第7章 三相电路mm

目录Sanxiangjiaoliudiandejibengainian三相交流电的基本概念Sanxiangdianyuandelianjie三相电源的连接Sanxiangfuzaidelianjie三相负载的连接Xiezhendianludeyingyong三相电路的功率第7章三相电路学习要点了解三相电路中的Y形和Δ形两种连接方式，理解三相电路中线电压、相电压、线电流、相电流的概念及其它们之间的关系；掌握对称三相电路的分析计算方法；理解不对称三相电路的分析方法，掌握三相电路中各种功率的关系；理解相量法在三相电路中的应用。7.1三相交流电路的基本概念三相交流供电系统在发电、输电和配电诸多方面都具有不可比拟的优点，因此现代电力工程上几乎都采用三相四线制。XBYCZA三相定子绕组在空间的位置互差120o。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压。三相交流发电机定子部分)°120+sin(=)°240sin(=)°120sin(=sin=mmCmBmAtωUtωUutωUutωUu--绕组尾端：XYZ绕组首端：ABC↓↓↓三相定子绕组及定子磁场三相发电机的转子对称三相交流电的概念三相感应电压的特点：最大值相等、角频率相同，相位互差120°。具有此特点的三个单相交流电的组合称为对称三相交流电。)°120+sin(=)°240sin(=)°120sin(=sin=mmCmBmAtωUtωUutωUutωUu--对称三相交流电的波形图u0TuAuBuCωt对称三相交流电的相量图120°120°120°UBUAUC工程实际中，ABC三相输电线常用黄、绿、红三色标示)°120+sin(=)°240sin(=)°120sin(=sin=mmCmBmAtωUtωUutωUutωUu--三相交流电的表达形式有解析式、波形图和相量图。由相量图还可写出对应的相量表达式：1201200CBAUUUUUU对称三相交流电在相位上的先后顺序称为相序。其中ABC的相序称为正序或顺序；把CBA的相序称为负序或逆序。电力系统中均采用正序。工程实际中，ABC三相输电线常用黄、绿、红三色标示对称三相交流电的相序7.2三相电源的连接7.2.1三相电源的星形连接三相电源是指能产生对称三相交流电的供电设备。三相电源的连接方式有两种：星形（Y）和三角形（Δ）。AUCUBUXZYNBCAABUBCUCAU由电源公共点引出的导线为中线(零线)，由三相绕组首端引出的导线称为相线(火线)。火线与零线间的电压称为相电压；电源绕组按上述方式连接所构成的供电体系称为三相四线制。电力系统广泛采用三相四线制的供电方式。火线与火线间的电压称为线电压。电源作Y形三相四线制连接时，可向负载提供两种电压：相电压和线电压。其中相电压数值上等于发电机一相绕组的感应电压。三相电源相电压与线电压的关系AUCUBUXZYNBCAABUBCUCAU电源中性点通常接地，因此，三个相电压分别等于A、B、C三点的电位，采用单注脚。根据电压等于两点电位之差：)(CBCBBCUUUUU)(BABAABUUUUU)(ACACCAUUUUU-UBUABUBCUCA303030UAUBUC-UA-UC3个线电压对称！对称三相电压和线电压的关系-UBUABUBCUCA303030UAUBUC-UA-UC由相量图分析可得出线电压与相电压之间的关系：数量上，线电压是相电压的1.732倍；相位上超前与其相对应的相电压30°。即：303303303CCABBCAABUUUUUU线电压与相电压的通用关系表达式303plUU工程实际通常采用线电压380V，相电压220V7.2.2三相电源的三角形连接ABUBCUCAU三相电源绕组首尾相接连成一个闭环，在三个连接点分别向外引出三根火线的连接方式称为电源的Δ形连接。显然，电源绕组Δ接时只能向外电路提供一种电压——线电压！但此线电压数值上等于电源一相绕组的感应电压。实际电源连成Δ接时，由于三相电源的感应电压对称，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，实际三相电源作Δ接时，为确保无误，一般先把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，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考题思4.你会用验电笔分辨出三相四线制供电线路上的火线和零线吗？会用400V以上的交流电压表测出相、线电压数值吗？1.你能说出对称三相交流电的特征吗？3.三相四线制供电体制中，线、相电压之间的关系如何？。。-∠相量图的瞬时值解析式，做出试写出三个相电压对称三相电源已知V°30220=2B•U.相电三路举例1.已知三相四线制连接方式的电源线电压V314sin2380ABtu试写出其它线电压和相电压的解析式。V)120314sin(2380BCtu根据三个线电压的对称关系可得：V)120314sin(2380CAtuV)90314sin(2220V)150314sin(2220V)30314sin(2220CBAtututu根据相电压与线电压的关系可得：相电三路举例CBAAB)(UUUU2.三相发电机的相电压为220V，接成Y连接方式发电。如果误将A相接反，此时各线电压应为多少？如果三相全部接反，又将如何？如果误将A相接反，则：303)(BCBBCUUUU-UBUBCUC-UA-UCA30UBUAUCCACCA)(UUUU显然与A相有关的线电压均在数值上等于相电压220V，只有与A相无关的线电压才等于380V。相电三路举例3.如果三相电源绕组全部接反，又将如何？假设没有接反时A相电压初相为零，当三相全部接反时，各相电压的相位均发生了180°变化：UBUAUC可看出：三个相电压超前、滞后的关系并没有改变，可以推导出，三个线电压数值不变，分别为相电压的1.732倍，在相位上也分别超前与其相对应的相电压30°。习题练1.已知三相四线制连接方式的电源相电压V314sin2220Atu试写出其它相电压和线电压的解析式。2.三相电源的相电压均为220V，接成Δ形连接方式。如果误将A相接反，此时电源内部会出现什么现象？3.三相发电机的三个绕组共有六个端子，如何借助电压表将三相发电机接成Y形？7.3三相负载的连接7.3.1三相负载的星形连接三相负载是指需与三相电源连接才能正常工作的用电设备。三相负载的连接方式也有：星形（Y）和三角形（Δ）两种。AUCUBUNBCA'UA•'UB•'UC•N′B′C′A′ZAZBZCZLZLZNZL火线上的电流称为线电流，负载中的电流称为相电流A•IB•IC•IN•I线路阻抗中线电流对称三相Y接电路的分析三相负载符合：φzZZZ∠===CBA称为对称三相负载。LLLZZZZZZZZZUZZUZZUU1111NLCLBLANN'由于三相电路对称，所以式中分子为零，因此中点电压为零，即：0NN'UZN显然，三相电压、电流均对称，中线电流iN=0！AUCUBUNBCA'UA•'UB•'UC•N′B′C′A′ZAZBZCZLZLZNZLA•IB•IC•IN•I对称三相Y接电路的分析三相电路对称时，中点电压为零，各相负载中通过的电流：LC•LNN'•C•C•LB•LNN'•B•B•LA•LNN'•A•A•+=+=+=+=+=+=ZZUZZUUIZZUZZUUIZZUZZUUI-，-，-对称三相Y接电路的分析对称三相用电器中通常不设置中线。举例已知对称Y接电路线电压为380V，负载Z=3+j4Ω，求：各相负载中的电流及中线电流。因电路对称，IN=0，只需求负载中通过的电流。V22033803plUU设V0220AU1.53543jZA1.53441.5350220AAZUI有根据对称关系：A1.17344BIA9.6644CI显然，对称三相电路的计算可归结为一相电路的计算！对称三相Y接电路的计算原则1.对称三相电路的线电压对称，因此各相负载的端电压和电流均对称，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'ZLA'－S•U0=NN'•UA•I一相等效电路如图示：不对称三相Y接电路的分析若三相电路不对称，作Y形连接且又无中线时，电路如图示：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！NN'同理可得UB'和UC'··A＋NN'ZA－AIB＋ZB－BIC＋ZC－CI＋－＋－＋－A•UB•UC•U'UA•'UB•'UC•NN'•A•A•=UU'U-有A•UB•UC•UNN'•U'UA•'UB•'UC•不对称三相Y接电路对中线的讨论试分析图示不对称三相电路：当ZN=0和ZN=∞时，电路中线电流的情况。N'3+j2ΩV0220AUCUBUNBCAZNAINIBICI4+j4Ω2+jΩV120220'V120220'V0220'CCBBAAUUUUUU(1)当ZN=0时：A7.33617.3361.30220230220AjI虽然负载电流不对称，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不对称三相Y接电路对中线的讨论N'3+j2ΩV0220AUCUBUNBCAZNAINIBICI4+j4Ω2+jΩ(2)当ZN=∞时，相当于中线断开，则V1153.61111CBACCBBAANN'ZZZZUZUZUUV°13253=NN'•A•A•-∠≈-UU'UV°109260=NN′•B•B•-∠≈-UU'UV°122159=NN′•C•C•∠≈-UU'UA7.461.707.3361.313253AIA154464566.5109260BIA4.951.716.26236.2122159CI这种情况下，负载中性点漂移，各相电压不对称，线电流也不对称，三相负载互相牵制、相互影响！单相负载接到三相电路中能否采用三相三线制供电？问题提出实际生活中，单相设备也都是采用发电厂发出的三相交流电。L1L1L1N单相负载三相负载...单相负载单相负载由图可看出，因三相设备对称而不需要中线，均采用三相三线制；而单相用电器都是接在火线与零线之间，必须有中线！工程实际把单相负载往三相电源上连接时，通常尽量保持三相对称，以减小中线电流。不对称三相Y接电路实例分析假设某教学大楼有三层，安装时各层用电器对称连接于三相电源如图示。中线因截面较细阻抗可忽略。无论三层楼中每层照明负载工作时是否对称，只要有中线（中线阻抗忽略不计），各层楼的照明负载都是连接在三相四线制的火线和零线之间，设线路电压有效值为380V，则各层照明负载上均可得到220V的工作电压，即它们都能正常工作。A一层楼二层楼三层楼CBN...有中线时，三相照明负载能够正常工作吗？问题提出不对称三相Y接电路实例分析中线断开，且一层楼发生短路故障，此时B、C两相照明负载均与A相构成通路，因此B、C两相负载电压实际为电源线电压，是它们额定工作电压