电路分析_第11章

1、第十一章第十一章 三三 相相 电电 路路 目前，世界各国的电力系统中电能的生产、传输和供目前，世界各国的电力系统中电能的生产、传输和供电方式绝大多数都是采用三相制。这种供电制在发电、电方式绝大多数都是采用三相制。这种供电制在发电、输配电和用电方面有很多优点。三相电力系统是由三相输配电和用电方面有很多优点。三相电力系统是由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成。这种供电电源、三相负载和三相输电线路三部分组成。这种供电系统就叫做三相交流电路或简称三相电路。系统就叫做三相交流电路或简称三相电路。 11-1 11-1 三相电源三相电源对称三相电源是由三个频率相同，幅值相等，而初相依次相对称三相电源

2、是由三个频率相同，幅值相等，而初相依次相差差 的三个正弦电压源，按一定方式联接而成，这三个电的三个正弦电压源，按一定方式联接而成，这三个电压源依次称为压源依次称为A相、相、B相和相和C相。相。 120120cos2240cos2120cos2cos2CBAtUtUutUutUu+uA+uB+uC(a) 三相电压源0UUA120 UUB120 UUC相量形式相量形式AuBuCuto2uAUCUBUo0)1 ()(232123211201200jjUeeeUUUUjjjCBA0CBAuuuAUa2 AUa 23211201jaa单位相量算子单位相量算子0UUA120 UUB120 UUCX, Y,

3、 Z 接在一起的点称为Y联接对称三相电源的中性点，用N表示。（1）星形联接(Y联接)+ANX+BY+CZAUBUCU+ABCNAUBUCU-11-2 11-2 三相电路的联接及性能三相电路的联接及性能1. 1. 三相电源的联接三相电源的联接（2）三角形联接(联接)三角形联接的对称三相电源没有中点。+AXBYCZAUBUCU+X+CYZABCBUCUAU2. 2. 三相负载及其联接三相负载及其联接(1) 星形联接CBAZZZ 当当称三相对称负载 三相电路的负载由三部分组成，其中每一部分称为一相负载，三相负载也有二种联接方式。ABCNZAZCZBABCNZAZCZB(2) 三角形联接ABCZBCZ

4、CAZABABCZBCZCAZABCABCABZZZ 当当称三相对称负载3. 3. 三相电路三相电路 三相电路就是由对称三相电源和三相负载联接起来所组成的系统。工程上根据实际需要可以组成：电源YY负载电源Y负载当电源和负载都对称时，称为对称三相电路。三相四线制三相四线制YYYZZZN+AN+B+CAUBUCU三相三线制三相三线制ZZZ+A+B+CAUBUCU+ANX+BY+CZAUBUCU+AXBYCZAUBUCU+端线(火线)：始端A, B, C 三端引出线。中线：中性点N引出线， 连接无中线。4 4 线电压线电压( (电流电流) )与相电压与相电压( (电流电流) )的关系的关系相电压：每

5、相电源的电压。线电压：端线与端线之间的电压。CACB BA,UUUCBA,UUU+AXBYCZAUBUCU+ANX+BY+CZAUBUCUBAUBAUBCUBCUCAUCAU线电流：流过端线的电流。CBAIII,AIBICIAIBICIABCZBCZCAZABABCNZAZCZB负载的相电压：每相负载上的电压。负载的线电压：负载端线间的电压。,NCNBNAUUU,ACCBBAUUU,ACCBBAUUU线电流：流过端线的电流。CBAIII,相电流：流过每相负载的电流。cabcabcbaIIIIII, ,NBU+-ACU+-AIAIaIabI Y联接oCCNoBBNoANA120 120 0UUU

6、UUUUUU设设+A+B+CAUBUCUBAUBCUCAUAIBICIoooBNA BAN0120330UUUUUU（1) 1) 相电压和线电压的关系相电压和线电压的关系oooCNBCBNoooANCACN12012039012003150UUUUUUUUUUUUBNU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：BAU30oNAUBNUCNU30o30oBCUCAUNAUBNUCNUBAUBCUCAUo CNCAo BNCBo ANBA303303303UUUUUU联接oCoBoA120 120 0UUUUUU设设oCCAoBCBoABA1201

7、200UUUUUUUUU线电压等于对应的相电压以上关于线电压和相电压的关系也适用于对称星型负载和三角型负载。注意+AXBYCZAUBUCU+BAUBCUCAUCIAIBI(2) (2) 相电流和线电流的关系相电流和线电流的关系Y联接时，线电流等于相电流。ZZZN+N+AUBUCUAIBICINIY联接ZUZUINANAA33/ZUBA030)3(30303abI+AUBUCU+AIBICIZZZabIbcIcaI0303ZUA联接的对称电路：.33 ) 1 (plII 即即 倍,倍,的的线电流大小等于相电流线电流大小等于相电流(2) 线电流相位滞后对应相电流30o。 Z/3Z/3Z/3NCBA

8、ZUIabA联接11-3 11-3 对称三相电路的计算对称三相电路的计算以以N N为参考结点为参考结点)(1)31(CBAlNNlNUUUZZUZZZ0NNU线电流等于相电流线电流等于相电流lAlNNAAZZUZZUUIAlBBIaZZUI2AlCCIaZZUI2(1)0NABCAIIIIIaaZZZN+N+AUBUCUAIBICINIZlZlZlZNAABBCC由于三相电源、三相负载对称，所以相电流构成对称组。只要由于三相电源、三相负载对称，所以相电流构成对称组。只要分析计算三相中的任一相，而其他两相的电压、电流就能按对分析计算三相中的任一相，而其他两相的电压、电流就能按对称顺序写出。这就是

9、对称三相电路归结为一相的计算方法。称顺序写出。这就是对称三相电路归结为一相的计算方法。 对对于其他连接方式的对称三相电路，可以根据星形和三角形的等于其他连接方式的对称三相电路，可以根据星形和三角形的等效互换，化成对称的效互换，化成对称的Y YY Y三相电路，然后用归结为一相的计算三相电路，然后用归结为一相的计算方法。方法。 例例10-2 10-2 三相电源输出线上接两组负载，三相电源输出线上接两组负载，1 1接成星形，每相阻抗接成星形，每相阻抗Z Zl l12+j1612+j16。2 2接成三接成三角形，每相阻抗角形，每相阻抗Z Z2 2=48=48十十j36j36，三根输电线的，三根输电线的

10、阻抗均为阻抗均为Z ZL L1+j21+j2。对称三相电源的线电压。对称三相电源的线电压为为380v380v，求各线电流及各负载的相电流。，求各线电流及各负载的相电流。解解: :将将 负负载等效变换成载等效变换成Y Y负载负载1216)3648(312312jjZZNABCN2Z1ZlZN 23IABCNAIBICI1Z2ZlZABC1AI1BI1CI21I22I2AI1AI2AIAIAlZ2Z1ZANAU1212ZZZZZUIlAA3 .4897.1712161612)1216)(1612(210220jjjjj217.97168.3BAIa I负载负载1 1的相电流为的相电流为4 .560

11、8. 93 .4897.17456 .399 .36202121AAIZZZI211119.08176.49.08 63.6BACAIa IIaI1AI2AIAIAlZ2Z1ZANAU设设022003380AU17.97 71.7CAIaI负载负载2 2的线电流为的线电流为负载端线电压负载端线电压111120 53.1 (9.0856.49.08176.4 )314 26.7A BABUZ IZ I 2 .1023. 59 .36607 .26314221ZUIBA8 .10923. 52 .13023. 5212321222IaIIaI23IABCNAIBICI1Z2ZlZABC1AI1BI

12、1CI21I22I2AI11-4 11-4 不对称三相电路的概念不对称三相电路的概念CBACCBBAANNYYYYUYUYUUS打开打开(不接中线不接中线)0NNU合上合上S(接上中线接上中线)0NZ0NNU由于相电流不对称，由于相电流不对称，中线电流一般不为零中线电流一般不为零0CBANIIIIZAN+N+AUBUCUAIBICINISZBZc 当负载不对称时，中线的存在使三相电路相当于三个独当负载不对称时，中线的存在使三相电路相当于三个独立的单相电路，这时尽管负载不对称，各相负载的相电压仍立的单相电路，这时尽管负载不对称，各相负载的相电压仍然对称并等于电源相电压然对称并等于电源相电压. 从

13、而保证了负载在不对称情况下正从而保证了负载在不对称情况下正常工作。常工作。不对称三相电路不对称三相电路, 中线电流不等于零，则中线不可省去，必中线电流不等于零，则中线不可省去，必须采用三相四线制，否则会使用电设备得不到正常工作时所须采用三相四线制，否则会使用电设备得不到正常工作时所需的相电压。照明电路的负载就属于不对称负载，必须采用需的相电压。照明电路的负载就属于不对称负载，必须采用四线制。四线制。例10-3 对称三相四线制电源，电源电压有效值为对称三相四线制电源，电源电压有效值为220 v，Z1=12+j5 , Z0 = 3 , Z2-j120 。单相负载单相负载R接在接在A相与中线相与中线

14、之间，其功率为之间，其功率为l 650 W求电流求电流 中线电流中线电流 。CBAIIINIABCNAIBICI2Z1Z0ZRNII40323jZZ00I2NABCNAIBICI3Z1Z0ZRNI1N3N0I1AI1BI1CI003131116 . 365.1540512)40)(512(0220jjjjZZZZUINAA2NABCNAIBICI3Z1Z0ZRNI1N3N0I1AI1BI1CI根据对称性根据对称性00016 .12365.151206 . 365.15BBII00014 .11665.151206 . 365.15CCIIWIUPRANR1650AUPIANRR5 . 7220

15、1650AIR005 . 7 000143. 21 .2305 . 76 . 36 .15RAAIIIAIIIRN0005 . 7 例例10-3 10-3 电路是一种测定相序的仪器，称为相序指示器。电路是一种测定相序的仪器，称为相序指示器。电阻电阻R R用两个相同的灯泡代替。如果使用两个相同的灯泡代替。如果使1/1/ C CR R，试说明在，试说明在相电压对称的情况下，如何根据两个灯泡的亮度确定电源的相电压对称的情况下，如何根据两个灯泡的亮度确定电源的相序。相序。2()N NABCj CGUj CUG UU（）设设0UUA4 .10863. 0)6 . 02 . 0(2)(2UUjGCjUaU

16、aGUCjUAAANN5 .1015 . 1UUUUNNBNNB4 .1334 . 0UUUUNNCNNCUUNB5 . 1UUNC4 . 0N+N+AUBUCURRABC11-5 11-5 三相电路的功率三相电路的功率CCCBBBAAACBAcoscoscosIUIUIUPPPP三相负载吸收的总有功功率等于各相有功功率之和三相负载吸收的总有功功率等于各相有功功率之和对称负载对称负载cos3ppIUP Y 联接负载联接负载PlPlIIUU 3，cos3cos33cos3llllPPIUIUIUP联接负载联接负载cos3cos33cos33cos3lllllPPPIUIUIUIUPPlPlIIUU3 ，CBAQQQQsin3sin3llppIUIUQllppIUIUQPS3322解：解：1)KW231622033.cos.cosppYIUP222206.1A2921.8PYPYUIZA1 . 6PYlYII例：例：设设82129.jZ接接Ul =380V， 1) 1) Y联接，联接，2) 2) 联接，求：联