不对称三相电路的分析-2.ppt

不对称三相电路的分析 在三相电路的构成中，只要有任意一部 分出现不对称的情况，就称为不对称三相电 路。例如，三相负载中的三个负载不完全相 等，三相电源出现个别相电源短路或开路等 现象，此时，都会形成不对称三相电路。 三相电路不对称的原因 常见的不对称三相电路是指三相负载不对 称，即ZAZB ZC，或者YAYB YC 。 在电力系统中除三相电动机等对称三相负 载外，还有许多由单相负载组成的三相负载。 人们尽可能把它们平均分配在各相上，但往往 不能完全平衡，而且这些负载不都是同时运行 的。当三相系统发生故障时也会引起不对称。 典型的不对称三相电路 (1) 某 相 负 载 开 路 （a）A相开路电路图 (b)相量图 如图 (a)所示的A相开路电路。则此时电路完全变 成一个串联的回路。两相负载承受的电压为BC线电压 的一半。由图(b)中的相量图可见中点位移的位置。这 种现象对于负载用户来说，电压幅值减小了，一般不 会对用户的负载造成很大程度的损坏。 典型的不对称三相电路 (2) 某相负 载短路 (a) A相短路电路 (b) 相量图 如图 (a)所示为A相短路电路。此时两个中点NN 直接被一 相电压连起来，造成另外两相的负载直接承受线电压幅值。由 图(b)中的相量图可见，中点位移直接接到三角形的顶点。这种 情况往往会造成负载在很大程度上损失。为避免出现上述不对 称情况，需采取必要的措施，使电力系统的安全运行有充分的 保障。 不对称星形连接的三相电路 UA - + YA UB - + YB UC - + YC S B A C NN IA IB IC INZN （Y Y A A+ + + Y YB B Y YC C ） U UN N N N Y YA A Y YB B Y YC C + + + + U UA A U UB B U UC C = 典型的不对称三相电路 (3) 不对称星形负载的相电压(S断开) 开关S断开时，由节点电压法分析可知： 各相电压为各相电压为 U U ANAN = =U U A A U UN N N N U U BNBN = =U U B B U UN N N N U U CNCN = =U U C C U UN N N N + + + + Y YA A U U N N N N = = Y YB B Y YC C + + + + Y YA A Y YB B Y YC C U UA A U UB B U UC C 0 UA - + YA UB - + YB UC - + YC S B A C NN IA IB IC INZN 各相电压为各相电压为 U U ANAN = =U U A A U UN N N N U U BNBN = =U U B B U UN N N N U U CNCN = =U U C C U UN N N N IA= IB= IC= U U ANAN Z ZA A U U BNBN Z ZB B U U CNCN Z ZC C 不对称星形连接负载的相量图 N N N N U UA A U UB B U UC C U U N N N N U U ANAN U U BNBN U U CNCN 中性点位移 UA - + YA UB - + YB UC - + YC S B A C NN IA IB IC INZN 中线电流为 IN= IA+IB +IC 当合上开关S，即 接上中线时，如果ZN0 ，则可强使UNN =0。 此 时尽管电路不对称，但 各相保持独立，各相负 载的相电压对称。因此 在负载不对称时中线的 存在是非常重要的。 结论 负载不对称而又没有中线时，负载的相 电压就不对称。当负载的相电压不对称时， 势必引起有的相的电压过高，高于负载的额 定电压；有的相的电压过低，低于负载的额 定电压。这都是不容许的。三相负载的相电 压必须对称。 例2 求负载相电压、负载电流及中线电流 。 I I N N 负载为电灯组，在额定电压下其电阻分别为RA=5 ，RB=10，RC=20。（灯泡的额定电压为220V ） 已知电路 如图所示，电 源电压对称， 每相电压 Up=220V； 例2 求负载相电压、负载电流及中线电流。 解： 在负载不对称而有中线的情况下，负 载相电压和电源相电压相等，也是对称的，其 有效值为220V。 I I N N 例2 求解过程 各相电流为： IA= UA/RA=220 0 。/5=44 0。A IB= UB/RB=220 -120 。/10=22 -120。A IC= UC/RC=220 120 。/20=11 120。A 中线电流为: IN= IA+IB +IC= 44 0 。+22 -120。+ 11 120。 =27.5-j9.45=29.1 -19 。A 在上例中如果 （1）A相短路而有中线时； （2）A相短路而中线又断开时。 分析过程（1）A相短路而有中线时； 解： （1）此时A相短路电流很大，将A 相中的熔断器熔断，而B相和C相未受影响， 其相电压仍为220V。 分析过程 （2）A相短路而中线又断开时 。 （2）此时负载中点N即为A，因此负载各相电压 为： UAR=0 UBA =380V UCA =380V 可见，B、C两相电压都超过电灯额定电压，这 是不 容许的。 中线的作用 中线的作用就在于使星形连接的不对称负 载的相电压对称。为了保证负载的相电压对称 ，就不应让中线断开。因此，为防止误动作， 规定中线内不允许接入熔断器或闸刀开关。 应用：三相电路接零保护系统 三相电路系统的用电安全保护接零 (a)工作零线兼作保护零 线 图(a)为一般的接零保 护，以工作零线兼作 保护零线。工作原理 ：在当电路的某相带 电部分触及设备外壳 时，通过外壳形成该 相对零线的单相短路 （称碰壳短路），此 时，短路电流很大可 以使线路上保护装置 迅速动作，切断电源 。 UA - + UC - + R1R2 A B C N UB - + UC - + R1R2 A B C N UB - + UA - + 三相电路系统的用电安全保护接零 ( b) 重复接地保护 图（b）为重复接地 保护，在进入用户端 ，一处或多处通过接 地装置再次与大地连 接，接地电阻R2很小 。该装置除可以起到 图(a)的保护作用之外 ，还可以使在零线断 线、相线零线接错时 所产生的危险能够快 速反应而断电保护。 UC - + R1R2 A B C N UB - + (c)专用保护线 三相电路系统的用电安全保护接零 图（c）为专用保护线 。从电源的中性点处直 接接出一根专用保护线 到用户。它是目前国际 上流行的三相电路保护 系统，称为三相五线制 保护系统。我国也开始 逐渐采用这种三相五线 制。不过多数情况下仍 然采用图(a)或图(b)的 方法。 UA - + 三相电路小结1 三相电源的两种联接方法： 1.星形接法：UL= 3UP ，且线电压比相应 相电压超前300。 2.三角形接法： UL= UP 。 三相负载的两种联接方法： 1.星形接法：UL= 3