电路分析基础-第8章三相电路课件

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对于理想的三相四线制供电系统，中线中流过的
电流为（ ）。
A 随负载大小变化 B 随负载的性质变化
C A相的电流
D0
思考与练习
1.对称三相电路归 结为一相的计算方
法是什么？
2.除了对称的 Y-Y三相电路 外，其他的对 称三相电路应 如何计算？
3.三相对称电源， 线电压Ul为380V， 负载为星形联接的 三相对称电炉，每 相电阻为R=22Ω， 试求此电炉工作时 的相电流IP。
3Up Z
3Ip
IA
IB IC
UBA Z
UCA Z
UAB UCA Z
IA
3U l Z
3Up Z
3Ip
2. △形联接
对称时， IA IB IC
3 Ul Z
A
_
•
UC
+
+ • _UA
•
IA
•
C
_
•
+
B
IB
UB
•
IC
A′
Z
Z
Z C′
B′
A相负载发生断相，
IA
IB
Ul Z
, IC
3U l Z
-
•
IC
N
Zl
•
IA
Z/3
A′+
UAN -
N′
IAB Z1l IA30 14.559 43.452A 3
UAB IAB Z 14.559 43.452 2036.87
291.18 6.582V
或
UAN
IA ZY
25.217 73.452 20 36.87 3
168.113 36.582V
三相对称负载正常运行时的线电流：
IA
IB
IC
IP
Up Z
特例1：对称负载的断相：
IA
0, IB
IC
Ul 2Z
3U p 2Z
0.866Ip
特例2：对称负载的短路：
三相对称负载正常运行时的线电流：
A
IA
IB
IC
IP
A′
Up Z
+
Z
_
_ _
N
C+
+B
N′ C′ Z Z
B′
A 相负载短路：IB
IC
Ul Z
验电笔的正确握法如下图示：
三相四线制供电体制 中，你能说出线、相 电压之间的数量关系
及相位关系吗？
数量上线电压是相电压 的1.732倍；在相位上超前 线电压超前与其相对应的 相电压30°.
电笔头与被测导线接 触时，使氖管发光的 是火线（或端线）， 不发光的是零线。
你会做吗？
电表可利用火线与零 线之间的数量关系判 断出火线和零线。
120°
式中a是工程上为了方便而引入的单位相量算子。
a 1120 1 j 3 22
a2 1240 1 j 3 22
4.对称三相电源的特点
5.对称三相电源的相序 三相电源各相经过同一值(如最大值)的先后顺序。
正序(顺序)：A—B—C—A C 负序(逆序)：A—C—B—A B 相序的实际意义：
你能说出对称 三相交流电的 特征吗？
三个最大值相等、角 频率相同、相位上互差 120°的正弦交流电。
8.2 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、线路对称， 因而可以引入一特殊的计算方法。
–
A Zl A' Z
以N点为参考点，对N′点 列写节点方程：
N–
B Zl B' Z N'
+ ++
应用举例
例：8-1 如图对称三相电路，已知对称三相电源的线电压为380V,
三角形负载阻抗 Z 2036.87，Ω端线阻抗 Zl 1 j2Ω。
求线电流、负载的相电流和负载端线电压。
A
•
UC
C– • UB
+
Zl
•
IA
•
UA
B Zl
• C′
IB
•
， IC
A′
ZZ Z
A
UA +
B′
-
N
Zl
•
IA
A′ Z/3
N
Z
ºS
C
B
转子
AX B Y C Z
始端 末端
X
转子上绕有线圈,通以电流产
生磁场,转子装有磁极并以 的
三相同步发电机示意图 速度旋转.在三相绕组中产生感
应电压,从而形成对称三相电源.
1.瞬时值表达式
A
BC
+ uA
–
+ uB
–
+ uC
–
X
YZ
2.波形图
u uA uB uC
o
t
3.相量表示
120° 120°
1.5U 101.5o V
•
U CN'
•
•
U CN U N'N
U120o
0.632U108.4o
0.4U138.4o V
若以接电容一相为A相，则B相电压比C相电压高。B相 灯较亮，C相较暗(正序)。据此可测定三相电源的相序。
1.为什么电灯 开关一定要接 在端线（火线） 上？
3.三相四线制 供电系统中， 中性线（零线）
④ 用电方面：结构简单、价格低廉、运行可靠、维护方 便。
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。
一、三相电源 对称三相电源是由三个等幅值、同频率、相位依次
相差120o的正弦电压源组成的。
A
定子
定子内圆凹槽中嵌入三个绕组, 三个绕组空间位置各差120o
Y ºI
结论
对称三相电路的一般计算方法: (1) 将所有三相电源、负载都化为等值Y形联接； (2) 连接各负载和电源中点，中线上若有阻抗则不计； (3) 画出单相计算电路，求出一相的电压、电流： (4) 根据形联接、Y形联接时线量、相量之间的关
系，求出原电路的电流电压。 (5) 由对称性，得出其它两相的电压、电流。
–
C Zl C' Z
ZN
( Z
3 Zl
1 ZN
)UNN
Z
1 Zl
(UA
UB
UC )
0
–
因N，N′两点等电位， 可将其短路。这样便可将三 N 相电路的计算化为单相电路 的计算。
+
A Zl A' Z
IA
N'
UNN 0
A相计算电路
为对称 电流
结论
①电源中点与负载中点等电位。有无中线对电路情况 没有影响。
主要了解:中性点位移。
+ ++
一、负载不对称三相电路
–
A ZA
三相负载ZA、ZB、 ZC不相同。
N–
B ZB N′
–
C ZC
ZN
负载各相电压：
A
•
U AN
N
•
UCN
N'
•
UBN
C
B
负载中点与电源中点不重合，这个现象称为中点位移。
UN N 称为中点位移电压, 该项不为0时,负载端不对称.
在电源对称情况下，可以根据中点位移的情况来判断
N′
解：设UAB
Zl
UA
3800V,则UA
ZY
1Z 3
20 36.87Ω 3
1 UAB 30 220 30V 3
IA
UA ZY Zl
220 30 20 36.87 1 j2
25.217 73.452A
3
A
Zl
•
IA
A′
•
UC
C– • UB
+
•
UA
B Zl
A
ZZ
+
• C′
IB
Z
B′ UA
Y接 : Ul 3U p , Il I p
Δ接: Ul Up , Il 3Ip
1 P 3U l 3 I l cosφ 3U l I l cosφ
对称三相电路平均功率：
②对称情况下，各相电压、电流都是对称的，可采用 一相(A相)等效电路计算。其它两相的电压、电流可 按对称关系直接写出。
③对称的Y—Y三相电路中，每相的电流、电压仅由该 相的电源和阻抗来决定，好象各相之间彼此不相关， 形成了各相的独立性，这是由于UNN 0 造成的结果。
④可以画出单独一相的计算电路，对称三相电路的计算 可以归结为单独一相的计算。
特例2：对称负载的短路：
对称时， IA IB IC
3 Ul Z
A
_
•
UC
+
+ • _UA
•
IA
•
C
_
•
+
B
IB
UB
•
IC
A′
Z
Z
Z
C′
B′
现A相负载发生短路电源短接烧掉。
应用举例
例：8-3 相序指示器。已知1/(C)=R A
三相电源对称。
求：各灯泡承受的电压。
B
C
R
N' R
C 解：
•
•
•
•
Z
C C'
结论：星型联接时, 线电流等于相电流。
(2)相电压和线电压的关系
一般表示为：
++ +
–
A Zl A' Z
B'
N–
B Zl
Z N'
–
C Zl C' Z
ZN
Ul 3Up 30 线电压 相电压
1) 相电压对称，则线电压也对称。 相电流和线电流相等：Il Ip
3) 线电压相位领先对应相电压30o。 在日常生活与工农业生产中， 多数用户的电压等级为：
B AC A
三相电机
A1
A1
B2
D
C2
D
C3
B3
正转
反转
以后如果不加说明，一般都认为是正相序。
二、三相制的星形接法和三角形接法
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 Y
Y 负载
△
电源 △
Y 负载
△
当组成三相电路的电源和负载都对称时，称对称 三相电路。
的作用是什么？
2.为什么实用中三相电动 机可以采用三相三线制供 电，而三相照明电路必须 采用三相四线制供电系统？
4.三相四线制供电 系统中，为什么零 线不允许断路？
8.4 三相电路的功率及测量
一、三相电路功率的计算
1. 有功功率
对
称
三
相
负
Z载
对称三相负载Z=|Z|
一相负载的功率: Pp=UpIpcos 三相总功率 : P=3Pp=3UpIpcos
，
Z2 Z2
Z2
C
•
•
I AΥ
UA Z1
2200 10
220A
Z1 Z1 Z1
•
•
IAB
UAB 38030 1930A
Z2
20
•
•
IAΔ 3 IAB 30 32.9090A
•
•
•
IA IAΥ IAΔ 220 32.9090 54.9090A
•
A
IA
B
，
Z2 Z2
Z2
C
Z1 Z1 Z1
U P 220V 、Ul 380V
2. 三角形接法
A
•
IA
A′
•
UC
•
UA
C–
B
+
•
UB
ZZ
Z
• C′
B′
IB
•
IC
线电压与相电压的通用关系表达式：Ul Up 如：UAB UA
线电流与相电流的通用关系表达式：Il 3Ip 30
如何用验电笔或交流电压 表测出三相四线制供电线路 上的火线和零线？
解法2 •
•
UA
UAB 30 2200V
•3
•
I AY
UA Z•1
ห้องสมุดไป่ตู้
2200 1020
22 20A
•
IAB
•
UAB 38030 19 50A Z2 • 2080
IAΔ 3 IAB 30 32.909 80A
•
•
•
IA IAΥ IAΔ 22 20 32.909 80 47.864 56.543A
•
•
•
U N'N
jC U AN U BN
/R U CN
/R
jU AN U BN U CN
jC 1/R 1/R
2 j1
•
(1 j)U AN
0.632108.4o
•
U
AN
0.632U108.4o V
•
U BN'
•
2• j1
U BN U N'N
U 120o
0.632U108.4o
负载端不对称的程度。当中点位移较大时，会造成负载相
电压严重不对称，使负载的工作状态不正常。
照明电路中必须使用三相四线制，那么中线的作用是 保证各相负载在不对称的情况下，中点位移为0，让各相 获得均衡的相电压。
二、对称三相电路发生断线、短路
1. Y形联接
A
+
_
_ _
N
C+
+B
A′
Z N′
C′ Z Z B′
4.三个阻抗相同的负 载，先后接成星形和 三角形，并由同一对 称三相电源供电，试 问哪种联接方式的线 电流大？大多少倍？
8.3 不对称三相电路的概念
不对称 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。 不能抽单相 。
分析方法 复杂交流电路分析方法。
第8章 三相电路
8.1 三相电路 8.2 对称三相电路的计算 （，★） 8.3 不对称三相电路的概念 （） 8.4 三相电路的功率及测量 （） 8.5 应用实例
——防止触电的三相保护系统
8.1 三相电路
三相电路是指由三相发电机向三相负载供电的系统， 由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成。
三相电路的优点: ① 发电方面：比单项电源可提高功率50％；单相电路的 瞬时功率随时间交变，而对称三相电路的瞬时功率是恒 定的，这使得三相电动机具有恒定转矩，比单相电动机 的性能好，结构简单、便于维护。 ② 输电方面：比单项输电节省导线25％； ③ 配电方面：三相变压器比单相变压器经济且便于接入 负载；
UAB 3 UAN 30 291.18 6.582V
应用举例
例：8-2 图示的电路中，
•
UAB
38030，V 在下列两种情况下：
(1) Z1
10Ω,
Z •
2
20Ω; (2)Z1
1020Ω, •
Z2
20800 Ω 。
求A线电流
解：解法• 1
IA
。
A
IA
•
UA
UAB 30 2200V
B
3
–
– N
–
+++
Z
A Z
B
N′
Z
C
三相四线制：
Y
Y
+ ++
– A
– B
– C
Z
Z Z
三相三线制：
Y
△
A
A
+
ZA
A
X– Y
N
C
Z
B
B C Y–
+
X B
B
C
C
1) 端线(火线)：始端A, B, C 三端引出线。
名 词
2) 中线：中性点N引出线， 接无中线。
介 3) 三相三线制与三相四线制。
绍 4) 线电压：端线与端线之间的电压:
： 5) 相电压：每相电源的电压:
A'
A' ZA
N'
ZC B'
ZAB
B'
ZB
C'
C'
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:
线电流：流过端线的电流:
相电流：流过每相负载的电流:
ZCA ZBC
1. 星形接法 (1)相电流和线电流的关系
Z
A +
A A'
Z
–
N N'
C
B
B B'