第12章三相电路（精品）

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十二章 三相电路,121,三相电路,122,线电压,(,电流,),与相电压,(,电流,),的关系,123,对称三相电路的计算,124,不对称三相电路的概念,125,三相电路的功率,1,第十二章 三相电路,重点,1.,三相电路的概念；,2.Y,、连接下的相、线值,(,电压电流,),的关系；,3.,对称三相电路归结为一相电路的计算方法；,4.,三相电路的功率分析；,5.,不对称三相电路的概念。,基本要求,1.,掌握三相电路的概念及对称三相电路的计算方法；,2.,了解不对称三相电路的概念；,3.,会计算三相电路的功率。,2,11-1,三相电路,在世界各国的电力系统中，供电方式绝大多数都采用,三相制,。,原因是采用,三相制,供电,比单相制,供电有,更,多的,优越,性：,在电能的生产方面,三相交流发电机比同样尺寸的单相交流发电机容量大；,在电能的传输方面,三相输电线路比单相输电线路节省材料；,在用电方面,三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、起动和运行性能好。,三相电力系统由：,三相电源,、,三相负载,和,三相输电线路,三部分组成。,3,1.,对称三相电源,对称三相电源由三相同步发电机产生。定子三相绕组在空间互差,120,o,，当转子,(,磁极,),以均匀角速度,w,转动时，在三相绕组中产生感应电压。,(1),三相电源的表达形式,u,A,=,2,U,cos(,w,t,),u,B,=,2,U,cos(,w,t,-,120,o,),u,C,=,2,U,cos(,w,t,+,120,o,),瞬时值表达式,相量,.,U,A,=,U,0,o,.,U,B,=,U,-,120,o,.,U,C,=,U,120,o,=,a,2,.,U,A,=,a,.,U,A,a,=,1120,o,，是工程上为方便而引入的相量算子。,4,*了解相量算子,a=,1120,o,a,2,=,1240,o,乘,a,，相当于原相量逆时针,(,超前方向,),旋转,120,o,=,1,-,120,o,乘,a,2,相当于原相量顺时针,(,滞后方向,),旋转,120,o,=1,a,.,U,A,=,U,0,o,.,U,B,滞后,.,U,A,120,o,可以表示成,.,U,B,=,a,2,.,U,A,也可以说,.,U,A,超前,.,U,B,120,o,表示成,.,U,B,.,U,A,=,a,.,而,U,C,=,a,.,U,A,也可以写成,a,2,.,U,B,将,a,写成代数形式,1,-,a,=,1,-,a,2,=,a,=-,2,1,+,j,2,3,2,3,-,j,2,3,=,3,-,120,o,2,3,+,j,2,3,=,3,120,o,5,(2),相序,正序,的特点：,三个电压有效值相等，相位,依次,滞后,120,o,。,A,B,C,A,负序,(,逆序,),的特点：,三个电压有效值得相等，相位,依次,超前,120,o,。,不管是正序还是负序，对称三相电压满足：,波形图,u,o,w,t,2,p,p,u,A,u,B,u,C,相量图,.,U,A,o,.,U,B,120,o,.,U,C,120,o,120,o,.,U,A,+,.,U,B,+,.,U,C,=,0,6,零序,的特点,三个电压有效值得相等，相位,相同,。,电力系统一般采用正序，今后若不加说明，均指正序。,.,U,A,=,.,U,B,=,.,U,C,在采用对称分量法分析不对称三相电路时，用到负序和零序。,7,2.,三相电源的连接,(1)Y(,星,),形连接,电源每一相的电压称为,相电压,。各相电源中的电流称,相电流,。两火线,(,相线,),之间的电压称为,线电压,。,火线中的电流称,线电流,。,中线,N,星形连接,A,B,C,+,-,.,U,A,+,-,.,U,B,+,-,.,U,C,三,个,电源的一端汇集于一点,N,，,称,中,(,性,),点,或,零点,。,从三个电源的另一端引出的导线,A,、,B,、,C,称为,端线,。,从中,点引出的导线称为,中线,。,或,相线,，俗称,火线,。,8,(2),三角形连接,三相电源依次连接成一个回路，再从端子,A,、,B,、,C,引出端线。,3.,三相电路,三相负载,：按,Y,形或形连接的三个独立负载。,三相电路,：三相电源与三相负载的组合电路。,+,-,u,A,+,-,u,B,+,-,u,C,A,B,C,形连接,但形连接不,能引出中线。,(,三相交流发电机的三套绕组依次首尾连接，构成一个闭合回路。,),形连接的,相电压、线电压、相电流、线电流的概念与,Y,形,连接相同，,9,(1),“,简单三相电路”,连接形式有,三相三线制,三相四线制,Y,0,-Y,0,+,-,+,-,.,U,B,+,-,.,U,C,.,U,A,A,B,C,Z,Z,Z,A,B,C,Z,1,Z,1,Z,1,.,I,A,.,I,B,.,I,C,N,N,Z,N,.,I,N,+,-,+,-,.,U,B,+,-,.,U,C,N,.,U,A,A,B,C,Z,Z,Z,Z,1,Z,1,Z,1,.,I,A,.,I,B,.,I,C,.,I,AB,A,B,C,.,I,BC,.,I,CA,此外,Y,-,Y、,Y,-,在,Y,-,Y,连接中加中线。,还有,-,Y,、,-,。,10,(2)“,复杂三相电路”,多,组,对称三相电源与多组三相负载组合在一起，可构成所谓的“复杂三相电路”。,(3)“,对称三相电路”,各,电源与各负载都对称,的三相电路。,对称负载指：三个独立负载阻抗相等。,(4),否则，为“不对称三相电路”。,在实际三相电路中，三相电源是对称的，三条端线阻抗是相等的，但负载不一定对称。,11,11-2,线电压,(,电流,),与相电压,(,电流,),的关系,1.Y,形连接,由相量图得：,U,AB,=2,U,A,cos30,o,由,KVL,得：,.,U,AB,=,.,U,A,-,.,U,B,.,U,BC,=,.,U,B,-,.,U,C,.,U,CA,=,.,U,C,-,.,U,A,.,U,A,.,U,B,.,U,C,N,.,-,U,B,.,U,AB,30,o,.,-,U,C,.,U,BC,.,-,U,A,.,U,CA,+,-,+,-,.,U,B,+,-,.,U,C,.,U,A,A,B,C,Z,Z,Z,A,B,C,Z,1,Z,1,Z,1,.,I,A,.,I,B,.,I,C,N,=,U,A,3,即线,电压是相电压的 倍！,3,12,若相电压依次为：,则线电压依次为：,即 若相电压对称，则线电压也依序对称，,相位依次超前,30,o,!,.,U,BC,.,U,AB,.,U,A,.,U,B,.,U,C,N,.,U,CA,.,U,A,=,U,0,o,.,U,B,=,a,2,.,U,A,.,U,C,=,a,.,U,A,.,U,AB,=,.,U,A,30,o,.,U,BC,=a,2,.,U,CA,=a,.,U,AB,.,U,AB,而且,.,U,AB,+,.,U,BC,+,.,U,CA,=0,+,-,+,-,.,U,B,+,-,.,U,C,.,U,A,A,B,C,Z,Z,Z,A,B,C,Z,1,Z,1,Z,1,.,I,A,.,I,B,.,I,C,N,3,13,综上所述,对,Y,形连接,对,Y,形连接,相电流与线电流是相等的关系。,若相电压的次序为,.,U,A,、,.,U,B,、,.,U,C,线电压的次序为,.,U,AB,、,.,U,BC,、,.,U,CA,线电压的相位依次超前相电压,30,o,!,对称,也对称,上述关系对,Y,形电源和,Y,形负载都适用。,+,-,+,-,.,U,B,+,-,.,U,C,.,U,A,A,B,C,Z,Z,Z,A,B,C,Z,1,Z,1,Z,1,.,I,A,.,I,B,.,I,C,N,则线电压是相电压的 倍。,3,14,2.,三角形连接,显然，相电压等于线电压：,而相电流与线电流不相等。,以负载为例，若对称相电流次序为,.,U,A,.,U,AB,=,.,U,B,.,U,BC,=,.,U,C,.,U,CA,=,A,B,C,Z,Z,Z,Z,1,Z,1,Z,1,.,I,A,.,I,B,.,I,C,.,I,AB,A,B,C,.,I,BC,.,I,CA,.,I,AB,、,.,I,CA,.,I,BC,、,则,.,I,AB,超前,.,I,BC,120,o,.,I,AB,=,a,.,I,BC,.,I,BC,超前,.,I,CA,120,o,:,.,I,BC,=,a,.,I,CA,+,-,u,A,+,-,u,B,+,-,u,C,A,B,C,15,所以线电流依次为,.,I,C,.,I,A,.,I,B,.,I,AB,.,I,BC,.,I,CA,.,I,A,=,.,I,AB,-,.,I,CA,=(1,-,a,),.,I,AB,.,I,AB,-,30,o,.,I,B,=,.,I,BC,-,.,I,AB,=(1,-,a,),.,I,BC,.,I,BC,-,30,o,.,I,C,=,.,I,CA,-,.,I,BC,=(1,-,a,),.,I,CA,.,I,CA,-,30,o,.,I,A,A,B,C,Z,Z,Z,Z,1,Z,1,Z,1,.,I,A,.,I,B,.,I,C,.,I,AB,A,B,C,.,I,BC,.,I,CA,=3,=3,=3,16,结 论,对,形连接,(,电源或负载,),：,线电压与相电压相等,，,线电流是相电流的,若相电流对称，则线电流也对称。,所以计算时，只要算出一个，即可依次写出另外两个。,由,KCL,（,闭合面）有：,.,I,A,+,.,I,B,+,.,I,C,=,0,因此,.,I,AB,+,.,I,BC,+,.,I,CA,=,0,倍,，,3,相位,依次滞后相电流,30,o,。,17,11-3,对称三相电路的计算,1.,对,Y,0,-Y,0,、,Y-Y,接法,只需选中一相（例如,A,相）计算即可，然后再利用,对称性,写出其它两相（,B,、,C,相）。,.,U,A,+,-,A,Z,A,Z,1,.,I,A,N,N,.,U,NN,=,0,不管有无中线、,中线阻抗与否为,0,，,都用右图,等效电路。,2.,对,形负载（,Y-,接法）,将负载转换为,Y,形连接，使电路等效成,Y-Y,接法。计算负载相电流时再回到原电路。,Z,Y,=,3,1,Z,因负载对称：,18,3.对-和-Y接法,三相电路实际上是,正弦电流电路的一种特殊类型。因此，对称三相电,若线路阻抗不能忽略，则需要先等效成,Y,-,Y,接法，,接,电源转换为,Y,形接法的,原则是：,线电压,的大小和相位不变。,对,-,接法，若线路阻抗可以忽略，则直接化为一相的计算。,路可以化为单相电路计算。,+,-,u,A,+,-,u,B,+,-,u,C,A,B,C,A,B,C,Z,Z,Z,再化为一相进行计算。,19,归纳对称三相电路的一般计算方法,将所有三相电源、负载都化为等值,YY,电路；,连接各负载和电源中点，中线上若有阻抗可不计；,画出单相计算电路，求出一相的电压、电流，,根据,接、,Y,接时线值、相值之间的关系，,由对称性，得出其它两相的电压、电流。,一,相电路中的电压为,Y,接时的相电压，一相电路,中的电流为线电流；,求出原电路的电流电压；,20,解：将三相电路变换成,Y-Y,形式,(,已是,),；,保留其中一相,(,如,A,相,),，各中性点用导线连接；,例,1,：,由线电压算相电压：,.,U,A,+,-,A,Z,A,Z,1,.,I,A,N,N,.,U,NN,=,0,Z,=,(5,+,j6),W,，,求负载中各电流相量。,已知,u,AB,=,380 2 cos(,w,t,+,30,o,)V,，,Z,1,=,(1,+,j2),W,，,+,-,+,-,.,U,B,+,-,.,U,C,.,U,A,A,B,C,A,B,C,Z,1,.,I,A,.,I,B,.,I,C,N,N,Z,1,Z,1,Z,Z,Z,按一般正弦稳态电路的,.,U,A,=,.,U,AB,30,o,=,220,0,o,V,3,方法计算单相电路；