第12章--三相电路总结

电路分析基础返章目录12.2三相电源的连接12.1三相交流电的基本概念12.3三相负载的连接12.4三相电路的功率第12章三相电路电路分析基础返节目录返节目录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；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用。本章的学习目的和要求电路分析基础返节目录返节目录12.1三相交流电的基本概念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，因此在生产和生活中得到了极其广泛的应用。•×וNSXBYCZA三相定子绕组在空间位置互差120o定子转子转子装有磁极以的角速度旋转时，定子三相绕组中便分别感应电动势。三相交流发电机示意图)120sin()240sin()120sin(sinmmCmBmAtEtEetEetEe尾端：XYZ首端：ABC↓↓↓电路分析基础返节目录返节目录电路分析中很少用电动势，通常用电压来表示。以A相绕组的感应电压为参考正弦量，则发电机的三相感应电压分别为：)120sin()120sin(sinmCmBmAtUutUutUu三相感应电压用波形图和相量图可分别表示为：u0TuAuBuCωt120°120°120°UBUAUC显然三个电压大小相等，频率相同，相位互差120º。12.1三相交流电的基本概念电路分析基础返节目录返节目录三个最大值相等，角频率相同，彼此相位互差120º电角度的单相正弦量称为对称三相交流电。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：0CBAuuu对称三相交流电在相位上的先后顺序称为相序。我们把相序ABC称为正序或顺序；把CBA称为负序或逆序。电力系统中通常采用正序。0CBAUUU12.1三相交流电的基本概念电路分析基础返节目录返节目录想想练练V)30/220BUCAUU、)(Atu)(Btu)(Ctu对称三相电源已知，（1）试写出；（2）写出的表达式，（3）作相量图。解答：V150220V90220)1(CAUU、V)150sin(2220)(V)30sin(2220)(V)90sin(2220)()2(CBAttuttuttu（3）AUCUBU电路分析基础返节目录返节目录12.2三相电源的连接学习目标：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。7.2.1三相电源的Y形连接AUCUBUXZYNBCAABUBCUCAU其中由电源绕组尾端公共连接点引出的导线称为中线(零线)，由电源绕组首端引出的导线称为相线(火线)。图中电源绕组首端指向尾端的电压称为相电压(即火线与零线之间的电压)。图中火线与火线之间的电压称为线电压。电源绕组按上述方式联接，构成的供电体系称为三相四线制。三相四线制供电方式显然可以向负载提供两种电压。电路分析基础返节目录返节目录AUCUBUXZYNBCAABUBCUCAU从连接图可知，电源作Y型三相四线制供电时，可向负载提供火线与零线之间的相电压和火线与火线之间的线电压。-UBUABUC-UBCUA-UCA303030问题：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：显然三个线电压也是对称的。)()()(ACACCACBCBBCBABAABUUUUUUUUUUUUUUU相电压和线电压之间的关系如何？12.2三相电源的连接电路分析基础返节目录返节目录线电压和相电压之间的关系-UBUABUC-UBCUA-UCA303030由相量图可以定量地分析出相、线电压之间的关系为：303303303CCABBCAABUUUUUU显然，线电压在数量上是相电压的1.732倍；在相位上超前与其相对应的相电压30°电角。线电压与相电压的通用关系表达式303plUU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：V220V380PlUU、电路分析基础返节目录返节目录12.2.2三相电源的Δ形连接ABUBCUCAU三相电源绕组首尾相连组成闭环，在三个连接点处向外引出三根火线，即构成Δ连接。显然，电源绕组Δ接时总有：线电压等于相电压！即：只能向负载提供一种电压。实际电源连成Δ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，但若有一相接反时，就会在电源回路内造成很大的环流从而烧坏电源绕组。因此，实际三相电源绕组作Δ接时，为确保无误，一般要先把3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。XZYBCAABC电路分析基础返节目录返节目录数量上线电压是相电压的1.732倍；在相位上线电压超前与其相对应的相电压30°电角。验电笔的正确握法如下图示：你能说出对称三相交流电的特征吗？你会做吗？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？如何用验电笔或400V以上的交流电压表测出三相四线制供电线路上的火线和零线？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。三个最大值相等、角频率相同、相位上互差120°电角的单相正弦交流电的组合。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。电路分析基础返节目录返节目录学习目标：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、线相电流的关系及中线的作用。12.3.1三相负载的Y形连接N'B'A'UC'B'UA'C'UZAZBZC'AU'CU'BUAUCUBUZLNBCAA'B'C'ZLZLZLAINIBICI对称三相电源绕组的相电压Y接三相负载阻抗输电线阻抗负载端线电压负载端相电压线电流若电路中ZL=0时，则UA=UA'，中线电压UNN'=0。···12.3三相负载的连接电路分析基础返节目录返节目录对称Y接电路的分析对称三相负载的概念：ZZZZZCBABICIAINIAN'IBN'ICN'IAUBUCUAIZZZABCNN'ZLZNZLZL电源相电压火线上通过的电流称为线电流负载中通过的电流称为相电流中线电流Y接电路特点：相电流等于线电流！CBANIIII中线电流电路分析基础返节目录返节目录对称Y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uN'N，根据弥尔曼定理可得其相量计算式为：ZZZZZZUZZUZZUU1111NLCLBLANN'此时各相负载中通过的电流：LNN'CCLNN'BBLNN'AAZZUUIZZUUIZZUUI，，电路分析基础返节目录返节目录当三相电路对称时，上式中的分子为零，就有：0NN'U即三相电路对称时中点电压为零。对称Y接电路的分析ZZZZZZUZZUZZUU1111NLCLBLANN'对称时各相负载中通过的电流：LCCLBBLAAZZUIZZUIZZUI，，电路分析基础返节目录返节目录对称Y接电路的分析三相对称时的中线电流：0CBANIIII从电流的观点来看，对称时中线为零相当于开路。因此，在对称三相电路中，中线的有、无对电路无影响。应用举例电源线电压为380V，对称负载Y接，Z=3+j4Ω，V22033803plUU设V0220AUV120220BUV120220CU根据对称关系：求：各相负载中的电流及中线电流。电路分析基础返节目录返节目录应用举例1.53543jZA1.53441.5350220AAZUI有根据对称关系可得：A1.17344BIA9.6644CI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系直接写出。0CBANIIII电路分析基础返节目录返节目录对称三相Y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也是对称的，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A相电压；3、应用单相电路的分析方法求出A相电路的待求量；4、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，N和N'之间等电位，用一根短接线连接。ZA＋NN'ZL·UAA'－AI·UN'N=0电路分析基础返节目录返节目录Y形不对称三相电路的分析(1)无中线情况若三相电路不对称，作Y形连接且又无中线时，电路如下图所示：由相量图分析可知，三相负载不对称时且无中线时，中点电压不再为零，这一现象称为中点偏移。中点发生偏移时，各相负载端电压严重不对称！CUBU·UA·UN'NNN'·UA'·UB'·UC'·－UN'N有UA'=UA－UN'N···同理可得UB'和UC'··A＋NN'ZA·UA－AIB＋ZB·UB－BIC＋ZC·UC－CI＋·UA'－＋·UB'－＋·UC'－电路分析基础返节目录返节目录应用举例图示电路为不对称三相负载Y接，试分析(1)当ZN=0；(2)ZN=3+j4Ω；(3)ZN=∞时的线电流情况。N'3+j2ΩV0220AUCUBUNBCAZNAINIBICI4+j4Ω2+jΩV120220'V120220'V0220'CCBBAAUUUUUU(1)当ZN=0且ZL=0时：电路分析基础返节目录返节目录应用举例A7.33617.3361.30220230220AjI此时负载电流虽然不对称，但各相独立，互不影响！0NN'U由于ZN=0，所以A1659.384566.512022044120220BjIA4.934.986.26236.21202202120220CjI(2)当ZN=3+j4时，中点电压不等于零时：V1196.501111CBANCCBBAANN'ZZZZZUZUZUUV3.10248NN'AA'UUUV70250NNBB'UUU电路分析基础返节目录返节目录应用举例A2.2635.6CBANIIIIV133198NNCC'UUUA447.687.3361.33.10248AIA1152.444566.570250BIA4.1066.886.26236.2133198CI这种情况下，负载端电压，负载中通过的电流均不对称，互相牵制、相互影响！电路分析基础返节目录返节目录(3)当ZN=∞时，中线开路，IN=0时：V1153.61111CBACCBBAANN'ZZZZUZUZUU这种情况下，负载中性点偏移，各相电压不再对称，负载中通过的电流也不对称，互相牵制、相互影响！V13253NN'AA'UUUV109260NNBB'UUUV122159NNCC'UUUA7.461.707.3361.313253AIA154464566.5109260BIA4.951.716.26236.2122159CI电路分析基础返节目录返节目录Y接不对称电路的特点电源对称而负载不对称的三相四线制系统的特点2、ZN≠