三相电路,重点,1.三相电路的基本概念,2.对称三相电路的分析,3.不对称三相电路的概念,4.三相电路的功率,返 回,第12章 三相电路,重点 1.三相电路的基本概念 2.对称三相电路的分析 3.不,三相电路由三相电源、,三相负载和三相输电线路三部分组成。,12.1 三相电路,下 页,上 页,返 回,三相电路由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成,1.对称三相电源的产生,三相电源通常由三相同步发电机产生,三相绕组在空间互差,120,,当转子以均匀角速度,转动时,在三相绕组中产生感应电压,从而形成对称三相电源。,三相同步发电机示意图,三相电源是三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差,120,0,的正弦电源。,N,S,I,w,A,Z,B,X,C,Y,下 页,上 页,返 回,1.对称三相电源的产生三相电源通常由三相同步发电机产生,三相,瞬时值表达式,波形图,A、B、C,三端称为始端,,,X、Y、Z,三端称为末端,。,u,t,u,A,u,B,u,C,o,A,+,X,u,A,B,+,Y,u,B,C,+,Z,u,C,下 页,上 页,返 回,瞬时值表达式波形图A、B、C 三端称为始端,u tuAuB,相量表示,120,120,120,对称三相电源的特点,下 页,上 页,返 回,相量代数和为0,瞬时值代数和为0,相量表示120120120对称三相电源的特点下 页上,2.三相电源的联接,将三相绕组的三个末端,X,Y,Z,接在一起,这一连接的点称为,Y,联接对称三相电源的中性点,用,N,表示。,从中性点引出的导线称为中性线或,零线,。从始端A,B,C引出的三根导线称为相线或端线,俗称,火线,。,(1)星形联接(,Y,联接),+,A,N,X,+,B,Y,+,C,Z,+,+,+,A,B,C,N,-,下 页,上 页,返 回,2.三相电源的联接 将三相绕组的三个末端X,Y,+,A,N,X,+,B,Y,+,C,Z,下 页,上 页,返 回,每相始端与末端间的电压,也即相线与中性线之间的电压称为,相电压,,其有效值用U,A,U,B,U,C,或一般地用U,p,表示。,相电压参考方向,选定子始端指向末端。,任意两始端之间的电压,也即两相线之间的电压称为,线电压,,其有效值用U,AB,U,BC,U,CA,或一般地用,U,l,表示。,+ANX+BY+CZ下 页上 页返 回 每相始端,(2)三角形联接(,联,接),三相电源的始末端依次连接成一个回路,再从三个端子A,B,C引出端线。三角形联接的对称三相电源没有中点。,注意,+,A,X,B,Y,C,Z,+,+,+,X,+,+,C,Y,Z,A,B,C,下 页,上 页,返 回,(2)三角形联接(联接)三相电源的始末端依次连接成一个回路,3.三相负载及其联接,(1),星形联接,称三相对称负载,三相电路的负载由三部分组成,其中每一部分称为一相负载,三相负载也有二种联接方式。,A,B,C,N,Z,A,Z,C,Z,B,A,B,C,N,Z,A,Z,C,Z,B,下 页,上 页,返 回,3.三相负载及其联接(1)星形联接称三相对称负载,(2),三角形联接,A,B,C,Z,BC,Z,CA,Z,AB,A,B,C,Z,BC,Z,CA,Z,AB,称三相对称负载,下 页,上 页,返 回,(2)三角形联接ABCZBCZCAZABABC,A,B,C,Z,BC,Z,CA,Z,AB,A,B,C,N,Z,A,Z,C,Z,B,负载的相电压:每相负载上的电压。,负载的线电压:负载端线间的电压。,线电流:流过端线的电流。,相电流:流过每相负载的电流。,+,-,+,-,下 页,上 页,返 回,ABCZBCZCAZABABCNZAZCZB负,4.三相电路,三相电路就是由对称三相电源和三相负载联接起来所组成的系统。工程上根据实际需要可以组成:,电源,Y,Y,负载,电源,Y,负载,当电源和负载都对称时,称为对称三相电路。,注意,下 页,上 页,返 回,4.三相电路 三相电路就是由对称三相电源和三相负载联,三相四线制,Y,Y,Y,Z,Z,Z,N,+,A,N,+,B,+,C,Z,Z,Z,+,A,+,B,+,C,三相三线制,下 页,上 页,返 回,连接方式,连接方式,Y,三相四线制YYYZZZN+AN+B+CZZZ+A,对,Y,联,接的对称三相电源,线电压相位领先对应相电压,30,o,。,下 页,上 页,返 回,(2)Y,联接时,线电流等于相电流。,对,联,接的对称三相电源,(1)线电压等于对应的相电压,线电流相位滞后对应相电流,30,o,。,12.2 线电压(电流)与相电压(电流)的关系,对Y联接的对称三相电源线电压相位领先对应相电压30o。下,(1),将所有三相电源、负载都化为等值,Y,Y,接电路;,(2),连接负载和电源中点,中线上若有阻抗可不计;,(3),画出单相计算电路,求出一相的电压、电流:,(4),根据,接、,Y,接时,线量、相量之间的关系,求出原电路的电流电压。,(5),由对称性,得出其它两相的电压、电流。,12.3 对称三相电路的一般计算方法:,一相电路中的电压为,Y,接时的相电压。,一相电路中的电流为线电流。,小结,下 页,上 页,返 回,(1)将所有三相电源、负载都化为等值YY接电路;(2)连,例,2,一对称三相负载分别接成,Y,和,型。分别求线电流。,解,A,B,C,Z,Z,Z,A,B,C,Z,Z,Z,下 页,上 页,返 回,例2 一对称三相负载分别接成Y和型。分别求线电流。解 A,例,3,对称三相电路,电源线电压为,380V,,,|,Z,1,|=10,,cos,1,=0.6,(,感性),,,Z,2,=j50,,,Z,N,=1+j2,。,求:线电流、相电流,画出相量图(以,A,相为例)。,解,画出一相计算图,+,_,Z,1,+,_,_,_,+,+,N,A,C,B,Z,1,Z,2,Z,N,N,下 页,上 页,返 回,例3 对称三相电路,电源线电压为380V,|Z1|=10,,根据对称性,得,B、C,相的线电流、相电流:,+,_,Z,1,下 页,上 页,返 回,根据对称性,得B、C相的线电流、相电流:+_Z1下 页上 页,由此可以画出相量图:,30,o,53.1,o,18.4,o,下 页,上 页,返 回,由此可以画出相量图:30o53.1o18.4o下 页上,电源不对称(不对称程度小,系统保证其对称)。,电路参数(负载)不对称情况很多。,电源对称,负载不对称(低压电力网)。,分析方法,不对称,复杂交流电路分析方法。,主要了解:中性点位移。,12.4 不对称三相电路的概念,讨论对象,下 页,上 页,返 回,电源不对称(不对称程度小,系统保证其对称)。电路参数(负载),要消除或减少中点的位移,尽量减少中线阻抗,然而从经济的观点来看,中线不可能做得很粗,应适当调整负载,使其接近对称情况。,结论,负载不对称,电源中性点和负载中性点不等位,中线中有电流,各相电压、电流不存在对称关系;,中线不装保险,并且中线较粗。一是减少损耗,二是加强强度,(,中线一旦断了,负载不能正常工作,),。,下 页,上 页,返 回,要消除或减少中点的位移,尽量减少中线阻抗,然而从经济的观点来,1.对称三相电路功率的计算,12.5 三相电路的功率,平均功率,下 页,上 页,返 回,三相负载吸收的平均功率等于各相负载吸收的,平均功率之和。即,三相总功率:,式中,分别为A,B,C三相的相电压和相电流的相位差,1.对称三相电路功率的计算12.5 三相电路的功率 平均,下 页,上 页,返 回,若三相电路对称,则有,所以,三相总功率:,P,=3,P,p,=3,U,p,I,p,cos,下 页上 页返 回若三相电路对称,则有所以三相总功率:P=,A,B,C,Z,Z,Z,下 页,上 页,返 回,ABCZZZ下 页上 页返 回,(1),为相电压与相电流的相位差(阻抗角),不要误以为是线电压与线电流的相位差。,(2),cos,为每相的功率因数,在对称三相制中有,cos,A,=,cos,B,=,cos,C,=,cos,。,(3),公式计算电源发出的功率(或负载吸收的,功率)。,A,B,C,Z,Z,Z,注意,下 页,上 页,返 回,(1)为相电压与相电流的相位差(阻抗角),不要误以为,无功功率,Q=Q,A,+Q,B,+Q,C,=3,Q,p,视在功率,2),这里的,,P,、,Q,、,S,都是指三相总和。,1),功率因数也可定义为:,cos,=,P,/,S,注意,3),不对称时,无意义,下 页,上 页,返 回,无功功率Q=QA+QB+QC=3Qp视在功率2)这里的,P,复功率,下 页,上 页,返 回,复功率下 页上 页返 回,对称三相负载的瞬时功率,下 页,上 页,返 回,对称三相负载的瞬时功率下 页上 页返 回,单相:瞬时功率脉动,三相:瞬时功率恒定,w,t,p,o,3,UI,cos,p,w,t,o,UI,cos,电动机转矩,:,m,p,可以得到均衡的机械力矩。避免了机械振动。,下 页,上 页,返 回,单相:瞬时功率脉动三相:瞬时功率恒定,可见,对称三相电路的瞬时功率是一个常量,其值等于平均功率。这是对称三相电路的一个优越性能。习惯上把这一性能称为瞬时功率平衡。这种性质反映到三相发电机或三相电机的运行上,就使电机的转轴所受到的转矩平稳,没有震动,这也是三相制的优点之一。,但对于单相电动机来说,由于它的瞬时功率以两倍电源频率而脉动着,所以有不良的震动。,下 页,上 页,返 回,可见,对称三相电路的瞬时功率是一个常量,其值等于,