第12章三相电路总结ppt课件.ppt
12.2 三相电源的连接,12.1 三相交流电的基本概念,12.3 三相负载的连接,12.4 三相电路的功率,第12章 三相电路,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。,12.1 三相交流电的基本概念,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。,X,B,Y,C,Z,A,三相定子绕组在空间位置互差120o,定子,转子,转子装有磁极以 的角速度旋转时，定子三相绕组中便分别感应电动势。,三相交流发电机示意图,尾端：X Y Z,首端：A B C,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：,三相感应电压用波形图和相量图可分别表示为：,显然三个电压大小相等，频率相同，相位互差120。,12.1 三相交流电的基本概念,三个最大值相等，角频率相同，彼此相位互差120电角度的单相正弦量称为对称三相交流电。,对称三相交流电压用相量可表示为：,由对称三相电压的波形图和相量图可看出：,对称三相交流电在相位上的先后顺序称为相序。我们把相序A BC称为正序或顺序；把C BA称为负序或逆序。电力系统中通常采用正序。,12.1 三相交流电的基本概念,对称三相电源已知,，（1）试写出,；（2）写出,的表达式，,（3）作相量图。,解答：,12.2 三相电源的连接,学习目标：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。,7.2.1 三相电源的Y形连接,其中由电源绕组尾端公共连接点引出的导线称为中线(零线)，由电源绕组首端引出的导线称为相线(火线)。,图中电源绕组首端指向尾端的电压称为相电压(即火线与零线之间的电压)。,图中火线与火线之间的电压称为线电压。,电源绕组按上述方式联接，构成的供电体系称为三相四线制。三相四线制供电方式显然可以向负载提供两种电压。,从连接图可知，电源作Y型三相四线制供电时，可向负载提供火线与零线之间的相电压和火线与火线之间的线电压。,问题：,三个电源相电压总是对称的，而三个线电压与相电压之间的关系为：,显然三个线电压也是对称的。,相电压和线电压之间的关系如何？,12.2 三相电源的连接,线电压和相电压之间的关系,由相量图可以定量地分析出相、线电压之间的关系为：,显然，线电压在数量上是相电压的1.732倍；在相位上超前与其相对应的相电压30电角。,线电压与相电压的通用关系表达式,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：,12.2.2 三相电源的形连接,三相电源绕组首尾相连组成闭环，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：线电压等于相电压！即：只能向负载提供一种电压。,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，但若有一相接反时，就会在电源回路内造成很大的环流从而烧坏电源绕组。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，开口处连接一个阻抗极大的电压表表，当电压表读数为零时说明连接无误，这时才能将开口合拢。,数量上线电压是相电压的1.732倍；在相位上线电压超前与其相对应的相电压30电角。,验电笔的正确握法如下图示：,你能说出对称三相交流电的特征吗？,你会做吗？,三相四线制供电体制中，你能说出线、相电压之间的数量关系及相位关系吗？,电笔头与被测导线接触时，使氖管发光的是火线（或端线），不发光的是零线。,三个最大值相等、角频率相同、相位上互差120电角的单相正弦交流电的组合。,利用线电压和相电压的数量关系，用电压表连测三次即可确定其火线和零线。,学习目标：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。,12.3.1 三相负载的Y形连接,对称三相电源绕组的相电压,Y接三相负载阻抗,输电线阻抗,负载端线电压,负载端相电压,线电流,12.3 三相负载的连接,对称Y接电路的分析,对称三相负载的概念：,电源相电压,火线上通过的电流称为线电流,负载中通过的电流称为相电流,中线电流,Y接电路特点：相电流等于线电流！,中线电流,对称Y接电路的分析,如果三相电路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：,此时各相负载中通过的电流：,当三相电路对称时，上式中的分子为零，就有：,即三相电路对称时中点电压为零。,对称Y接电路的分析,对称时各相负载中通过的电流：,对称Y接电路的分析,三相对称时的中线电流：,从电流的观点来看，对称时中线为零相当于开路。因此，在对称三相电路中，中线的有、无对电路无影响。,应用举例,电源线电压为380V，对称负载Y接，Z=3+j4，,设,解,根据对称关系：,例,求：各相负载中的电流及中线电流。,应用举例,有,根据对称关系可得：,此例告诉我们，对称三相电路的计算可归结为一相电路来计算，其它两相则可根据对称关系直接写出。,对称三相Y接电路计算原则,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。,Y形不对称三相电路的分析,(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，这一现象称为中点偏移。中点发生偏移时，各相负载端电压严重不对称！,N,N,应用举例,图示电路为不对称三相负载Y接，试分析(1)当ZN=0；(2)ZN=3+j4；(3)ZN=时的线电流情况。,分析,(1)当ZN=0且ZL=0时：,应用举例,此时负载电流虽然不对称，但各相独立，互不影响！,由于ZN=0，所以,(2)当ZN=3+j4时，中点电压不等于零时：,应用举例,这种情况下，负载端电压，负载中通过的电流均不对称，互相牵制、相互影响！,(3)当ZN=时，中线开路，IN=0时：,分析,这种情况下，负载中性点偏移，各相电压不再对称，负载中通过的电流也不对称，互相牵制、相互影响！,Y接不对称电路的特点,电源对称而负载不对称的三相四线制系统的特点,2、ZN0时，必然存在中点电压，各相端电压不平衡。,3、无中线当ZN=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使电器有烧损的可能，即此时各相负载由于端电压不平衡均不能正常工作。,1、ZN=0：负载电流不对称，但各相独立，互不影响。,三相不对称电路实例分析,正确接法:每组灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：,当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，但每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。,若三相不对称，能否去掉中线？,无中线且一相开路时的情况分析,分析,如果中线断开，设A相灯负载又全部断开，此时B、C两相构成串联，串联负载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而不能正常工作；若B、C相不对称，则负载大的一相分压少而不能正常发光，负载小的一相分压多则易烧损。,显然，三相四线制Y接电路中，中线不允许断开！,如果中线断开，设又发生A相短路，此时B、C相都会与短接线构成通路，两相端电压均为线电压380V，因此B、C相由于超过额定值而烧损。,由此可得，中线的作用是使Y接不对称三相负载的端电压保持对称。,无中线且一相短路时的情况分析,分析,关于中线(零线)的有关结论,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。对于照明电路这类三相不对称电路而言：实际应用中各相负载不能保证完全对称，所以必须采用三相四线制供电，而且必须保证中线(零线)可靠。,前面分析可知，中线的作用在于：使星形连接的不对称三相负载得到相等的相电压。,因此，为确保中线(零线)在运行中安全可靠不断开，中线上不允许接保险丝和开关！,12.3.2 三相负载的形连接,图示为电源“Y”接，负载为形连接的对称三相电路。,线电流,相电流,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:,对A、B、C三个结点分别列写KCL方程可得：,由相量图分析可得：三相线电流也是对称的，在数量上是对应相电流的1.732倍，在相位上滞后对应相电流30电角。,对称接电路的分析,对称三相接电路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。,图中：,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。,12.4 三相电路的功率,负载对称时：,三相总有功功率：,星形接法时：,又有,三角形接法时：,对称三相电路的功率,注意有功功率的单位是瓦特W；无功功率的单位是乏尔var;视在功率的单位是伏安VA。,三相电路不对称时，三相电路的功率：,对称三相电路的瞬时功率是一个常量，即：,显然三相不对称时，各相功率应单独计算然后进行叠加。,三相电路应注意的事项,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：,形连接负载对称时：,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注意相位问题。,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。,二瓦计法测三相电路功率,如何用两个瓦特表测三相电路的功率？,测量方法如图示:,在两瓦计法测量中，单独一个功率表的读数无意义！在三相四线制供电体系中，除对称运行外，不能用二瓦计法测量三相功率，应用三瓦计法测量。参看P108页例7.6,其中:,应用举例,已知三相电源线电压为380V，电阻丝每根220V、2KW。设计一个12KW的三相电阻炉应如何接线？线电流多大？,分析,第1方案:单相，并联,P=2kW6=12kW,第2方案：三相，Y形,P=2kW6=12kW,显然此种方法电流太大易造成电网负载不平衡！,相比而言，此种方法电流较小比较适应。,本章内容结束！,
