第七三相电路PPT课件

1、tUtUtum sin2 sin)(AO )120 sin()(BO tUtum )120 sin(2 tU )240 sin()(CO tUtum )120 sin(2 tU 第1页/共59页波形图第2页/共59页相量表达式为 0AO jeUU 120BO jeUU 120240CO jjeUeUU 相序： A-B-CA-B-C的相序称为正序 (positive sequence)，或称顺序。 C-B-AC-B-A的相序称为负序 (negative sequence)，或称逆序。 相量图第3页/共59页AOUBOUCOUBOAOUU COBOAOUUU 0COBOAO UUU对称三相电压相量

2、的代数和用相量图求对称三相电压之和第4页/共59页COBOAOUUU 0)232123211( jjU0)()()(COBOAO tututu1201200 jjjeUeUeU 用复数运算求对称三相电压之和第5页/共59页7-2 三相制的联接法三相制的联接法 三相电源的基本联接方式有： 星形联接 (star connection)，或称Y联接 (Y-connection)； 三角形联接，或称 联接(delta-connection,or (delta-connection,or -connection)-connection)。 三相负载也有星形和三角形两种基本接法 第6页/共59页三相星形联

3、接三相星形联接 三相四线制 BOAOABUUU 30AO 3jeU 第7页/共59页AOUBOUCOUBOU ABUABUCOBOBCUUU 30BO 3jeU AOCOCAUUU 30CO 3jeU 第8页/共59页在对称三相四线制电路中，中线电流 0CBAO IIII因此，中线可以断开。中线断开后三相四线制变为三相三线制 (three-phase three-wire system)。 plUU3 plII 第9页/共59页三相三角形联接三相三角形联接 0sCsBsA UUU由于因而在空载状态下电源回路中并无电流通过。 在三相电源电压对称，并且接法正确的情况下三相三线制第10页/共59页C

4、AABAIII 30AB 3jeI plUU 第11页/共59页ABIBCICAI CAIAIAIABBCBIII 30BC 3jeI BCCACIII 30CA 3jeI 第12页/共59页比较两个相量图，注意箭头指向应当注意，在三相电路中，三相负载的联接方式决定于负载每相的额定电压和电源线电压。 plII3 plUU3 第13页/共59页7-3 对称三相电路的计算对称三相电路的计算 对称三相电路 (symmetrical three-phase circuit) ：由对称三相电源与对称三相负载构成的电路 对称三相电路实际上是一种复杂的正弦电流电路，可以用前面介绍的正弦电流电路的一般分析方法

5、求解。然而，由于这种电路的对称性，因此，对称三相电路的计算，可以首先任取一相 (如A相) 作为参考相，绘出其单相计算电路图，按照单相电路的分析方法计算参考相，然后再按对称关系推算出其余两相的解。 第14页/共59页Y-YY-Y联接联接的对称三相电路的对称三相电路 由于对称三相电路的中线电流为零。中线阻抗电压降为零，即，负载中性点与电源中性点为等电位点，可将O 与O两点短接。因此，可以任意取出一相 ( (例如A A相) ) 来计算。 第15页/共59页电源中性点与负载中性点之间的电压为01111111OsCsBsAOO ZZZZZZZUZUZUZUplplpllll因此，对称三相电路不管是否有中

6、线，也不管中线上的阻抗是否为零，均可将O 与O两点短接。然后任意取出一相 ( (例如A A相) ) 来计算。 第16页/共59页plZZUI sAA120AB jeII 120A C jeII 第17页/共59页 - 联接的对称三相电路联接的对称三相电路 1、线路阻抗Zl =0的情形 因为电源端每相电压直接加在负载的一相上，故可直接计算负载各相电流。 第18页/共59页pABsBAZUI120BACB jeII120BAAC jeII第19页/共59页2、线路阻抗Zl 0的情形 负载相电压不等于电源相电压，故不能直接计算负载相电流。处理方法是将电源和负载的三角形联接都化为等效的星形联接，再按Y

7、-YY-Y联接电路计算，然后返回原电路，以计算待求变量。 第20页/共59页星形联接电压源的电压与原三角形联接电压源的电压的关系为 30sABsA 31jeUU 第21页/共59页30sBCsB 31jeUU 30sCAsC 31jeUU 等效星形负载阻抗与原三角形负载阻抗的关系为 ZZY31第22页/共59页如果不知道电源的联接方式，而仅知道对称三相电压源的线电压，可先画出等效的对称Y-Y联接电路，然后再取出一相计算。 例1在图示三相电路中，对称三相负载作 联接，每相阻抗Z =（24+j36） ，线路电阻为1 。A、B、C三端接至线电压为380 V的对称三相电源。求负载各相电流相量和各线电流

8、相量。 第23页/共59页解： V 3380sBsA sCUUU第24页/共59页 ZZ31Y 362431）（j )128(j第25页/共59页129)128(1sAsAAjUjUI A 7 .14 A 1 .173120ABjjeeII A 7 .14 A 9 .66120ACjjeeII A7 .14 A 15 2201 .531 .530jjjeee 第26页/共59页 联接负载相电流的有效值及各相电流相量分别为 A49. 8 A37 .143p lII A 49. 8 A 311 .2330BAjjAeeII A 49. 81 .143CBjeI A 49. 89 .96ACjeI

9、第27页/共59页对称三相电路的一般处理方法是：首先将给定电路化为等效的对称Y-Y联接电路，然后任选一相作为参考相，绘出单相计算电路图，按单相电路进行计算，最后回到原电路计算待求变量。 如果三相电路中有多个对称三相负载，或有两组甚至两组以上对称三相电源，一般仍可按上述办法绘出单相计算电路图进行分析。在这种情况下，单相计算电路将是一个有分支的电路。 例2)(8 . 0cos ,60(85. 0cos ,40,2 . 01 . 0 V 380 2211感性感性感性）感性）线路阻抗线路阻抗，已知电源线电压已知电源线电压 ZZjZUll求各负载的相电压和相电流。第28页/共59页V 2203380 p

10、UV 0220 sAU设设解：将三角形负载等效变换为星形负载后，取出A相进行计算，其一相等效电路为V 45. 082.2163/3/3/3/21212121 sAlOAUZZZZZZZZZU第29页/共59页负载Z1的相电压、相电流分别为负载Z2的相电压、相电流为 A42. 54082.216V 82.216111 IIUpp A6.26605 .375V 375.5V 82.216322 ppIU第30页/共59页CBAPPPP CBAQQQQ 33cos ppppPU I对称三相电路中的功率pllIU cos 3 3 sin pppU IpllIU sin 3 22QPS CBASSSS

11、第31页/共59页7-4 不对称三相电路的计算不对称三相电路的计算 不对称三相电路 (unsymmetrical three-phase circuit) ：三相电路的电源电压不对称，或负载阻抗 (包括传输线阻抗) 不对称，或电源电压和负载阻抗均不对称 。1、当电源与负载均作星形联接时，无论有中线或无中线，均可用节点分析法求解。 第32页/共59页负载中性点与电源中性点之间的电压为 OCBAsCCsBBsAAOO1111111ZZZZUZUZUZU 第33页/共59页各相电流为AOOsAAZUUI BOOsBB ZUUI COOsCC ZUUI 第34页/共59页CBAOIIII 中线电流为对

12、于不对称三角形联接负载，一般可先化为等效星形联接负载，再用节点分析法计算。 如果仅知道不对称三相电源的三个线电压BCABUU、CAU由于它们满足KVL方程，故其中只有两个是独立变量，我们只需任选两个电压，用等效电压源替代，则三个线电压都必然满足给定的条件。第35页/共59页例1已知对称三相电源的线电压，但负载不对称的情况，有两种处理方法：1. 可根据电源线电压求出相电压，然后变成不对称的Y-Y联结电路进行计算。2. 可以任意两个线电压用等效电压源替代变为如下的电路，再进行计算。 第36页/共59页列出节点方程 CBAABABCCOB11111ZZZUZUZU 第37页/共59页然后再求各相电流

13、 在对称Y-Y联接电路中，无论有无中线以及中线阻抗的大小如何，负载中性点均与电源中性点等电位。反之，在不对称Y-Y联接电路中，只要中线阻抗不等于零，负载中性点的电位就与电源中性点的电位不相等，这种现象称为中性点位移。中性点位移愈大，则负载相电压不对称的情况愈严重，这是一般电力网络中应予避免的情形。要减小中性点位移，应尽可能减小中线阻抗Z ZO O之值。 。、 CBAIII第38页/共59页 如果中线阻抗为零，即使负载严重不对称，仍有电源中性点和负载中性点等电位，从而使负载相电压得以保持对称。反之，如果断开中线，即中线阻抗为无限大，中性点位移将造成负载相电压严重的不对称，致使负载有的相电压可能远

14、低于其额定电压而不能正常工作，有的相电压则可能大大高于其额定电压，导致设备的损坏。所以，单相负载按星形接法接入三相电路时，必须联接中线，并且中线上不得安装保险丝，以防止中线断开时可能造成的危害。 第39页/共59页例例2相序仪图中实线部分为用以测定三相电源相序的相序仪。不对称三相Y形联接负载由C = 2 F的电容和两个220 V、100 W的灯泡组成 (设灯泡电阻为线性电阻)。A、B、C三端接至线电压为215 V的对称三相工频电源。求不对称负载中性点的位移，并计算B、C两相所接灯泡上的电压。根据以上计算结果说明用此电路测定相序的原理。第40页/共59页CYYYYUYUYUU CACCOBBOA

15、AOOOV 645 .115je B、C两相电压分别为 解：第41页/共59页V 86.798 .176OOCOOCjeUUU 由以上计算结果可知，在A相接电容的情况下，其后续相（B相）灯泡电压大于超前相（C相）灯泡的电压。因此，在不知道电源相序的情况下，我们可以对接电容的相作任意假定（例如设其为A相）,则接灯泡的两相中，灯泡较亮的相应为接电容的相的后续相，另一相则为接电容的相的超前相。这样便可确定三相电源的相序。V 13556. 1OOBOOBjeUUU 第42页/共59页例3在图示对称三相电路中，已知电源线电压为380 V，线路阻抗Zl=(0.1+j0.2)，负载一相阻抗Z=(18+j24

16、)，如B线因故断开，则断开处的电压应为多少？ 第43页/共59页解： 选线电压 ABU为参考相量 V 0380AB U线断开后 CAB , 0III V 120380BC UV 120380CA U第44页/共59页lZZZZUI232CAC A)2418(32j0.40.2120380j A66.6518.59 第45页/共59页断开处的电压相量为 31CCBCIZIZUUl V 150329.1 断开处的电压为329.1 V。 第46页/共59页7-5 三相电路中的功率三相电路中的功率 CBAPPPP 在一般三相电路中CBAQQQQ CBASSSS 22QPS 第47页/共59页 在对称情

17、形下 ppppIUPP cos33 pllIU cos 3 pppIUQ sin 3 pllIU sin 3 第48页/共59页三相功率的测量：对于三相四线制，对称用一瓦计法，不对称用三瓦计法。llppIUIUS 3 3 21PPP 对于三相三线制，不管对称与否均用二瓦计法。一个表的读数无意义)30cos()cos(1 AACiuAACIUIUPAAC第49页/共59页)30cos()cos(2 BBCiuBBCIUIUPBBC )30cos()30cos(21 llIUPPP )30cos()30cos( llIU cos3cos30cos2llllIUIU 第50页/共59页瞬时功率的平衡

18、性 )()()()(CBAtPtptptp ) sin( 2 sin 2 tItU)32 sin( 2)32 sin( 2 tItU)32 sin( 2)32 sin( 2 tItU第51页/共59页 ) 2 cos(cos tUI )34 2 cos(cos tUI)34 2 cos(cos tUIPUI cos 3对称三相制的瞬时功率的平衡性是对称三相制的重要优点之一，它决定了三相旋转电机在对称情形下运行时其瞬时转矩恒定的特性。 第52页/共59页例1一台三相电动机的额定相电压为380 V，作三角形联接时，额定线电流为19 A，额定功率为10 kW。(1) 求这台电动机的功率因数及每相阻抗，并求其在额定工作状态下所吸收的无功功率；(2) 如果把这台电动机改接成星形 (假定每相阻抗不变)，仍然联接到线电压为380 V的对称三相电源上，则线电流及电动机吸收的功率将如何改变？ 第53页/共59页 解： (1) 当电动机作三角形联接时 V 380 plUU8 . 01938031010 3 cos3 llpIUP 9 .368 . 0cosarc p kW 10 A,19A PIl第54页/共59页 A11 A3193 lpII 6 .34 11380p