7三相电路学习.pptx
本章学习目的及要求 本章内容有：三相电源和三相电路的组成，对称三相电路的计算，不对称三相电路的概念，三相电路的功率及其测量。本章重点为电压和电流的相值与线值之间的关系，对称三相电路归结为一相计算的方法。第1页/共75页7.1 三相电路基本构成 三相电路是指由三相发电机向三相负载供电的系统，由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成。三相电路的优点: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；单相电路的单相电路的 瞬时功率随时间交变，而对称三相电路的瞬时功率是恒瞬时功率随时间交变，而对称三相电路的瞬时功率是恒 定的，这使得三相电动机具有恒定转矩，比单相电动机定的，这使得三相电动机具有恒定转矩，比单相电动机 的性能好，结构简单、便于维护。的性能好，结构简单、便于维护。输电方面：比单项输电节省导线输电方面：比单项输电节省导线25；配电方面：三相变压器比单项变压器经济且便于接入 负载；用电方面：结构简单、价格低廉、运行可靠、维护方 便。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。第2页/共75页一.对称三相电源的产生 三相电源是三个频率相同、振幅相等、相位彼此相差120o的正弦电源.三相同步发电机示意图NSI AZBXCY定子转子 定子内圆凹槽中嵌入三个绕组,三个绕组空间位置各差120oA XB YC Z始端末端 转子上绕有线圈,通以直流产生磁场,转子装有磁极并以 的速度旋转.在三相绕组中产生感应电压,从而形成对称三相电源.第3页/共75页波形图波形图u tuAuBuCo瞬时值表达式瞬时值表达式A+XuAB+YuBC+ZuC第4页/共75页对称三相电源的特点对称三相电源的特点相量表示相量表示 式中a是工程上为了方便而引入的单位相量算子。120120120 在讲述对称三相电源过程中，我们引用的单位相量算子a的复数值为（）。第5页/共75页正序(顺序)：ABCA负序(逆序)：ACBAABC相序的实际意义：以后如果不加说明，一般都认为是正相序。DABC123DACB123正转反转ABC三相电源各相经过同一值三相电源各相经过同一值(如最大值如最大值)的先后顺序。的先后顺序。对称三相电源的相序三相电机第6页/共75页二.三相电源的联接 X,Y,Z 接在一起的点称为Y联接对称三相电源的中性点，用N表示。（1）星形联接）星形联接(Y联接联接)+ANX+BY+CZ+ABCN-第7页/共75页（2）三角形联接(联接)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。+AXBYC+A+X+BCYZABCZ第8页/共75页名词介绍：(1)端线(火线)：始端A,B,C 三端引出线。(2)中线：中性点N引出线，接无中线。(3)三相三线制与三相四线制。(5)相电压：每相电源的电压:(4)线电压：端线与端线之间的电压:A+X+BCYZABCA+X+BCYZABCN第9页/共75页三.三相负载及其联接ABCNZAZCZBABCZBCZCAZAB 星形联接三角形联接时称三相对称负载。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。第10页/共75页负载的相电压：每相负载上的电压:线电流：流过端线的电流:相电流：流过每相负载的电流:负载的线电压：负载端线间的电压:ABCNZAZCZBABCZBCZCAZAB第11页/共75页四.三相电路 三相电路就是由对称三相电源和三相负载联接起来所组成的系统。工程上根据实际需要可以组成：电源YY负载电源Y负载 当组成三相电路的电源和负载都对称时，称对称三相电路。第12页/共75页三相四线制：YY+AN+B+CZZZNY+ABCZZZ三相三线制：我们把三个（振幅）相等、（频率）相同，在相位上互差（120o）度的正弦交流电称为（对称）三相交流电。第13页/共75页7.2 线电压（电流）与相电压（电流）的关系 A+X+BCYZABCN利用相量图得到相电压和线电压之间的关系：30o30o30oNAU 一.星形接法 第14页/共75页线电压对称(大小相等，相位互差120o)一般表示为：第15页/共75页对Y接法的对称三相电源：(1)相电压对称，则线电压也对称。所谓的“对应”：对应相电压用线电压的第一个下标字母标出。(3)线电压相位领先对应相电压30o。线电压与相电压的通用关系表达式：相电压线电压 在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为：注意 第16页/共75页（4）相电流和线电流的关系 星型联接时,线电流等于相电流。结论：A+BCABCNABCNZZZ+第17页/共75页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三角型负载。二.三角形接法第18页/共75页结论：(2)线电流相位滞后对应相电流30o。联接的对称电路：线电流大小等于相电流的倍，即：ABCZZZABCZ/3Z/3Z/3N第19页/共75页 数量上数量上线电压是相电压的1.7321.732倍；倍；在相位上超前相位上超前线电压超前与其相对应的相电压3030.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，使氖管发光的发光的是火线是火线（或端线），不发光的是零线零线。电表可利用火线与零线之间的数量关系判断出火线和零线。三个最大值相等、角最大值相等、角频率相同、相位上互差频率相同、相位上互差120120 的正弦交流电。第20页/共75页7.3 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，因而可以引入一特殊的计算方法。以N点为参考点，对N点列写结点方程：一.YY联接(三相四线制）+ABNCZlZlZlZZZZNNABC+第21页/共75页 因因N，N两点等电位，可将其两点等电位，可将其短路短路。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相电路的的计算。计算。为对称电流+ANZlZNAA相计算电路第22页/共75页电源中点与负载中点等电位。有无中线对电路情况没有影响。对称情况下，各相电压、电流都是对称的，可采用对称情况下，各相电压、电流都是对称的，可采用 一相一相(A相相)等效电路计算。其它两相的电等效电路计算。其它两相的电压、压、电流可电流可 按对称关系直接写出。按对称关系直接写出。结论可以画出单独一相的计算电路，对称三相电路的计算 可以归结为单独一相的计算。造成的结果。对称的YY三相电路中，每相的电流、电压仅由该 相的电源和阻抗来决定，好象各相之间彼此不相关，形成了各相的独立性，这是由于第23页/共75页+_+NnZZZ-连接中线Nn，取A相为例计算-+NnZ由对称性，得:已知对称三相电源的线电压为380V，对称负载Z100 30求线电流。7-3解：解：思考思考 回答回答第24页/共75页2.联接+_ACBZZlZlZlZZABC（Y等效变换）+ANnaZ/3Zl+第25页/共75页7-1 如图对称三相电路，已知对称三相电源的线电压为380V,对称负载Z100 30，求线电流。由对称性，得：取A相求相电流。-+BbZAaZZZABCabc+例：例：解解1 1：第26页/共75页B+ACNZZZabcn连接中线Nn，取A相为例计算：-+NnZ/3由对称性，得:化为Y-Y解解2 2：第27页/共75页 7-2 对称三相电路，电源线电压为380V，|Z1|=10，Z2=j50，求：线电流、相电流，并定性画出相量图(以A相为例)。ZN=(1+j2),cos 1=0.6(滞后)。+_+NACBZ1Z2ZNN+_Z1解：解：解：解：第28页/共75页根据对称性，得B、C相的线电流、相电流：+_Z1第29页/共75页由此可以画出相量图：30o53.1o18.4o第30页/共75页7-3+_Z1Z1Z1Z2Z2ZnZ4Z4Z4Z3Z3Z3ABCZ2例：例：第31页/共75页首先进行 Y变换，然后取A相计算电路：Z4/3nZ4/3Z4/3Z2/3Z2/3n+_Z1Z1Z1Z2ZnZ4Z3Z3Z3ABCN对称电路连接N,n,n中线阻抗 Zn短路解：解：第32页/共75页+_Z1Z3Z2/3Z4/3+_Z1Z1Z1Z2Z2ZnZ4Z4Z4Z3Z3Z3ABCZ2第33页/共75页(1)将所有三相电源、负载都化为等值Y连接；(2)连接各负载和电源中点，中线上若有阻抗则不计；(3)画出单相计算电路，求出一相的电压、电流：(4)根据根据 接、接、Y接时接时线量、相量之间的关系，求出原电路的电流电压。线量、相量之间的关系，求出原电路的电流电压。(5)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:结论 对于理想的三相四线制供电系统，中线中流过的电流为（D）。A 随负载大小变化B 随负载的性质变化C A相的电流 D 0选择选择 练练练练第34页/共75页讨论对象:电源对称，负载不对称。电源不对称 程度小(由系统保证)。电路参数(负载)不对称 情况很多。不对称分析方法复杂交流电路分析方法。不能抽单相。7.4 不对称三相电路的概念主要了解:中性点位移。在三相四线制中，若负载不对称，则保险不允许装在(中)线中，否则可能导致负载无法正常工作。填空 练练第35页/共75页三相负载Za、Zb、Zc不相同。N+N+ZNZaZbZcABC负载各相电压：第36页/共75页NNACB负载中点与电源中点不重合，这个现象称为中点位移。称为中点位移电压,该项不为0时,负载端不对称.在电源对称情况下，可以根据中点位移的情况来判断负载端不对称的程度。当中点位移较大时，会造成负载相电压严重不对称，使负载的工作状态不正常。照明电路中必须使用三相四线制，那么中线的作用是保证各相负载在不对称的情况下，中点位移为0，让各相获得均衡的相电压。第37页/共75页若若以以接接电电容容一一相相为为A相相，则则B相相电电压压比比C相相电电压压高高。B相相灯较亮，灯较亮，C相较暗相较暗(正序正序)。据此可测定三相电源的相序。据此可测定三相电源的相序。7-5:相序指示器。已知相序指示器。已知1/(C)=R 三相电源对称。三相电源对称。求：各灯泡承受的电压。求：各灯泡承受的电压。ACBNRCR例：例：解：解：第38页/共75页7.5 三相电路的功率一.对称三相电路的平均功率PPp=UpIpcos 三相总功率:P=3Pp=3UpIpcos 对称三相负载Z=|Z|对称三相负载Z一相负载的功率:对称三相电路平均功率：第39页/共75页二.无功功率Q=QA+QB+QC=3QA(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)，不要误以为是线，不要误以为是线电压与线电流的相位差。电压与线电流的相位差。(2)cos 为每相的功率因数，在对称三相电路中即三相功率因数：cos A=cos B=cos C=cos 。P-对称三相电路的平均功率结论第40页/共75页三.视在功率一般来讲，P、Q、S 都是指三相总和。所以，功率因数也可定义为：cos =P/S (不对称时 无意义)四.对称三相负载的 瞬时功率第41页/共75页 可见，对称三相电路负载所吸收的瞬时功率是一个不随时间变化的固定值，这就是说，无论什么时候，对称三相电路吸收的瞬时功率都是相同的，这样就保证了三相电动机运转时所产生的机械转矩恒定而不至于引起机械震动。能量的均匀传输可以保证电动机平稳运行。这也是对称三相电路的优越性之一。当三相电路对称时，三相瞬时功率之和是个（固定值），其值等于三相电路的（有功）功率，由于这种性能，使三相电动机的稳定性高于单相电动机。第42页/共75页五.三相电路功率的测量特殊：若负载对称，则需一块表，读数乘以 3。(1)三表法：三相四线*三相负载WWW1ABCN*W1W2W3第43页/共75页(2)二表法：三相负载W1ABC*W2 所以两个功率表的读数的代数和就是三相总功率。由于联接负载可以变为Y型联接，故结论仍成立。证明：p=uAN iA+uBN iB+uCN iC iA+iB+iC=0 iC=(iA+iB)p=(uAN uCN)iA+(uBN uCN)iB=uACiA+uBC iB P=UACIAcos 1+UBCIBcos 2 W1W2 1:uAC 与iA的相位差，2:uBC 与iB的相位差。第44页/共75页二表法公式：P=P1+P2=UACIAcos 1+UBCIBcos 2=UlIlcos 1+UlIlcos 2 30 30 1 2 UA，UB，UC为相电压。1=30 2=+30 假设负载为感性，相电流滞后相电压 。第45页/共75页1.对三相四线制：只有在对三相四线制：只有在 iA+iB+iC=0 这个条件下，才能用二这个条件下，才能用二表法，即对称时可用。不能用于不对称三相四线制。表法，即对称时可用。不能用于不对称三相四线制。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，指指针针指向正数，但此时读数应记为负值。指向正数，但此时读数应记为负值。2.对三相三线制：对不对称都用二表法（无中线，总有iA+iB+iC=0），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。4.两两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极性端。极性端。结论第46页/共75页求：(1)线电流和电源发出总功率；(2)用两表法测电动机负载的功率，画接线图，求两表读数。7-6:Ul =380V,Z1=(30+j40),电动机 PD=1700W,cos =0.8(滞后)。(1)DABCZ1电动机ZDA相电路解：解：第47页/共75页电动机负载：总电流：又解：A相电路第48页/共75页DABCZ1电动机W1*W2(2)两表的接法如图。表W1的读数P1：P1=UACIA2cos 1=380 3.23cos(30+36.9 )=1218.5W表W2的读数P2：P2=UBCIB2cos 2=380 3.23cos(90 +156.9)=380 3.23cos(66.9 )=481.6W=P-P1第49页/共75页功率因数提高需并联电容器。7-5 已知对称三相电路的负载吸收的功率为，功率因数(滞后)。试求：(滞后)应怎么办？此时，两只用二瓦计法测量功率时，两瓦特表的读数是多少?若负载的功率因数提高到0.8瓦特表的读数是多少?解：解：第50页/共75页小结：看看 记记一一.对称三相电源对称三相电源:是三个频率相同、振幅相等、相位彼此相差是三个频率相同、振幅相等、相位彼此相差 120o 的正弦电源。的正弦电源。相量表示：相量表示：单位相量算子：120120120瞬时值表达式：瞬时值表达式：对称三相电源的特点对称三相电源的特点:第51页/共75页二.YY联接(三相四线制）名词介绍：(1)端线(火线):始端A,B,C 三端引出线。Zl为端线阻抗。(5)线电压:端线与端线之间的电压。(6)相电压:每相电源的电压。(3)线电流:流过端线的电流。(4)相电流:流过每相负载的电流。一般表示为：星型联接时,线电流等于相电流。结论：+A+BN+CZlZlZlZZZZNNABC(2)中线:中性点NN引出线,接无中线。中线电流为第52页/共75页名词介绍：(1)端线(火线):始端A,B,C 三端引出线。(2)中线:中性点N引出线,接无中线。(3)三相三线制与三相四线制。(4)线电压:端线与端线之间的电压。(5)相电压:每相电源的电压。A+X+BCYZABCA+X+BCYZABCN第53页/共75页负载的相电压：每相负载上的电压。线电流：流过端线的电流。相电流：流过每相负载的电流。负载的线电压：负载端线间的电压。三.三相负载ABCNZAZCZBABCZBCZCAZAB第54页/共75页A+X+BCYZABCNABCNZZZ一般表示为：线电压与相电压的通用关系表达式：相电压线电压相电流和线电流相等：四.星形接法线电压线电流相电流第55页/共75页五.三角形接法ZZZABCabc+线电压与相电压的通用关系表达式：如：线电流与相电流的通用关系表达式：第56页/共75页六.对称三相电路的计算(1)将所有三相电源、负载都化为等值Y连接；(2)连接各负载和电源中点，中线上若有阻抗则不计；(3)画出单相计算电路，求出一相的电压、电流；(4)根据根据 接、接、Y接时接时线量、相量之间的关系，求出原电路的线量、相量之间的关系，求出原电路的电流电压；电流电压；(5)由对称性，得出其它两相的电压、电流。七.不对称三相电路的概念讨论对象：电源对称，负载不对称。NNACB 在电源对称情况下，可以根据中点位移的情况来判断负载端不对称的程度。当中点位移较大时，会造成负载相电压严重不对称，使负载的工作状态不正常。第57页/共75页八.三相电路的功率1.对称三相电路的平均功率：3.视在功率：2.无功功率：4.对称三相负载的 瞬时功率:5.三相电路功率的测量(1)三表法：三相四线特殊：若负载对称，则需一块表，读数乘以 3。*三相负载WWW1ABCN*W1W2W3第58页/共75页(2)二表法：三相负载W1ABC*W2P=UACIAcos 1+UBCIBcos 2 W1W2 1:uAC 与iA的相位差，2:uBC 与iB的相位差。二表法公式：假设负载为感性，相电流滞后相电压 。1=30 2=+30 第59页/共75页课后课后习题习题7-1 某一对称三角形连接的负载与一对称星形三相电源相接,若已知此负载每相的阻抗为(,线路阻抗为,电源相电压为220V,试求发电机相电流及输出功率。)+ABCZZZNZlZlZl+ANnaZ/3Zl+解：解：(Y等效变换)第60页/共75页7-2 已知星形连接负载的每相电阻为、感抗为线电压对称,其有效值为380V。试求此负载吸收的1015,功率及其功率因数。+_+NnZZZ-+NnZ连接中线Nn，取A相为例计算：解：解：第61页/共75页+_+NnZZZ-连接中线Nn，取A相为例计算由对称性，得:已知对称三相电源的线电压为380V，对称负载Z100 30求线电流。7-3解：解：-+NnZ第62页/共75页7-4如图电路中，电源三相对称。当开关S闭合时，电流表的读数均为5A。求：开关S打开后各电流表的读数。ZZZA1A2A3S开开关关S打打开开后后，剩剩下下的的两两个个负负载载的的相相电电流流不不变变，所所以以电电流流表表A2中中的的电电流流与与负负载载对对称称时时的的电电流流相相同同，而而A1、A3中中的的电流相当于负载对称时的相电流。电流相当于负载对称时的相电流。电流表电流表A2的读数的读数=5A 电流表电流表A1、A3的读数的读数=解：解：第63页/共75页功率因数提高需并联电容器。7-5 已知对称三相电路的负载吸收的功率为，功率因数(滞后)。试求:用二瓦计法测量功率时，两瓦特表的读数是多少?若负载的功率因数提高到0.8(滞后)应怎么办？此时，两只瓦特表的读数是多少?解：解：第64页/共75页7-6 已知对称三相电路的线电压U=380V(电源端),三角形端线阻抗试求线 负载为Z=(4.5+j14),Zl=(1.5+j2),电流和负载的相电流,并作电路的相量图。+ABCZZZNZlZlZl+ANnaZ/3Zl+解：解：(Y等效变换)第65页/共75页+ABCZZZNZlZlZl+ANnaZ/3Zl+第66页/共75页7-7 已知对称三相电路的线电流,线电压为试画出用二瓦计法测量三相功率的接线图并求出两个功率表的读数;根据功率表的读数,能否求出三相的无功功率和功率因数(指对称条件的情况下)。三相负载W1ABC*W2解：解：第67页/共75页 7-8 对称三相电路的线电压试求:星形联接负载时的线电流及吸收Ul =230V,其负载的阻抗Z=(12+j16)。的总功率;三角形联接负载时的线电流、相电流和吸收的总功率;比较和的结果能得到什么结论?解：解：（1）令电源相电压线电流为：故星形联接联接负载吸收的总功率为：第68页/共75页三角形联接负载时,令负载端线电压(即相电压)为：故三角形联接联接负载吸收的总功率为：比较和的结果能得到在相同的电源线电压下，负载由Y形联接改为 形联接后,相电流增加到原来的的3倍,功率也增加到原来的3倍。,相电流增加到原来第69页/共75页 三相电源相电压为220V,三相负载中每相阻抗为（40+j90）,线路阻抗不计。求:（1）电源为Y联接,负载分别为Y（带中线）和联接；（2）电源为联接,负载分别为Y 和联接时负载的相电流 和线电流。思考 练练 （1）三相电路为Y-Y联接带中线时，由于不计线路阻抗，故三个负载相电压均为，负载相、线电流相等，为：解：解：N+N+ZNZZZABC第70页/共75页 三相电路为Y-联接时，由于三相电源对称，电源侧线电压为 线电流分别为:,负载相电压为,负载相、+ABCZZZN第71页/共75页.ZAZBZCCIBIAIN AUCUBU.（2）三相电路为-Y联接时，电源的线电压等于相电压为负载线、相电流相等,为：由于负载为对称Y联接，所以负载相电压为：，负载线电压为，第72页/共75页 三相电路为-联接时，负载线电压负载相、线电流分别为负载为对称联接，所以负载相电压为ZA AZB BAUZC CCIBIABAI CBI ACIBUCU.I.第73页/共75页第74页/共75页感谢您的观看。第75页/共75页
