压总是对称的, 与负载无关,2. 三相负载对称时线电流与相电流的关系,负载对称：,线电流等于相电流的 倍，且落后300。,先算相电流，再算线电流,特点：,已知：,对称负载：,求:各相负载的电压，相电流，线电流，并作相量图。,解：,设参考相量为：,由于对称:,相电流:,三角形联接,线电流:,【例2】,对比,相电压总是对称的, 与负载无关,中线能保证负载两端的相电压对称。,星形对称负载,三角形对称负载,据阻抗Y-连接的相互变换：,可将Y变换为;或变换为Y,进行计算。,i1C=0, i1A= -i1B,i2A= -i2B - i2C = -2i2B,分析,瞬间三相对称电流的实际方向,问题及讨论,答：三相完全对称时，零线可以取消。称为 三相三线制。,负载对称时,零线是否可以取消？,12.4 不对称三相电路的分析,中性线电流,(2) 三相负载不对称（R1=5 、R2=10 、R3=20 ） 分别计算各线电流,中性线电流,例2：照明系统故障分析,解: (1) A相短路,1) 中性线未断,此时 L1 相短路电流很大, 将L1相熔断丝熔断, 而 L2 相和 L3 相未受影响，其相电压仍为 220V, 正常工作。,在上例中，试分析下列情况 (1) L1相短路: 中性线未断时，求各相负载电压； 中性线断开时，求各相负载电压。 (2) L1相断路: 中性线未断时，求各相负载电压； 中性线断开时，求各相负载电压。,此情况下，L2相和L3相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压(220V) ，这是不允许的。,2) L1相短路, 中性线断开时,此时负载中性点N即为L1, 因此负载各相电压为,(2) L1相断路,2) 中性线断开,L2 、 L3相灯仍承受 220V电压, 正常工作。,1) 中性线未断,变为单相电路，如图(b) 所示, 由图可求得,应用实例-照明电路,正确接法: 每层楼的灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：,则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。,问题及讨论,公寓大楼，深夜零线被盗后, 会带来什么后果？,电灯照明电路星形连接电路图,三相四线制,三相负载连接原则 (1) 电源提供的电压=负载的额定电压； (2) 单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。,讨论,照明电路能否采用三相三线制供电方式？,C,B,.,二层楼,三层楼,N,无零线会 出现什么问题?,设线电压为380V。 A相断开后，B、C 两相串连，电压UBC （380V）加在B、C负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为190V。,问题1：若一楼全部断开，二、三楼 仍然接通,且两层楼灯的数量大致相等， 情况如何?,分析：,结果：二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。,问题2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼 灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的 1/4 ）结果如何？,结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压， 灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。,分析：,必须确保零线在运行中不能断开！,某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40瓦 日光灯210盏(cos1=0.5)，60瓦白炽灯90盏(cos2=1), 它们的额定电压都是220V，由380V/220V的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下,线路电流为多少？,例3：,解: (1) 该照明系统与电网连接图,解: (1) 该照明系统与电网连接图,例4：某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？,解: (1) 本系统供电线路图,(2) 当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，所以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。,(3) 因为三楼灯多于二楼灯即 R3 R2 , 所以三楼灯比 二楼灯暗。,解：(1)本系统供电线路图,关于零线的结论,*负载不对称而又没有中线时，负载的相电压就不对称, 致使有的超过负载的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三线制供电，而且必须保证零线可靠。,* 中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压(保证相电压对称)。为了确保零线在运行中不断开，其干线上不允许接保险丝也不允许接刀闸。,电灯照明电路星形连接电路图,三相四线制,【例12-2】,Y-电路,已知：,对称三相电路，,求: 负载端的线电压和线电流。,解：,设参考相量,由于对称,N,Z,Z,Z,+,-,+,-,+,-,B,A,C,B,A,C,据阻抗Y连接与连接的相互变换：,将Y-电路变换为Y-Y电路,负载端的线电流:,负载端的相电压:,负载端的线电压:,负载端的相电流:,不对称三相电路分析,据结点电压法：,1. 当S打开时，(无中线),三相电源对称：,若,三相负载不对称：,N点与N点不重合中点位移,2. 当S合上时，(有中线),强逼使,* 中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压(保证负载相电压对称)。,N点与N点重合,即,致使,三相电压不对称,试说明在三相电源对称：,如何据两个灯泡(R)的亮度确定电源的相序。,解：,【例12-3】,左图为相序测定电路，,的情况下，,（相序指示仪）,令,B相灯泡承受的电压：,C相灯泡承受的电压：,若电容所在的那一相为A相，则灯较亮的为B相，较暗的为C相。,据结点电压法：,负载对称时：,12.5 三相电路的功率,三相总有功功率：,12.5.1 三相电路的功率的计算, 由负载性质决定-相电压与相电流的相位差,等于三相功率之和,负载不对称时，逐相计算。,已知：电动机每相阻抗：,绕组额定相电压为380V，电源,求:Y形与形联接，绕组的相电流，线电流，从电源取用的有功功率及功率因数。,解：,功率因数：,Y形联接时,有功功率:,形联接时,功率因数：,有功功率:,【例5】,已知：线电压为380V，,求: (1)各组负载的相电流; (2)电路线电流；(3)三相的有功功率。,解：,Y形联接组,形联接组,【例6】,形联接负载：,Y形联接负载,(1)设,相电流=线电流,线电流,(2)电路线电流,3)三相的有功功率,三相对称负载作三角形联结，Ul =220V，当S1、 S2 均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率 P = 4.5 kW，试求: 1) 每相负载的电阻和感抗； 2) S1合、S2断开时, 各电流表读数和有功功率P； 3) S 1断、S 2闭合时, 各电流表读数和有功功率P。,例7：,或：P =I 2R P =UIcos tg =XL / R,解：,(1) 由已知条件可求得,(2) S1闭合、S2断开时, I1 = I3 = 10A I2 =17.32 A,流过电流表 L1 、 L3的电流变为相电流 IP，流过电流表L2 的电流仍为线电流Il 。,因为开关S均闭合时 每相有功功率 P =1.5 kW,当 S1合、S2断时，Z12、Z23 的相电压和相电流不 变，则P12、P23不变。,P = P12+P23 = 3 kW,I2 = 0A,(3) S1断开、 S2闭合时,变为单相电路,I1 仍为相电流 IP ， I2 变为 1/2 IP 。, I1=I3 =10 A+ 5 A= 15A, I2 变为 1/2 IP，所以 L1L2、 L2L3 相的功率变为原来的1/4 。,P = 1/4 P12+ 1/4 P23 +P31 = 0.375 W+ 0.375 W+ 1.5 W = 2.25 kW,一、单相功率的测量 电动式瓦特计,指针偏 转角度,i2和 u 成正比，且近似同相,12.5.2 三相电路的功率的测量,二、三相功率的测量,三相总功率为三个功率表测得数据的总和。,1. 三相四线制接法，用三个功率表测量：,2. 三相三线制的电路中，可用二表法测功率：,三相总功率等于两表测得数据之和。,两表法测量功率的原理：,结论：三相总功率等于两表测得数据之和。每单个功率表的读数没有意义，,二、三相功率的测量,2. 三相三线制的电路中，可用二表法测功率：,三相