电路(第五版)第十二章三相电路.ppt

第十二章三相电路 12 1三相电路 12 3对称三相电路 12 4不对称三相电路的概念 12 5三相电路的功率 12 2线电压 电流 与相电压 电流 的关系 知识要点 1 熟悉三相电源和三相电路的组成 2 掌握三相电路电压和电流的相值和线值的关系 包括相位和大小 3 掌握三相电路功率的计算和测量 4 掌握对称电路的计算 了解不对称电路的计算 第十二章三相电路 由三相电源供电的电路 称为三相电路 三相供电系统具有很多优点 为各国广泛采用 1 在发电方面 相同尺寸的三相发电机比单相发电机的功率大 在三相负载相同的情况下 发电机转矩恒定 有利于发电机的工作 2 在传输方面 三相系统比单相系统节省传输线 三相变压器比单相变压器经济 3 在用电方面 三相电容易产生旋转磁场使三相电动机平稳转动 电力系统供电方式采用交流三相制的原因 12 1三相电路 三相电路构成 三相电源 三相输电线路 三相负载 一 对称三相电源的产生 通常由三相同步发电机产生 三相绕组 电感线圈 在空间互差120 当转子 磁极 转动时 在三相绕组中产生感应电压 从而形成对称三相电源 三相同步发电机示意图 对称三相电源是由3个同频率 等幅值 初相依次滞后120 的正弦电压源连接成星形或三角形构成的电源 三个电源依次称为 A相 B相 C相 U相 V相 W相 黄 绿 红三色 1 三相电压瞬时值表达式 2 波形图 A B C三端称为始端 X Y Z三端称为末端 3 相量表示 4 对称三相电源的特点 单位相量算子 正序 顺序 A B C A 负序 逆序 A C B A 相序的实际意义 对三相电动机 如果相序反了 就会反转 若不加说明 一般都认为是正相序 正转 反转 5 对称三相电源的相序 三相电源中各相电源电压到达最大值或零值的先后顺序 二 对称三相电源的连接方式 把三个绕组的末端X Y Z接在一起 把始端A B C引出来 1 星形连接 Y形连接 X Y Z接在一起的点称为Y形连接对称三相电源的中性点 用 N 表示 N 2 三角形连接 形连接 三个绕组始端 末端顺次相接 三角形连接的对称三相电源没有中性点 注意 三角形连接时 各相电源的极性不允许接反 名词介绍 1 端线 相线 火线 始端A B C三端引出线 2 中性线 零线 中性点N引出线 接法无中性线 3 三相三线制与三相四线制 5 相电压 每相绕组的端电压 4 线电压 端线与端线之间的电压 三 对称三相负载及其连接 对称三相负载 均衡三相负载 对称三相负载的连接 星形连接和三角形连接 星形连接 三角形连接 三个相同负载 负载阻抗模相等 阻抗角相同 以一定方式连接起来 1 负载的相电压 每相负载上的端电压 2 负载的线电压 负载端线间的电压 3 线电流 流过端线的电流 4 相电流 流过每相负载支路的电流 名词介绍 5 中性线电流 流过中性线的电流 四 对称三相电路由对称三相电源和对称三相负载连接而成 按电源和负载的不同连接方式可分为 Y Y Y0 Y0 Y Y 三相三线制 未引出中性线 三相四线制 引出中性线 实际三相电路中 三相电源是对称的 三条端线阻抗是相等的 但负载不一定是对称的 一 线电压与相电压的关系 12 2线电压 电流 与相电压 电流 的关系 相电压 线电压 1 三相电源Y形连接 相电压 线电压 利用相量图得到相电压和线电压之间的关系 线电压对称 大小相等 相位互差120o 一般表示为 结论 对Y形接法的对称三相电源 所谓的 对应 对应相电压用线电压的第一个下标字母标出 1 相电压对称 则线电压也对称 3 线电压相位超前于对应相电压30o 2 三相电源 形连接 线电压等于对应的相电压 相电压 线电压 相电压 线电压 二 线电流与相电流的关系 需同步考虑负载端的连接方式 1 Y Y Y0 Y0 连接 结论 线电流等于相电流 线电流 相电流 2 Y 连接 负载上相电压与电源线电压相等 线电流 相电流 相电流 线电流 线电流与相电流也是对称的 线电流大小是相电流的倍 相位滞后于相应相电流30 对称三相电路的计算方法是一相计算法 12 3对称三相电路的计算 对称三相电路的特点是 1 各相的相电流 相电压是对称的 因此只要算出其中某一相的相电流和相电压后 其它两相的相电流和相电压可以直接写出 2 在Y Y形连接的对称三相电路中 任一相的相电流只和此相的相电压和阻抗有关 与其它两相无关 即各项的相电流和相电压的计算具有独立性 一相计算电路 由一相计算电路可得 由对称性可写出 一相计算法应用 1 Y0 Y0连接 忽略线路阻抗Zl Zl Zl Zl 考虑线路阻抗Zl 2 Y 连接 负载上相电压与电源线电压相等 忽略线路阻抗Zl 方法一 忽略线路阻抗Zl 注意 若不忽略线路阻抗Zl不能用此方法 方法二 注意 若不忽略线路阻抗Zl只能用此方法 3 电源为 接法时的对称三相电路的计算 Y 将 形连接电源用Y形连接电源替代 保证其线电压相等 再根据上述Y Y Y 接法计算 例 线路阻抗 例1 已知对称三相电源线电压为380V Z 6 4 j4 8 Zl 3 j4 求 负载Z的相电压 线电压和相 线 电流 解 Z 6 4 j4 8 Zl 3 j4 习题 312 12 1 例2 解 根据对称性写出 根据对称性写出 负载端的线电压 负载端的相电压 A N 辅助扩展求解参数 解 根据对称性写出 习题 312 12 2 Y 设定电源相电压为参考相量 例3 根据对称性写出 利用 连接的线电流与相电流之间的关系 可求得原三角形负载中的相电流 电源不对称程度小 由系统保证 电路参数 负载 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 分析方法 不对称 复杂交流电路分析方法 不能用一相计算方法 主要了解 中性点位移现象 由负载不对称导致的电路特性的改变 12 4不对称三相电路的概念 负载各相电压 三相负载Za Zb Zc不相同 不对称负载 中性线阻抗 负载中点与电源中点不重合 这个现象称为中性点位移 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 可能使负载的工作状态不正常 相量图 中性点位移 例 照明系统故障分析 在上图中 试分析下列情况1 A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 A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 解 1 A相短路 1 中性线未断 分析结论 此时A相短路电流很大 将A相保险丝熔断 而B相和C相未受影响 其相电压仍为220V 正常工作 此情况下 B相和C相的电灯组均承受380V电压 远超其额定电压220V 这是不允许的 2 A相短路 中性线断开时 保险丝错安装在中性线上 此时负载中性点N 即为A 因此负载各相电压为 2 A相断路 2 中性线断开 B C相灯仍承受220V相电压 正常工作 1 中性线未断 变为单一回路 如图 b 所示 由图可求得 阻抗值越大 分压越大 结论 1 不对称负载Y连接又未接中性线时 负载相电压不再对称 且负载电阻越大 负载承受的电压越高 2 中性线的作用 保证星形连接三相不对称负载的相电压对称 3 照明负载三相不对称 必须采用三相四线制供电方式 且中性线内不允许接 保险丝 熔断器或闸刀开关 4 照明中性线不装保险 并且中性线较粗 一是减少损耗 二是加强强度 中性线一旦断了 负载就不能正常工作 5 要消除或减少中性点位移 尽量减少中性线阻抗 然而从经济的观点来看 中性线不可能做得很粗 应适当调整负载 使其接近对称情况 6 三相负载的连接原则 负载的额定电压 电源的线电压 负载的额定电压 电源线电压 应使加于每相负载上的电压等于其额定电压 而与电源的连接方式无关 三相电动机绕组可以连接成星形 也可以连接成三角形 而照明负载一般都连接成星形 具有中性线 1 对称三相电路的平均功率P 有功功率 12 5三相电路的功率 Pp UpIpcos 三相总功率P 3Pp 3UpIpcos 一相负载的功率 注意 1 为相电压与相电流的相位差 阻抗角 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 在对称三相制中即三相功率因数 cos A cos B cos C cos 2 无功功率 Q QA QB QC 3Qp 3 视在功率 一般来讲 P Q S都是指三相总和 4 对称三相负载的瞬时功率 功率因数也可定义为 cos P S 不对称时 无意义 单相 瞬时功率脉动 三相 瞬时功率平衡 5 三相功率的测量 1 三表法 Y0 Y0 负载对称 不对称 若负载对称 则需一块表 读数乘以3 2 二表法 二瓦计法 这种测量线路的接法是将两个功率表的电流线圈串到任意两相中 电压线圈的同名端接到其电流线圈所串的线上 电压线圈的非同名端接到另一相没有串功率表的线上 有三种接线方式 若W1的读数为P1 W2的读数为P2 则P P1 P2即为三相总功率 证明 设负载为Y接 上面两块表的接法正好满足了这个式子的要求 所以两个功率表的读数的代数和就是三