第12章--三相电路总结ppt课件

12.1 12.1 三相三相交流电的交流电的基本概念基本概念12.3 12.3 三相三相负载的连接负载的连接第第12章章 三相电路三相电路 熟悉三相电路的两种接线方式，掌熟悉三相电路的两种接线方式，掌握三相电路中电压、电流的相值与线值握三相电路中电压、电流的相值与线值之间的大小和相位关系；熟悉三相电路之间的大小和相位关系；熟悉三相电路对称与不对称情况下的分析计算方法；对称与不对称情况下的分析计算方法；掌握三相电路中各种功率关系；进一步掌握三相电路中各种功率关系；进一步理解相量法并掌握其在三相电路中的应理解相量法并掌握其在三相电路中的应用。用。本章的学习目的和要求本章的学习目的和要求 现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流供电系现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流供电系统在发电、输电和配电方面具有很多优点，因此在生产和统在发电、输电和配电方面具有很多优点，因此在生产和生生活中得到了极其广泛的应用。活中得到了极其广泛的应用。 NSXBYCZA三相定子绕组三相定子绕组在在)120sin()240sin()120sin(sinmmCmBmAtEtEetEetEe尾端：尾端： X Y Z首端：首端： A B C 电路分析中很少用电动势，通电路分析中很少用电动势，通常用电压来表示。以常用电压来表示。以A相绕组的相绕组的感应电压为参考正弦量，则发电感应电压为参考正弦量，则发电机的三相感应电压分别为：机的三相感应电压分别为：)120sin()120sin(sinmCmBmAtUutUutUu 三相感应电压用波形图和相量图可分别表示为：三相感应电压用波形图和相量图可分别表示为：u0TuAuBuCt120120120UBUAUC显然三个电压大小相等，频率相同，相位互差显然三个电压大小相等，频率相同，相位互差120120。 三个三个，彼此，彼此电角电角度的单相正弦量称为度的单相正弦量称为。对称三相交流电压用相量可表示为：对称三相交流电压用相量可表示为：1201200CBAUUUUUU 由对称三相电压的波形图和相量图可看出：由对称三相电压的波形图和相量图可看出：0CBAuuu 对称三相交流电在相位上的先后顺序称为对称三相交流电在相位上的先后顺序称为。我们把相。我们把相序序称为称为或顺序；把或顺序；把称为称为或逆序。或逆序。电力系统中通常采用正序。电力系统中通常采用正序。0CBAUUUV)30/220BUCAUU、)(Atu)(Btu)(Ctu对称三相电源已知对称三相电源已知，（，（1）试写出）试写出； （2）写出）写出的表达式，的表达式，（3）作相量图。）作相量图。V150220 V90220) 1 (CAUU、 V)150sin(2220)( V)30sin(2220)( V)90sin(2220)( )2(CBAttuttuttu（3） AU CU BU了解三相电源两种连接方式的特点，熟悉两种了解三相电源两种连接方式的特点，熟悉两种 连接方式下线、相电压的关系及三相四线制。连接方式下线、相电压的关系及三相四线制。7.2.1 三相电源的三相电源的Y形连接形连接AUCUBUXZYABUBCUCAU 其中由电源绕组尾端公共其中由电源绕组尾端公共连接点引出的导线称为连接点引出的导线称为，由电源绕组首端引，由电源绕组首端引出的导线称为出的导线称为 图中电源绕组首端指向尾图中电源绕组首端指向尾端的电压称为端的电压称为(即火线即火线与零线之间的电压与零线之间的电压)。 图中火线与火线之间的电图中火线与火线之间的电压称为压称为。 电源绕组按上述方式联接，构成的供电体系称为电源绕组按上述方式联接，构成的供电体系称为。AUCUBUXZYABUBCUCAU 从连接图可知，电源作从连接图可知，电源作Y型三型三相四线制供电时，可向负载提供相四线制供电时，可向负载提供火线与零线之间的火线与零线之间的和和火线火线与火线之间的与火线之间的。-UBUABUC-UBCUA-UCA303030三个电源相电压总是对称的，而三三个电源相电压总是对称的，而三个线电压与相电压之间的关系为：个线电压与相电压之间的关系为：显然三个线电压也是显然三个线电压也是的。的。)()()(ACACCACBCBBCBABAABUUUUUUUUUUUUUUU相电压和线电压相电压和线电压之间的关系如何之间的关系如何？ 线电压和相电压之间的关系线电压和相电压之间的关系-UBUABUC-UBCUA-UCA303030由相量图可以定量地分析出相、由相量图可以定量地分析出相、线电压之间的关系为：线电压之间的关系为：303303303CCABBCAABUUUUUU 显然，线电压在数量上是相电压的显然，线电压在数量上是相电压的1.732倍；倍；在相位上超前与其相对应的相电压在相位上超前与其相对应的相电压30电角。电角。30 3plUU 工农业生产和日常生活中，多数用户使用的电压等级通工农业生产和日常生活中，多数用户使用的电压等级通常是：常是：V220 V380PlUU、 12.2.2 三相电源的三相电源的形连接形连接ABUBCUCAU 三相电源绕组首尾相连组成三相电源绕组首尾相连组成闭环，在三个连接点处向外引闭环，在三个连接点处向外引出三根火线，即构成出三根火线，即构成连接。连接。 显然，电源绕组显然，电源绕组接时总有：接时总有：即：即：。 实际电源连成实际电源连成接时，由于三相电源绕组的感应电压对接时，由于三相电源绕组的感应电压对称，所以电源回路内部无电流，但若有称，所以电源回路内部无电流，但若有。因此，。因此，实际三相电源绕组作实际三相电源绕组作接时，为确保无误，一般要先把接时，为确保无误，一般要先把3个个电源绕组留一个开口，开口处连接一个阻抗极大的电压表电源绕组留一个开口，开口处连接一个阻抗极大的电压表表，当电压表读数为零时说明连接无误，这时才能将开口表，当电压表读数为零时说明连接无误，这时才能将开口合拢。合拢。XZYABC线电压是相电压线电压是相电压的的在在线电线电压压与其相对应的相电与其相对应的相电压压电角。电角。验电笔的正确握法如下图示：验电笔的正确握法如下图示：你能说出对称你能说出对称三相交流电的三相交流电的特征吗？特征吗？三相四线制供电体制三相四线制供电体制中，你能说出线、相中，你能说出线、相电压之间的数量关系电压之间的数量关系及相位关系吗？及相位关系吗？ 如何用验电笔或如何用验电笔或400V400V以上以上的交流电压表测出三相四线制的交流电压表测出三相四线制供电线路上的火线和零线？供电线路上的火线和零线？电笔头与被测导线电笔头与被测导线接触时，使氖管接触时，使氖管（或端（或端线），不发光的是线），不发光的是。三个三个电角的单相正弦交电角的单相正弦交流电的组合。流电的组合。利用线电压和相电压的数量关系，用电压表利用线电压和相电压的数量关系，用电压表连测三次即可确定其火线和零线。连测三次即可确定其火线和零线。了解对称和不对称三相负载的概念，掌握两种连了解对称和不对称三相负载的概念，掌握两种连接方式下电路分析的特点，理解两种连接方式下线、相电压、接方式下电路分析的特点，理解两种连接方式下线、相电压、线相电流的关系及中线的作用。线相电流的关系及中线的作用。12.3.1 三相负载的三相负载的Y形连接形连接BAUCBUACUZAZBZCAUCUBUAUCUBUZLZLZLZLAINIBICI对称三对称三相相电源绕电源绕组组的的若电路中若电路中ZL=0时，则时，则UA=UA，中线电压，中线电压UNN=0。 对称对称Y接电路的分析接电路的分析对称三相负载的概念：对称三相负载的概念：ZZZZZCBAB IC IA IN IAN IBN ICN IA UB UC UAIZZZABCNNZLZNZLZL电源电源火线上通过的电流火线上通过的电流称为称为负载中通过的电流负载中通过的电流称为称为CBAN IIII 对称对称Y接电路的分析接电路的分析 如果三相电路输电线上阻抗不能忽略时，存在中点电压如果三相电路输电线上阻抗不能忽略时，存在中点电压uNN，根据弥尔曼定理可得其相量计算式为：，根据弥尔曼定理可得其相量计算式为：ZZZZZZUZZUZZUU1111 NLCLBLANN此时各相负载中通过的电流：此时各相负载中通过的电流：LNNCCLNNBBLNNAA ZZUUIZZUUIZZUUI， 当三相电路对称时，上式中的分子为零，就有：当三相电路对称时，上式中的分子为零，就有：0 NNU 即三相电路对称时即三相电路对称时。 对称对称Y接电路的分析接电路的分析ZZZZZZUZZUZZUU1111 NLCLBLANN对称时各相负载中通过的电流：对称时各相负载中通过的电流：LCCLBBLAA ZZUIZZUIZZUI， 对称对称Y接电路的分析接电路的分析三相对称时的中线电流：三相对称时的中线电流：0 CBANIIII 从电流的观点来看，从电流的观点来看，对称时中线为零相当于开路。因此，对称时中线为零相当于开路。因此，在在对称对称三相电路中，三相电路中，电源线电压为电源线电压为380V，对称负载，对称负载Y接，接，Z=3+j4，V22033803plUU设设V0220AUV120220BUV120220CU根据对称关系：根据对称关系：求：求： 各相负载中的电流及中线电流。各相负载中的电流及中线电流。 1 .53543jZA1 .53441 .5350220AAZUI有有根据根据可得：可得：A1 .17344BIA9 .6644CI 此例告诉我们，对称三相电路的计算可归结此例告诉我们，对称三相电路的计算可归结为一相电路来计算，其它两相则可根据对称关为一相电路来计算，其它两相则可根据对称关系直接写出。系直接写出。0CBANIIII对称三相对称三相Y接电路计算原则接电路计算原则1、由于三相电路对称，因此各相负载的端电压和电流、由于三相电路对称，因此各相负载的端电压和电流 也也是对称的，三相电路的计算可归结为一相进行；是对称的，三相电路的计算可归结为一相进行；2、根据电路给定条件确定参考相量，一般选、根据电路给定条件确定参考相量，一般选A相电压；相电压；3、应用单相电路的分析方法求出、应用单相电路的分析方法求出A相电路的待求量；相电路的待求量；4、根据对称关系写出其它两相的待求量；、根据对称关系写出其它两相的待求量；5、在一相电路计算中，中线阻抗不起作用，、在一相电路计算中，中线阻抗不起作用，N和和N之间等之间等电位，用一根短接线连接。电位，用一根短接线连接。ZANNZLUAAA IUNN=0Y形不对称三相电路的分析形不对称三相电路的分析(1)无中线情况无中线情况 若三相电路不对称，作若三相电路不对称，作Y形连接且又无中线时，电路如下形连接且又无中线时，电路如下图所示：图所示： 由相量图分析可知，三相负载不对称时且无中线时，中点由相量图分析可知，三相负载不对称时且无中线时，中点电压不再为零，这一现象称为电压不再为零，这一现象称为。中点发生偏移时，。中点发生偏移时，各相负载端电压各相负载端电压 CUBUUAUNNNNUAUBUCUNN有有UA=UAUNN 同理可得同理可得UB和和UC ANNZAUAA IBZBUBB ICZCUCC IUAUBUC 图示电路为不对称三相负载图示电路为不对称三相负载Y接，试分析接，试分析(1)当当ZN=0； (2)ZN=3+j4 ；(3)ZN=时的线电流情况。时的线电流情况。3+j2V0220AUCUBUZNAINIBICI4+j42+jV120220V120220V0220CCBBAAUUUUUU(1)当当ZN=0且且ZL=0时：时：A7 .33617 .3361. 30220230220AjI0NNU由于由于ZN=0，所以，所以A1659 .384566. 512022044120220BjIA4 .934 .986 .26236. 21202202120220CjI(2)当当ZN=3+j4时，中点电压不等于零时：时，中点电压不等于零时：V1196 .501111CBANCCBBAANNZZZZZUZUZUUV3 .10248NNAAUUUV70250NNBBUUUA2 .2635. 6CBANIIIIV133198NNCCUUUA447 .687 .3361. 33 .10248AIA1152 .444566. 570250BIA4 .1066 .886 .26236. 2133198CI(3)当当ZN=时，中线开路，时，中线开路，IN=0时：时：V1153 .61111CBACCBBAANNZZZZUZUZUUV13253NNAAUUUV109260NNBBUUUV122159NNCCUUUA7 .461 .707 .3361. 313253AIA154464566. 5109260BIA4 .951 .716 .26236. 2122159CI Y接不对称电路的特点接不对称电路的特点2、ZN0时，必然存在中点电压，各相端电压不平衡。时，必然存在中点电压，各相端电压不平衡。3、无中线当、无中线当ZN=时，负载中点发生较大偏移，造成各相时，负载中点发生较大偏移，造成各相负载端电压严重不平衡，且各相牵制，彼此影响。负载端电压严重不平衡，且各相牵制，彼此影响。 显然，三相电路不对称且又无中线时，中点电压不再为显然，三相电路不对称且又无中线时，中点电压不再为零。若中点电压较大时，将造成有的负载相电压过低不能零。若中点电压较大时，将造成有的负载相电压过低不能正常工作；有的负载相电压过高使电器有烧损的可能，即正常工作；有的负载相电压过高使电器有烧损的可能，即此时此时各相负载由于端电压不平衡均不能正常工作各相负载由于端电压不平衡均不能正常工作。1、ZN=0：负载电流不对称，但各相独立，互不影响。：负载电流不对称，但各相独立，互不影响。三相不对称电路实例分析三相不对称电路实例分析每组灯相互每组灯相互并联并联,然后分别接至各相然后分别接至各相电压上。设电源电压为：电压上。设电源电压为：V220380PUUl 当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，但每盏灯上都可但每盏灯上都可.一组一组二组二组三组三组若三相不对称，若三相不对称，能否去掉中线？能否去掉中线？无中线且一相开路时的情况分析无中线且一相开路时的情况分析 如果中线断开，设如果中线断开，设A相灯相灯负载又全部断开，此时负载又全部断开，此时B、C两相构成串联，串联负载两相构成串联，串联负载。 若若B、C相对称，各相端相对称，各相端电压为电压为190V，均低于额定值，均低于额定值220V而不能正常工作；若而不能正常工作；若B、C相不对称，则相不对称，则而不能正常发光，而不能正常发光，则易烧损。则易烧损。A.A相相BCNB相相C相相iA.A相相BCNB相相C相相显然，三相四线制显然，三相四线制Y接电路中，接电路中， 如果中线断开，设又如果中线断开，设又发生发生A相短路，此时相短路，此时B、C相都会与短接线构成通路，相都会与短接线构成通路，两相端电压均为线电压两相端电压均为线电压380V，因此，因此。 由此可得，由此可得，是是使使Y接不对称三相接不对称三相负载负载的端电压的端电压保持对称保持对称无中线且一相短路时的情况分析无中线且一相短路时的情况分析 由上例分析可得：负载不对称且又无中线时，负载上将由上例分析可得：负载不对称且又无中线时，负载上将得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，各相负载均不能正常工作。对于照明电路达不到额定电压，各相负载均不能正常工作。对于照明电路这类三相不对称电路而言：这类三相不对称电路而言： 前面分析可知，中线的作用在于：使前面分析可知，中线的作用在于：使的的得到得到。 因此，为确保中线因此，为确保中线(零线零线)在运行中安全可靠不断开，中线在运行中安全可靠不断开，中线上上12.3.2 三相负载的三相负载的形连接形连接 图示为电源图示为电源 “Y”接，负载为接，负载为形连接的对称三相电路。形连接的对称三相电路。A IB IC IANZLUABZLUBCZLUCABCZZZBA IAC ICB I 由于三相电路对称，所以三个相电流和三个线电流必然由于三相电路对称，所以三个相电流和三个线电流必然都是对称的。设都是对称的。设:120 120 0PACPCBPBAIIIIII，对对A、B、C三个结点分别列写三个结点分别列写KCL方程可得：方程可得：A IB IC IANZLUABZLUBCZLUCABCZZZBA IAC ICB ICBACCBACBBACBAAIIIIIIIII-IBCIAICA-IBIAB-IC303030BAICBIACI 由相量图分析可得：由相量图分析可得：。 对称对称接电路的分析接电路的分析 对称三相对称三相接电路也用三相归结为一相的方法，应首先把接电路也用三相归结为一相的方法，应首先把接负载变换成接负载变换成Y接负载后才能进行。接负载后才能进行。ANZLUABZLUBCZLUCABCZYZYZYA IB IC I3YZZ 对称三相负载对称三相负载接时，只要将负载接时，只要将负载等效为等效为Y接，其分析计算方法就可以接，其分析计算方法就可以依据前面所述进行。依据前面所述进行。参看例参看例7.4。负载负载时：时：cos3ppIUP CBAPPPP三相总有功功率：三相总有功功率： 3ppIIUUll，星形接法时：星形接法时：cos3llIUP 又有又有和接法有和接法有无关系？无关系？ 3 ppIIUUll，三角形接法时：三角形接法时： 对称三相电路的功率对称三相电路的功率llllllIUSIUQIUP3sin3cos3 注意有功功率的单位是注意有功功率的单位是；无功功率的单位是；无功功率的单位是视在功率的单位是视在功率的单位是。三相电路不对称时，三相电路的功率：三相电路不对称时，三相电路的功率：22CBACBAQPSQQQQPPPP对称三相电路的瞬时功率是一个常量，即：对称三相电路的瞬时功率是一个常量，即：cos3PPCBAIUpppp 显然三相不对称时，显然三相不对称时，。1 1、三相电源一般都是对称的，而且大多采用三相四线制、三相电源一般都是对称的，而且大多采用三相四线制供电方式。供电方式。2 2、三相负载有星形和三角形两种连接方式。其中、三相负载有星形和三角形两种连接方式。其中Y形连接形连接且负载对称时：且负载对称时：303P PUUIIll，形连接负载对称时：形连接负载对称时：303P PIIUUll，3 3、负载不对称时，各相电压、电流应单独计算。、负载不对称时，各相电压、电流应单独计算。4 4、三相电路的计算特别要、三相电路的计算特别要。5 5、求电表读数时，可只算有效值，不算相位。、求电表读数时，可只算有效值，不算相位。6 6、三相三线制电路无论对称与否，其总有功功率均可采用、三相三线制电路无论对称与否，其总有功功率均可采用二瓦计法进行测量。二瓦计法进行测量。 二瓦计法测三相电路功率二瓦计法测三相电路功率如何用两个瓦如何用两个瓦特表测三相电特表测三相电路的功率？路的功率？测量方法如图示测量方法如图示:在在三相四线制供电体系中，除对称运行外，不能用二瓦计法测三相四线制供电体系中，除对称运行外，不能用二瓦计法测量三相功率，应用三瓦计法测量。量三相功率，应用三瓦计法测量。参看参看P108P108页例页例7.67.6W1W2ABCM3AIBICI)30cos( )30cos(BBC2AAC1IUPIUP， 已知三相电源线电压为已知三相电源线电压为380V，电阻丝每根，电阻丝每根220V、2KW。设计一个设计一个12KW的三相电阻炉应如何接线？线电流多大？的三相电阻炉应如何接线？线电流多大？第第1 1方案方案: : 单相，并联单相，并联P=2kW6=12kW第第2 2方案：三相，方案：三相，Y Y形形P=2kW6=12kWA220VNANBCA 5 .54V220W12000IA 2 .182V220kW2lI