三相电路详解

1、精选课件1第第1212章章 三相电路三相电路12.1 12.1 三相电源三相电源12.2 12.2 对称三相电路对称三相电路 12.3 12.3 不对称三相电路示例不对称三相电路示例 12.4 12.4 三相电路的功率三相电路的功率 基本概念基本概念重点，熟练掌握重点，熟练掌握重点，熟练掌握重点，熟练掌握掌握掌握精选课件2学习方法：学习方法：复杂交流电路的一种特殊形式。复杂交流电路的一种特殊形式。1. 交流电路的分析方法交流电路的分析方法2. 特殊性：对称电路的简化（抽单相计算）特殊性：对称电路的简化（抽单相计算）精选课件3一、对称三相电源的产生一、对称三相电源的产生12.1 12.1 三相电

2、源三相电源三个感应电压的关系三个感应电压的关系角频率，最大值相等角频率，最大值相等相位互差相位互差120 对称三对称三相电源相电源A、B、C三端称为始端，三端称为始端，X、Y、Z三端称为末端。三端称为末端。NSIw wAZBXCY三相同步发电机示意图三相同步发电机示意图精选课件41. 瞬时值表达式瞬时值表达式)120sin(2)(oB w wtUtuB+YuBA+XuA)sin(2)(A w w tUtu2. 波形图波形图w w t 0uAuBuuCC+ZuC)120sin(2)240sin(2)(ooC w w w wtUtUtu精选课件53. 相量表示相量表示oCoBoA120240120

3、0 UUUUUUUA UCUBU1201201204. 对称三相电源的特点对称三相电源的特点00 CBACBA UUUuuuBAUUw w t 0uAuBuuC精选课件65. 相序相序：各相电源经过同一值：各相电源经过同一值(如正最大值如正最大值)的先后顺序的先后顺序正序正序(顺序顺序)：ABCAABCw w负序负序(逆序逆序)：ACBAABCw w精选课件7NABCBA UBC UCA UA IB IC IABCBCA+X+YZA UB UC UA+X+BCYZB UC UA UA IB IC IBA UBC UCA U名词介绍：名词介绍：(1) 端线端线(火线火线)(2) 中线中线(7)

4、三相三线制与三相四线制。三相三线制与三相四线制。(3) 线电线电 流流CBAIII,(5) 相电流相电流(4) 线电压线电压CACB BA, UUU(6) 相电压相电压CBA, UUU二、对称三相电源连接二、对称三相电源连接精选课件8(1) Y接接对称三相电源对称三相电源线电压线电压与与相电压相电压 , 线电流线电流与与相电流相电流的关系的关系A+X+BCYZABCNA UB UC UBA UBC UCA UA IB IC IoCCNoBBNoANA120 120 0 UUUUUUUUU设设BNNABA UUU线电流相电流线电流相电流o903 UNACNCA UUUo303 UCNNBCB U

5、UUo1503 UNA UBN UCN UBNU BA U30o30o30oBC UCA U精选课件9线电压对称线电压对称(大小相等，大小相等，相位互差相位互差120o)一般表示为：一般表示为：o CNCAo BNCBo ANBA303303303 UUUUUU结论结论：对：对Y接法的对称三相电源接法的对称三相电源(2) 相电压对称，则线电压也对称。相电压对称，则线电压也对称。(4) 线电压相位领先对应相电压线电压相位领先对应相电压30o。 .3 ,3 )3(plUU 即即倍倍的的线线电电压压大大小小等等于于相相电电压压(1) 即线电流等于对应的相电流。即线电流等于对应的相电流。CNCABNC

6、 BANB A UUUUUU精选课件10NA UBN UCN UBA U30o30o30oBC UCA UNA UBN UCN UBA UBC UCA UA+BCABCNA UB UC UBA UBC UCA UABCNACBNABUCAU精选课件11(2) 接接oCoBoA120 120 0 UUUUUU设设oCCAoBCBoABA1201200 UUUUUUUUUA+X+BCYZABCB UC UA UBA UBC UA IB IC ICA U即线电压等于对应的相电压。即线电压等于对应的相电压。精选课件12+_+_+NZZZA UB UC UA IB IC IABCabcab Ibc Ic

7、a I线电压线电压(即相电压）对称即相电压）对称ZUIZUIZUIcacabcbcabab 相电流也对称相电流也对称精选课件13线电流：线电流：bccaC III讨论（讨论（ 接）接）线电流和相电流的关系线电流和相电流的关系ocaobcoab1201200 IIIIII令令abcA IB IC IZZZab Ibc Ica IabbcB IIIcaabA IIIoab303 Iobc303 Ioca303 Iab I30obc Ica IcaI A IC IB I30o30o线电流也对称线电流也对称精选课件14结论结论：对：对 接法接法(2) 相电流对称，则线电流也对称。相电流对称，则线电流也

8、对称。(4) 线电流相位落后对应相电流线电流相位落后对应相电流30o。 plII3 ,3 )3( 即即倍倍的的线线电电流流大大小小等等于于相相电电流流(1) 线电压等于对应的相电压。线电压等于对应的相电压。参考方向参考方向cabcabIII,指指向向三三角角形形顶顶点点CBAIII,精选课件15 120 120 0oCoBA UUUUUU设设+_+NnZZZA UB UC UA IB IC I- - -Z1ZNZ1Z11CBAnN1)13(ZZUUUUZZZN 0 0nNCBA UUUU例例112.2 对称三相电路对称三相电路精选课件161CC1BB1AAZZUIZZUIZZUI 对称对称，C

9、BA, III0CBAnN IIII+_+NnZZZA UB UC UA IB IC I- - -Z1ZNZ1Z1精选课件17结论：结论：3. 有无中线对电路没有影响。有无中线对电路没有影响。 没有中线没有中线(YY接，三相三线制接，三相三线制)，可加中线，可加中线 中线有阻抗时可短路掉中线有阻抗时可短路掉4. 对称情况下，各相电压、电流都是对称的。只要算出一对称情况下，各相电压、电流都是对称的。只要算出一相的电压、电流，则其它两相的电压、电流可按对称关相的电压、电流，则其它两相的电压、电流可按对称关系直接写出。系直接写出。1. UnN=0，电源中点与负载中点等电位。，电源中点与负载中点等电位

10、。2. 中线电流为零。中线电流为零。对称三相电路（对称三相电路（Y-Y)5. 各相的计算具有独立性，该相电流只决定于这一相各相的计算具有独立性，该相电流只决定于这一相 的电压与阻抗，与其它两相无关。的电压与阻抗，与其它两相无关。6. 可以画出单独一相的计算电路，对称三相电路的计可以画出单独一相的计算电路，对称三相电路的计 算可以归结为单独一相的计算。算可以归结为单独一相的计算。精选课件18+_+NnZZZA UB UC UA IB IC I- - -例例2已知对称三相电源的已知对称三相电源的 线电压为线电压为380V，对称，对称负载负载Z100 30求线电流。求线电流。解解： 连接中线连接中线

11、Nn，取，取A相为例计算相为例计算- -+NnANUZAIAZUIANAooo302 . 2301000220 VUVUANABoo022030380 则则设设由对称性，得由对称性，得AIBo1502 . 2 AICo902 . 2 精选课件19例例3A IZZZB IC IABCabcab Ibc Ica I+BC UAC UBA U已知对称三相电源的已知对称三相电源的 线电压为线电压为380V，对称，对称负载负载Z100 30求线电流。求线电流。解一解一AZUIABabooo308 . 3301000380 VUABo0380 设设由对称性，得由对称性，得AAIB58. 618058. 6

12、o AICo6058. 6 取取A相求相电流相求相电流- -+BbABUZabIAaAIAooo6058. 630308 . 33 精选课件20+ABCNA UBN UNC UA IB IC INZZZabcab Ibc Ica In解解： 连接中线连接中线Nn，取，取A相为例计算相为例计算- -+NnANUZ/3AIVUVUANABoo302200380 则则设设AZUIANAooo606 . 6301003022033/ 由对称性，得由对称性，得AIB6 . 61806 . 6o AICo606 . 6 解二解二化为化为Y - Y精选课件21例例4. 如图对称三相电路，电源线电压为如图对称

13、三相电路，电源线电压为380V，|Z1|=10 ，cos 1 =0.6(滞后滞后)， Z2= j50 ， ZN=1+ j2 。求：线电流、相电流，并定性画出相量图求：线电流、相电流，并定性画出相量图(以以A相为例相为例)。+_+NACBZ1Z2ZNN AI AI AI ANU解：解： V0220V 03380 oANoAB UU设设+_Z1 ANU AI AI AI32Z精选课件22+_Z1 ANU AI AI AI32Z350j318 j61 .53101 .53,6 . 0cos22111 ZZZA6 .17j13.2A13.532213.53100220ooo1ANA ZUIj13.2A

14、3/50j0220 o2ANA ZUIA4 .189 .13 oAAA III根据对称性，得根据对称性，得B、C相的线电流、相电流：相的线电流、相电流：A6 .1019 .13A4 .1389 .13oCoB II精选课件23由此可以画出相量图：由此可以画出相量图：A9 .6622 A1 .17322 A1 .5322 :oCoBoA III第一组负载的相电流第一组负载的相电流A12063. 7 A063. 7 A12063. 730 31 :oCA2oBC2ooAAB2 IIII第二组负载的相电流第二组负载的相电流30o53.1o18.4oA IA I A IAB2 IAB UAN U精选课

15、件24例例5. . V, 03oAB各各负负载载如如图图所所示示已已知知 UU. , , ,:A4A3A2A1 IIII求求+_Z1Z1Z1Z2Z2ZnZ4Z4Z4Z3Z3Z3ABCA1 IA2 IA3 IA4 IAN UBN UCN UZ2精选课件25Z4 /3nZ4 /3Z4 /3Z2/3Z2/3n+_Z1Z1Z1Z2ZnZ4Z3Z3Z3ABCA1 IA2 IA3 IA4 IAN UBN UCN UN解解：首先进行：首先进行 Y变换，然后取变换，然后取A相计算电路：相计算电路：对称电路对称电路连接连接N , n , n”中线阻抗中线阻抗 Zn短路短路精选课件26+_Z1Z3A1 I2AI

16、A3 IZ2/3Z4/3AN UV 03 0331ooABAN UUU., A3A2可由分流得到可由分流得到线电流线电流II .3031 oA3A4 II相电流相电流)31/(314321ANA1ZZZZUI .3031 oA2A2 II相相电电流流+_Z1Z1Z1Z2ZnZ4Z3Z3Z3ABCA1 IA2 IA3 IA4 IAN UBN UCN UN2AI 精选课件27(1) 将所有三相电源、负载都化为等值将所有三相电源、负载都化为等值Y连接；连接； (2) 连接各负载和电源中点，中线上若有阻抗则不计；连接各负载和电源中点，中线上若有阻抗则不计；(3) 画出单相计算电路，求出一相的电压、电流

17、：画出单相计算电路，求出一相的电压、电流：(4) 根据根据 接、接、Y接时接时 线量、相量之间的关系，求出原电线量、相量之间的关系，求出原电路的电流电压。路的电流电压。(5) 由对称性，得出其它两相的电压、电流。由对称性，得出其它两相的电压、电流。对称三相电路的一般计算方法对称三相电路的一般计算方法精选课件28电源不对称电源不对称 程度小程度小(由系统保证由系统保证)。电路参数电路参数(负载负载)不对称不对称 情况很多。情况很多。讨论对象：电源对称，负载不对称讨论对象：电源对称，负载不对称(低压电力网低压电力网) 。分析方法：分析方法：不对称不对称复杂交流电路分析方法。复杂交流电路分析方法。不

18、能抽单相不能抽单相 。12.3 12.3 不对称三相电路示例不对称三相电路示例 精选课件291. 有中线有中线+_+_+NNZaZbZcAN UCN UBN UAINNI CIBIcCNCbBNBaANAZUIZUIZUI 0 cCNbBNaANCBANNZUZUZUIIII精选课件30负载各相电压：负载各相电压：0/1/1/1/cbacCNbBNaANNN ZZZZUZUZUUNNCNCNNNBNBNNNANAN UUUUUUUUU2. 无中线无中线相电压不对称相电压不对称线线(相相)电流也不对称电流也不对称+_+_+NNZaZbZcAN UCN UBN UABC精选课件31负载中点与电源中

19、点不重合，这个现象称为负载中点与电源中点不重合，这个现象称为中点位移中点位移。NNU 称为中点位移电压称为中点位移电压NA UBN UNC UNNNU NA UBN UCN UNACB精选课件32例例1. 照明电路照明电路:(1) 正常情况下，三相四线制，中线阻抗约为零。正常情况下，三相四线制，中线阻抗约为零。ACBNNNACBN 380220精选课件33(2) 假设中线断了假设中线断了(三相三线制三相三线制), A相电灯没有接入电路相电灯没有接入电路(三相不对称三相不对称)灯泡未在额定电压下工作，灯光昏暗。灯泡未在额定电压下工作，灯光昏暗。ACBNNNACB380N 190190精选课件34

20、灯泡电压超过额定工作电压，烧坏了。灯泡电压超过额定工作电压，烧坏了。(3)A相短路相短路ACBNNNACBN 380380照明电路中线上不能装保险丝照明电路中线上不能装保险丝精选课件35例例2ZZZA1A2A3S如图电路中，电源三相对如图电路中，电源三相对称。当开关称。当开关S闭合时，电流闭合时，电流表的读数均为表的读数均为5A。求：开关求：开关S打开后各电流表打开后各电流表的读数。的读数。解：解：开关开关S打开后，电流表打开后，电流表A2中的电流与负载对称时的电中的电流与负载对称时的电流相同。而流相同。而A1、 A3中的电流相当于负载对称时的相中的电流相当于负载对称时的相电流。电流。电流表电

21、流表A2的读数的读数=5A电流表电流表A1、A3的读数的读数=A89. 23/5 精选课件36解：解：)(V 012 V,012 V,0oCNoBNoAN正正序序设设 UUUUUUV108.40.632108.40.6321 j2j)1( 1 j2j/1/1j/joANoANCNBNANCNBNANNN UUUUUURRCRURUUCUV4 .1380.4108.40.632120V5 .1011.5108.40.632120oooNNCNCNoooNNBNBN UUUUUUUUUUUU若以接电容一相为若以接电容一相为A相，则相，则B相电压比相电压比C相电压高。相电压高。B相相灯较亮，灯较亮，

22、C相较暗相较暗(正序正序)。据此可测定三相电源的相序。据此可测定三相电源的相序。例例3 相序仪电路。已知相序仪电路。已知1/(w w C)=R 三相电源对称。三相电源对称。 求：灯泡承受的电压。求：灯泡承受的电压。ACBNRCR精选课件37定性分析定性分析ACBNRCRACBNRR+- -开开U+- -开开UR/2CCIN ANACBDADUU 开开CIRUCUN 精选课件381. 对称三相电路的平均功率对称三相电路的平均功率P12.4 12.4 三相电路的功率三相电路的功率 对称三相负载对称三相负载Z=|Z| Pp=UpIpcos 三相总功率三相总功率 P=3Pp=3UpIpcos plpl

23、IIUU ,3 :Y接接IUIUPllllcos3cos313 plplIIUU3 , : 接接IUIUPllllcos3cos313 对称三相负载对称三相负载Z一相负载的功率一相负载的功率 cos3 llIUP对称三相电路平均功率：对称三相电路平均功率：精选课件39注意：注意：(1) 为相电压与相电流的相位差角为相电压与相电流的相位差角(阻抗角阻抗角)，不要误以为是，不要误以为是线电压与线电流的相位差。线电压与线电流的相位差。(2) cos 为每相的功率因数，在对称三相制中即三相功率因数：为每相的功率因数，在对称三相制中即三相功率因数： cos A= cos B = cos C = cos

24、。2. 无功功率无功功率Q=QA+QB+QC= 3QpppllIUPIUP33cos IUIUQllppsin3sin3 精选课件403. 视在功率视在功率一般来讲，一般来讲，P、Q、S 都是指三相总和。都是指三相总和。4.对称三相负载的对称三相负载的 瞬时功率瞬时功率llppIUIUQPS33 22 功率因数也可定义为：功率因数也可定义为： cos =P/S (不对称时不对称时 无意义无意义)sin(2 sin2 AA w w w w tIitUupp设设)2(cos cos )sin( sin2 AAA w w w ww w tIUttIUiuppppp则则精选课件41单相：瞬时功率脉动单

25、相：瞬时功率脉动三相：瞬时功率恒定，三相：瞬时功率恒定， 转矩转矩 m p可以得到均衡的机械力矩。可以得到均衡的机械力矩。)2(cos cosAAA w w tIUIUiupppppPIUpppppp cos3CBAw wtp03Up Ip cos pw w t0Up Ip cos )120(2cos cosoBBB w w tIUIUiuppppp)120(2cos cosoCCC w w tIUIUiuppppp精选课件425. 三相电路功率的测量三相电路功率的测量(1) 三表法：三表法：若负载对称，则需一块表，读数乘以若负载对称，则需一块表，读数乘以 3。*三三相相负负载载WWWABCN

26、*CBAPPPP 精选课件43(2) 二表法：二表法：若若W1的读数为的读数为P1 ， W2的读数为的读数为P2 ，则，则 P=P1+P2 即为三相总功率。即为三相总功率。三三相相负负载载W1ABC*W2证明证明：(参见书本参见书本)精选课件441. 只有在只有在 iA+iB+iC=0 这个条件下，才能用二表法。这个条件下，才能用二表法。不能用于不能用于不对称三相四线制不对称三相四线制。3. 按正确极性接线时，二表中可能有一个表的读数为负，按正确极性接线时，二表中可能有一个表的读数为负，此时功率表指针反转，将其电流线圈极性反接后，指针此时功率表指针反转，将其电流线圈极性反接后，指针指向正数，但

27、此时读数应记为负值。指向正数，但此时读数应记为负值。 注意：注意：2. 两块表读数的代数和为三相总功率，每块表的单独读数无两块表读数的代数和为三相总功率，每块表的单独读数无意义。意义。4. 两表法测三相功率的接线方式有三种，注意功率表的同极两表法测三相功率的接线方式有三种，注意功率表的同极性端。性端。精选课件45求：求：(1) 线电流和电源发出总功率；线电流和电源发出总功率；(2) 用两表法测电动机负载的功率，画接线图，求两表读数。用两表法测电动机负载的功率，画接线图，求两表读数。解：解：例例:Ul =380V, Z1=30+j40 , 电动机电动机 PD =1700W, cos =0.8(滞

28、后滞后)。V0220NA UA1 .5341. 440j3002201NA1A ZUI(1)DABCZ11A I2A I电动机电动机A IZDANU1ZDZ2AI1AIAI一相电路：一相电路：精选课件46电动机负载：电动机负载：W1700cos3 A2 IUPlDA23. 38 . 03803cos3 A2 DlDPUPI总电流：总电流：A2 .4656. 7 9 .3623. 31 .5341. 4 A2A1A IIIAANiulIUP 总总总总总总,cos3 AkW74.13041.433 2121A1 RIPZANU1ZDZ2AI1AIAI 9 .36 ,8 . 0cos （滞滞后后）9 .36,22 AAANiiu A9 .3623. 3A2 IkW44.32 .46cos56.73803 又解：又解：3.44kW1.774.1 1 DZP