《电路原理》第五版习题解答,邱关源,罗先觉(第十二章)05dianzi

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1. Y连接 连接
设 UAN= UA= U∠0
• • • •
A +
o
A

UA
– Y X Z C B

IB UB

UAB UCA
N B C


UBN= UB= U∠−120o UCN= UC=U∠ 120
• • • • • •


o
UC

IC UBC


UA = UAN− UBN=U∠0o −U∠−120o = 3 ∠30o U B U C = U − UCN=U∠−120 −U∠ U 120 = 3 ∠−90 B BN
C B A B A C
相序的实际意义:对三相电动机,如果相序反了,就会反转。 相序的实际意义:对三相电动机,如果相序反了,就会反转。 A 1 B 2 C 3 A 1 C 2 B 3
正转
D
D
反转
以后如果不加说明,一般都认为是正相序。 以后如果不加说明,一般都认为是正相序。
2. 三相电源的连接
星形连接( 连 (1)星形连接(Y连接)
A、B、C 三端称为始端, 、 、 三端称为始端, X、Y、Z 三端称为末端。 、 、 三端称为末端。
uC
(2) 波形图
O
π
2π π
ωt
(3) 相量表示
UA=U∠0o UB=U∠−120 120 UC=U∠
• • •
ɺ UC
120° ° 120° ° 120° °
o
UA

o
ɺ UB
(4) 对称三相电源的特点
线电流(line current ):流过端线的电流。 流过端线的电流。 线电流 流过端线的电流
ɺ ɺ ɺ IA , IB , IC
相电流( 流过每相负载的电流。 相电流 phase current ):流过每相负载的电流。 Iab , Ibc , Ica 流过每相负载的电流 ɺ ɺ ɺ
4. 三相电路
• • •



(phase voltage )
3. 三相负载及其连接
三相电路的负载由三部分组成, 三相电路的负载由三部分组成,其中每一部分叫做一 相负载,三相负载也有星型和三角形二种连接方式。 相负载,三相负载也有星型和三角形二种连接方式。
IA
A' A'


IA
ZA ZC ZB
C' B'

IN
N' B' C'

设 UA=U∠ψ UB= U∠ψ −120


A + _ N
IA

a Z n
o
UA
UC
C +

UB + B

IB

c
Z b
Z
UC= U∠ψ +120o Z =| Z | ∠φ

IC

以N点为参考点,对n点列写结点电压 点为参考点, 点列写结点电压 点为参考点 a 方程: IA 方程: A

UA

三角形连接( (2)三角形连接(∆连接)
IA
Z

三个绕组始末端顺序相接。 三个绕组始末端顺序相接。
UC
C Y –

A
A
+

A
C
三角形连接的对称三相电源没有中点。 三角形连接的对称三相电源没有中点。

UB

B
B
IC UBC


+
X +
IB

UC
– +
UA

UAB UCA


Z –
UA
X B


UB
Y C
研究三相电路要注意其特殊性, 研究三相电路要注意其特殊性,即: (1)特殊的电源 ) (2)特殊的负载 ) (3)特殊的连接 ) (4)特殊的求解方式 )
11.1
A Y º º C N I S X Z
三相电路
通常由三相同步发电机产 三相绕组在空间互差120°, 生,三相绕组在空间互差 ° 当转子以均匀角速度ω转动时, 当转子以均匀角速度ω转动时, 在三相绕组中产生感应电压, 在三相绕组中产生感应电压, 从而形成对称三相电源(three从而形成对称三相电源 phase voltage source)。 。
(2) 线电压大小等于相电压的 3倍 即Ul = 3 p. , U
(3) 线电压相位领先对应相电压 。 线电压相位领先对应相电压30 所谓的“对应” 所谓的“对应”:对应相电压用线电压的 第一个下标字母标出。 第一个下标字母标出。
UAB →UAN U →UBN BC UCA→UCN
• • • • • •
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。 适用于对称星型负载和三角型负载。
注意
关于∆ 接电源需要强调一点:始端末端要依次相连。 关于∆连接电源需要强调一点:始端末端要依次相连。
正确接法
UA UC


UA+ UB + UC = 0
I =0 , ∆连接电源中不会产生环流。 接电源中不会产生环流。 中不会产生环流
IB IC


I ab ZAB I bc
三角形连接


ZCA• I ca ZBC
IB IC
星形连接


当 ZA = ZB = ZC , ZAB = ZBC = ZCA
称三相对称负载
IA
A'


ɺ Iab
ZA ZB
IA
A'


IN
N' B' C'
ɺ' UAN'
ZC
B'
IB IC


ɺ' I UAN' Z ab IB AB

30o
U BC


UBN

一般表示为: 一般表示为:
UA = 3UAN∠30o B U C = 3 UBN ∠30 B
• • • • •
o
线电压对称(大小相等, 线电压对称(大小相等, o 相位互差120 相位互差120 )
UCA= 3UCN∠30o
结论
接法的对称三相电源 对Y接法的对称三相电源 接法的 (1) 相电压对称,则线电压也对称。 相电压对称,则线电压也对称。
V
3.
相电流和线电流的关系
IA UA

• •
• •
A +
A
IA
A'


B

IB
B C B' C'

N
IN
N'
Z Z Z
IB IC


C
UC
UB
IC
结论
星型连接时,线电流等于相电流。 星型连接时,线电流等于相电流。
ɺ UA′N′ 3 ɺ A′N′ U ɺ = = IA Z /3 Z
= ɺ 3(UA′B′ 3)∠−30 Z
– N –
UB

UC
+ + +

三相四线制
three-phase four-wire system
Y
Y
UA


A + B
三相三线制
Z Z Z
– –
UB

UC
+ + C
three-phase three-wire system
Y

11.2
对称三相电源线电压(电流) 对称三相电源线电压(电流) 与相电压(电流) 与相电压(电流)的关系 IA



I

错误接法
UB UA


UC

I


UA+ UB − UC = −2UC
I ≠0 , ∆接电源中将会产生环流。 接电源中将会产生环流。 中将会产生环流





U UB 总 − UC

当将一组三相电源连成三角形时, 当将一组三相电源连成三角形时 , 应先 不完全闭合,留下一个开口, 不完全闭合,留下一个开口,在开口处接上一 个交流电压表,测量回路中总的电压是否为零。 个交流电压表,测量回路中总的电压是否为零。 如果电压为零,说明连接正确, 如果电压为零,说明连接正确,然后再把开口 处接在一起。 处接在一起。
接在一起, 把三个绕组的末端 X, Y, Z 接在一起,把始端 A,B,C 引出来 • • U A IA
A +
• •
A
X Y

+
A B C N
UA
– Y X Z C B

UAB UCA

– –
UB


+
IB IC UBC



N B C Z
UC
+
UC

UB
X, Y, Z 接在一起的点称为 连接对称三相 接在一起的点称为Y连接对称三相 电源的中性点( 表示。 电源的中性点(neutral terminal ),用N表示。 表示
IC
C'


ZCA• I ca
I bc

ZBC
负载的相电压:每相负载上的电压。 负载的相电压 每相负载上的电压。 每相负载上的电压 负载的线电压:负载端线间的电压。 负载的线电压 负载端线间的电压。 负载端线间的电压
ɺ ' ɺ ɺ UAN' ,UB' N' ,UC' N' ɺ ' ɺ ' ɺ UAB' ,UBC' ,UC' A'
o o o
UCA= UCN− U =U∠ o −U∠0o = 3 ∠ o 120 U 150 AN



利用相量图得到相电压和线电压之间的关系: 利用相量图得到相电压和线电压之间的关系:
UCN UCA
• • •
30
o
30
o
UAN

ɺ −UBN
UAB

UCN
U BC

UCA UAN UAB
• •

UBN
o
2. ∆连接
IA
Z

设 U百度文库=U∠0o
A

UC
C Y –

A
UB=U∠−120o UC=U∠ o 120
UA = UA=U∠0 B
• • • •

UA
X B + +

IB


UAB UCA
B




o
UB

IC UBC
C
U C = U =U∠−120o B B
• •
UCA= UC=U∠ o 120 即线电压等于对应的相电压。 即线电压等于对应的相电压。
三相电路就是由对称三相电源和三相负载连接起来 所组成的系统。工程上根据实际需要可以组成: 所组成的系统。工程上根据实际需要可以组成:
电源
Y Y △ Y △ △
负载
电源
负载
当组成三相电路的电源和负载都对称时, 当组成三相电路的电源和负载都对称时,称 对称三相电路。 对称三相电路。
UA



Z A Z B Z C N’
+ _
UC
C +

N
UB + B
ɺ ɺ UA +UB
uA + uB + uC = 0 UA+ UB+ UC = 0
• • •
(5) 对称三相电源的相序
三相电源中各相电源经过同一值(如最大值)的先后顺序 三相电源中各相电源经过同一值(如最大值) 正序(顺序 : 正序 顺序):A—B—C—A 顺序 positive sequence 负序(逆序 : 负序 逆序):A—C—B—A 逆序 negative sequence
第11章 三相电路 11章 Three-phase Circuit
重点 1.三相电路的基本概念 1.三相电路的基本概念 2.对称三相电路的分析 2.对称三相电路的分析 3.不对称三相电路的概念 3.不对称三相电路的概念 4.三相电路的功率 4.三相电路的功率
三相电路是由三个频率相同、振幅相同、 三相电路是由三个频率相同、振幅相同、相位彼 此相差1200的正弦电动势作为供电电源的电路。 的正弦电动势作为供电电源的电路。 此相差 三相电路的优点: 三相电路的优点: (1)发电方面:比单项电源可提高功率 %; )发电方面:比单项电源可提高功率50% (2)输电方面:比单项输电节省钢材 %; )输电方面:比单项输电节省钢材25% (3)配电方面:三相变压器比单项变压器经济且便 )配电方面: 于接入负载; 于接入负载; 以上优点使三相电路在动力方面获得了广泛 应用,是目前电力系统采用的主要供电方式。 应用,是目前电力系统采用的主要供电方式。
1.对称三相电源的产生 1.对称三相电源的产生
ω
B
三相同步发电机示意图
(1) 瞬时值表达式
A + uA – X uB – Y u B + uC – Z uA uB C +
uA (t) = 2U cosωt uB(t) = 2U cos(ωt −120 )
o
uC (t) = 2U cos(ωt +120o )
IA

UA
– Y X Z C B

A +
• •
A
IA
Z

UAB UCA
UC
C Y –

A
A
UA
X B +

IB IC UBC



N B C
IB


UAB UCA
B



UC

UB

UB

IC UBC
C
(1)端线(火线):始端 B, C 三端引出线。 三端引出线。 (1)端线(火线) 始端A, 端线 (2)中线 中线( 中性点N引出线 引出线, 名 (2)中线(neutral wire ):中性点 引出线, ∆接无中线 三相三线制与三相四线制。 词 (3) 三相三线制与三相四线制。 介 (4) 线电压:端线与端线之间的电压。 UAB, UBC, UCA 线电压:端线与端线之间的电压。 绍 (line voltage ) 相电压:每相电源的电压。 (5) 相电压:每相电源的电压。 UA, UB, UC
0
IA
A'

IB
B'

I ab Z
I bc


Z Z
I ca

ɺ UA′B′ = 3 ∠−300 Z
IC
C'

ɺ = 3Iab∠−300
结论 △连接的对称电路: 连接的对称电路: A' (1) 线 流 小 于 电 的 3倍 电 大 等 相 流 ,
即 l = 3I p. I
B'
IA

Z/3 Z/3 Z/3
IB IC


N’
滞后对应相电 (2)线电流相位滞后对应相电流30o。 线电流相位滞后对应相电流
C'
对称三相电路的计算
11.3
对称三相电路的计算
对称三相电路由于电源对称、负载对称、 对称三相电路由于电源对称、负载对称、线 路对称,因而可以引入一特殊的计算方法。 路对称,因而可以引入一特殊的计算方法。 连接( 1. Y–Y连接(三相三线制) 连接 三相三线制)
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