第7章 正弦交流电路PPT讲稿.ppt

《第7章 正弦交流电路PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第7章 正弦交流电路PPT讲稿.ppt（61页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第7章 正弦交流电路第1页，共61页，编辑于2022年，星期二本章学习目的及要求本章学习目的及要求 正弦交流电路的基本理论和基本分析方正弦交流电路的基本理论和基本分析方法是学习电路分析的重要内容之一，应很法是学习电路分析的重要内容之一，应很好掌握。通过本章的学习，要求理解正弦好掌握。通过本章的学习，要求理解正弦交流电的基本概念；熟悉正弦交流电的表交流电的基本概念；熟悉正弦交流电的表示方法；深刻理解相量的概念，牢固掌握示方法；深刻理解相量的概念，牢固掌握串联谐振与并联谐振的电路特点；了解三串联谐振与并联谐振的电路特点；了解三相交流电路的基本分析方法。相交流电路的基本分析方法。第2页，共61页，编

2、辑于2022年，星期二7.1 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念在直流电路中讨论的电压和电流均为稳恒直流电，其大小和方向均不随时间变化，称为稳恒直流电，简称直流电。直流电的波形图如下图所示：u、it0经常遇到的是随时间而变化的电压和电流，通常其大小随时间变化，方向不随时间变化，称为脉动直流电，如图所示。如果电压或电流的大小和方向均随时间变化，称为交流电。第3页，共61页，编辑于2022年，星期二随时间按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。一般表达式为：ut07.1.1 7.1.1 正弦量的三要素正弦量的三要素幅值、角频率及初相角这三个参数可决定一个正弦量，称为正弦量的三要素。第4页，共6

3、1页，编辑于2022年，星期二7.1.2 7.1.2 周期与频率周期与频率1.1.正弦交流电的周期、频率和角频率正弦交流电的周期、频率和角频率正弦交流电的周期、频率和角频率正弦交流电的周期、频率和角频率角频率角频率角频率角频率：正弦量单位时间内变化的弧度数。正弦量单位时间内变化的弧度数。角频率与周期及频率的关系：角频率与周期及频率的关系：周期周期周期周期T T：正弦量完整变化一周所需要的时间。正弦量完整变化一周所需要的时间。频率频率频率频率f f：正弦量在单位时间内变化的周数。正弦量在单位时间内变化的周数。周期与频率的关系周期与频率的关系周期与频率的关系周期与频率的关系：第5页，共61页，编辑

4、于2022年，星期二正弦量解析式中随时间变化的电角度正弦量解析式中随时间变化的电角度正弦量解析式中随时间变化的电角度正弦量解析式中随时间变化的电角度(t t t t+)。相位相位：t t=0=0时的相位时的相位时的相位时的相位，它确定了正弦量计时始的位置。它确定了正弦量计时始的位置。它确定了正弦量计时始的位置。它确定了正弦量计时始的位置。初相初相：两个同频率正弦量之间的相位之差。两个同频率正弦量之间的相位之差。两个同频率正弦量之间的相位之差。两个同频率正弦量之间的相位之差。相位差相位差：例例相位相位相位相位初相初相初相初相u u、i i 的相位差为：的相位差为：的相位差为：的相位差为：显然，相

5、位差实际上等于两个同频率正弦量之间的显然，相位差实际上等于两个同频率正弦量之间的初相之初相之初相之初相之差。差。差。差。7.1.3 7.1.3 正弦量的相位、初相和相位差正弦量的相位、初相和相位差第6页，共61页，编辑于2022年，星期二有效值有效值有效值有效值指指与交流电热效应相同的直流电数值与交流电热效应相同的直流电数值。Ri交流电交流电i 通过电阻通过电阻R时，在时，在t 时间时间内产生的热量为内产生的热量为QRI例例直流电直流电I 通过相同电阻通过相同电阻R时，在时，在t 时时间内产生的热量也为间内产生的热量也为Q 即：热效应相同的直流电流即：热效应相同的直流电流 I 称之为交流电流称

6、之为交流电流 i 的的有效值有效值有效值有效值。有效。有效值可以确切地反映交流电的作功能力。值可以确切地反映交流电的作功能力。理论和实际都可以证明：理论和实际都可以证明：理论和实际都可以证明：理论和实际都可以证明：7.1.4 7.1.4 正弦量的有效值正弦量的有效值第7页，共61页，编辑于2022年，星期二7.2 正弦量的相量表示法正弦量的相量表示法学习目标：学习目标：了解相量的概念，熟练掌握正弦量的相量了解相量的概念，熟练掌握正弦量的相量表示法；初步了解相量图的画法。表示法；初步了解相量图的画法。7.2.1 正弦量的相位表示正弦量的相位表示 与正弦量相对应的复电压和复电流称之为相量相量相量相

7、量。为区别与一般复数，相量的头顶上一般加符号“”。例如例如正弦量i=Imsin(t+i)，若用相量表示，其最大值相量为：有效值相量为：由于一个电路中各正弦量都是同频率的，所以相量由于一个电路中各正弦量都是同频率的，所以相量只需对应正弦量的两要素即可。即只需对应正弦量的两要素即可。即模值模值模值模值对应正弦量对应正弦量的的有效值有效值有效值有效值（或最大值），（或最大值），幅角幅角幅角幅角对应正弦量的对应正弦量的初相初相初相初相。第8页，共61页，编辑于2022年，星期二 按照各个正弦量的按照各个正弦量的大小大小大小大小和和相位相位相位相位关系用关系用初始位置的初始位置的初始位置的初始位置的有向

8、线段有向线段有向线段有向线段画出的若干个相量的图形，称为画出的若干个相量的图形，称为相量图相量图相量图相量图。把它们表示为相量，并且画在相量图中。把它们表示为相量，并且画在相量图中。例例已知已知已知已知解用有效值相量表示，即：用有效值相量表示，即：U1=U1 1U2=U2 2画在相量图中：画在相量图中：U2U1也可以把复平面省略，直接画作也可以把复平面省略，直接画作U2U1虚线可以不画虚线可以不画7.2.2 正弦量的相量图正弦量的相量图第9页，共61页，编辑于2022年，星期二I=URi=uR7.3.1 7.3.1 正弦电路中电阻元件的电压与电流关系正弦电路中电阻元件的电压与电流关系7.3 纯

9、电阻的交流电路纯电阻的交流电路1.电阻元件上的电压、电流关系电阻元件上的电压、电流关系 iR u电压、电流的瞬时值表达式为：电压、电流的瞬时值表达式为：由两式可推出，电阻元件上电压、电流的相位上由两式可推出，电阻元件上电压、电流的相位上存在同相关系；数量上符合欧姆定律，即：存在同相关系；数量上符合欧姆定律，即：第10页，共61页，编辑于2022年，星期二瞬时功率：瞬时功率：7.3.2 7.3.2 电阻电压与电流的相量关系电阻电压与电流的相量关系因为电阻电压、电流为同频率的正弦量，所以可以将其电压与电流的因为电阻电压、电流为同频率的正弦量，所以可以将其电压与电流的因为电阻电压、电流为同频率的正弦

10、量，所以可以将其电压与电流的因为电阻电压、电流为同频率的正弦量，所以可以将其电压与电流的关系表示为相量形式：关系表示为相量形式：关系表示为相量形式：关系表示为相量形式：则有则有结论：结论：结论：结论：上式说明，电阻电压与电流的相量关系仍符合欧姆定律，即电上式说明，电阻电压与电流的相量关系仍符合欧姆定律，即电阻元件的相量形式的欧姆定律阻元件的相量形式的欧姆定律平均功率：平均功率：第11页，共61页，编辑于2022年，星期二例例求：求：“220V、100W”和和“220V、40W”灯泡的电阻？灯泡的电阻？解解：显然，电阻负载在相同电压下工作，功率与其阻值成反比。显然，电阻负载在相同电压下工作，功率

11、与其阻值成反比。平均功率代表了电路实际消耗的功率，因此也称平均功率代表了电路实际消耗的功率，因此也称之为之为有功功率有功功率有功功率有功功率。第12页，共61页，编辑于2022年，星期二 uL设通过设通过L中的电流为：中的电流为：则则L两端的电压为：两端的电压为：由式可推出由式可推出L L上电压上电压电流之间的相位上存电流之间的相位上存在在9090的正交关系，的正交关系，且电压超前电流。且电压超前电流。电压电流之间的数量关系：电压电流之间的数量关系：U ULmLm=I Imm t t=I ImmX XL L其中其中其中其中X XL L是电感对正弦交流电流所呈现的电抗，简称是电感对正弦交流电流所

12、呈现的电抗，简称是电感对正弦交流电流所呈现的电抗，简称是电感对正弦交流电流所呈现的电抗，简称感抗感抗感抗感抗，单位和电阻一样，也是，单位和电阻一样，也是，单位和电阻一样，也是，单位和电阻一样，也是欧姆欧姆欧姆欧姆。7.4.1 7.4.1 正弦电路中电感电压与电流的关系正弦电路中电感电压与电流的关系7.4 7.4 电感元件的交流电路电感元件的交流电路如图电感电路：如图电感电路：第13页，共61页，编辑于2022年，星期二电感元件上电压、电流的有效值关系为：电感元件上电压、电流的有效值关系为：电感元件上电压、电流的有效值关系为：电感元件上电压、电流的有效值关系为：电感元件上电压、电流的有效值关系为

13、：电感元件上电压、电流的有效值关系为：XL=2f L=L，虽然式中感抗和电阻类似，等于元件上电压与电流的比值，但它与电阻有所不同，电阻反映了元件上耗能的电特性，而感抗则是表征了电感元件对正弦交流电流的阻碍作用，这种阻碍作用不消耗电能，只能推迟正弦交流电流通过电感元件的时间。感抗与哪些因感抗与哪些因素有关？素有关？XL与与频率频率成成正比正比正比正比；与；与电感量电感量L成成正比正比正比正比直流情况直流情况下感抗为下感抗为多大？多大？直流下频率直流下频率f=0，所以所以XL=0。L相当于短路。第14页，共61页，编辑于2022年，星期二7.4.2 7.4.2 电感电压与电流的相量关系电感电压与电

14、流的相量关系因为电感电压、电流为同频率的正弦量，所以可以将其电压与因为电感电压、电流为同频率的正弦量，所以可以将其电压与因为电感电压、电流为同频率的正弦量，所以可以将其电压与因为电感电压、电流为同频率的正弦量，所以可以将其电压与电流的关系表示为相量形式：电流的关系表示为相量形式：电流的关系表示为相量形式：电流的关系表示为相量形式：则有则有结论：结论：结论：结论：上式即电感元件的相量形式的欧姆定律。它不但反映了电上式即电感元件的相量形式的欧姆定律。它不但反映了电感电压与电流有效值之间的关系，同时也反应了电压的相位超前感电压与电流有效值之间的关系，同时也反应了电压的相位超前电流电流90度。度。第1

15、5页，共61页，编辑于2022年，星期二u（1）瞬时功率）瞬时功率 p则则则则ip=ULIsin2 ttu i 同相同相,吸收电能吸收电能;储存磁能储存磁能;p 0u i 反相反相,送出能量送出能量;释放磁能释放磁能;p 0u i 反相反相,送出能量送出能量;释放磁能释放磁能;p 0u i 反相反相,送出能量送出能量;电容放电电容放电;p 0u i 反相反相,送出能量送出能量;电容放电电容放电;p 0电容元件和电感元件电容元件和电感元件相同，只有能量交换相同，只有能量交换而不耗能，因此也是而不耗能，因此也是储能元件。储能元件。结论：结论：结论：结论：p为正弦波，频率为为正弦波，频率为ui 的的

16、2倍；倍；在一个周期内，在一个周期内，C充电吸收的电充电吸收的电能等于它放电发出的电能。能等于它放电发出的电能。7.5.3 7.5.3 电容的功率电容的功率第21页，共61页，编辑于2022年，星期二P P=0=0，电容元件不耗能电容元件不耗能（2 2）平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）P P为区别于有功功率，无功功率的单位定义为乏尔为区别于有功功率，无功功率的单位定义为乏尔为区别于有功功率，无功功率的单位定义为乏尔为区别于有功功率，无功功率的单位定义为乏尔(Var)Var)Var)Var)（3 3）无功功率无功功率无功功率无功功率Q QC C问题

17、与讨论问题与讨论问题与讨论问题与讨论1.电容元件在直流、高频电路中如何？电容元件在直流、高频电路中如何？2.电感元件和电容元件有什么异同？电感元件和电容元件有什么异同？直流时直流时C相当于开路，高频时相当于开路，高频时C相当于短路。相当于短路。L和和C上都存在相位上都存在相位正交关系正交关系正交关系正交关系，所不同的是，所不同的是L L上上电压超前电流电压超前电流电压超前电流电压超前电流，C C上上电流超前电压电流超前电压电流超前电压电流超前电压，二者具有，二者具有对偶关系对偶关系对偶关系对偶关系：L和和C都是都是储能元件储能元件储能元件储能元件；直流直流情况下情况下C相当相当开路开路开路开路

18、；L相当于相当于短路短路短路短路。第22页，共61页，编辑于2022年，星期二相量形式的基尔霍夫电流定律为：相量形式的基尔霍夫电流定律为：描述：任一瞬间流过电路任一节点的电流瞬时值为零，即：描述：任一瞬间流过电路任一节点的电流瞬时值为零，即：描述：任一瞬间流过电路任一节点的电流瞬时值为零，即：描述：任一瞬间流过电路任一节点的电流瞬时值为零，即：它说明，在正弦交流电路中，任一节点所连各支路电流相量的代数和为零。例：若以流出节点的支路电流相量取正号，流出取负号，则右图可表示为：7.6 7.6 基尔霍夫定律的相量形式基尔霍夫定律的相量形式7.6.1 7.6.1 基尔霍夫电流定律的相量形式基尔霍夫电流

19、定律的相量形式第23页，共61页，编辑于2022年，星期二7.6.2 7.6.2 基尔霍夫电压定律的相量形式基尔霍夫电压定律的相量形式描述：任一瞬间的任一回路中各段电压瞬时值的代数和为零，即：描述：任一瞬间的任一回路中各段电压瞬时值的代数和为零，即：描述：任一瞬间的任一回路中各段电压瞬时值的代数和为零，即：描述：任一瞬间的任一回路中各段电压瞬时值的代数和为零，即：相量形式的基尔霍夫电压定律为：相量形式的基尔霍夫电压定律为：它说明，在正弦交流电路的任一回路中，各段电压相量的代数和为零，其中与回路绕行方向相同的电压相量取正。反之取负。注意一点：基尔霍夫定律对电压、电流的有效值一般不成立，即：第24

20、页，共61页，编辑于2022年，星期二RLC串联电路RLC串谐电路复阻抗：其中：串谐电路欧姆定律：7.7.1 相量形式的欧姆定律及复阻抗相量形式的欧姆定律及复阻抗7.7.7 7 RLC 串联电路串联电路|Z|为复阻抗的模，称为阻抗，继表示了电路中电压与电流之间的大小关系；为复阻抗的辐角，称为阻抗角，它表示了电路电压与电流之间的相位关系。第25页，共61页，编辑于2022年，星期二设电路瞬时电流为：电路的瞬时功率为：7.7.2 电路的功率电路的功率（1 1）瞬时功率）瞬时功率则电路瞬时电流为：依据电路相量形式的欧姆定律：第26页，共61页，编辑于2022年，星期二电路有功功率即平均功率为：7.7

21、.2 电路的功率电路的功率（2 2）有功功率和功率因数）有功功率和功率因数由上式可知，交流电路中有功功率的大小，不仅与电路的电压、电流有效值的乘积有关，还与电压、电流的相位差的余弦成正比，cos称为功率因数。因RIC电路中只有电阻是耗能元件，所以：第27页，共61页，编辑于2022年，星期二无功功率：额定视在功率：7.7.2 电路的功率电路的功率（3 3）无功功率、视在功率）无功功率、视在功率功率因数：视在功率：关系：第28页，共61页，编辑于2022年，星期二根据KCL相量形式：当电感、电容、电阻三者并联时，如图：当电感、电容、电阻三者并联时，如图：G G为电导为电导式中：令：故：7.7.8

22、 8 RLC 并联电路并联电路Y称为电路的复导纳，G为电导，B为电纳第29页，共61页，编辑于2022年，星期二等效为一个复阻抗等效为一个复阻抗当两个复阻抗串联时，电路如图：当两个复阻抗串联时，电路如图：其中：根据相量形式的基尔霍夫定律分析可得：7.7.9 9 交流电路的一般分析方法交流电路的一般分析方法7.9.1 阻抗的串联阻抗的串联 对于N个复阻抗串联分析相同。第30页，共61页，编辑于2022年，星期二等效为一个复阻抗等效为一个复阻抗当两个复阻抗并联时，电路如图：当两个复阻抗并联时，电路如图：等效为一个复阻抗：7.9.2 阻抗的并联阻抗的并联 根据相量形式的基尔霍夫定律：对于N个并联：第

23、31页，共61页，编辑于2022年，星期二学习目标：学习目标：熟悉串联谐振电路产生谐振的条件，理解串谐电路的基本特性和频率特性，掌握串谐时电路频率和阻抗等的计算。7.10 电路的谐振电路的谐振谐振的概念谐振的概念 含有电感L 和电容C 的电路，如果无功功率得到完全的补偿完全的补偿完全的补偿完全的补偿，即端口电压和电流出现同相同相同相同相现象时，此时电路的功率因数coscos=1=1，称电路处于谐振谐振谐振谐振状态。谐振电路在无线电工程和电子测量技术等许多电路中应用非常广泛。谐振谐振串联谐振：串联谐振：串联谐振：串联谐振：L和C的串联并联谐振：并联谐振：并联谐振：并联谐振：L和C的并联第32页，

24、共61页，编辑于2022年，星期二由串谐电路复阻抗：据前所述，谐振时u、i同相，=0：电抗等于0时，必定有感抗与容抗相等：7.10.1 串联谐振串联谐振串谐条件由串谐条件又可得到串谐时的电路频率为：（1）串联谐振的条件第33页，共61页，编辑于2022年，星期二2.由于谐振时电路阻抗最小，所以谐振电流最大，并与外加电压同相。1.串谐时由于u、i同相，电路复阻抗为电阻性质，阻抗最小：3.电感的端电压与电容的端电压大小相等，且为外加电压的Q倍，相位相反，相互补偿：（2）串联谐振的基本特征4.谐振时，电阻仅供给电阻消耗的能量，电源与电路间是不发生能量交换的。第34页，共61页，编辑于2022年，星期

25、二7.10.2 串联谐振电路的频率特性与通频带串联谐振电路的频率特性与通频带1.回路阻抗与频率之间的特性曲线RLC串联电路的阻抗为：阻抗及其各部分用曲线可表示为：|Z|、R、X0RL LC C10|Z|由RLC串联电路的阻抗特性曲线可看出：电阻R R不随频率变不随频率变化化；感抗X XL L与频率成正比与频率成正比；容抗X XC C与频率成反比与频率成反比，阻抗|Z|在谐振之前呈容性（电抗为负值），谐振之后呈感性（电抗为正值），谐振发生时等于电阻谐振发生时等于电阻R R，此时电路阻抗为纯电阻性质纯电阻性质。第35页，共61页，编辑于2022年，星期二2.回路电流与频率的关系曲线RLC串谐电路谐

26、振时的电流电路谐振时，串谐电路中的电流达到最大，为了便于比较不同参数下串谐电路的特性，有：第36页，共61页，编辑于2022年，星期二 上式表示在直角坐标系中，即可得到I谐振特性曲线如下图所示：110 00I I0 0IQ小小Q大大 从I谐振特性曲线可看出，电流的最大值I0出现在谐振点0处，只要偏离谐振角频率，电流就会衰减，而且衰减的程度取决于电路的品质因数Q。即：Q Q大大电路的选择性好选择性好；Q Q小小电路的选择性差选择性差。第37页，共61页，编辑于2022年，星期二3.回路电流相位与频率的关系曲线 若输入电压的初相为0时，回路电流的初相等于阻抗相位的负值，如上式所示。电路的相频特性如

27、右图所示90900 0第38页，共61页，编辑于2022年，星期二4.通频带 在无线电技术中，要求电路具有较好的选择性，常常需要采用较高Q值的谐振电路。f00fI I0 0I1 但是，实际的信号都具有一定的频率范围，如电话线路中传输的音频信号，频率范围一般为3.4KHz，广播音乐的频率大约是30Hz15KHz。这说明实际的信号都占有一实际的信号都占有一定的频带宽度定的频带宽度。为了不失真地传输信号，保证信号中的各个频率分量都能顺利地通过电路，通常规定当电流衰减到最大值的最大值的0.7070.707倍倍时，所对应的一段频率范围称为通频带通频带B B。其中f2和f1是通频带的上、下边界。第39页，

28、共61页，编辑于2022年，星期二实践和理论都可以证明：可见通频带与谐振频率有关，由于品质因数 品质因数品质因数Q Q愈大，通频带宽度愈窄，曲线愈尖锐，电路愈大，通频带宽度愈窄，曲线愈尖锐，电路的选择性能愈好；的选择性能愈好；Q Q值愈小，通频带宽度愈大，曲线愈平坦，值愈小，通频带宽度愈大，曲线愈平坦，选择性能愈差；但选择性能愈差；但Q Q值过高又极易造成通频带过窄而使传值过高又极易造成通频带过窄而使传输信号不能完全通过，从而造成失真。输信号不能完全通过，从而造成失真。显然通频带B和品质因数Q是一对矛盾，实际当中如何兼顾二者，应具体情况具体分析。结论结论第40页，共61页，编辑于2022年，星

29、期二7.10.3 并联谐振并联谐振 串联谐振回路适用于信号源内阻等于零或很小的情况，如果信号源内阻很大，采用串联谐振电路将严重地降低回路的品质因素，使选择性显著变坏（通频带过宽）。这样就必须采用并联谐振回路。右图所示为并联谐振电路的一般形式，当电路出现总电流和路端电路同相位时，称电路发生并联谐振。（1 1）并联谐振电路的谐振条件并联谐振电路的谐振条件并联谐振电路的谐振条件并联谐振电路的谐振条件L-j j1 1Cj jR并谐条件为：并谐条件为：第41页，共61页，编辑于2022年，星期二（2 2）并联谐振电路的并联谐振电路的并联谐振电路的并联谐振电路的基本基本特征特征特征特征1.并联谐振发生时，

30、电路阻抗最大阻抗最大(导纳最小)，且 呈纯电阻性（理想情况r=0时，阻抗无穷大）；2.并联谐振发生时，由于阻抗最大，因此当电路中 总电流一定时，路端电压最大路端电压最大，且与电流同相。3.并联时电感、电容支路出现过电流现象过电流现象，其两支 路电流分别为电路总电流的Q倍；Q为电路的品质因数品质因数：两支路电流两支路电流:上述分析均是以等效的并联电路为研究对象。第42页，共61页，编辑于2022年，星期二（3 3）并联谐振电路的频率特性并联谐振电路的频率特性并联谐振电路的频率特性并联谐振电路的频率特性并联谐振电路的电压幅频特性幅频特性为：并联谐振电路的相频特性相频特性为：第43页，共61页，编辑

31、于2022年，星期二思考：思考：时时为什么是感性？为什么是感性？I问：在串联谐振电路中，何时电路呈感性、电阻性、容性？并联谐振电路的谐振特性曲线谐振特性曲线为：感性容性电阻性第44页，共61页，编辑于2022年，星期二7.11 三相交流电路三相交流电路 三相电路是由三相发电机提供的三相电源，三相发电机提供有效值相等、频率相同、初相互差120度的三个正弦电压。7.11.1 7.11.1 三相正弦交流电源三相正弦交流电源三相正弦交流电源三相正弦交流电源 由三相发电机产生的三个正弦电压表达式分别为：1.1.对称三相电源对称三相电源对称三相电源对称三相电源第45页，共61页，编辑于2022年，星期二

32、三相感应电压用波形图和相量图可分别表示为：u0TuAuBuCt120120120UBUAUC显然三个电压大小相等，频率相同，相位互差120。我们把三个最大值相等最大值相等，角频率相同角频率相同，彼此相位相位互差互差120120 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。第46页，共61页，编辑于2022年，星期二 发电机感应的对称三相交流电压用相量可表示为 由对称三相电压的波形图和相量图可看出：对称三相交流电在相位上的先后顺序称为相序相序。我们把相序A A B BC C称为正序正序或顺序；把C C B BA A称为负序负序或逆序。电力系统中通常采用正序。第47页，共61页，编辑于20

33、22年，星期二2.2.三相电源的连接方式三相电源的连接方式三相电源的连接方式三相电源的连接方式（1 1）三相电源的）三相电源的Y Y形连接形连接 下图所示电源的连接方式称为星形连接，或记为“Y”接。XZYN NB BC CA A 其中由电源绕组尾端公共连接点引出的导线称为中中线线(零线零线)，由电源绕组首端引出的导线称为相线相线(火线火线)图中电源绕组首端指向尾端的电压称为相电压相电压(即火线与零线之间的电压)。火线与火线之间的电压称为线电压。线电压。电源绕组这样连接后向外电路供电的方式称为三相四线制三相四线制。第48页，共61页，编辑于2022年，星期二XZYN NB BC CA A 从连接

34、图中可以看出，电源作Y型三相四线制向外供电时，可以向负载提供两种电压：火线与零线之间的电压相电压相电压和火线与火线之间的电压线线电压电压。那么这两种电压存在着什么样的关系呢？-UBUABUC-UBCUA-UCA我们以相量图进行分析：三个电源相电压总是对称的，而三线电压与相电压之间的关系为：显然三个线电压也是对称对称的。第49页，共61页，编辑于2022年，星期二-UBUABUC-UBCUA-UCA由相量图可以定量地分析出相、线电压之间的关系为：显然，线电压在数量上是与其相对应的相电压的1.732倍；在相位上超前相电压30电角。线电压与相电压的通用关系表达式：线电压与相电压的通用关系表达式：工农

35、业生产和日常生活中，多数用户使用的电压等级通常是：第50页，共61页，编辑于2022年，星期二 下图所示电源的连接方式称为三角形连接，或记为“”接。三相电源绕组首尾相连组成一个闭环，在三个连接点处向外引出三根火线，即构成连接。显然，电源绕组接时总有：线电压等于相电压！线电压等于相电压！只能向外电路提供一种电压。实际电源连成接时，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源绕组。因此，实际三相电源绕组作接时，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

36、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。XZYB BC CA AABC（1 1）三相电源的）三相电源的形连接形连接第51页，共61页，编辑于2022年，星期二7.11.2 三相负载的连接三相负载的连接1.1.负载的星形连接负载的星形连接 下图所示为电源和负载均为“Y”接的三相电路。N N ZAZBZCZLN NB BC CA AA A B B C C ZLZLZL对称三相电源绕组的相电压相电压Y Y接三相接三相负载阻抗负载阻抗输电线输电线阻抗阻抗负载端负载端线电压线电压负载端负载端相电压相电压线电流线电流若电路中ZL=0时，则UA=UA，且中线电压UNN=0。第5

37、2页，共61页，编辑于2022年，星期二对称三相负载的条件对称三相负载的条件即三相负载阻抗的即三相负载阻抗的模值和幅角均相等模值和幅角均相等对称对称Y Y形连接三相电路的分析与计算形连接三相电路的分析与计算ZZZABCNNZLZNZLZL电源电源相电压相电压相电压相电压火线上通过的电流称火线上通过的电流称为为线电流线电流线电流线电流负载中通过的电流称负载中通过的电流称为为相电流相电流相电流相电流中线电流中线电流中线电流中线电流Y Y接电路特点：接电路特点：接电路特点：接电路特点：相电流等于线电流！相电流等于线电流！相电流等于线电流！相电流等于线电流！中线电流中线电流中线电流中线电流第53页，共

38、61页，编辑于2022年，星期二ZZZABCNNZLZNZLZL 三相电路若输电线上阻抗不能忽略时，存在中点电压uNN，根据弥尔曼定理可得其相量计算式为：第54页，共61页，编辑于2022年，星期二 由于三相电路对称，所以式中分子为零，因此中点中点电压为零电压为零，即：此时各相负载中通过的电流：显然三个相(线)电流也对称对称，因此中线电流：从电流的观点来看，三相电路对称时中线相当于对称时中线相当于开路。开路。因此，在对称对称三相电路中，中线的有、无对电中线的有、无对电路无影响。路无影响。第55页，共61页，编辑于2022年，星期二2.2.负载的三角形连接负载的三角形连接 下图所示为电源“Y”接

39、，负载为形连接的对称三相电路。线电流线电流ANZLUABZLUBCZLUCABCZZZ相电流相电流 由于三相电路对称，所以三个相电流和三个线电流必然都是对称的。设:第56页，共61页，编辑于2022年，星期二对A、B、C三个结点分别列写KCL方程可得：ANZLUABZLUBCZLUCABCZZZ-IBCIAICA-IBIAB-IC 由相量图分析可得：三相线三相线电流也是对称的，在数量上是电流也是对称的，在数量上是对应相电流的对应相电流的1.7321.732倍，在相位倍，在相位上滞后对应相电流上滞后对应相电流3030电角电角。第57页，共61页，编辑于2022年，星期二 如果分析计算对称三相接电

40、路时，也用三相归结为一相的方法，应首先把接负载变换成Y接负载后才能进行。ANZLUABZLUBCZLUCABCZYZYZY其中：对称三相负载接时，只要将负载等效为Y接，其分析计算方法就可以依据前面所述进行。第58页，共61页，编辑于2022年，星期二7.11.3 三相电路的功率三相电路的功率负载对称对称时：三相总有功功率：星形接法时：又有和接法有和接法有无关系？无关系？三角形接法时：第59页，共61页，编辑于2022年，星期二 在三相负载对称条件下，三相电路的功率：注意有功功率的单位是瓦特瓦特 WW；无功功率的单位是乏尔乏尔 varvar;视在功率的单位是伏安伏安 VAVA。三相电路不对称时，

41、三相电路的功率：对称三相电路的瞬时功率是一个常量，即：显然三相不对称时，各相功率应单独计算然各相功率应单独计算然后进行叠加后进行叠加。第60页，共61页，编辑于2022年，星期二三相电路应注意的事项三相电路应注意的事项1.三相电源一般都是对称的，而且大多采用三相四线 制供电方式。2.三相负载有星形和三角形两种连接方式。其中Y形 连接且负载对称时：形连接负载对称时：3.负载不对称时，各相电压、电流应单独计算。4.三相电路的计算特别要注意相位问题注意相位问题。5.求电表读数时，可只算有效值，不算相位。6.三相三线制电路无论对称与否，其总有功功率均可 采用二瓦计法进行测量。第61页，共61页，编辑于2022年，星期二