1、電路原理三相電路第1頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五第12章 三相電路12.1 三相電源12.2 對稱三相電路 12.3 不對稱三相電路示例 12.4 三相電路的功率 第2頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五事實上，電力系統(tǒng)所采用的供電方式絕大多數(shù)屬于三相制，日常用電是取自三相制中的一相。三相制電力系統(tǒng)：由三個頻率相同、相位互差120的正弦交流電源供電的系統(tǒng)。12.1 三相電源三相電路實際上是一種特殊的交流電路。正弦交流電路的分析方法對三相電路完全適用。由于三相電路的對稱性，可采用一相電路分析，以簡化計算。對稱三相電源：三個頻率相同、相位互差120的

2、正弦交流電源按一定方式聯(lián)接而成。第3頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五一、對稱三相電源的產(chǎn)生通常由三相同步發(fā)電機產(chǎn)生，三相繞組在空間互差120，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，在三相繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，從而形成對稱三相電源。NSIwAZBXCY三相同步發(fā)電機示意圖第4頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五1. 瞬時值表達式A+XuAB+YuBC+ZuC2. 波形圖 t OuAuBuuC請看演示第5頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五3. 相量表示1201201204. 對稱三相電源的特點第6頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五正序(

3、順序)：ABCA負(fù)序(逆序)：ACBAABC相序的實際意義：對三相電動機，如果相序反了，就會反轉(zhuǎn)。以后如果不加說明，一般都認(rèn)為是正相序。ACBDABC123DACB123正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)5. 對稱三相電源的相序：三相電源中各相電源經(jīng)過同一值(如最大值)的先后順序第7頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五 三相制相對于單相制在發(fā)電、輸電、用電方面有很多優(yōu)點，主要有：(1) 三相發(fā)電機比單相發(fā)電機輸出功率高。(3) 性能好：三相電路的瞬時功率是一個常數(shù)，對三相電動機來說，意味著產(chǎn)生機接轉(zhuǎn)矩均勻，電機振動小。(2) 經(jīng)濟：在相同條件下(輸電距離，功率，電壓和損失)三相供電比單相供電省銅。

4、(4) 三相制設(shè)備(三相異步電動機，三相變壓器)簡單，易于 制造，工作經(jīng)濟、可靠。由于上述的優(yōu)點，三相制得到廣泛的應(yīng)用。6. 三相制的優(yōu)點第8頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五二、對稱三相電源的聯(lián)接星形聯(lián)接(Y接)：把三個繞組的末端 X, Y, Z 接在一起，把始端 A,B,C 引出來。+ANX+BY+CZ1. 聯(lián)接A+X+BCYZABCN第9頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五三角形聯(lián)接( 接)：三個繞組始末端分別對應(yīng)相接。+AXBYCZ+A+X+BCYZABC名詞介紹： 端線(火線)：A, B, C 三端引出線。 中線：中性點引出線(接地時稱地線)

5、， 接無中線。 三相三線制與三相四線制。第10頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五 相電壓：每相電源(負(fù)載)的電壓 相電流：流過每相電源(負(fù)載)的電流 線電壓：火線與火線之間的電壓 線電流：流過火線的電流：Y接： 接： 接：Y接：第11頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五(1) Y接2. 對稱三相電源線電壓與相電壓的關(guān)系A(chǔ)+X+BCYZABCN第12頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五利用相量圖得到相電壓和線電壓之間的關(guān)系：線電壓對稱(大小相等，相位互差120o)一般表示為：30o30o30o第13頁，共63頁，2022年，5月20日

6、，7點44分，星期五結(jié)論：對Y接法的對稱三相電源 所謂的“對應(yīng)”：對應(yīng)相電壓用線電壓的 第一個下標(biāo)字母標(biāo)出。(1) 相電壓對稱，則線電壓也對稱。(3) 線電壓相位領(lǐng)先對應(yīng)相電壓30o。 第14頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五把上面的相量圖改畫一下，相互間關(guān)系保持不變。這種相量圖又稱位形圖。位形圖：位形圖是相量圖的一種，電路中各點在圖中有一相應(yīng)點，此點的位置就代表電路中該點的電位，而電路中任意兩點間的電位差就可以位形圖上相應(yīng)兩點所連成的直線表示其大小和初相位。位形圖：NABC第15頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五相量圖與位形圖的比較：相同之處：都是

7、電壓相量圖。不同之處：位形圖上點與電路圖上的點有對應(yīng)關(guān)系 相量圖則沒有這種關(guān)系。這兩種電壓相量圖都可以用來分析電路。相對而言，位形圖更直觀，并且便于記憶。三角形三條邊是線電壓, 中線是相電壓。 上面討論的是電源側(cè)線電壓與相電壓的情況，對于負(fù)載端來說，如果負(fù)載相電壓對稱，則情況完全類似。ACBN第16頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五(2) 接A+X+BCYZABC即線電壓等于對應(yīng)的相電壓。第17頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五關(guān)于接還要強調(diào)一點：始端末端要依次相連。正確接法錯誤接法I =0 , 接電源中不會產(chǎn)生環(huán)流。注意：I 0 , 接電源中將會產(chǎn)

8、生環(huán)流。第18頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五 為此，當(dāng)將一組三相電源連成三角形時，應(yīng)先不完全閉合，留下一個開口，在開口處接上一個交流電壓表，測量回路中總的電壓是否為零。如果電壓為零，說明連接正確，然后再把開口處接在一起。VV型接法的電源：若將接的三相電源去掉一相，則線電壓仍為對稱三相電源。+ABCABC+第19頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五12.2 對稱三相電路 一、對稱三相負(fù)載及其聯(lián)接1. 對稱三相負(fù)載(均衡三相負(fù)載)：三個相同負(fù)載(負(fù)載阻抗模相等，阻抗角相同)以一定方式聯(lián)接起來。2. 對稱三相負(fù)載的聯(lián)接：兩種基本聯(lián)接方式ABCNZZZAB

9、CZZZ第20頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五3. 對稱三相電路：由對稱三相電源和對稱三相負(fù)載聯(lián)接而成。按電源和負(fù)載的不同聯(lián)接方式可分為YY，Y0 Y0，Y ， Y， 等。二、對稱三相電路的計算對稱三相電路的計算方法是一相計算法。1. YY接(三相三線制)， Y0 Y0(三相四線制)+_+_+NnZZZABCabc第21頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五+_+_+NnZZZABCabc以N點為參考點，對n點列寫節(jié)點方程：電源側(cè)線電壓對稱，負(fù)載側(cè)線電壓也對稱。負(fù)載側(cè)相電壓：第22頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五計算電流：流過每

10、相負(fù)載的電流與流過相應(yīng)火線的線電流是同一電流，且三相電流也是對稱的。因N，n兩點等電位，可將其短路，且其中電流為零。這樣便可將三相電路的計算化為一相電路的計算。當(dāng)求出相應(yīng)的電壓、電流后，再由對稱性，可以直接寫出其它兩相的結(jié)果。第23頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五+_+_+NnZZZABCabc一相計算電路：+ANnaZ由一相計算電路可得：由對稱性可寫出：第24頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五結(jié)論：有無中線對電路情況沒有影響。沒有中線(YY接，三相三線制)，可將中線連上。因此， YY接電路與Y0Y0接(有中線)電路計算方法相同。且中線有阻抗時可短

11、路掉。 對稱情況下，各相電壓、電流都是對稱的，只要算出某一相的電壓、電流，則其他兩相的電壓、電流可直接寫出。 UnN=0，中線電流為零。第25頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五2. Y接+_+_+NZZZABCabc負(fù)載上相電壓與線電壓相等：第26頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五+_+_+NZZZABCabc計算相電流：線電流：30o30o30o30o第27頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五結(jié)論：(1) 負(fù)載上相電壓與線電壓相等，且對稱。(2) 線電流與相電流也是對稱的。線電流大小是相電流的 倍，相位落后相應(yīng)相電流30。故上述

12、電路也可只計算一相，根據(jù)對稱性即可得到其余兩相結(jié)果。+ANnaZ/3+_+_+NZZZABCabcn第28頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五+ANnaZ/33. 電源為接時的對稱三相電路的計算(Y， )+ABC+ABCN將接電源用Y接電源替代，保證其線電壓相等，再根據(jù)上述YY， Y 接方法計算。第29頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五4. 一般對稱三相電路的計算：b+_ACBZZlZlZlZZac+ANnaZ/3Zl第30頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五小結(jié)：1. 三相電壓、電流均對稱。負(fù)載為Y接線電流與對應(yīng)的相電流相同。負(fù)載

13、為接線電壓與對應(yīng)的相電壓相同。應(yīng)如何設(shè)定正方向才能有此結(jié)論 ？+_ACB第31頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五(1) 將所有三相電源、負(fù)載都化為等值YY接電路； (2) 連接各負(fù)載和電源中點，中線上若有阻抗可不計；(3) 畫出單相計算電路，求出一相的電壓、電流：(4) 根據(jù) 、Y接 線量、相量之間的關(guān)系，求出原電路的電流電壓。(5) 由對稱性，得出其它兩相的電壓、電流。2. 對稱三相電路的一般計算方法一相電路中的電壓為Y接時的相電壓。一相電路中的電流為線電流。第32頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五例1. ABCZZZZlZlZl已知對稱三相電源線

14、電壓為380V，Z=6.4+j4.8， Zl =6.4+j4.8。求負(fù)載Z的相電壓、線電壓和電流。解：+A+BN+CZlZlZlZZZ+ANnaZZl第33頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五+ANnaZZl第34頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五例2. ABCZZZABCZZZ一對稱三相負(fù)載分別接成Y接和接。分別求線電流。解： 應(yīng)用：Y降壓起動。第35頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五例3. 如圖對稱三相電路，電源線電壓為380V，|Z1|=10，cos1 =0.6(滯后)， Z1= j10， ZN=1+ j2。求：線電流、相電

15、流，并定性畫出相量圖(以A相為例)。+_+NACBZ1Z2ZNN解： +_Z1第36頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五+_Z1根據(jù)對稱性，得B、C相的線電流、相電流：第37頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五由此可以畫出相量圖：30o53.1o18.4o第38頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五例4.+_Z1Z1Z1Z2Z2Z2ZnZ4Z4Z4Z3Z3Z3ABC第39頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五解：首先進行Y變換，然后取A相計算電路：負(fù)載化為Y接。根據(jù)對稱性，中性電阻 Zn 短路。+_Z1Z3Z2/3Z4

16、/3第40頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五電源不對稱程度小(由系統(tǒng)保證)。電路參數(shù)(負(fù)載)不對稱情況很多。討論對象：電源對稱，負(fù)載不對稱(低壓電力網(wǎng)) 。分析方法：不對稱復(fù)雜交流電路分析方法。不能抽單相 。主要了解：中性點位移。12.3 不對稱三相電路示例 第41頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五負(fù)載各相電壓：+_+_+NNZNZaZbZc三相負(fù)載Za、Zb、 Zc不相同。第42頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五負(fù)載中點與電源中點不重合，這個現(xiàn)象稱為中點位移.。在電源對稱情況下，可以根據(jù)中點位移的情況來判斷負(fù)載端不對稱的程度。

17、當(dāng)中點位移較大時，會造成負(fù)載相電壓嚴(yán)重不對稱，可能使負(fù)載的工作狀態(tài)不正常。相量圖：ABCNNNN第43頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五例1. 照明電路:(1) 正常情況下，三相四線制，中線阻抗約為零。每相負(fù)載的工作情況沒有相互聯(lián)系，相對獨立。ABC380V220VN=N(2) 假設(shè)中線斷了(三相三線制), A相電燈沒有接入電路(三相不對稱)燈泡未在額定電壓下工作，燈光昏暗。ACBNNACBN190V190V380VACBNN第44頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五(3) A相短路380VABCNN380V超過燈泡的額定電壓，燈泡可能燒壞。結(jié)論：(a

18、) 照明中線不裝保險，并且中線較粗。一是減少損耗，二是加強強度(中線一旦斷了，負(fù)載就不能正常工作)。(b) 要消除或減少中點的位移，盡量減少中線阻抗，然而從經(jīng)濟的觀點來看，中線不可能做得很粗，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整負(fù)載，使其接近對稱情況。ACBN第45頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五例2. 相序儀電路。已知1/(w C)=R，三相電源對稱。 求：燈泡承受的電壓。解：若以接電容一相為A相，則B相電壓比C相電壓高。B相等較亮，C相較暗(正序)。據(jù)此可測定三相電源的相序。ACBNRCR第46頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五上面分析的是電容C 的一個特定值，即1/(

19、wC)=R時。下面分析當(dāng)C為任意值時，這個結(jié)論也正確。定性分析： ACBNCRRACBNRR(D)+_R/2第47頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五 C=0, 1/(w C)=，開路。 N點在BC的中點(D點)。 C= ，1/(w C)=0。 N點移到的A點。 N在半圓上移動。從位形圖上看到UBN UCN。故B相燈比C相的亮。+_R/2+_+_ANACBDNNC 第48頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五例3.ZZZA1A2A3S如圖電路中，電源三相對稱。當(dāng)開關(guān)S閉合時，電流表的讀數(shù)均為5A。求：開關(guān)S打開后各電流表的讀數(shù)。解：開關(guān)S打開后，電流表A2

20、中的電流與負(fù)載對稱時的電流相同。而A1、 A3中的電流相當(dāng)于負(fù)載對稱時的相電流。電流表A2的讀數(shù)=5A電流表A1、A3的讀數(shù)=第49頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五1. 對稱三相電路的平均功率P12.4 三相電路的功率 對稱三相負(fù)載ZPp=UpIpcos 三相總功率 P=3Pp=3UpIpcos 第50頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五注意：(1) 為相電壓與相電流的相位差角(相阻抗角)，不要誤以為是線電壓與線電流的相位差。(2) cos為每相的功率因數(shù)，在對稱三相制中即三相功率因數(shù)： cos A= cos B = cos C = cos 。2.

21、無功功率Q=QA+QB+QC= 3Qp(3) 電源發(fā)出的功率。第51頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五3. 視在功率一般來講，P、Q、S 都是指三相總和。4. 瞬時功率功率因數(shù)也可定義為： cos =P/S (不對稱時 無意義)第52頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五單相：瞬時功率脈動三相：瞬時功率平穩(wěn)， 轉(zhuǎn)矩 m p可以得到均衡的機械力矩。wtpO3UIcospw tOUIcos第53頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五5. 三相功率的測量(對稱，不對稱)(1) 三表法：若負(fù)載對稱，則需一塊表，讀數(shù)乘以 3。*三相負(fù)載WWWAB

22、CN*第54頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五(2) 二表法：這種量測線路的接法是將兩個功率表的電流線圈接到任意兩相中，而將其電壓線圈的公共點接到另一相沒有功率表的線上。若W1的讀數(shù)為P1 ， W2的讀數(shù)為P2 ，則 P=P1+P2 即為三相總功率。三相負(fù)載W1ABC*W2第55頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五證明：(設(shè)負(fù)載為Y接) 上面兩塊表的接法正好滿足了這個式子的要求，所以兩個功率表的讀數(shù)的代數(shù)和就是三相總功率。最后表達式僅與線電壓有關(guān)，所以也適用接。p=uAN iA + uBN iB+ uCN iC iA + iB+ iC=0 (KCL)

23、iC= (iA + iB) p= (uAN uCN)iA + (uBN uCN) iB = uACiA +uBC iB P=UACIAcos 1 + UBCIBcos 2 iAACBiBiCN 1 :uAC 與iA的相位差， 2 :uBC 與iA的相位差。 第56頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五1. 只有在 iA+iB+iC=0 這個條件下，才能用二表法(即Y接，接)。不能用于不對稱三相四線制。3. 接正確極性接線時，二表中可能有一個表的讀數(shù)為負(fù)，此時功率表指針反轉(zhuǎn)，將其電流線圈極性反接后，指針指向正數(shù)，但此時讀數(shù)應(yīng)記為負(fù)值。 注意：2. 兩塊表讀數(shù)的代數(shù)和為三相總功率，每塊表的單獨讀數(shù)無意義。4. 兩表法測三相功率的接線方式有三種，注意功率表的同名端。第57頁，共63頁，2022年，5月20日，7點44分，星期五分析：在對稱負(fù)載中，每相負(fù)載的阻抗角為多少時，功率表的讀數(shù)出現(xiàn)負(fù)值？由位形