四、三相交流电路的简单分析和计算

四、三相正弦交流电路的简单计算和分析卢秀清一、三相电动势二、三相电路三、三相电路的电压、电流及功率四、三相电路的计算五、对称分量法六、整流滤波电路教学任务1、三相电动势是由三相交流发电机利用电磁感应原理产生的。铁心（作为导磁路径）发电机的结构定子转子：电磁铁三相绕组匝数空间彼此间相位差是120°一、三相电动势2、三相对称电动势的表示形式有：解析式表示法：eu=Emsinωtev=Emsin(ωt-120°)ew=Emsin(ωt-240°)=Emsin(ωt+120°)n+++–+SN铁心绕组U1U2W1V1V2W2单相绕组三相绕组的三相电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位相差120°。U1U2三相绕组U1U2V1V2W1W2发电机的结构120°UU•UW•UV•120°120°三相电压相量图uωt2π/32π/32）波形图表示3）向量图表示三个最大值相等角频率相同相位互差是120°UuUvUw0UUUWVUuU+uV+uW=0对称正弦量特点为：正弦量的相序：三相交流电在相位上的先后次序称为相序。上述的三相电源的相序为U→V→W。在电力系统中一般用黄、绿、红区别U、V、W三相。Um–Umt02UUUWUV顺序：相序为U→V→W。逆序：相序为U→W→V。三相发电机中各绕组电动势到达幅值（或零值）的先后次序。1、定义：三相电路是当代电力系统的主要供电方式，由三相电源和三相负载组成。如果三相电源和三相负载都是对称的，则这个电路叫三相对称电路，负责为三相不对称电路。2、三相电源和负载的连接三相电源（绕组）或负载都有星形和三角形两种接线方式。星形连接的对称负载多采用三相三线制供电；如三相电动机。不对称负载，则采用三相四线制供电；如照明灯。对三角形负载对称与否都采用三相三线制供电。二、三相电路如果三相负载对称,中线中无电流,故可将中线除去,而成为三相三线制系统。但是如果三相负载不对称,中线上就会有电流IN通过,此时中线是不能被除去的,否则会造成负载上三相电压严重不对称,使电设备不能正常工作。三、三相四线制N中性点或零点N星形连接:把发电机三相绕组的末端U2;V2;W2接成一点。而从始端U1;V1;W1引出三根线。这种联接方式称为电源的星形联结。中线或零线线电压相电压目前，我国供电系统线电压380V，相电压220V。三相四线制火线uvwùuÚVÚWÚUVÚWUÚVW1、连接方式2、名词中线：从中性点引出的输电线称为中性线。零点：中性线接大地，并把接地的中性点称为零点，把接地的中性线称为零线。火线：从三个线圈的始端引出的输电线称为端线或相线。线电压：端线与端线之间的电压称之。用ùuv;ùvw;ùwu表示。相电压：端线与中线之间的电压称之。用ùu;ùv;ùw表示。三相四线制三相负载的星形连接1、相关名词：相电流：每项绕组或每项负载上流过的电流，有效值用Iu,Iv,Iw表示，一般用I相负载上电流与电压方向一致。线电流：通过每根端线的电流，有效值为Iu,Iv,Iw一般用I线表示，其方向由电源指向负载。中线电流：中线上流过的电流，用IN表示，正方向由负载指向电源。iviwiNiuN三相交流电动机uvwuUvUwUNΖuΖvΖw把三相负载分别接在三相电源的一根相线和中线之间的接法称为三相负载的星形连接（常用“Y”标记）如下图所示，图中ZU、ZV、ZW为各负载的阻抗值，N´为负载的中性点。三相负载的星形连接负载中电流:中性线中的电流为:ZUIvvvZUIwwZUIwWUNIIIIV若负载对称，即WVUZZZ0WUNIIIIV对称负载可以去掉中线。三相负载的星形连接uuuZUI120°120°120°对称负载的相量图2、相电流、线电流、中线电流的关系三相四线制电路中，相电流等于线电流，即：IY线=IY相。中线电流等于三个线电流的相量之和。即：WUNIIIIV三相负载的三角形连接1、三相负载的三角连接三角形连接法：把三相负载分别接在三相电源的每两根端线之间称之。在三角形连接中，U线与U相关系：U线=U相。iWUVWiViWUiVWiUVuUVuVWuWUZUVZVWZWUiU利用KCL作相量图得。1）三相负载做三角形连接时,三个相电流和三个线电流的大小关系和相位关系.2)据KCL可知：IU•IV•IW•IWU•IUV•IVW•-IWU•线电流与相电流的关系：WUUVUIIIUVVWVIIIVWWUWIII由相量图得：IU=IUV3I线=I相3相位关系：线电流总是滞后于相电流30°三、三相电路的电压、电流及功率方式星形连接三角形连接负载相电压与电源电压的关系1、数量关系:U线=√3U相2、相位关系：U线超前于U相30ºU相∆==U线∆线电流与相电流的关系I线Y=I相Y1、数量关系：I线Δ=√3I相Δ2、相位关系：I线滞后I相30°有功功率P=3I相YU相Ycosφ=√3I线U线cosφP=3I相U相cosφ=√3I线U线cosφ无功功率Q=3I相U相sinφ=√3I线U线sinφQ=3I相U相sinφ=√3I线U线sinφ视在功率S=√3I线U线=3I相U相S=√3I线U线=3I相U相关系1、对称三相电路的计算，可以利用对称关系使计算过程简化为单相电路计算。计算公式是I相=U相/Z相，φ=arctan(X/R)2、不对称三相电路的计算，原则上可视为一般复杂交流电路的计算。连接方式不同（如星形和三角形）或供电方式不同（如四线制和三线制）时，计算的过程和方法也不同。3、中线的作用：是使负载Y连接的中点保持等电位，从而是三相负载成为三个独立的互不影响的电路。四、三相电路的计算三相三线制：线电压=380V某三层楼房，若每层装入照明灯的盏数及每盏灯的额定功率完全相同。试分析能否采用图示三相三线制的接线方式供电？ZACB...一楼二楼三楼220V100WN照明系统分析三相三线制：线电压=380V情况1：一楼全部断开，二、三楼全部接通。二、三两层楼的灯承受的电压是380V线电压UBC。结果：每盏灯上的电压为190V，电灯变暗。ACBZACB...一层楼二层楼三层楼220V100WN情况2：一楼的灯全断，三楼的灯全通，二楼有1/4接通。结果：二楼灯泡的电压超过额定值，灯泡被烧毁。ACBR2R3五、对称分量法1、任何一组不对称三相正弦量都可以分解为：正序（U-V-W-U），负序（U-W-V-U）和零序（相位差为零）三组对称分量。2、三线制电路的线电流中不含有零序分量。中线是零序电流通路，中线电流等于线电流零序分量的三倍。线电压中不含有零序分量处于同一线电压下的不同星形连接负载，他们相电压的正序分量相同，负序分量也相同，不同的只是零序分量。3、对称分量法的实质是根据叠加原理，把一组不对称电压分解为三组对称电压，把一个不对称电路处理为三个对称电路的叠加，从而解决了旋转电机在不对称运行情况下的分析计算问题。1、整流电路是将交流电变为脉动的直流电，滤波电路可减小脉动使直流电压更加平滑，2、按交流电源不同可分为单相、三相整流电路，按输出波形的不同可分为半波整流和全波整流。最常见的整流电路是单相桥式整流和三相桥式整流电路。3、为了减小整流输出电压的脉动程度，常在整流之后接入滤波电路。滤波电路可分为电容滤波、电感滤波、复式滤波和电子滤波。整流滤波电路4、当输出电流较小时，可采用电容滤波；当工作电流较大时，可采用电感滤波；当直流电源要求较高时，可采用复式滤波或电子滤波。5、三相整流电路比单相整流电路输出电压脉动小，且输出功率较大。6、大功率整流时，整流管必须满足规定的散热和冷却条件。