电路分析基础三相电路

1、电路分析基础三相电路第1页，共32页。 熟悉三相电路的两种接线方式，掌握熟悉三相电路的两种接线方式，掌握三相电路中电压、电流的相值与线值之三相电路中电压、电流的相值与线值之间的大小和相位关系；熟悉三相电路对间的大小和相位关系；熟悉三相电路对称与不对称情况下的分析计算方法；掌称与不对称情况下的分析计算方法；掌握三相电路中各种功率关系；进一步理握三相电路中各种功率关系；进一步理解相量法并掌握其在三相电路中的应用。解相量法并掌握其在三相电路中的应用。第2页，共32页。 现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流供电系统在发电、输电和配电方面具有很多优点，因此在生产和生活中得到了极其广泛的应用。 N

2、SXBYCZA三相定子绕组在三相定子绕组在)120sin()240sin()120sin(sinmmCmBmAtEtEetEetEe尾端：尾端： X Y Z首端：首端： A B C 第3页，共32页。 电路分析中很少用电动势，通常用电压来表示。以A相绕组的感应电压为参考正弦量，则发电机的三相感应电压分别为：)120sin()120sin(sinmCmBmAtUutUutUu 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。第4页，共32页。 我们把三个，彼此电角度的单相正弦量称为。 发电机感应的对称三相

3、交流电压用相量可表示为1201200CBAUUUUUU 由对称三相电压的波形图和相量图可看出：0CBAuuu 对称三相交流电在相位上的先后顺序称为。我们把相序称为或顺序；把称为或逆序。电力系统中通常采用正序。0CBAUUU第5页，共32页。了解三相电源两种连接方式的特点，熟悉两种连接方式下线、相电压的关系及三相四线制。 下图所示电源的连接方式称为星形连接，或记为“Y”接。AUCUBUXZYABUBCUCAU 其中由电源绕组尾端公共连接点引出的导线称为，由电源绕组首端引出的导线称为 图中电源绕组首端指向尾端的电压称为(即火线与零线之间的电压)。 火线与火线之间的电压称为电源绕组这样连接后向外电路

4、供电的方式称为。第6页，共32页。AUCUBUXZYABUBCUCAU 从连接图中可以看出，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和火线与火线之间的电压。那么这两种电压存在着什么样的关系呢？-UBUABUC-UBCUA-UCA303030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的。)()()(ACACCACBCBBCBABAABUUUUUUUUUUUUUUU第7页，共32页。-UBUABUC-UBCUA-UCA303030由相量图可以定量地分析出相、线电压之间的关系为：303303303CCABBC

5、AABUUUUUU 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。30 3plUU 工农业生产和日常生活中，多数用户使用的电压等级通常是：V220 V380PlUU、第8页，共32页。 下图所示电源的连接方式称为三角形连接，或记为“”接。ABUBCUCAU 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：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。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

6、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。XZYABC第9页，共32页。线电压是相电压的线电压是相电压的在在线电压线电压超前与其相对应的相电压超前与其相对应的相电压验电笔的正确握法如下图示：验电笔的正确握法如下图示：你能说出对称三相交你能说出对称三相交流电的特征吗？流电的特征吗？你会做吗？你会做吗？三相四线制供电体制中，三相四线制供电体制中，你能说出线、相电压之间你能说出线、相电压之间的数量关系及相位关系吗？的数量关系及相位关系吗？电笔头与被测导线接电笔头与被测导线接触时，使氖管触时，使氖管（或端线），（或端线），不发光的是不发光的是。电表可利用火线与零电表可利用火

7、线与零线之间的数量关系判线之间的数量关系判断出火线和零线。断出火线和零线。三个三个电角电角的单相正弦交流电。的单相正弦交流电。第10页，共32页。了解对称和不对称三相负载的概念，掌握两种连接方式下电路分析的特点，理解两种连接方式下线、相电压、线相电流的关系及中线的作用。 下图所示为电源和负载均为“Y”接的三相电路。BAUCBUACUZAZBZCAUCUBUAUCUBUZLZLZLZLAINIBICI对称三相电源绕组的若电路中ZL=0时，则UA=UA，且中线电压UNN=0。第11页，共32页。即三相负载阻抗的即三相负载阻抗的ZZZZZCBAB IC IA IN IAN IBN ICN IA UB

8、 UC UAIZZZABCNNZLZNZLZL电源电源火线上通过的电流称为火线上通过的电流称为负载中通过的电流称为负载中通过的电流称为CBAN IIII第12页，共32页。AIZZZABCNNZLZNZLZLB IC IA IN IA UB UC U 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：ZZZZZZUZZUZZUU1111 NLCLBLANN第13页，共32页。 由于三相电路对称，所以式中分子为零，因此，即：ZZZZZZUZZUZZUU1111 NLCLBLANN0 NNU此时各相负载中通过的电流：LNNCCLNNBBLNNAA ZZUUIZ

9、ZUUIZZUUI，显然三个相(线)电流也，因此中线电流：0 CBANIIII从电流的观点来看，三相电路因此，在三相电路中，第14页，共32页。电源线电压为380V，对称负载Y接，Z=3+j4,求：各相负载中的电流及中线电流。 V22033803plUU设V0220AUV120220BUV120220CU1 .53543jZA1 .53441 .5350220AAZUI根据可得：A1 .17344BIA9 .6644CI0CBANIIII根据对称关系：有第15页，共32页。1.由于三相电路对称，因此各相负载的端电压和电流 也是对称的，三相电路的计算可归结为一相进行；2. 根据电路给定条件确定参

10、考相量，一般选A相电压；3.应用单相电路的分析方法求出A相电路的待求量；4.根据对称关系写出其它两相的待求量；5.在一相电路计算中，中线阻抗不起作用，N和N之间 等电位，用一根短接线连接。ZANNZLUAAA IUNN=0参看课本103页例7.1第16页，共32页。Y形不对称三相电路的分析与计算分两种情况进行：（1）无中线情况 若三相电路不对称，作Y形连接且又无中线时，电路如下图所示： 由相量图分析可知，三相负载不对称时且无中线时，中点电压不再为零，这一现象称为。中点发生偏移时，各相负载端电压 CUBUUAUNNNNUAUBUCUNN有UA=UAUNN 同理可得UB和和UC ANNZAUAA

11、IBZBUBB ICZCUCC IUAUBUC第17页，共32页。3+j2V0220AUCUBUZNAINIBICI4+j42+j图示电路为不对称三相负载图示电路为不对称三相负载Y接，试分析接，试分析(1)当当ZN=0；(2)ZN=3+j4 ；(3)ZN=时的线电流情况。时的线电流情况。V120220V120220V0220CCBBAAUUUUUU(1)当ZN=0且ZL=0时：A7 .33617 .3361.30220230220AjI0NNU由于ZN=0，所以A1659 .384566. 512022044120220BjIA4 .934 .986 .26236.21202202120220

12、CjI第18页，共32页。V1196 .501111CBANCCBBAANNZZZZZUZUZUU(2)当ZN=3+j4时，中点电压不等于零A2 .2635. 6CBANIIII3+j2V0220V120220V120220AINIBICI4+j42+j3+j4V3 .10248NNAAUUUV70250NNBBUUUV133198NNCCUUUA447 .687 .3361. 33 .10248AIA1152 .444566. 570250BIA4 .1066 .886 .26236. 2133198CI第19页，共32页。V1153 .61111CBACCBBAANNZZZZUZUZUU(

13、3)当ZN=时，中线开路，IN=03+j2V0220V120220V120220NAIBICI4+j42+jV13253NNAAUUUV109260NNBBUUUV122159NNCCUUUA7 .461 .707 .3361. 313253AIA154464566. 5109260BIA4 .951 .716 .26236. 2122159CI第20页，共32页。1. ZN=0：负载电流不对称，但各相独立，互不影响。2. ZN0：负载电压、电流不对称，各相牵制，彼此 影响。3. 无中线时，负载中点发生较大偏移，造成各相负 载端电压严重不平衡，且各相牵制，彼此影响。 显然，三相电路不对称且又无

14、中线时中点电压不再为零。若中点电压较大时，将造成有的负载相电压过低不能正常工作；有的负载相电压过高甚至烧损电器，各相负载由于端电压不平衡均不能正常工作。第21页，共32页。每组灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：V220380PUUl 当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，但每盏灯上都可A.一组一组二组二组三组三组CBN若三相不对称，若三相不对称，能否去掉中线？能否去掉中线？三相不对称电路应用实例 第22页，共32页。 如果三相照明电路的中线因故断开，当发生一相灯负载全部开路或一相短路时，电路会出现什么情况？ 如果，且A相又发生，此时B、C两相都会与短接线构成通路，因此两相

15、的端电压均为线电压380V，这种情况下B、C相将因。 由此可得，是使 如果，且A相灯负载又，此时B、C两相构成串联，其端电压为电源线电压380V。 若B、C相对称，各相端电压为190V，均低于额定值220V而；若B、C相不对称，则负载大(电阻小)的一相，负载小(电阻大)的一相。*第23页，共32页。 由上例分析可得：负载不对称且又无中线时，负载上将得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，各相负载均不能正常工作。对于象照明电路这类三相不对称电路而言： 前面分析可知，中线的作用在于：使的得到。 因此，为确保中线(零线)在运行中安全可靠不断开，中线上参看课本105页例7.

16、3题。第24页，共32页。 下图所示为电源 “Y”接，负载为形连接的对称三相电路。A IB IC IANZLUABZLUBCZLUCABCZZZBA IAC ICB I 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:120 120 0PACPCBPBAIIIIII，第25页，共32页。对A、B、C三个结点分别列写KCL方程可得：A IB IC IANZLUABZLUBCZLUCABCZZZBA IAC ICB ICBACCBACBBACBAAIIIIIIIII-IBCIAICA-IBIAB-IC303030BAICBIACI 由相量图分析可得：。第26页，共32页。 如果分析

17、计算对称三相接电路时，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。ANZLUABZLUBCZLUCABCZYZYZYA IB IC I其中：3YZZ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。参看例7.4。第27页，共32页。负载时：cos3ppIUPCBAPPPP三相总有功功率： 3ppIIUUll，星形接法时：cos3llIUP 又有和接法有和接法有无关系？无关系？ 3 ppIIUUll，三角形接法时：第28页，共32页。 在三相负载对称条件下，三相电路的功率：llllllIUSIUQIUP3sin3cos3 注意有功功率的单位是；无

18、功功率的单位是视在功率的单位是。 三相电路不对称时，三相电路的功率：22CBACBAQPSQQQQPPPP对称三相电路的瞬时功率是一个常量，即：cos3PPCBAIUpppp 显然三相不对称时，。第29页，共32页。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：303P PUUIIll，形连接负载对称时：303P PIIUUll，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。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30页，共32页。测量方法如图示:在三相四线制供电体系中，除对称运行外，不能用二瓦