第十一章三相电路课件.ppt

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1、第十一章三相电路第1页，此课件共36页哦11-1三相电路三相电路 一、三相电路有关概念和关系一、三相电路有关概念和关系 1 1、三相电源（对称三相电源）、三相电源（对称三相电源）由由三个三个幅值相等、频率相同、相位彼此相差幅值相等、频率相同、相位彼此相差1200的的正弦电源正弦电源，按照一定接线方式，所形成的按照一定接线方式，所形成的一组电源一组电源称为称为对称三相电源对称三相电源（以后若（以后若无特别说明，三相电源均指对称三相电源）。无特别说明，三相电源均指对称三相电源）。uAuBuC第2页，此课件共36页哦（1）三相电源表达式：（2 2）三相电源的接线：）三相电源的接线：三相电源的接线只有

2、两种接线形式：三相电源的接线只有两种接线形式：Y Y形和形和形。形。Y形连接：形连接：三个相电源的尾端（负极三个相电源的尾端（负极X、Y、Z）连接在一起，而三个）连接在一起，而三个首端（正极首端（正极A、B、C）对外引出。）对外引出。Y形连接形连接存在存在中性点中性点N和中和中性线。性线。第3页，此课件共36页哦（3 3）相序和相量图）相序和相量图 形连接：形连接：三个相电源依次首尾相连，从三个首端（三个相电源依次首尾相连，从三个首端（A A、B B、C C）向外引）向外引出。出。特别说明：特别说明：*Y Y接接必须是三尾相接形成中性点必须是三尾相接形成中性点N N；*接接必须是必须是首尾相接

3、首尾相接，一但接错，即会形成很大的，一但接错，即会形成很大的 环路电流，足以烧毁电源环路电流，足以烧毁电源 。A A超超前前B B 120120，B B超超前前C C 120120，同同时时C C超超前前A A 120120称称为为正正相相序序，简称，简称正序正序。第4页，此课件共36页哦 A A滞滞后后B120B120，B B滞滞后后C120C120，同同时时C C滞滞后后A A 120120称为称为负相序负相序，简称，简称负序负序。正序相量图正序相量图负序相量图负序相量图 相序很重要相序很重要，在交流电动机中，其相序的方向就代表了电动机的，在交流电动机中，其相序的方向就代表了电动机的旋转方

4、向。当相序改变时，电机的旋转方向也就改变了，实现旋转方向。当相序改变时，电机的旋转方向也就改变了，实现电机反电机反向向的的办法是将任意两相电源线对调即可办法是将任意两相电源线对调即可。第5页，此课件共36页哦（4）电力系统为什么要用三相电源？电力系统为什么要用三相电源？三相发电机和三相电动机制造简单，成本低。三相发电机和三相电动机制造简单，成本低。三相电动机运行平稳，不易振动，且无电火花。三相电动机运行平稳，不易振动，且无电火花。三相电的传输，转换方便，损耗小。三相电的传输，转换方便，损耗小。由由三相电源三相电源和和三相负载三相负载组成的电路称为三相电路。组成的电路称为三相电路。三相负载：三相

5、负载：三个负载按照一定接线方式连接成的一组负载。当三个三个负载按照一定接线方式连接成的一组负载。当三个负载负载阻抗相等阻抗相等时，称为三相对称负载，当三个时，称为三相对称负载，当三个负载阻抗不全相等负载阻抗不全相等时，称为时，称为三三相不对称负载相不对称负载。接线方式也只有两种：。接线方式也只有两种：Y Y接接和和接接。2、三相电路：、三相电路：第6页，此课件共36页哦二、有关名词和概念二、有关名词和概念中性点中性点 Y接的接的公共点公共点N点点。三相四线制中连接。三相四线制中连接电源中性点电源中性点N N和和负负载中性点载中性点NN的导线称为中性线，俗称零线的导线称为中性线，俗称零线。指指A

6、、B、C三根三根相线相线，三相四线制的（俗称），三相四线制的（俗称）火线火线。端线端线线电压线电压 端线和端线之间的电压，端线和端线之间的电压，线电流线电流流过端线的电流，流过端线的电流，相电压相电压 三相中每相的电压，三相中每相的电压，Y接指接指 接指接指 相电流相电流 流过每相电源（或负载）的电流。流过每相电源（或负载）的电流。第7页，此课件共36页哦11-2 11-2 线电压线电压(电流电流)与相电压与相电压(电流电流)的关系的关系 一、一、Y Y接三相电源接三相电源中电压、电流间关系中电压、电流间关系 设相电压为：线电压：第8页，此课件共36页哦结论：结论：相电压对称则线电压亦对称，且

7、相电压对称则线电压亦对称，且Y Y接时：接时：即即：线电压有效值为相电压有效值的：线电压有效值为相电压有效值的 倍，倍，相位超前相位超前相应相电压相应相电压30 0；反过来，如果知道；反过来，如果知道 应该也能很快求出来。应该也能很快求出来。结论：结论：Y Y接：线电流接：线电流=相电流相电流 线电流：第9页，此课件共36页哦二、接三相电源三相电源中电压、电流间关系中电压、电流间关系线电压线电压=相电压相电压 电流关系电流关系:以以A相相电流相相电流 为参考相量，设：为参考相量，设：结论：结论：相电流对称，则线电流亦对称，且接法时，线电流有效值=相电流有效值，相位滞后相位滞后相应相电相应相电流

8、流 30.线电压=相电压。第10页，此课件共36页哦11-3对称三相电路的计算对称三相电路的计算 由由三相电源三相电源和和三相负载三相负载组成的电路称为组成的电路称为三相电路三相电路。当电源为三。当电源为三相对称电源，负载也为三相对称负载（三相负载相等）时，称为相对称电源，负载也为三相对称负载（三相负载相等）时，称为三三相对称电路相对称电路；当电源为三相不对称电源，或负载为三相不对称负载，；当电源为三相不对称电源，或负载为三相不对称负载，或都不对称时，称为或都不对称时，称为三相不对称电路三相不对称电路。通常所说的通常所说的三相不对称电路三相不对称电路指的是指的是：电源对称，而负载不对称的三：电

9、源对称，而负载不对称的三相电路。相电路。三相电路按照电路的接线方式分为四种：三相电路按照电路的接线方式分为四种：1、Y Y一一Y接接 三相四线线制三相四线线制：三相电源有：三相电源有四根传输线四根传输线三相四线三相四线制。制。一、三相电路的形式一、三相电路的形式第11页，此课件共36页哦uAuCuBZAZCZB2、Y一接：第12页，此课件共36页哦3、一Y接 4、一接 第13页，此课件共36页哦二、对称的三相电路的计算二、对称的三相电路的计算1 1、三相四线制、三相四线制Y Y一一Y连接系统连接系统（有中线）（有中线）已知：三相对称电源UA=220V，三相对称负载ZA=ZB=ZC=25+j35

10、，线路阻抗Zl=ZN=5+j5，求线电流IA和负载相电压我们可以用结点电压法求解！即：即：可得：可见：可见：对称Y-Y接三相电路中，电源中性点N和负载中性点N为等电位点，中线电流恒为0。如图取参考结点，则独立结点N的结点电 为：第14页，此课件共36页哦此时，三相电路可化为三个单相正弦电路。以A相为例：以 为参考相量，即设：，则：同理可得B、C两相电流：可以验证：第15页，此课件共36页哦求负载相电压、线电压求负载相电压、线电压：所以可得所以可得A相负载相电压相负载相电压：已知：A相负载线电压为相负载线电压为：如果题目给出的条件是电源电压有效值，要求求解负载电流、相电压和线电压，意味着只求出其

11、有效值即可，没必要分别求出一个个相量形式。以上是从理论上分析了对称三相电路的特点，从而希望得到这类电路的分析方法。下边将只求电压电流有效值的简便的求解过程写一下：第16页，此课件共36页哦解：解：由于是对称三相电路，所以电源中性点和负载中性点为等电位点，可用导线连接，电路可化为单相正弦电路。负载相电压为：负载的线电压：小结：小结：对称三相四线制电路，N、N等电位。因此三相可归单相算。中线电流为0，这条中线不起作用。理论上可以拿去，变成三相三线制，但实际Y形电网中，中线即使无电流，也必须接上。目的在后边三相不对称电路中再说明原因。Y形连接，负载线电压=相电压。第17页，此课件共36页哦2 2、Y

12、一一接三相电路计算接三相电路计算 已知电源电压和负载及线路阻已知电源电压和负载及线路阻抗，抗，求求负载的负载的相电流、线电流、相电流、线电流、相电压、线电压相电压、线电压。办法是：办法是：将接的负载Z通过-Y变换，化为Y接：N、N为等电位点，对称三相电路可化为单相电路计算。为等电位点，对称三相电路可化为单相电路计算。求负载相电流：求负载相电流：所以得相电所以得相电流：流：和电源电流的相量关系相同。第18页，此课件共36页哦3 3 一一Y接三相电路计算接三相电路计算 思路：思路：将电源化为将电源化为Y接电源。接电源。等效的等效的Y接三相电源的相电压如何求呢？接三相电源的相电压如何求呢？相当于给定

13、了三相相当于给定了三相电源的线电压。电源的线电压。通常只是给出电源的线电压通常只是给出电源的线电压，比如：已，比如：已知三相对称电源知三相对称电源线电压为线电压为380V380V，并不给出电，并不给出电源是什么接法。我们可以根据解题的方便，源是什么接法。我们可以根据解题的方便，化为方便的接法。比如化为方便的接法。比如直接转化直接转化为三个为三个220V220V的星形接法的星形接法。转化为对称三相电路的转化为对称三相电路的YY接。接。第19页，此课件共36页哦4、一一接线三相电路计算接线三相电路计算*均化作均化作Y Y形；形；*而后化为单相来计算；而后化为单相来计算；*利用对称性或线电流（压）、

14、相电流（压）关系来求待求量。利用对称性或线电流（压）、相电流（压）关系来求待求量。例例1 1P307，图示三相对称电路，已知图示三相对称电路，已知 Z=19.2+j14.4Z=19.2+j14.4，Z ZL L=3+j4=3+j4，对，对称电源称电源线电压线电压U UABAB=380V=380V。求负载端线电压、线电流；求负载端线电压、线电流；再求一下负载再求一下负载相电流，并讨论线电流、相电流关系。相电流，并讨论线电流、相电流关系。电源不论是何接法，全部转化电源不论是何接法，全部转化（画作）为（画作）为Y形接法。形接法。解：解：先认识电路：先认识电路：*电源对称；电源对称；*负载对称负载对称

15、 为为接法；接法；*线路阻抗对称。线路阻抗对称。将将负载负载Y Y形负载形负载 设：设：则线电流为：则线电流为：第20页，此课件共36页哦则：负载线电流为IL=17.09A 求负载线电压（先求负载相电压）A相负载相电压为：所以负载线电压为：负载相电流：第21页，此课件共36页哦练习题：练习题：对称三相电路如图所示，已知 ，求负载中各电流相量。解：解：由已知条件得：则A相电压为：根据对称性：()oABtu30 cos3802+=w第22页，此课件共36页哦例例2、已知三相对称电路，UAN=220V，Z1=5+j5，Z2=15+j15，求各电压表电流表读数。解：解：将Z2负载转换为Y形：此时N、N

16、为等电位点，则：负载相电压 UAN ：电压表的读数为：电流表 的读数I2A2或者：第23页，此课件共36页哦练习题：练习题：图示电路中，Z1=(6+j8)，Z2=j50，ZN=(1+j2)，对称三相电源线电压为380V，求负载各相的相电流、线电流及电源的线电流。负载Z2等效为Y形负载；计算I1、I2，I：N1、N2均和N为等电位点，故设：则：则：负载Z2相电流I3：或者：或者：第24页，此课件共36页哦11-4不对称三相电路的概念不对称三相电路的概念一、星接无中线情况（开关一、星接无中线情况（开关K打开）打开）何为不对称三相电路？指何为不对称三相电路？指电源对称电源对称，而，而负载不对称负载不

17、对称的三相电路。的三相电路。其中：其中：以以N为参考结点，用结点法求为参考结点，用结点法求 ：相量图NABCN第25页，此课件共36页哦NABCN说明：说明：*三相不平衡（不对称时，三相不平衡（不对称时，N、N不重合，负载不重合，负载中性点中性点N发生偏移发生偏移。*负载上负载上各相电压不相等各相电压不相等，影响正常工作。，影响正常工作。分析计算各相电流的方法：分析计算各相电流的方法：先计算先计算计算各相负载相电压：计算各相负载相电压：+计算各相电流：计算各相电流：电流对电流对称吗？称吗？第26页，此课件共36页哦二、有中线情况（开关二、有中线情况（开关K闭合）闭合）由于由于ZN=0，所以强制

18、，所以强制 此时：此时：中线上有电流中线上有电流IN；各相负载上的相电压被强迫为各相负载上的相电压被强迫为对称电压（电源相电压）；对称电压（电源相电压）；IAIBIC，因此：因此：在三相在三相Y接有中线（三相四线）系统中，各相之间互不影响，可分接有中线（三相四线）系统中，各相之间互不影响，可分别化为单相正弦电路计算。别化为单相正弦电路计算。可得结论：可得结论：在存在单相负载的供电系统中，必须采用三相四线制；在存在单相负载的供电系统中，必须采用三相四线制；否则：一旦三相负载不平衡，各相负载电压不为否则：一旦三相负载不平衡，各相负载电压不为220V220V，有的，有的负载因电压低，无法正常工作，而

19、有的负载则可能烧毁。负载因电压低，无法正常工作，而有的负载则可能烧毁。中线上不允许安装开关和保险丝（熔断器）确保中线畅通；中线上不允许安装开关和保险丝（熔断器）确保中线畅通；中线上有中线上有电流流过（中线电流不为电流流过（中线电流不为0 0）。）。第27页，此课件共36页哦例题例题1、page309：例12-3图示电路为相序指示器，设：图示电路为相序指示器，设：，试说明如何确定相序？，试说明如何确定相序？解：解：设接电容设接电容C的一相为的一相为A相相，则电路即为右图：，则电路即为右图：A 取 ，求 ：BC即：画相量图：画相量图：第28页，此课件共36页哦NBCAN可见：可见：当接电容当接电容

20、C的一相设为的一相设为A相时，相时，UBN UCN。由相量图可知：由相量图可知：当设定接电容当设定接电容C的一相为的一相为A相时，相时，灯泡较亮灯泡较亮的一相，就为的一相，就为B相相；而而灯泡较暗灯泡较暗的一相，就为的一相，就为C相相。由此可确定出相序。由此可确定出相序。可以通过计算验证：可以通过计算验证：在实际使用中要注意什么？在实际使用中要注意什么？另两相均用一个普通另两相均用一个普通220V灯泡行吗？灯泡行吗？第29页，此课件共36页哦三、整体不对称，局部对称三相电路的计算三、整体不对称，局部对称三相电路的计算例题例题2、图示电路，求开关图示电路，求开关K闭合前后两电闭合前后两电流表读数

21、。线电压为流表读数。线电压为380V，Z=30+j40，R=100 。解：解：K断开时是对称三相电路：I1=I2 。K闭合时，为整体不对称，但局部对称的三相电路。闭合时，为整体不对称，但局部对称的三相电路。思考一下解题思路？思考一下解题思路？设：，则：A1A2所以所以K闭合后电流表闭合后电流表 、的读数分别为的读数分别为4.4A和和6.15A。第30页，此课件共36页哦A1A2再比如图示电路，求电流表 、读数。A第31页，此课件共36页哦11-5三相电路的功率三相电路的功率一、对称三相电路的功率计算一、对称三相电路的功率计算1、三相瞬时功率p(t)：设：设：则：则：可得：第32页，此课件共36

22、页哦表明：表明：对称三相电路任意时刻的瞬时功率总是一个常量，其值就是平均功率。因此，三相电机运转很平稳。2、有功功率（平均功率）、有功功率（平均功率）3、无功功率、无功功率第33页，此课件共36页哦例题例题1、对称三相电源U l=380V，两组负载分别为Y接和接，且 Z =30+j40，Z Y=40+j30，求三相功率P。解：解：P=PY+P最简便的办法是什么？最简便的办法是什么？所以：P=PY+P=7521.6 W思考一下思考一下，还有什么方法可以求得 P和 Q？第34页，此课件共36页哦二三相功率的测量二三相功率的测量1、回顾功率表（瓦特计）、回顾功率表（瓦特计）功率表读为：2、三瓦计法测

23、三相电路功率、三瓦计法测三相电路功率 （适用于三相四线制负载系统）说明：如果负载对称，则三个表的读数相同，可只用一只表测一次即可，总功率为其三倍；如果负载不对称，一般情况下，须则三次，其和为总功率；若：ZA=3+j4，ZB=3+j4，ZC=3j4，负载不对称，三个功率相等吗？3、两瓦表法测三相功率、两瓦表法测三相功率第35页，此课件共36页哦接线接线：3、两瓦表法测三相功率、两瓦表法测三相功率 两表公共端均接某一相线，三相总功率为：P=P1+P2 。说明说明：*可为三相三线，亦可为三相四线制，负载对不对称均可；*负载Y接或接均可，不涉及负载内部；*其中任意一只表的读数没有任何意义，但两者之和为总功率；*每只表的读数可为正值，也可为负值，求和时应带符号相加；*如果负载对称，两表的读数应分别为：证明过程证明过程见教材page257。第36页，此课件共36页哦