第十二章 三相电

第十二章三相电第一页，共四十一页，编辑于2023年，星期五意义由三相电源供电的电路，称为三相电路。三相供电系统具有很多优点，为各国广泛采用。发电：相同尺寸的三相发电机比单相发电机的功率大，相同功率的三相发电机成本低。输电：三相系统比单相系统节省传输线，三相变压器比单相变压器经济。用电：三相电容易产生旋转磁场使三相电动机平稳转动。本章主要介绍三相电路的一些基本概念和简单三相电路的计算。第二页，共四十一页，编辑于2023年，星期五•••AXYCBZSN定子转子定子中放三个线圈：AXBYCZ首端末端三线圈空间位置各差120o转子装有磁极并以的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。12.1三相电源12.1.1三相交流电动势的产生三相交流发电机结构示意图第三页，共四十一页，编辑于2023年，星期五NSAZBXCYNSAZBXCYNSAZBXCY(1)t=0时,A相绕组的感应电动势达到最大。(2)t=120º时,B相绕组的感应电动势达到最大。(3)t=240º时,C相绕组的感应电动势达到最大。三相交流发电机结构示意图第四页，共四十一页，编辑于2023年，星期五12.1.2三相电源的有关概念三相电源：由三个同频率，初相依次相差120°的三个电源按一定方式连接而成的一组电源，又叫三相对称电源。1.瞬时值表达式A+–XuAA、B、C三端为始端X、Y、Z三端为末端B+–YuBC+–ZuC第五页，共四十一页，编辑于2023年，星期五2.波形图t

OuAuBuuC3.相量表示特点：第六页，共四十一页，编辑于2023年，星期五4.对称组的概念若三个电压(u1,u2,u3)满足对称条件，则称其为一对称组若三个电压(i1,i2,i3)满足对称条件，则称其为一对称组第七页，共四十一页，编辑于2023年，星期五正序(顺序)：A—B—C—A负序(逆序)：A—C—B—A相序的实际意义：对三相电动机，如果相序反了，就会反转。以后如果不加说明，一般都认为是正相序。DABC123DACB123正转反转5.对称三相电源的相序：120°120°120°120°120°120°正相序反相序第八页，共四十一页，编辑于2023年，星期五12.1.3对称三相电源的联接星形(Y形)名词介绍：(1)端线(火线)━始端A,B,C三端引出线。(2)中线（零线）━中性点N的引出线，无中线。(4)相电压━每相电源的电压：线电压━端线之间的电压：(3)线电流━端线上的电流：三角形(形)第九页，共四十一页，编辑于2023年，星期五关于接法还要强调一点：始端末端要依次相连。正确接法错误接法I=0,电源内部不会产生环流注意：I0,电源内部中将会产生环流第十页，共四十一页，编辑于2023年，星期五检验:将一组三相电源连成三角形时，应先不完全闭合，留下一个开口，在开口处接上一个交流电压表，测量回路中总的电压是否为零。如果电压为零，说明连接正确，然后再把开口处接在一起。V三相负载的连接N'A׳B'ZZZC'三相电源与三相负载的连接：Y-YY-△△-Y△-△第十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期五(1)Y形12-2线电压（电流）与相电压（电流）的关系结论：1.线电压与相电压的关系UBC•UAB•UCA•线电压是相电压的倍，且依次超前相位30o。第十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期五相量图(2)形UAB•UBC•UCA•第十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期五2.线电流与(流过负载的)相电流的关系1）Y形联接N'A׳

B'C'ZZZ线电流＝相电流2）△形联接ZZZABC第十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期五相量图:ZZZABC第十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期五复习2.相电压、线电压，相电流、线电流的关系（1）相电压与线电压Y形：∆形：线电压＝相电压（2）线电流与相电流Y形：∆形：线电压是相电压的倍，且依次超前相位30o。N'A׳

B'C'ZZZ线电流＝相电流ZZZABC1.三相电路的有关概念第十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期五12-3对称三相电路的计算Y－联接－Y联接－联接三相三线制Y－Y联接三相三线制（无中线）三相四线制（有中线）第十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期五ABC+_+__+NA'B'C'ZlZlZlZZZN'ZN一、三相四线制Y-Y连接Zl为端线阻抗Z为负载阻抗ZN为中线上的阻抗1.电路2.利用结点电压法求，设Z'=Z+Zl，以N为参考结点N'与N为等电位点第十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期五N'与N为等电位点N'与N可以短接，对称三相电路可以化为单相计算以A相为例3.三相四线制的特点1），N'与N为等电位点，短路处理，化为单相计算；2）中线电流电流为0，可开路处理三相四线制→三相三线制3）在低压生活端，为了防止电路不对称，一定要接中线（要接粗线，并且中线上一定不能接保险丝）第十九页，共四十一页，编辑于2023年，星期五N'+–+–+–NZZZZlB'ZlA'C'ZlY-∆联接第二十页，共四十一页，编辑于2023年，星期五二、三角形电源与星形负载（–Y）+–+–+–ABC+–+–+–ABCNZlB'ZlA'C'ACB+++___N'ZZZZl第二十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期五+–+–+–NZlB'ZlA'C'N'ZlZZZACB+–ANN'A'ZZlACB+++___ZlB'ZlA'C'ZZZ–连接方法：–连接Y-Y连接第二十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期五,Zl=(0.3+j0.4)Ω,求相电流和线电流以及线电压。例1对称三相电路,对称三相电源线电压Ul=380V,解:

将△形负载等效为Y形负载，画出单相计算电路如图所示。

第二十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期五第二十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期五

若线路阻抗为零,则不需用单相电路计算！作业：12-112-2第二十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期五11-4不对称三相电路的分析不对称三相电路：负载不对称，但电源对称N'与N不等电位称为中性点位移.1.无中线（S打开时）利用结点法求的电位NN'相量图从相量图可以看出，负载各相电压不等S第二十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期五S说明：负载不对称而又没有中线时，负载的相电压不对称，势必引起有的负载的相电压过高，高于负载的额定电压，有的负载相电压过低，低于负载的额定电压，这都是不允许的。2.有中线（S闭合时，强迫N'与N为等电位点）讨论：即使负载不对称，但负载的相电压对称，各相相互独立，互不影响；低压照明电路必须采用三相四线制，为了确保中线不会断，所以中线上不允许接保险丝；中线电流，各相可独立计算第二十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期五解：若以电容一相为A相，则B相电压比C相电压高。B相较亮，C相较暗(正序)。据此可测定三相电源的相序。ACBN'RCR例3图示电路，由电容器和两个相同的白炽灯接成的星形电路可用于测定三相电源的相序,称为相序指示器。设，试说明如何根据两个白炽灯亮度差异确定对称三相电源的相序。第二十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期五例4：已知对称三相电源的线电压

解：ZRRRABC第二十九页，共四十一页，编辑于2023年，星期五复习对称三相电路的计算三相单相化Y—YY—△△—Y△—△2.不对称三相电路第三十页，共四十一页，编辑于2023年，星期五一、对称三相电路的功率12-5三相电路的功率设：UP为相电压有效值；IP为相电流有效值Ul为线电压有效值；Il为线电流有效值瞬时功率p(t)p(t)=pA(t)+pB(t)+pC(t)设：第三十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期五三相瞬时功率为常量恒定，表明三相电动机的转矩恒定，这对于发电机和电动机的稳定运转非常有利，是三相电路的优点之一。决定于负载性质，而与连接方式无关第三十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期五故三相总功率

：P=3UpIpcos=

UlIlcos

2、对称三相电路的平均功率（有功功率）也可通过单相有功功率来求平均功率若用线电压和线电流来表示功率：仪器铭牌上标的都是线电压、线电流第三十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期五3、无功功率4、视在功率二、三相电路功率的测量1.瓦特计**+-Z第三十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期五2.三相四线制三相负载W1**W2**W3**ABCN第三十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期五2.三相三线制（两瓦计法）三相负载W1**W2**ABC说明：接两功率表的电流线圈分别与任意两相电源串接，电压线圈的非标记端共同接入第三相电源的端线上。结论：三相总有功功率P=P1+P2，为两表的代数和，一只功率表的读数无任何意义。条件：三相负载无论对称与否，两瓦计法都适用，并且与负载的连接方式无关。三相负载W1**W2*ABC*第三十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期五证明：（两瓦计测的是否为三相电路的有功功率）两个瓦特表的读数：三相负载W1**W2**ABC第三十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期五所以两功率表测量的功率之和为三相电路的有功功率在对称三相电路中，令：注：在一定条件下（），两功率表之一的读数可能为负，求代数和时该读数取负值，另外，单独一个功率表的读数无意义。第三十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期五解:①A1=65.82A,A2=0,W=25.63kW例5(教材12-11)P314第三十