vivi教育电路课件第六

第六章三相交流电路第六章三相交流电路

§6.1三相交流电源三相电动势的产生三相交流电源的连接§6.2三相负载及三相电路的计算星形接法及计算三角形接法及计算§6.3三相电路的功率§6.1三相交流电源三相电动势的产生NS

AXe在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由A

X。让线圈以

的速度顺时针旋转。合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。一、三相交流电动势的产生•••AXYCBZSN定子转子

定子中放三个线圈：A

XB

YC

Z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。二、三相电动势的表示式三相电动势的特征：大小相等，频率相同，相位互差120º。1.三角函数式2.相量表示式及相互关系Em

三相交流电源的连接一、星形接法AXYCBZN1.连接方式（中线）（火线）（火线）（火线）AXYCBZN三相四线制供电火线（相线）:ABC中线（零线）：N2.三相电源星形接法的两组电压相电压：火线对零线间的电压。ACBN120

120

120

线电压：火线间的电压。CABN注意规定的正方向线电压和相电压的关系：30

同理：线电压与相电压的通用关系表达式：---为相电压---为线电压在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为二、三角接法A•AXYCBZBC••特点：线电压=相电压短路+–E三个电源串接能否造成短路？直流电源行吗？A•XYZBC••问题讨论•••+++---EEE直流电源串接不行，三相交流电源可以，为什么？A•XYZBC••Em三相交流电源中三个电源可以串接的原因在于：

三个电源的电压任何瞬间相加均为零。星形接法ACB

NZZZ§6.2三相负载及三相电路的计算三角形接法ACBZZZ•••负载也有两种接法:ACBNZZZ相电流(负载上的电流)：星形接法及计算线电流(火线上的电流)：

ACBNZZZ一、星形接法特点相电流=线电流*:零线电流*线电压=相电压

,线电压领先于相电压30°。ACBNZZZACBNZAZBZC二、负载星形接法时的一般计算方法解题思路：一般线电压为已知，然后根据电压和负载求电流。1.负载不对称时，各相单独计算。如：已知：三相负载R、L、C以及三相线电压：求：各相、各线及中线电流CRABNLC解：(1)

CRABNLC相电压线电压CRABNLC令：则相电压为：(2)相电流CRABNLC(3)中线电流(4)各电流相量关系2.负载对称时，只需计算一相。如：则：据此可直接得出另两相电流：（中线电流为0）3.负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相有效值即可。负载对称时问题及讨论零线是否可以取消？答：三相完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制。ACBZZZ4.三相三线制供电时各相电流的计算AN'NCB求：各相电流。已知：每盏灯的额定值为:220V、100W用节点电位法AN'NCBRRRRNN'ABC

每盏灯为220V、

100WRRRRNN'ABC、、代入R值得：应用实例----照明电路ACB.........一层楼二层楼三层楼N正确接法:每层楼的灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。照明电路的一般画法零线上不能加刀闸和保险ABCN.........一层二层三层讨论照明电路能否采用三相三线制供电方式？ACB.........一层楼二层楼三层楼N不加零线会不会出现问题?设线电压为380V。A相断开后，B、C两相串连，电压UBC

（380V）加在B、C负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为190V。问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,情况如何?ACB.........一层楼二层楼三层楼分析：结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。问题2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的1/4）结果如何？结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。ACBR2R3分析关于零线的结论负载不对称而又没有中线时，负载上可能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，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。三角形接法及计算ACB特点：负载相电压=线电压各电流的计算ACBZABZBCZCA相电流线电流（2）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z），各相电流有效值相等，相位互差120

。有效值为：ACBZABZBCZCA（1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。

同理：设：负载为阻性的，阻抗角为0

。负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系ABC负载对称时三角形接法的特点ACB

注意电路中规定的正方向负载对称时：§6.3三相电路的功率三相总有功功率：

由负载性质决定星形接法时：三角形接法时：

三相电路的功率的计算有功功率：无功功率：视在功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：（书P502）i1i2u负载一、单相功率的测量—电动式瓦特计在交流电路中其中，为间的夹角。指针偏转角度电流线圈电压线圈i2和u成正比，且近似同相三相电路的功率的测量二、三相功率的测量负载ACBN三相总功率为三个功率表测得数据的总和。三相四线制接法，用三个功率表测量：三相总功率等于两表测得数据之和。ACB三相三线制的电路中，用二表法测功率：两表法测量功率的原理：结论：三相总功率等于两表测得数据之和。每单个功率表的读数没有意义。实验用的三相瓦特计实际上就是根据“二表法”的原理设计的。求：功率表W1、W2的读数。例电机ACB已知：电机的功率为2.5kW,。（设电机为星形接法，N为其中点。）电源线电压为380V，各相对称。电机ACB（1）求电流大小ACBZBZAZCN设：（2）求电流、电压的相位关系则：ACBZBZAZCN间的相位差已知电机的

同理，由相量图可得间的相位差W1的读数为833.3瓦W2的读数为1666.7瓦相序的判定三相交流电动势出现最大值的先后顺序称为三相电源的相序。

A-B-C称为顺相序

A-C-B称为逆相序将相序指示器接至三相电源上，便可测出相序：假设电容C接的是A相，则L1、L2较亮者为B相，另一相为C相。证明，请见教材P191和P192C灯泡相序指示器L1L2灯泡三相交流电路的小结（1）--三相电源三相三线制三相四线制ACBNACBACB三相电源一般都是对称的，而且多用三相四线制接法。三相交流电路的小结(2)--三相负载星形负载三角形负载ACBNZZZACBZZZ三相交流电路的小结(3)--三相电路计算负载

形接法对称负载下：各相电压、电流单独计算。负载不对称时：负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。求电表读数时，可只算有效值，不算相位。三相电路的计算要特别注意相位问题。

负载Y形接法电源对称时：三相交流电路的小结(4)--三相功率计算三相总功率：负载对称时：和接法无关第七章非正弦周期电路的稳态分析主要内容2.非正弦周期函数的有效值和平均功率3.非正弦周期电流电路的计算1.非正弦周期信号分解7.1引言生产实际中不完全是正弦电路，经常会遇到非正弦周期电流电路。在电子技术、自动控制、计算机和无线电技术等方面，电压和电流往往都是周期性的非正弦波形。非正弦周期交流信号的特点(1)不是正弦波(2)按周期规律变化例1半波整流电路的输出信号例2示波器内的水平扫描电压周期性锯齿波ttf(t)f(t)脉冲电路中的脉冲信号t例3f(t)

T交直流共存电路例4f(t)t基波（和原函数同频）二次谐波（2倍频）

直流分量高次谐波7.2非正弦周期电路的谐波分析法周期函数展开成付里叶级数：周期函数的付里叶分解也可表示成：系数之间的关系为求出A0、ak、bk便可得到原函数f(t)的展开式。利用函数的对称性可使系数的确定简化系数的计算：（1）偶函数－T/2t

T/2f(t)－T/2t

T/2f(t)（2）奇函数（3）奇谐波函数tf(t)T/2TtT/2T周期性方波信号的分解例1解图示矩形波电流在一个周期内的表达式为：直流分量：谐波分量：k为偶数k为奇数周期性方波波形分解:（k为奇数）的展开式为：ttt基波直流分量三次谐波五次谐波七次谐波f(t)f(t)f(t)基波直流分量直流分量+基波三次谐波直流分量+基波+三次谐波f(t)f(t)tttT/2T等效电源IS0tT/2TAkm0矩形波的频谱图

例2给定函数f(t)的部分波形如图所示。为使f(t)的傅里叶级数中只包含如下的分量：tT/4Of(t)(2)余弦分量；(3)正弦偶次分量；(4)余弦奇次分量。试画出f(t)

的波形。(1)正弦分量；(1)正弦分量；tT/4Of(t)T/2

T/4

T/2解(2)余弦分量；tT/4Of(t)T/2

T/4

T/2(3)正弦偶次分量；(4)余弦奇次分量。tT/4Of(t)T/2

T/4

T/2tT/4Of(t)T/2

T/4

T/2非正弦周期交流电路的计算①计算步骤（2）利用正弦交流电路的计算方法，对各谐波信号分别应用相量法计算；（注意:交流各谐波的XL、XC不同，在直流电路中C

相当于开路、L相于短路。）（1）利用付里叶级数，将非正弦周期函数展开成若干种频率的谐波信号；（3）将以上计算结果转换为瞬时值迭加。②计算举例例1方波信号激励的电路。求u,已知：tT/2T解（1）已知方波信号的展开式为：代入已知数据：直流分量基波最大值三次谐波最大值五次谐波最大值角频率电流源各频率的谐波分量为：

（2）对各种频率的谐波分量单独计算：（a)直流分量IS0

作用电容断路，电感短路:（b)基波作用XL>>R(c)三次谐波作用(d)五次谐波作用

(3)各谐波分量计算结果瞬时值迭加：求图示电路中各表读数(有效值)及电路吸收的功率。例2已知解(1)U0=30V作用于电路，L1、L2

短路，C1

、C2开路。L1、C1

发生并联谐振。(2)作用L2、C2

发生并联谐振。(3)作用所求的电压、电流的瞬时值为：电流表A1的读数：电流表A2的读数：电流表A3的读数：电压表V1的读数：电压表V2的读数：例3已知u(t)是周期函数，波形如图，L=1/2