三相交流电Y形连接的不对称计算-张拴珠

第3期　　　　　　　　　　　　晋东南师范专科学校学报2000年9月15日三相交流电Y形连接的不对称计算张拴珠(晋东南师专计算机系,长治　046011)　　摘　要　文章讨论在电工学中不对称三相电路计算中的一些问题。关键词　Y形(星形)连接;负载对称;负载不对称　　中图分类号:TMB1.4+3　文献标识码:A　文章编号:1009-0266(2000)03-0017-03　　对于对称电路可化归为单相计算,即每相的电压、电流只由本相的电源和阻抗决定。在分析这种电路时,只要分析一相就可以了。不对称三相电路是指电源不对称或负载不对称(也可能两者都不对称)。一般讲,正常情况下,三相电源可以认为是对称的,而三相负载分配不均匀或负载线路故障引起不对称,都称为不对称三相电路。处理不对称三相电路,要视具体情况,灵活所学知识,分别去对待。1　有中线(中线阻抗ZN=0)这种情况就是不对称三相四线制电路,电路的不对称常因各种负载(如照明、家用电器)不相同而造成。虽然负载不对称,但中线强制负载中点与电源中点电位相等,即UN′N=0。从而使不对称的Y负载的相电压对称。所以各相构成独立系统,互不影响,因而将各相分离出来,单独计算各相电流最后计算中线电流。所以中线的作用就在于使Y连接的不对称负载的相电压对称,但由于三相负载不对称,三相电流亦不对称,中线里会有电流通过,虽然假设中线阻抗ZN=0,但中线总是有一定的阻抗,这样仍会使电源中点N和负载中点N′之间产生电压降,从而使得有中线时的三相负载电压也会有一定的差别。因此,一般总是尽量调整三相负载,使之大体对称。这样,中线电流较小,负载相电压不对称程度较小。中线可不必采用粗导线,但要有足够的机械强度。图一2　无中线或中线阻抗ZN≠0图二图三无中线和中线阻抗ZN=0都会导致每相负载作者简介:张拴珠(1960—　),男,山西晋城市人,晋东南师专计算机系讲师,主要从事基础物理研究。的电压不再等于电源相电压,所以UN′N≠0,在图示参考方向下,可求出中点电压UN′N:UN′N=U。AYA+U。BYB+U。BYCYA+YB+YC=U。N′N∠φ若YA=YB=YC则UN′N=0而N′与N等位,于是N′和N之间可以连上假想中线,这就变成了对称三相四线制电路情形由KVL对每一个回路列出电压方程可得:　　UAN′=UAN+UNN′=UA-UN′N　　UBN′=UBN+UNN′=UB-UN′N　　UCN′=UCN+UNN′=UC-UN′N各相负载电流:IA=UAN′YA　IB=UBN′YB　I。C=UCN′YC有中线时,则中线电流IN=UNN′YN设以电源相电压UA为参考正弦量,可画出对称三相电源相电压UA、UB、UC以及相量UN′N负载各相电压UAN′、UBN′和UCN′图四由相量图可知,由于UN′N≠0形成了负载相电压不对称(UAN′、UBN′、UCN′大小不相等相位彼此互不相差120°)。当中点电压UN′N越小,负载相电压越接近于对称,如图中虚线所示,若中点电压UN′N=0则UAN′=UA、URN′=UB、UCN′=UC负载相电压完全对称。由此可知,在不对称三相电路中,引起负载相电压不对称的主要原因是有了中点电压,即负载中点N′与电源中点N不等电位,这种现象称为中点电压位移。中点位移的出现,导致各相负载电压不对称,此时,有的相电压过高,有的相电压过低,使负载不能正常使用,严重时会损坏设备,为此,可加设阻抗很小的中线,此时limtYN※∞U。N′N=limtYN※∞U。AYA+U。BYB+U。BYCYA+YB+YC=0就能迫使负载相电压近似等于电源相电压,使负载相电压接近对称,中线要求有足够的机械强度,在中线上不要按装熔断器,以防万一,一般讲UN′N不太大,中线可较火线细些,这样又回到了有中线,且ZN=0第一种情形了。图五3　不对称负载例子一个对称三相Y形连接的负载,当负载出现故障时,有可能造成负载的不对称,使原对称电路变成了一个不对称电路,下面分析两个典型例子。1.A相负载开路图六如图六所示,对称Y形连接的负载,当A相开路,则A相复阻抗ZA=∞。这时B、C两相串联成为单回路,处在线电压UBC下,由于B、C两相复阻抗相等,所以　　　　　UBN′=12UBC　　UBN′=-12UBCUN′N=UB-UBN′=UB-12UBC　　=UB-12(UB-UC)=12(UB+UC)UAN′=UA+UNN′=UA-UN′N=UA-12(U。B+U。C)　　=U。A+12U。A-12(U。A+U。B+U。C)　　=32UA=32　UP∠0°UBN′=12UBC=123UB∠30°　　=32UP∠-120°+30°=32UP∠-90°UCN′=-12UBC=12UBC∠180°=123UP∠180°-120°+30°=32UP∠90°·18·　　　　　　　　　　　　　　　　　晋东南师范专科学校学报　　　　　　　　　　　　2000年用到了关系式子:UA=UP∠0°　UB=UP∠-120°　UBC=3UB∠30°相量图如图七所示,从相量图也可看出有如下关系:NN′=NCSIN30°=12NC所以,UAN′,UBN′,UCN′大小与位相都可以从图中看出。图七讨论:A相开路,A相断开处的电压上升为正常电压的32倍,B、C两相下降为正常情况时相电压的32倍。2.A相负载短路如图八所示,当A相负载短路时,负载中点N′与A点等电位,负载电压:　UAN′=0,UBN′=UBA,UCN′=UCA,即B,C两相上升为线电压。∴UBN′=UBA=-UAB=UAB∠180°=3UA∠90°+180°=3UP∠210°=3UP∠-150°UCN′=UCA=3UC∠30°=3UP∠150°相量图如图九所示。讨论:一相负载短路,其他两相负载相电压上升到原来电压的3倍,即正常时的相电压上升到线电压。图八　　　　　　　　图九CalculateboutunsymmetricalThree-phaseAlternatingcurrentofY-shapedjoinZhANGShuan-zhu(DepartmentofComputer,ShanxiJindongnanTenchersCollege,ChangzhiShanxi046011,china)　　Abstract　Thispaperdiscussessomeproblemsonunsymmetricalthree-phasedternatmgcurrentineletrotecnsics　　Keywords　Y-shaped(star-shaped);symmetryelectriccircuit;unsymmetricalelectriccircuit·19·第3期　　　张拴珠　三相交流电Y形连接的不对称计算