电路分析基础三相交流PPT讲稿.ppt

电路分析基础三相交流第1页，共56页，编辑于2022年，星期日第二章第二章 电路分析基础电路分析基础 2.1 电路的基本定律电路的基本定律 2.2 电路的分析方法电路的分析方法 2.3 电路的暂态分析电路的暂态分析 2.4 正弦交流电路正弦交流电路2.5 三相正弦交流电路三相正弦交流电路第2页，共56页，编辑于2022年，星期日l重点重点 1.1.三相电路的基本概念三相电路的基本概念 2.2.对称三相电路的分析对称三相电路的分析 3.3.三相电路的功率三相电路的功率2.5 三相正弦交流电路三相正弦交流电路第3页，共56页，编辑于2022年，星期日 三相电路是由三个频率相同、振幅相同、相位彼此相三相电路是由三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差差1200的正弦电动势作为供电电源的电路。的正弦电动势作为供电电源的电路。三相电路的优点：三相电路的优点：（1）发电方面：比单项电源可提高功率）发电方面：比单项电源可提高功率50；（2）输电方面：比单项输电节省钢材）输电方面：比单项输电节省钢材25；（3）配电方面：三相变压器比单项变压器经济且便于接）配电方面：三相变压器比单项变压器经济且便于接 入负载；入负载；（4）运电设备：具有结构简单、成本低、运行可靠、维）运电设备：具有结构简单、成本低、运行可靠、维 护方便等优点。护方便等优点。以上优点使三相电路在动力方面获得了广泛应用，是以上优点使三相电路在动力方面获得了广泛应用，是目前电力系统采用的主要供电方式。目前电力系统采用的主要供电方式。第4页，共56页，编辑于2022年，星期日1.1.对称三相电源的产生对称三相电源的产生通通常常由由三三相相同同步步发发电电机机产产生生，三三相相绕绕组组在在空空间间互互差差120，当当转转子子以以均均匀匀角角速速度度 转转动动时时，在在三三相相绕绕组组中中产产生生感感应应电电压压，从从而形成对称三相电源。而形成对称三相电源。NSI AZBXCY三相同步发电机示意图三相同步发电机示意图2.5.1 2.5.1 对称三相电路对称三相电路第5页，共56页，编辑于2022年，星期日（1 1）瞬时值表达式瞬时值表达式A+XuAB+YuBC+ZuC（2 2）波形图波形图A、B、C 三端称为始端三端称为始端，X、Y、Z 三端称为末端三端称为末端。t uAuBuuCO第6页，共56页，编辑于2022年，星期日（3 3）相量表示相量表示120120120（4 4）对称三相电源的特点对称三相电源的特点第7页，共56页，编辑于2022年，星期日正序正序(顺序顺序)：ABCA负序负序(逆序逆序)：ACBAABC相序的实际意义：对三相电动机，如果相序反了，就会反转。相序的实际意义：对三相电动机，如果相序反了，就会反转。以后如果不加说明，一般都认为是正相序。以后如果不加说明，一般都认为是正相序。DABC123DACB123正转正转反转反转（5 5）对称三相电源的相序对称三相电源的相序ABC三相电源中各相电源经过同一值三相电源中各相电源经过同一值(如最大值如最大值)的先后顺序的先后顺序第8页，共56页，编辑于2022年，星期日2.5.2 2.5.2 三相电源的联接三相电源的联接把三个绕组的末端把三个绕组的末端 X,Y,Z 接在一起，把始端接在一起，把始端 A,B,C 引出来引出来+ANX+BY+CZA+X+BCYZABCN X,Y,Z 接在一起的点称为接在一起的点称为Y联接对称三相联接对称三相电源的中性点，用电源的中性点，用N表示。表示。（1 1）星形联接）星形联接(Y联联接接)第9页，共56页，编辑于2022年，星期日（2 2）三角形联接）三角形联接(联联接接)+AXBYCZ+A+X+BCYZABC三角形联接的对称三相电源没有中点。三角形联接的对称三相电源没有中点。三个绕组始末端顺序相接。三个绕组始末端顺序相接。第10页，共56页，编辑于2022年，星期日名名词词介介绍绍：(1)(1)端线端线(火线火线)：始端：始端A,B,C 三端引出线。三端引出线。(2)(2)中线：中性点中线：中性点N引出线，引出线，接无中线。接无中线。(3)(3)三相三线制与三相四线制。三相三线制与三相四线制。(5)(5)相电压：每相电源的电压。相电压：每相电源的电压。(4)(4)线电压：端线与端线之间的电压。线电压：端线与端线之间的电压。A+X+BCYZABCA+X+BCYZABCN第11页，共56页，编辑于2022年，星期日2.5.3.2.5.3.三相负载及其联接三相负载及其联接 三相电路的负载由三部分组成，其中每一部分叫做一三相电路的负载由三部分组成，其中每一部分叫做一相负载，三相负载也有星型和三角形二种联接方式。相负载，三相负载也有星型和三角形二种联接方式。ABCNZAZCZBABCZBCZCAZAB星形联接星形联接三角形联接三角形联接称三相对称负载称三相对称负载第12页，共56页，编辑于2022年，星期日负载的相电压：每相负载上的电压。负载的相电压：每相负载上的电压。线电流：流过端线的电流。线电流：流过端线的电流。相电流：流过每相负载的电流。相电流：流过每相负载的电流。ABCNZAZCZBABCZBCZCAZAB负载的线电压：负载端线间的电压。负载的线电压：负载端线间的电压。第13页，共56页，编辑于2022年，星期日1.Y联接联接2.5.4 2.5.4 对称三相电源线电压（电流）对称三相电源线电压（电流）与相电压（电流）的关系与相电压（电流）的关系A+X+BCYZABCN第14页，共56页，编辑于2022年，星期日利用相量图得到相电压和线电压之间的关系：利用相量图得到相电压和线电压之间的关系：线电压对称线电压对称(大小相等，大小相等，相位互差相位互差120120o o)一般表示为：一般表示为：30o30o30o第15页，共56页，编辑于2022年，星期日对对Y接法的接法的对称三相电源对称三相电源 所谓的所谓的“对应对应”：对应相电压用线电压的：对应相电压用线电压的 第一个下标字母标出。第一个下标字母标出。(1)相电压对称，则线电压也对称。相电压对称，则线电压也对称。(3)线电压相位领先对应相电压线电压相位领先对应相电压30o。结论结论第16页，共56页，编辑于2022年，星期日2.联联接接即线电压等于对应的相电压。即线电压等于对应的相电压。A+X+BCYZABC 以上关于线电压和相电压的关系也适用于对称星型负载和以上关于线电压和相电压的关系也适用于对称星型负载和三角型负载。三角型负载。第17页，共56页，编辑于2022年，星期日关于关于 联联接电源需要强调一点：始端末端要依次相连。接电源需要强调一点：始端末端要依次相连。正确接法正确接法错误接法错误接法I=0,联联接电源接电源中不会产生环流。中不会产生环流。注意注意I 0,接电源接电源中将会产生环流。中将会产生环流。第18页，共56页，编辑于2022年，星期日 当当将将一一组组三三相相电电源源连连成成三三角角形形时时，应应先先不不完完全全闭闭合合，留留下下一一个个开开口口，在在开开口口处处接接上上一一个个交交流流电电压压表表，测测量量回回路路中中总总的的电电压压是是否否为为零零。如如果果电电压压为为零零，说说明明连连接接正正确确，然然后再把开口处接在一起。后再把开口处接在一起。VV型型接接法法的的电电源源：若若将将 接接的的三三相相电电源源去去掉掉一一相相，则则线线电电压压仍仍为为对对称称三相电源。三相电源。+ABCABC+第19页，共56页，编辑于2022年，星期日3.3.相电流和线电流的关系相电流和线电流的关系A+BCABCNABCNZZZ星型联接时，线电流等于相电流。星型联接时，线电流等于相电流。结论结论第20页，共56页，编辑于2022年，星期日ABCZZZABCZ/3Z/3Z/3N结论结论(2)线电线电流流相位相位滞后滞后对应相电对应相电流流30o。联接的对称电路：联接的对称电路：第21页，共56页，编辑于2022年，星期日2.5.5 2.5.5 对称三相电路的计算对称三相电路的计算 对称三相电路由于电源对称、负载对称、线路对称，因而对称三相电路由于电源对称、负载对称、线路对称，因而可以引入一特殊的计算方法。可以引入一特殊的计算方法。1.1.YY联接联接(三相三线制）三相三线制）+_+_+NnZZZABCabc第22页，共56页，编辑于2022年，星期日以以N点为参考点，对点为参考点，对n点列写节点方程：点列写节点方程：+_+_+NnZZZABCabc第23页，共56页，编辑于2022年，星期日负载侧相电压：负载侧相电压：因因N，n两点等电位，可将其短路，且其中电流为零。两点等电位，可将其短路，且其中电流为零。这样便可将三相电路的计算化为这样便可将三相电路的计算化为单单相电路的计算。相电路的计算。+_+_+NnZZZABCabcA相计算电路相计算电路+ANnaZ也为对称也为对称电压电压第24页，共56页，编辑于2022年，星期日计算电流：计算电流：为对称为对称电流电流结论结论1.UnN=0，电源中点与负载中点等电位。电源中点与负载中点等电位。有无有无2.中线对电路情况没有影响。中线对电路情况没有影响。2.2.对对称称情情况况下下，各各相相电电压压、电电流流都都是是对对称称的的，可可采采用用一一相相（A相相）等等效效电电路路计计算算。只只要要算算出出一一相相的的电电压压、电电流流，则则其其它它两两相相的的电压、电流可按对称关系直接写出。电压、电流可按对称关系直接写出。3.3.Y形联接的对称三相负载，其相、线电压、电流的关系为：形联接的对称三相负载，其相、线电压、电流的关系为：第25页，共56页，编辑于2022年，星期日2.2.Y 联联接接+_+_+NZZZABCabc负载上相电压与线电压相等：负载上相电压与线电压相等：解法一解法一第26页，共56页，编辑于2022年，星期日计算相电流：计算相电流：线电流：线电流：30o30o30o30o 第27页，共56页，编辑于2022年，星期日(1)(1)负载上相电压与线电压相等，且对称。负载上相电压与线电压相等，且对称。(2)(2)线线电电流流与与相相电电流流也也是是对对称称的的。线线电电流流大大小小是是相相电电流流的的 倍，相位落后相应相电流倍，相位落后相应相电流3030。故上述电路也可只计算一相，根据对称性即可得到其余两故上述电路也可只计算一相，根据对称性即可得到其余两相结果。相结果。+_+_+NZZZABCabcnZ/3结论结论解法二解法二第28页，共56页，编辑于2022年，星期日+ANnaZ/3利用计算相电流的一相等效电路。利用计算相电流的一相等效电路。+ABbaZ解法三解法三第29页，共56页，编辑于2022年，星期日3.3.电源为电源为 联接时的对称三相电路的计算联接时的对称三相电路的计算 将将 接电源用接电源用Y接电接电源替代，保证其线电压相等，源替代，保证其线电压相等，再根据上述再根据上述YY，Y 接方接方法计算。法计算。+ABC+NABCN第30页，共56页，编辑于2022年，星期日例例b+_ACBZZlZlZlZZac+ANnaZ/3Zl第31页，共56页，编辑于2022年，星期日(1)(1)将所有三相电源、负载都化为等值将所有三相电源、负载都化为等值YY接电路；接电路；(2)(2)连接各负载和电源中点，中线上若有阻抗不计；连接各负载和电源中点，中线上若有阻抗不计；(3)(3)画出单相计算电路，求出一相的电压、电流：画出单相计算电路，求出一相的电压、电流：(4)(4)根根据据 接接、Y接接时时 线线量量、相相量量之之间间的的关关系系，求求出出原原电电路路的的电流电压。电流电压。(5)(5)由对称性，得出其它两相的电压、电流。由对称性，得出其它两相的电压、电流。对称三相电路的一般计算方法对称三相电路的一般计算方法:一相电路中的电压为一相电路中的电压为Y接时的相电压。接时的相电压。一相电路中的电流为线电流。一相电路中的电流为线电流。第32页，共56页，编辑于2022年，星期日例例1 ABCZZZZlZlZl已已 知知 对对 称称 三三 相相 电电 源源 线线 电电 压压 为为 380V，Z=6.4+j4.8，Zl=6.4+j4.8。求负载求负载Z的相电压、线电压和电流。的相电压、线电压和电流。解解+A+BN+CZlZlZlZZZ+ANnaZZl画出一相计算图画出一相计算图第33页，共56页，编辑于2022年，星期日+ANnaZZl第34页，共56页，编辑于2022年，星期日例例2 ABCZZZABCZZZ一对称三相负载分别接成一对称三相负载分别接成Y和和 型。分别求线电流。型。分别求线电流。解解 应用：应用：Y降压起动。降压起动。第35页，共56页，编辑于2022年，星期日例例3 如如图图对对称称三三相相电电路路，电电源源线线电电压压为为380V，|Z1|=10，cos 1=0.6(滞后滞后)，Z1=j50，ZN=1+j2。求：线电流、相电流，并定性画出相量图求：线电流、相电流，并定性画出相量图(以以A相为例相为例)。+_+NACBZ1Z2ZNN解解+_Z1画出一相计算图画出一相计算图第36页，共56页，编辑于2022年，星期日根据对称性，得根据对称性，得B、C相的线电流、相电流：相的线电流、相电流：+_Z1第37页，共56页，编辑于2022年，星期日由此可以画出相量图：由此可以画出相量图：30o53.1o18.4o第38页，共56页，编辑于2022年，星期日例例4+_Z1Z1Z1Z2Z2Z2ZnLLLRRRABCM*MMLMLMLM首先消去互感，进行首先消去互感，进行 Y变换，然后变换，然后取取A相计算电路相计算电路第39页，共56页，编辑于2022年，星期日负载化为负载化为Y接。接。根据对称性，中性电阻根据对称性，中性电阻 Zn 短路。短路。+_Z1Z2/3Z3第40页，共56页，编辑于2022年，星期日1.1.对称三相电路功率的计算对称三相电路功率的计算2.5.6 2.5.6 三相电路的功率三相电路的功率 Pp=UpIpcos 三相总功率三相总功率：P=3Pp=3UpIpcos （1 1）平均功率）平均功率第41页，共56页，编辑于2022年，星期日注注(1)为相电压与相电流的相位差角为相电压与相电流的相位差角(阻抗角阻抗角)，不要误以为，不要误以为是线电压与线电流的相位差。是线电压与线电流的相位差。(2)cos 为每相的功率因数，在对称三相制中即三相功率因数：为每相的功率因数，在对称三相制中即三相功率因数：cos A=cos B=cos C=cos 。(3)(3)公式计算电源发出的功率公式计算电源发出的功率(或负载吸收的功率或负载吸收的功率)。第42页，共56页，编辑于2022年，星期日（2 2）无功功率无功功率Q=QA+QB+QC=3Qp（3 3）视在功率视在功率这里的，这里的，P、Q、S 都是指三相总和。都是指三相总和。功率因数也可定义为：功率因数也可定义为：cos =P/S (不对称时不对称时 无意义无意义)第43页，共56页，编辑于2022年，星期日（4 4）对称三相负载的瞬时功率）对称三相负载的瞬时功率第44页，共56页，编辑于2022年，星期日单相：瞬时功率脉动单相：瞬时功率脉动三相：瞬时功率恒定三相：瞬时功率恒定 tpO3UIcos p tOUIcos 电动机转矩电动机转矩:m p可以得到均衡的机械力矩。避免了机械振动。可以得到均衡的机械力矩。避免了机械振动。第45页，共56页，编辑于2022年，星期日2.2.三相功率的测量三相功率的测量(1)(1)三表法三表法若负载对称，则需一块表，读数乘以若负载对称，则需一块表，读数乘以 3。*三三相相负负载载WWWABCN*三三相相四四线线制制第46页，共56页，编辑于2022年，星期日(2)(2)二表法：二表法：这这种种测测量量线线路路的的接接法法是是将将两两个个功功率率表表的的电电流流线线圈圈串串到到任任意意两两相相中中，电电压压线线圈圈的的同同名名端端接接到到其其电电流流线线圈圈所所串串的的线线上上，电电压压线线圈圈的的非非同同名名端端接接到到另另一一相相没没有有串串功功率率表表的的线线上上。（有有三三种种接接线线放放式）式）若若W1的读数为的读数为P1，W2的读数为的读数为P2，则三相总功率为：，则三相总功率为：三三相相负负载载W1ABC*W2三相三线制三相三线制P=P1+P2第47页，共56页，编辑于2022年，星期日证明：证明：所以两个功率表的读数的代数和就是三相总功率。由于所以两个功率表的读数的代数和就是三相总功率。由于联联接负载可以变为接负载可以变为Y型联接，故结论仍成立。型联接，故结论仍成立。p=uAN iA+uBN iB+uCN iC iA+iB+iC=0 iC=(iA+iB)p=(uAN uCN)iA+(uBN uCN)iB =uACiA+uBC iB iAACBiBiCN 1:uAC 与与iA的相位差，的相位差，2:uBC 与与iA的相位差。的相位差。设负载是设负载是Y型联接型联接P=UACIAcos 1+UBCIBcos 2 W1W2第48页，共56页，编辑于2022年，星期日1.1.只有在三相三线制条件下，才能用二表法，且不论负载对只有在三相三线制条件下，才能用二表法，且不论负载对称与否。称与否。3.3.按按正正确确极极性性接接线线时时，二二表表中中可可能能有有一一个个表表的的读读数数为为负负，此此时时功功率率表表指指针针反反转转，将将其其电电流流线线圈圈极极性性反反接接后后，指指针针指指向向正正数数，但此时读数应记为负值。但此时读数应记为负值。注注2.2.两块表读数的代数和为三相总功率，每块表的单独读数无意义。两块表读数的代数和为三相总功率，每块表的单独读数无意义。4.4.两两表表法法测测三三相相功功率率的的接接线线方方式式有有三三种种，注注意意功功率率表表的的同同名端。名端。5.5.负载对称情况下，有：负载对称情况下，有：第49页，共56页，编辑于2022年，星期日由相量图分析：由相量图分析：假设负载为感性，相电流假设负载为感性，相电流(即线电流即线电流)落后相电压落后相电压 。UAN，UBN，UCN为相电压为相电压。P=P1+P2=UACIAcos 1+UBCIBcos 2=UlIlcos 1+UlIlcos 2 j1=30 2=30+N30 30 1 2 其它两种接法可类似讨论。其它两种接法可类似讨论。第50页，共56页，编辑于2022年，星期日所以所以讨讨论论P1=UlIlcos 1=UlIlcos(30 )P2=UlIlcos 2=UlIlcos(30+)=0P1P2P1=P1+P2 60o负数负数(零零)(感性负载感性负载)60o负数负数(零零)正数正数正数正数(容性负载容性负载)=90o0第51页，共56页，编辑于2022年，星期日求：求：(1)(1)线电流和电源发出总功率；线电流和电源发出总功率；(2)(2)用两表法测电动机负载的功率，画接线图，用两表法测电动机负载的功率，画接线图，求两表读数。求两表读数。解解例例1 已知已知Ul =380V，Z1=30+j40，电动机电动机 P=1700W，cos=0.8(滞后滞后)。(1)DABCZ1电动机电动机第52页，共56页，编辑于2022年，星期日电动机负载：电动机负载：总电流：总电流：第53页，共56页，编辑于2022年，星期日表表W1的读数的读数P1：DABCZ1电动机电动机(2)(2)两表的接法如图两表的接法如图W1*W2P1=UACIA2cos 1=380 3.23cos(30+36.9 )=1218.5W表表W2的读数的读数P2：P2=UBCIB2cos 2=380 3.23cos(156.9+90 )=481.6W第54页，共56页，编辑于2022年，星期日例例2三相三相对称对称负载负载WABC*根据图示功率表的读数可根据图示功率表的读数可以测取三相对称负载的什么以测取三相对称负载的什么功率？功率？解解N30 画出相量图，由相量图画出相量图，由相量图得功率表的读数：得功率表的读数：P=UBCIAcos(900+)=UlIlsin 根据功率表的读数可以测取负根据功率表的读数可以测取负载的无功功率。载的无功功率。第55页，共56页，编辑于2022年，星期日郁金香第56页，共56页，编辑于2022年，星期日