三相正弦和非正弦周期电流电路

1、1电工电子技术电工电子技术第第3.73.7节节 三相正弦交流电路三相正弦交流电路23.7 三相正弦交流电路 three-phase circuit3主要内容主要内容 三相电的概念三相电的概念 三相电源联接方式：三角形、星形三相电源联接方式：三角形、星形 三相负载联接方式：三角形、星形三相负载联接方式：三角形、星形 三相电流电压计算三相电流电压计算 三相功率计算三相功率计算43.7.1 3.7.1 三相正弦交流电三相正弦交流电5定子定子AXYCBZSN 定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：A XB YC Z首端首端末端末端三线圈空间位置三线圈空间位置各差各差 120 o 转子装有磁极并以转子装有

2、磁极并以n的速度旋转的速度旋转 三个三个线圈中便产生线圈中便产生三个单相电动势。三个单相电动势。转子转子三相电动势的产生三相电动势的产生6三相电动势三相电动势三相电动势的特征：三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差 120 o240sin120sinsintEetEetEemZCmYBmXA)120sin(tEm7AE BE CE 三相电动势的相量关系三相电动势的相量关系0EEECBA 120EE120EE0EECBABeAeCeEm 8星形接法星形接法star connectionstar connectionACB NZZZ三角形接法三角形接法delt

3、a connectionACBZZZ3.7.2 三相电路的联接方式（电源或负载）三相电路的联接方式（电源或负载）9AuBuCuCCBNABNAAiCiBiNiCAuBCuABu中性线中性线neutral conductor中性点中性点neutral point 相线相线phase wire相电压相电压phase voltage相电流相电流phase current 线电压线电压line voltage线电流线电流line current三相电源的星形联结三相电源的星形联结10BNU ANU CNU ABU BCU CAU *线电压线电压=相电压相电压 3, 线电压领先于相电压线电压领先于相电压

4、30。 30 U3U30 U3UCNCABNBC 30U3UANABACCACBBCBAABUUUUUUUUU 线电压线电压plUU3 11三相电源的三相电源的三角三角形联结形联结12星形接法星形接法star connectionstar connectionACB NZZZ三角形接法三角形接法delta connectionACBZZZ负载也有两种接法负载也有两种接法:三相电路的负载联接三相电路的负载联接13思考思考三相电源与三相负载有几种接法？三相电源与三相负载有几种接法？514思考思考考虑负载对称与否考虑负载对称与否三相电源与三相负载有几种接法？三相电源与三相负载有几种接法？10何谓三相

5、负载负载对称？何谓三相负载负载对称？何谓三相负载负载不对称？何谓三相负载负载不对称？不对称负载不对称负载:三相负载的复阻抗不相等三相负载的复阻抗不相等CBAZZZ 对称负载对称负载:三相负载的复阻抗相等三相负载的复阻抗相等CBAZZZ15三相电路的分析方法三相电路的分析方法笔记笔记目的：求三相电路中的电压、电流、功率目的：求三相电路中的电压、电流、功率思路：化三相交流电路为单相交流电路思路：化三相交流电路为单相交流电路确定三相电源的电压确定三相电源的电压搞清三相负载和三相电源的连接方式搞清三相负载和三相电源的连接方式确定每相负载的相电压，求每相负载的相电流确定每相负载的相电压，求每相负载的相电

6、流求三相负载的线电压、线电流、功率求三相负载的线电压、线电流、功率16注意注意几种典型情况下电压、电流、功率的特点几种典型情况下电压、电流、功率的特点中线的作用中线的作用173.7.3 三相电路分析三相电路分析18lpII CNCBNBANAIIIIII ACBNZZZNiANiCNiBNi相电流相电流=线电流线电流* CNBNANNIIII NI : 零线电流零线电流AiCiBi3.7.3.1 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路19*线电压线电压=相电压相电压 3, 线电压领先于相电压线电压领先于相电压30。ACBNZZZANU ABU CNU BNU CAU BCU 30 U3U

7、30 U3UCNCABNBC 30U3UANABBNU ANU CNU ABU BCU CAU 20 1201200PCPBPAACBAUUUUUUUZZZZZ为参考正弦量为参考正弦量以以设设 1201201201200ZUZUZUIZUZUZUIZUZUZUIPPCCCPPBBBPPAAA可省中线可省中线,三相三线制三相三线制0 NI0 NNU等电位点等电位点1对称负载星形联接的三相电路对称负载星形联接的三相电路21解解:).tsin().tsin(i).tsin().tsin(i).tsin(i.ZUI.ZtVsinuUoocooBoAOAAAOAAA9662221201532221173

8、222120153222153222153221531022200220 例例1:，并画向量图。，并画向量图。求各相电流，中线电流求各相电流，中线电流电源对称电源对称。形负载对称，形负载对称，一一)tsin(ujZYAB 30238086 AI IC BI UC UA UB 22结论结论:1.:1.忽略端线阻抗和中线阻抗，对称负载星形忽略端线阻抗和中线阻抗，对称负载星形联接时，线电流等于相电流，负载相电压等于电源联接时，线电流等于相电流，负载相电压等于电源相电压且负载相电压总是对称的。相电压且负载相电压总是对称的。 2.2.三相负载对称时，相电流也对称，中线电三相负载对称时，相电流也对称，中线

9、电流等于零，此时中线不起作用。流等于零，此时中线不起作用。笔记笔记对称负载星形联接对称负载星形联接23不对称负载不对称负载:三相负载的复阻抗不相等三相负载的复阻抗不相等CBAZZZ 各单相负载分配不均匀或不同时用电各单相负载分配不均匀或不同时用电电力系统发生故障电力系统发生故障解解:A.j.IIIIZII ,IOCBANCCBA871427217710131412011120220 不变；不变；例例2:。求求各各相相电电流流，中中线线电电流流。，上上例例中中， 2086CBAZjZZ向量图向量图?2不对称负载星形联接的三相电路不对称负载星形联接的三相电路24结论结论: :三相负载不对称切中线存

10、在，三相负载不对称切中线存在，负载的三相电压仍然对称，但三相负载的三相电压仍然对称，但三相电流不对称，中线电流不等于零。电流不对称，中线电流不等于零。不对称负载星形联接（有中线）不对称负载星形联接（有中线）笔记笔记对比星形联接有中线与无中线电压，考虑中线的作用？对比星形联接有中线与无中线电压，考虑中线的作用？中线作用：使星形联接的不对称负载的相电压对称。中线作用：使星形联接的不对称负载的相电压对称。25ARCRBRANCBNAiCiBiNi例例3:。电压电压及中线电流。电灯额定及中线电流。电灯额定载电流载电流。求：负载相电压，负。求：负载相电压，负，已知：已知：VRRRVUCBAP220108

11、4220 26解解:A.IIIIARUIA.RUIARUIUUUCBANCCCBBBAAACBA 89887301202210120220120527812022005540220120220120220022027BUAUCUAI CIBINI AI CIBINI CIBI28例例 4 4 ：在例：在例 3 3 中（中（ 1 1 ）一相短路（）一相短路（ 2 2 ）一）一相短路且中性线断开求各项负载电压相短路且中性线断开求各项负载电压解解相不受影响。相，相断路，相线断开很大，将使CBAAIRAA 0) 1 (超过额定值，不允许。,150380,150380, 0)2(CACBABAUUUUU

12、29例例 5 5 ：在例：在例 3 3 中（中（ 1 1 ）一相断路（）一相断路（ 2 2 ）一相断路且中性线断开求各项负载电压一相断路且中性线断开求各项负载电压解解相不受影响。相不受影响。相，相，相断路，相断路，CBA)1(。定电压，不能正常发光定电压，不能正常发光额额，两个电灯端电压低于，两个电灯端电压低于电压为电压为串联承受串联承受，电路为单相电路，电路为单相电路，BCUCB )2(30例例 6 6 ：在例：在例 3 3 中仅中性线断开求各项中仅中性线断开求各项负载电压及中性线电压。负载电压及中性线电压。解解:受损害。相，相电压不足，V220CBAV88.265UV98.13088.26

13、5UUUV85.250UV99.13385.250UUUV1 .156UV69. 31 .156UUUV89. 86505.10j22.64)R1R1R1()RURURU(URCNNCCNRBNNBBNRANNAANCBACCBBAANN31 UUpl 特点：线电压特点：线电压=相电压相电压AiBiABiCAiBCiCiCAuABuBCuACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACA3.7.3.2负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路32各电流的计算各电流的计算CACACABCBCBCABABABZUIZUIZUI 相电流相电流BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII 线电

14、流线电流AiBiABiCAiBCiCiCAuABuBCuACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACA33ZUIIIIlPCABCAB Z ZABAB=Z=ZBCBC=Z=ZCACA=Z=Z，各相电流有效值相，各相电流有效值相等，相位互差等，相位互差120? 120? 。有效值为：。有效值为： UUpl 30I3Ipl1对称负载三角形联接的三相电路对称负载三角形联接的三相电路34，逐相计算。，逐相计算。但但CABCABlPCABCABZZZUUUUU ,例例7:）事事故故分分析析。）求求各各电电流流（。，在在右右图图电电路路中中，2(;138034VUjZZZPCABCAB AiBiABiC

15、AiBCiCiCAuABuBCuACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACA2不对称负载三角形联接的三相电路不对称负载三角形联接的三相电路35解解:(1)设设AIIAIIAIIAIIAIIAjZUIUACABABAABCAABBCABABAB 1 .536 .1311209 . 66 .1371209 .666 .1313031 .83761209 .156761209 .3676340380038036(2)A,B 相短路相短路: 线线 B 线通过大电流熔丝线通过大电流熔丝熔断，无电流流过。熔断，无电流流过。不不受受影影响响。，及及但但，相相断断路路：CABCCBCBCAAABIIIII

16、IIIBA 0,A线断开线断开: BC相不受影响。相不受影响。AB 相及相及CA相负载串联接相负载串联接 B 线和线和 C 线。相电线。相电压相电流减小，两相如不对称，分压压相电流减小，两相如不对称，分压不同。不同。37负载对称时：负载对称时：cos3ppIUP CBAPPPP一。三相总有功功率：一。三相总有功功率：每相功每相功率因数角率因数角 3plplIIUU星形接法时：星形接法时： 3 plplIIUU三角形接法时：三角形接法时：cos3llIUP 三相电路的功率三相电路的功率38二。三相总无功功率二。三相总无功功率 ( ( 对称负载对称负载) ) ： sin3sin3llPPCBAIU

17、IUQQQQ三。三相总视在功率明显的力量三。三相总视在功率明显的力量 ( (对称负载对称负载) ) ：llPPIUIUQPS3322 四。三相功率因数力量因素四。三相功率因数力量因素 ( (对称负载对称负载) ) ：llIUPSP3cos 39例例8:。的的有有功功功功率率，求求星星形形和和三三角角形形负负载载线线电电压压，电电源源三三相相负负载载对对称称，每每相相PVUjZl38086 6 . 01 .53coscos1 .531086 jZ解解:KWIUPAIIAZUIVUUKWIUPAZUIIVUUllPlPPlPllYPPllP26cos38 .65338380:)2(96. 8cos

18、3222203)1( 三三角角形形星星形形：YYSSQQ33 理理功率是星形的三倍。同功率是星形的三倍。同，三角形负载的有功，三角形负载的有功结论：在同一线电压下结论：在同一线电压下40 不是正弦波不是正弦波按周期规律变化按周期规律变化3.8 非正弦周期交流电路非正弦周期交流电路41主要内容主要内容 非正弦周期信号，及其分解非正弦周期信号，及其分解 非正弦周期信号的有效值、平均值、平均非正弦周期信号的有效值、平均值、平均功率功率 非正弦周期电路的计算非正弦周期电路的计算42半波整流电路的输出信号半波整流电路的输出信号非正弦周期交流信号非正弦周期交流信号43计算机内的脉冲信号计算机内的脉冲信号 Tt44基波（和原基波（和原函数同频）函数同频）二次谐波二次谐波（ 2 2 倍频）倍频）直流分量直流分量高次谐波高次谐波22t)1t)10Amsin(2f mfsin()(AAtf.)sin(10kkkmtkAAf非正弦周期交流信号的分解非正弦周期交流信号的分解45周期性方波周期性方波的分解的分解tttt基波基波直流分量直流分量三次谐波三次谐波五次谐波五次谐波七次谐波七次谐波例例4