电工技能培训专题-电路分析基础-三相电路.ppt
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1、,9.1 对称三相电源,9.2 对称三相电路,9.3 对称三相电路的计算,第九章 三相电路,9.4 不对称三相电路的概念,9.5 三相电路的功率及其测量,9.1 对称三相电源,三相电源是由三相交流发电机产生的。,图9-1 三相发电机的结构示意图,三相定子绕组在空间上各自相差120 。始端用A、B、C 表示,三个末端用X、Y、Z表示。,9.1 对称三相电源,当转子在外力作用下以角速度 旋转的时候,磁通依次通过三相绕组,因而在三相绕组中产生按正弦规律变化的感应电压,波形如图9-2所示。,图9-2 三相发电机感应电压波形,以A相电压uAX的相位为参考零相位,各相电压的瞬时表达式为:,9.1 对称三相
2、电源,这三相电压幅值及有效值大小相等、频率与转子角速度相同、相位依次相差120这样的三相电源称为对称三相电源。,其中,Upm为电压的幅值,p代表相位(phase),9.1 对称三相电源,通常uAX、uBY 、uCZ简写为uA、uB 、uC,依次称为A相电压,B相电压和C相电压。,相量图如图9-3所示:,各相电压的相量形式为(用有效值表示):,图9-3 三相电压相量图,9.1 对称三相电源,由图9-2可以得到:对称三相电源在任一瞬间,电 压的代数和为零,即:,图9-2 三相发电机感应电压波形,图9-3 三相电压相量图,由图9-3可以得到:三个电压的相量和也为零。即:,9.1 对称三相电源,在图9
3、-1中转子顺时针旋转时,若以A相电压为参考,其相序为A-B-C-D,称为正序或顺序,若转子以逆时针旋转,相序为:A-C-B-A,称为反序或逆序。,相序:三相电压依次达到最大值的顺序。,图9-1 三相发电机的结构示意图,有Y形(星形)和形两种接法。,图9-4 (a) 三相电源Y形连接法,9.1 对称三相电源,三相电源的接法:,将A、B、C相的末端相连接,成为一公共点,是Y形接法,如图9-4(a)所示。公共点N,称为中点,由N点引出的线称为中线或零线。A、B、C端引出的线与输电线相连,传送电能到负载,称为端线、火线或相线。,9.1 对称三相电源,形接法:将定子绕组的始、末端顺序相连,再从A、B、C
4、端引出相线,如图9-4(b)所示。,图9-4 (b) 三相电源形连接法,下面讨论Y形接法和形接法的相电压与线电压、 相电压与线电压之间的关系。,线电流等于电源每相电流。火线电压与绕组每相电压之间有下列关系:,9.1 对称三相电源,Y形接法:,9.1 对称三相电源,图9-5 Y形接法的相电压与线电压的相量图,电压相量图如图9-5所示。线电压也是幅值相等,彼此相位相差120。同样具有对称性。,9.1 对称三相电源,图9-5 Y形接法的相电压与线电压的相量图,若以Ul表示线电压的有效值,Up表示相电压的有效值,由上面相量图可得到:,9.1 对称三相电源,若还是以,为参考相量,则:,结论:当电源的三相
5、绕组星形(Y形)连接时,相 电压对称,线电压也对称;线电压的大小等于 相电压大小的,倍,相位上较相应的相电压 超前 ;相电流等于线电流。,因为没有中点,线电压即相电压,相量图如图9-6所示。,9.1 对称三相电源,图9-6 形接法的电压相量图,形接法:,注意:相量的箭头是指向线电压下标的第一个字母。依电路的对称性,闭合回路内没有电流。连线时要十分注意接线,若将一相绕组接反,因绕组的电阻值很小,将产生很大的短路电流,将发电机烧坏。,与分析电源三线绕组Y形连接时的电压关系类似,可以得到下面结论: 电源三相绕组为三角形(形)连接时,线电压等于对应的相电压;线电流大小等于相电流大小的,9.1 对称三相
6、电源,倍,线电流滞后对应的相电流 。,在生产实际中,发电机的三相绕组很少接成三角形,通常都接成Y形。,在实际中,使用交流电的电气设备有很多,其中有些是需要三相电源才能工作的,如三相异步电动机,它属于三相负载,且多为对称负载。另外还有一些设备只需单相电源,如各种照明灯具,它们可以接在电源的任一相上,但大多数情况下是按照一定的方式接在三相电源上,所以,从整体上可看成是三相负载。,9.2 对称三相电路,一、对称三相电路负载,与三相电源一样,三相电路的负载根据实际需要也可连接成Y形和形。,9.2 对称三相电路,对负载而言,相电压、相电流是指各阻抗的电压和电流。从三相负载引出的三个端线中的电流是负载的线
7、电流,各线之间的电压成为三相负载的线电压。,(a) Y形连接 (b) 形连接 图9-7 两种连接方式的三相电路的负载,9.2 对称三相电路,在两种负载的接法中,若:,则称负载是对称的。与对称三相电源类似,对称 三相负载中线电流与相电流、线电压与相电压之 间有如下关系:,对Y形接法:线电流等于相电流;线电压等于相电压的 倍;线电压超前对应相电压30度。 对形接法:线电压等于相电压;线电流等于相电流的 倍;线电流滞后对应相电流30度。,如果三相电源是对称的,三条火线具有相同的传输线阻抗,三相负载也是对称的,这样的三相电路称为。图9-8是一对称三相电路的连接例子。,9.2 对称三相电路,9-8(a)
8、 对称Y-Y三相电路,二、对称三相电路:,该接法称为三相四线制接法,四线是三条火线和一条中线。,9.2 对称三相电路,9-8(b)对称Y-三相电路,(b) 称为三线制接法,即只有三条火线。,对称三相电路由于电源对称、负载对称、线路对称,因而可以利用对正弦交流电路的分析方法。对电路进行计算时,只需计算出其中的一相即可,其余两相可按对称关系直接求出。,9.2 对称三相电路,因为三相电源和三相负载均有Y形接法和形接法,因此对称三相电路连接的可能形式有四种: 1) Y-Y连接; 2) Y- 连接; 3) - 连接; 4) -Y 连接。,Y-Y(三相三线制)连接的对称三相电路是Y形连接的对称三相电源驱动
9、Y形连接的对称三相负载,如图9-9所示。其中,Zl为输电线阻抗,Zn为中线阻抗,ZL为每相负载阻抗。,一、 Y-Y连接的对称三相电路,图9-9 Y-Y连接的三相对称电路,9.3 对称三相电路的计算,根据节点电压法,首先分析节点Nn之间的电压:,9.3 对称三相电路的计算( 一)Y-Y连接的对称三相电路,因为三相电源对称,即:,所以:,因此中线的Zn与计算无关,中线既可看作开路 ,也可看作短路。在此将中线做短路连接,则每 相电流彼此独立,对对称三相电路的分析简化为 对一相电路的分析,如图9-10所示。,9.3 对称三相电路的计算( 一)Y-Y连接的对称三相电路,图9-10 对称三相电路中的一相电
10、路,根据电路的对称性,也可以直接得到另两相的电压 、电流的表达式。,9.3 对称三相电路的计算( 一)Y-Y连接的对称三相电路,例9-1 对称三相电路如图9-9所示,已知Zi=(2+3j),ZL=(4+5j) ,UAB=38030V。求负载端的相电压、相电流、线电压和线电流的相量表达式。,解:因为是Y形连接的对称电路,因此有:,图9-9 Y-Y连接的三相对称电路,因为电路的对称性,只需要计算一相电路。,9.3 对称三相电路的计算( 一)Y-Y连接的对称三相电路,现以a相为例:,依对称性,则其他两相的线电流分别为:,因负载为对称Y形接法,所以负载的相电流=线 电流。负载的a相电压为:,9.3 对
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