电路课件：20 三相电路分析及功率

1、南京理工大学南京理工大学电电 路路 南京理工大学南京理工大学电电 路路 空心变压器次级接负载的相量模型空心变压器次级接负载的相量模型:R22IZl2j L1j LR11IsU南京理工大学南京理工大学电电 路路 R22IZl2j L1j LR11IsU.南京理工大学南京理工大学电电 路路 R22IZl2j ()LM1j ()LMR11IsU.j M.南京理工大学南京理工大学电电 路路 .12unu121iin .1U2U1I2I12UnU121IIn 南京理工大学南京理工大学电电 路路 .1U2U1I2I12UnU 121IIn南京理工大学南京理工大学电电 路路 21n南京理工大学南京理工大学电

2、电 路路 南京理工大学南京理工大学电电 路路 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 三相电源的每一相瞬时功率恒定（无波动），因此，功率三相电源的每一相瞬时功率恒定（无波动），因此

3、，功率 传输平稳，且避免了三相设备的振动传输平稳，且避免了三相设备的振动 同样能量的功率传输，三相比单相更经济（节省输电线材）同样能量的功率传输，三相比单相更经济（节省输电线材）南京理工大学南京理工大学电电 路路 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2cosAXeEt NS AXe南京理

4、工大学南京理工大学电电 路路 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南京理工大学南京理工大学电电 路路 定子定子机座机座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 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 南京理工大学南京理工大学电电 路路 转子是旋转的电磁铁。它的转子是旋转的电磁铁。它的铁心上绕有励磁绕组。选择铁心上绕有励磁绕组。选择合适

5、的铁心端面形状和励磁合适的铁心端面形状和励磁绕组分布规律，使励磁绕组绕组分布规律，使励磁绕组中通以直流时，产生在转子中通以直流时，产生在转子和定子间气隙中的磁感应强和定子间气隙中的磁感应强度，沿圆周按度，沿圆周按正弦规律正弦规律分布。分布。当转子恒速旋转时，当转子恒速旋转时，AX、BY、CZ 三绕组的两端将分三绕组的两端将分别感应别感应振幅相等、频率相同振幅相等、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。如果指定它们的参考方向都由首端指向末端，则方向都由首端指向末端，则它们的它们的初相互相差初相互相差120 。定子定子机座机座AYCBZX转子转

6、子I NS南京理工大学南京理工大学电电 路路 AmcosuUtBmcos(120 )uUtCmmcos(240 )cos(120 )uUtUt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 120u BuAuCut0+_NS定子定子AXBCYZ转子转子ABCXYZ三相发电机三相发电机南京理工大学南京理工大学电电 路路 AU.BU.CU.南京理工大学南京理工大学电电 路路 AUA0UUAmcosuUtB120UUBmcos(120 )uUtC240120UUUCmcos(120 )uUtBU120CU120120AUBUCU南京理工大学南京理工大学电电 路路 A

7、BC0UUUu BuAuCut0南京理工大学南京理工大学电电 路路 .AUBUCU.ZZZAIBICINICAUBCUABU南京理工大学南京理工大学电电 路路 南京理工大学南京理工大学电电 路路 ABABAA(1 1120 )3 30UUUUU BCBCB3 30UUUUCACAC3 30UUUUAUBUCUBUABU南京理工大学南京理工大学电电 路路 Pl3UU30AUBUCUABUCAUBCU1pII南京理工大学南京理工大学电电 路路 AUBUCUZZZAIBICIABICAIBCI.plUU南京理工大学南京理工大学电电 路路 AA BCAAB330IIIIBBCA BBC330IIIIC

8、CABCCA330IIIIABIBCICAICAIAI南京理工大学南京理工大学电电 路路 lP3II30ABIBCICAIBIAICI南京理工大学南京理工大学电电 路路 ;YYYY 南京理工大学南京理工大学电电 路路 Zl为端线间阻抗）为端线间阻抗）.AUBUCU.ZZZNIZlZNZlZlANICNIBNINNU南京理工大学南京理工大学电电 路路 AU.Zl.ZBU.Zl.ZCU.Zl.ZZN南京理工大学南京理工大学电电 路路 CABABCllllNNlllNlN1()0111131UUUUUUZZZZZZZZUZZZZZZZZZZANANNNlAZ IZ IUUAANANANAll,UZI

9、UZ IUZZZZ南京理工大学南京理工大学电电 路路 B NA NC NA N120 ,120IIIIB NA NC NA N120 ,120UUUUZlAUANUZANI南京理工大学南京理工大学电电 路路 NN0U.AUBUCU.ZZZZlZlZlANICNIBNI南京理工大学南京理工大学电电 路路 AU.Zl.ZBU.Zl.ZCU.Zl.Z南京理工大学南京理工大学电电 路路 南京理工大学南京理工大学电电 路路 380V3j4lUZ 已知三相对称电源线电压：，对称三相星形已知三相对称电源线电压：，对称三相星形负载：，求各线电流。负载：，求各线电流。ACNZZZNIAICIBIB220 0 V

10、220120 V220120 V220 04453.1 A3j412044173.1 A12044 66.9 AABCAABBACCAUUUUIZUIIZUIIZ解：设则南京理工大学南京理工大学电电 路路 N380V3j4llUZZZ已知三相对称电源线电压：，对称三相星形负载：，已知三相对称电源线电压：，对称三相星形负载：，端线阻抗：=2+j1 ，中线阻抗：=3+j3 ，求各线电流。端线阻抗：=2+j1 ，中线阻抗：=3+j3 ，求各线电流。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

11、。处理。ACNZZZNIAICIBIBZlZNZlZlZNZN南京理工大学南京理工大学电电 路路 N380V3j4llUZZZ已知三相对称电源线电压：，对称三相星形负载：，已知三相对称电源线电压：，对称三相星形负载：，端线阻抗：=2+j1 ，中线阻抗：=3+j3 ，求各线电流。端线阻抗：=2+j1 ，中线阻抗：=3+j3 ，求各线电流。ACNZZZNIAICIBIBZlZNZlZlZN220 0 V3j42j15j5220 022 245 A5j512022 2165 A12022 2 75 AAABCoAAABBABCCACUZZZUIZUIIZUIIZ 解解：设设南京理工大学南京理工大学电

12、电 路路 .AUBUCU.ZAZCZBAIBINICIABCZZZ南京理工大学南京理工大学电电 路路 ABABAAB,120UUIIIZZCCAC120UIIZNABC0IIII南京理工大学南京理工大学电电 路路 .AUBUCU.ZAZCZBAIBICINNUABCZZZ南京理工大学南京理工大学电电 路路 ABCABCN NABC0111UUUZZZUZZZ南京理工大学南京理工大学电电 路路 AUBUCUNNUANUBNUCNU南京理工大学南京理工大学电电 路路 南京理工大学南京理工大学电电 路路 .AUBUCU.ZAAIBICIFUFUFUZBZCFU南京理工大学南京理工大学电电 路路 求：

13、各相电流。求：各相电流。已知已知：220 0 V 220120 V220 120 VABCUUU每盏灯的额定值为每盏灯的额定值为: 220V、 100WANNAIBICIAUBUCUCB南京理工大学南京理工大学电电 路路 用节点电位法用节点电位法AUBUCURRRRNNABCAIBICIANNAIBICIAUBUCUCB南京理工大学南京理工大学电电 路路 RRRRRRUN21121202201202200220 每盏灯为每盏灯为220V、 100W2484URP、V 12055NUAIBICI、代入代入R值得：值得：AUBUCURRRRNNABCAIBICI南京理工大学南京理工大学电电 路路

14、AUBUCURRRRNNABCAIBICI0.41 13.9 A0.41136.1 A0.68360 A/ 2ANABNBCNCUUIRUUIRUUIR 南京理工大学南京理工大学电电 路路 应用实例应用实例-照明电路照明电路ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N 正确接法正确接法:每层楼的灯相每层楼的灯相互并联互并联, 然后然后分别接至各相分别接至各相电压上。设电电压上。设电源电压为：源电压为：V220380PlUU则每盏灯上都可则每盏灯上都可得到额定的工作电压得到额定的工作电压220V。南京理工大学南京理工大学电电 路路 照明电路的一般画法照明电路的一般画法零线上不能加零线上不能加刀

15、闸和保险刀闸和保险ABCN. . . . . . .一一层层二二层层三三层层南京理工大学南京理工大学电电 路路 讨论讨论照明电路能否采用三相三线制照明电路能否采用三相三线制供电方式？供电方式？ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N不加零线不加零线会不会出会不会出现问题现问题?南京理工大学南京理工大学电电 路路 设线电压为设线电压为380V。A相断开后，相断开后，B、C 两相两相串连，电压串连，电压UBC （380V）加在加在B、C负载上。如果负载上。如果两相负载对称，则每相负两相负载对称，则每相负载上的电压为载上的电压为190V。问题问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通若一楼全部断

16、开，二、三楼仍然接通, 情况如何情况如何?ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼分析：分析：结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。南京理工大学南京理工大学电电 路路 问题问题2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼若一楼断开，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？）结果如何？结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，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。灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。ACBR2R3V 76380513RUV 304380542RU分析分析

17、南京理工大学南京理工大学电电 路路 AUBUCUZZZAIBICIABICAIBCI.AABBCABCAAB,120 ,120UIIIIIZAABBACA330,120 ,120IIIIII南京理工大学南京理工大学电电 路路 AUBUCUZZZ南京理工大学南京理工大学电电 路路 AA,3 30UUAUBUCUZZZAIBICIABICAIBCI.ZlZlZl.AUBUCU3ZZ 南京理工大学南京理工大学电电 路路 AABACAl3 30,120 ,1203UIIIIIZZAABBCABCAAB,120 ,120330IIIIIIZlAUAI3ZABABBCABCAAB,120 ,120UZ I

18、UUUU南京理工大学南京理工大学电电 路路 ABCA BBCCAABC,UUUIIIZZZAA BCABBCA BCCABC,IIIIIIIIIAUBUCUZCAIBICIABICAIBCI.ZAZBABCZZZ南京理工大学南京理工大学电电 路路 AUBUCUZZAIBICI.南京理工大学南京理工大学电电 路路 ABC,UUUANBNCN,UUUAU.BU.CU.南京理工大学南京理工大学电电 路路 AU.BU.CU.C2U.ANABNBCNC,UUUUUUANBNCNCC24,33UUUUU ANBNCNACBCCCC2241, ,3333UUUUUUUUUU 南京理工大学南京理工大学电电 路

19、路 AB380 30 VU40j30Z ABCIII、 、ABCIII、 、A4.436.9 AIAN220 0 VUB4.4156.9 AIC4.4 83.1 AI2323.2W,1742.4VarPQ.ZZZAIBICI南京理工大学南京理工大学电电 路路 AB380 30 VU40j30Z ABCIII、 、ABCIII、 、A0AIB3.8126.9 AIC3.8 53.1 AI.ZZZAIBICI南京理工大学南京理工大学电电 路路 AB380 30 VU40j30Z AIA13.236.9 AI4620.8WP BACABC,ZZUUII.ZZZAIBICI南京理工大学南京理工大学电电

20、 路路 A1030 AIB2290 AIC55 150 AIAB380 60 VUABC22 60,10 ,4 ,ZZZ ABCIII、 、NI.ZAZCZBAIBICININ39.0 179.3 AI南京理工大学南京理工大学电电 路路 .ZI南京理工大学南京理工大学电电 路路 ocUocBCBNBN303 303 3030 10UUUUBN220 0 VUoc286 30 VU.ocU南京理工大学南京理工大学电电 路路 eqZ.eqZeq20 60152060Z南京理工大学南京理工大学电电 路路 286 304.7723.1 A4.77A36j48ZZIIZeqocUZI南京理工大学南京理工

21、大学电电 路路 A3060 AIZAIBICI.ZZ22 60Z AB380 30 VUABCIII、 、AIB30180 AIC30 60 AI9900WP A17.390 AI南京理工大学南京理工大学电电 路路 ABCPPPPAPBPCPPUUUUPP3cosZPU IAPAPABPBPBCPCPCcoscoscosZZZUIUIUIAPBPCPPIIIIABCZZZZ南京理工大学南京理工大学电电 路路 pp3,llUUII 23RePIZppp,3llUUIIpp33llU IU I3cosllZPU IPP3cosZPU IZ南京理工大学南京理工大学电电 路路 2pp3sin3sin3ImZllZQU IU IIZp22pp33llSPQU IU I南京理工大学南京理工大学电电 路路 APAPABPBPBCP