三相交流电路分析课件.ppt

1、第一章第一章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律 第二章第二章 电路的分析方法电路的分析方法 第三章第三章 电路的暂态分析电路的暂态分析第四章第四章 正弦交流电路正弦交流电路第五章第五章 三相电路三相电路第六章第六章 磁路与铁心线圈电路磁路与铁心线圈电路第七章第七章 交流电动机交流电动机第十章第十章 继电接触器控制系统继电接触器控制系统课程目录课程目录 电路基本概念、定律电路基本概念、定律 稳稳 态电路分析态电路分析正弦信号正弦信号 电路电路暂态电路暂态电路 分析分析（I）电学部分）电学部分直流直流电路电路单相电路单相电路三相电路三相电路为什么引入三相电为什么引入三相电?+ABC

2、N+可以证明，在输送同样容量的情况下三相输电比单相可以证明，在输送同样容量的情况下三相输电比单相可节省可节省25%的有色金属。的有色金属。此外，三相电在电机驱动方面具有单相电无可比拟的优越性。此外，三相电在电机驱动方面具有单相电无可比拟的优越性。5.1 三相电压三相电压 （1学时）学时）5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路l重点掌握重点掌握 1.1.三相电路的基本概念三相电路的基本概念 2.2.三相电路的分析三相电路的分析

3、第五章 三相电路5.1 三相电压三相电压 （1学时）学时）5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路一、三相电动势的产生一、三相电动势的产生三相交流发电机的原理图三相交流发电机的原理图转子转子定子定子 合理选择转子极面的形状及合理选择转子极面的形状及励磁绕组的位置分布使空气隙中励磁绕组的位置分布使空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布的磁感应强度按正弦规律分布电枢（定子）电枢（定子）铁心及三相绕组铁心及三相绕组磁极（转子）磁极（转子

4、）铁心及励磁绕组铁心及励磁绕组转子转子定子定子A、B、C分别为三个绕组的始端，分别为三个绕组的始端，X、Y、Z分别为三个绕组的末端分别为三个绕组的末端在空间位置上，三个绕组分别在空间位置上，三个绕组分别相差相差120定子铁心内槽放置三个绕组定子铁心内槽放置三个绕组AX+e+e+s in(1 2 0)VoB meE t 转子转子定子定子转子匀速顺时针转动，每相绕组依次切割磁力线，产生转子匀速顺时针转动，每相绕组依次切割磁力线，产生频率相同、幅值相等且相位差为频率相同、幅值相等且相位差为120的正弦电动势的正弦电动势 sin VAmeEt Be1.以以A相绕组的感应电动势作为参考正弦量相绕组的感应

5、电动势作为参考正弦量，则，则Aesin(240)sin(120)VooCmmeEtEtEm V 0oAEE V 2321120 jEEEoCV 2321120 j EEEoB0120240 360 t2.用相量表示用相量表示AEBECEos i n(1 2 0)BmeEt s i n AmeEt os i n(1 2 0)CmeEt 1201201200 CBAeee3.对称三相电动势对称三相电动势且有且有A或或B由于由于C 的幅值相等，频率相同，彼此间的幅值相等，频率相同，彼此间有相同的相位差，称这种电源为对称电动势有相同的相位差，称这种电源为对称电动势os i n(1 2 0)BmeE t

6、 s i n AmeEt os i n(1 2 0)CmeE t 1201201200 CBAeee4.4.相序相序三相电动势出现正幅值（或过零点）的顺序称为相序三相电动势出现正幅值（或过零点）的顺序称为相序 3033031200ABAABUUUUUUUEm V 0oAEE V 2321120 jEEEoCV 2321120 j EEEoB0120240 360 t正序正序(顺序顺序)：ABCA负序负序(逆序逆序)：ACBAABC相序的实际意义：对三相电动机，如果相序反了，就会反转。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。以后如果不加说明，一

7、般都认为是正相序。DABC123正转正转ACB反转反转DACB1235.三相（电动势）绕组的连接。三相（电动势）绕组的连接。1）三相绕组的末端连接点称）三相绕组的末端连接点称为中点，或零点，用为中点，或零点，用N表示。表示。2）从中点引出的导线称为中线，这种连接法称）从中点引出的导线称为中线，这种连接法称星形星形连接法连接法3）相线或端线，也称火线。）相线或端线，也称火线。AeBeCeAuBuCuABuCAuBCuCCBBAAeueueu ,PUEUP _+_+_+_+_中线接地则称为零线中线接地则称为零线如果是三孔插座，左边是零线，中间（上面）是地线，右边是火线如果是三孔插座，左边是零线，中

8、间（上面）是地线，右边是火线 实际电路中，相线实际电路中，相线A相黄色，相黄色，B相绿色，相绿色，C相红色相红色6.相电压相电压ACCACBBCBAABuuuuuuuuu 相电压的值用相电压的值用 表示，且表示，且 ACCACBBCBAABUUUUUUUUU PlUU3 AeBeCeAuBuCuABuCAuBCuCCBBAAeueueu ,PUEUP _+_+_+_+_7.线电压线电压 3031200 UUUUUUBAABAeBeCeAuBuCuABuCAuBCuCCBBAAeueueu ,PUEUP _+_+_+_+_可见相电压、线电压均为对称的三相电压可见相电压、线电压均为对称的三相电压

9、903 UUUUCBBC 303 UUABAeBeCeAuBuCuABuCAuBCuCCBBAAeueueu ,PUEUP _+_+_+_+_BABZBA UNA U30oBN UCN UBC U30o30oCA UBN UCN UBC UNA UCA U5.1 三相电压三相电压 （1学时）学时）5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路5.15.1 三相电压三相电压 （1 1学时）学时）5.2 5.2 负载星形联接的三相电路负

10、载星形联接的三相电路 （1 1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路三相电路中负载的联接方法有两种：三相电路中负载的联接方法有两种：三相电源三相电源一般都是星形联接一般都是星形联接负载的联接方式取决于其额定工作电压负载的联接方式取决于其额定工作电压Ci三角形联接三角形联接星形联接星形联接3plUU 3 AeBeCeAuBuCuABuCAuBCuCCBBAAeueueu ,PUEUP _+_+_+_+_本节介绍负载的本节介绍负载的星形联接，星形联接，下图是三相四线制电路下图是三相四线

11、制电路2）负载相电流等于电源线电流）负载相电流等于电源线电流AZ3）电源线电压是负载相电压的）电源线电压是负载相电压的 倍，倍，特点：特点：+_NBZCB CI+AI+ZpUU AAAAAAAAAIZUZUI 0CBANI I I I BBBBBBBBIZUZUI 1201201）负载相电压等于电源相电压负载相电压等于电源相电压CCCCCCCCIZUZUI 120120中线电流中线电流ARUIBBB 12022ARUIAAA 044AIIIICBAN 191.29+_NBZCB CI+AI+ZpUU AAAAAAAAAIZUZUI 0CBANI I I I ARUICCC012011 BU A

12、U CU NCBAIIII ,ARAi解：解：解解BI ZZZZCBA 0 CBANI I I I 求求Bi例：例：CI 例例NiCRBRVURRRPCBA22020105 ，AI NI 1.对称负载时对称负载时CBACCBBAANNZZZZUZUZUU111 中线电流中线电流NNANAUUU 三相三线制电路三相三线制电路+_NBZCB CI+AI+ZpUU AAAAAAAAAIZUZUI 0CBANI I I I 显然此时三相电流也对称显然此时三相电流也对称课堂拓展课堂拓展NNBNBUUU 在用户端由该变压器变换成三相四线制电路在用户端由该变压器变换成三相四线制电路A A 2 s i n 2

13、 s i n()P Pu U tiIt 中高压电力输送均采用三相三线制电路中高压电力输送均采用三相三线制电路课堂拓展课堂拓展2.不对称三相三线制负载不对称三相三线制负载NNCNCUUU NNU)6.02.0(111jUZZZZUZUZUUPCBACCBBAANN ,ABCZjRZ Z R +_NBZCB CI+AI+ZpUU AAAAAAAAAIZUZUI 0CBANI I I I +AZ相序判断相序判断+_N+1234Em V 0oAEE V 2321120 jEEEoCV 2321120 j EEEoB0120240 360 tBZ解解CZ例例问哪个灯泡更亮？问哪个灯泡更亮？N NNU )

14、6.0 2.0(jUUPNN +_N CI+AI+ZpUU N NNU )6.02.0(jUUPNN PCNUU 4.0 +CNBNUU 由于由于 故故B相相灯较亮灯较亮 RZZjRZCBA VUVURCRB380380 0 RAUA c o s c o s(2)PPp UI t )466.13.0(jUUUUPNNBBN BAABRBUUUU 例例问哪个灯泡更亮？问哪个灯泡更亮？+_N CI+AI+Z pUU N NNU )6.0 2.0(jUUPNN PCNUU 4.0 +3.结论结论1）负载不对称而又没有中线时负载不对称而又没有中线时，负载相电压就不对称，负载相电压就不对称，从而引起有的

15、相电压过高或欠压，这是不允许的！从而引起有的相电压过高或欠压，这是不允许的！2）中线的作用就在于使星形联接的不对称负载的相电压中线的作用就在于使星形联接的不对称负载的相电压对称。为了保证负载的相电压对称，就不应让中线断开对称。为了保证负载的相电压对称，就不应让中线断开在主干上，中线内不接入熔断器或闸开关在主干上，中线内不接入熔断器或闸开关+_+_+NZAB UC UA IB IC INABCabcZBZC(2)A相短路且没有保护而中线又断开时，结相短路且没有保护而中线又断开时，结果又如何果又如何（2）A相短路且没有保护而中线断开时：相短路且没有保护而中线断开时：CAACRCUUUU (1)A相

16、短路且进行保护操作后各相负载上的相短路且进行保护操作后各相负载上的电压电压(1)A相短路，相短路，B、C相电压不受影响相电压不受影响RAU RBU ABABABZUI 例：例：CI 例例NiCRBRVURRRPCBA22020105 ，AI NI+BCBCBCZUI CACACAZUI+5.1 三相电压三相电压 （1学时）学时）5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路5.15.1 三相电压三相电压 （1 1学时）学时）5.2

17、负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路一、相电流一、相电流BiABiBCiCRCAiBIlpII CAABAIII ABBCBIII Ci特点：特点：BCCACIII 负载相电压负载相电压=电源线电压电源线电压二、二、线电流线电流ZZZZCABCAB ZUIABAB ZUIBCBC CRCAiBIlpII CAABAIII ABBCBIII Ci三、负载对称的电路三、负载对称的电路ZUICACA CRCAiBIlpII CAABAI

18、II ABBCBIII CiplII3 pIlI三相负载电流对称三相负载电流对称线电流也是对称的线电流也是对称的，且，且1 2 0A A B C A A B A BII I I I 推导相电流和线电流的关系推导相电流和线电流的关系 303ABI30O 303CACI I 线电流在相位上滞后于相电流线电流在相位上滞后于相电流30O 303BCIIBABUCRCAiBIlpII CAABAIII ABBCBIII CiCAIBCICAUBCUCIBIAI 30ABI cos33PPPI UPP CBAPPPP 负载对称三相电路电压电流的相量图负载对称三相电路电压电流的相量图CRCAiBIlpII

19、CAABAIII ABBCBIII Ci5.1 三相电压三相电压 （1学时）学时）5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1学时）学时）5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.5学时）学时）5.4 三相功率三相功率 （0.5学时）学时）第五章 三相电路5.15.1 三相电压三相电压 （1 1学时）学时）5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 （1学时）学时）5.3 5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 （0.50.5学时）学时）5.4 5.4 三相功率三相功率 （0.50.5学时）学时）第五章 三相电路一、有功功率一、有

20、功功率3cos3cos3llllIUU I 无任是无任是还是还是Y，总的有功功率等于各相有功功率之和，总的有功功率等于各相有功功率之和CRBRlpII CAABAIII ABBCBIII CiN CRBRVURRRPCBA22020105 ，)6.02.0(jUUPNN NNU CBAPPPP ABC3cosP Pp pppU I ABC3cosPPppppU I1、对称性负载、对称性负载单相：瞬时功率脉动单相：瞬时功率脉动三相：瞬时功率恒定三相：瞬时功率恒定 tpO3UPIPcos pA tOUPIPcos 电动机转矩电动机转矩:T p三相电可以得到均衡的机械力矩，避免了机械振动。三相电可以

21、得到均衡的机械力矩，避免了机械振动。AA Acos cos(2 )P Ppu iU It CCNBBNAANiuiuiup plplIIUU ,3 cos3ppIUP cos3cos33llllIUIU cos3llIUP C B AjI UPjjpjp,cos 2）联接联接CRBRlpII CAABAIII ABBCBIII Ci1）Y联接联接N CRBRVURRRPCBA22020105 ，)6.02.0(jUUPNN NNU 22QPS cos3ppIUP CBAQQQQ 2、不对称负载、不对称负载C B AjI UPjjpjp,cos 联接联接 Y联接联接CRBRlpII CAABAI

22、II ABBCBIII CiN CRBRVURRRPCBA22020105 ，)6.02.0(jUUPNN NNU CBAQQQQ 3cos3cos3llllIUU I sin3sin3llppIUIUQ 二、无功功率二、无功功率三、视在功率三、视在功率llIUS3 k W3c o s33 8 06.10.8 3.2Yl lYPUI 222 2 06.12 92 1.8pp YUIAZ 对称负载对称负载对称负载对称负载6.1lYpYIIA 2238010.62921.8lpUIAZ 1）AIIpl3.183 kW3cos9.6l lPUI 解解1）作星形联接，）作星形联接，2）作三角形联结；）

23、作三角形联结；分别求分别求I p、Il 及及P。假设电源线电压假设电源线电压Ul=380V，负载对称且，负载对称且Z=29+j21.8 例例N CRBRVURRRPCBA22020105 ，)6.02.0(jUUPNN NNU 2）CRBRlpII CAABAIII ABBCBIII Ci1）作星形联接，）作星形联接，2）作三角形联结；）作三角形联结；分别求分别求I p、Il 及及P。假设电源线电压假设电源线电压Ul=380V，负载对称且，负载对称且Z=29+j21.8 例例温馨提示：南航将军路校区温馨提示：南航将军路校区1号楼的用电设备在夏号楼的用电设备在夏季一天的高峰用电量时常高达季一天的

24、高峰用电量时常高达10000余度！余度！新闻视野：新闻视野：2009年年6月上旬，在波恩举行的联合国气候变化会议上，有部月上旬，在波恩举行的联合国气候变化会议上，有部分美国代表提出了对华进口产品征收关税的意见。与此同时，分美国代表提出了对华进口产品征收关税的意见。与此同时，6月月22日美国清洁能源安全法案获得众议院通过，该法案日美国清洁能源安全法案获得众议院通过，该法案规定，美国有权对包括中国在内的不实施碳减排限额国家进口规定，美国有权对包括中国在内的不实施碳减排限额国家进口产品征收碳关税。产品征收碳关税。三相功率的测量三相功率的测量(1)(1)三表法三表法若负载对称，则需一块表，读数乘以若负

25、载对称，则需一块表，读数乘以 3。*三三相相负负载载WWWABCN*三三相相四四线线制制(2)(2)二表法：二表法：这种测量线路的接法是将两个功率表的电流线圈串这种测量线路的接法是将两个功率表的电流线圈串到任意两相中，电压线圈的同名端接到其电流线圈所串到任意两相中，电压线圈的同名端接到其电流线圈所串的线上，电压线圈的非同名端接到另一相没有串功率表的线上，电压线圈的非同名端接到另一相没有串功率表的线上。（有三种接线放式）的线上。（有三种接线放式）若若W1的读数为的读数为P1，W2的读数为的读数为P2，则三相总功率为：，则三相总功率为：三三相相负负载载W1ABC*W2三相三线制三相三线制P=P1+

26、P2证明：证明：所以两个功率表的读数的代数和就是三相总功率。所以两个功率表的读数的代数和就是三相总功率。由于联接负载可以变为由于联接负载可以变为Y型联接，故结论仍成立。型联接，故结论仍成立。p=uAN iA+uBN iB+uCN iC iA+iB+iC=0 iC=(iA+iB)p=(uAN uCN)iA+(uBN uCN)iB =uACiA+uBC iB 1:uAC 与与iA的相位差，的相位差，2:uBC 与与iA的相位差。的相位差。设负载是设负载是Y型联接型联接P=UACIAcos 1+UBCIBcos 2 W1W2iAACBNiCiB1.只有在三相三线制条件下，才能用二表法，且不论负载对称

27、与否。只有在三相三线制条件下，才能用二表法，且不论负载对称与否。2.两块表读数的代数和为三相总功率，每块表的单独读数无意义。两块表读数的代数和为三相总功率，每块表的单独读数无意义。3.两表法测三相功率的接线方式有三种，注意功率表的同名端。两表法测三相功率的接线方式有三种，注意功率表的同名端。注意：注意：1.4 9B NPU U 三三相相负负载载W1ABC*W2第五章内容小结第五章内容小结三相电压三相电压三相电路负载电路联结形式三相电路负载电路联结形式三相电路功率三相电路功率一、三相电压一、三相电压ABCA sin VAmeEt 1、相电压、相电压Em V 0oAEE V 2321120 jEE

28、EoCV 2321120 j EEEoB0120240 360 t相量形式相量形式AEBECEos i n(1 2 0)BmeEt s i n AmeEt os i n(1 2 0)CmeEt 120120120ABCA sin VAmeEt 3031200 UUUUUUBAABAeBeCeAuBuCuABuCAuBCuCCBBAAeueueu ,PUEUP _+_+_+_+_2、线电压、线电压BNU RXtgCABCAB1 3cos3cosppllPU IU I BA UNA U30oBN UCN UBC U30o30oCA UBN UCN UBC UNA UCA U+_NBZCB CI+A

29、I+ZpUU AAAAAAAAAIZUZUI 0CBANI I I I 二、三相电路负载电路联结形式二、三相电路负载电路联结形式（1）Y形联结形联结三相四线三相四线2）相电流等于线电流）相电流等于线电流特点：特点：1）负载相电压等于电源相电压负载相电压等于电源相电压NNCNCUUU NNU)6.02.0(111jUZZZZUZUZUUPCBACCBBAANN ,ABCZjRZ Z R +_NBZCB CI+AI+ZpUU AAAAAAAAAIZUZUI 0CBANI I I I （1）Y形联结形联结三相三线三相三线负载对称则等同三相四线电路负载对称则等同三相四线电路负载不对称负载不对称*相电流

30、相电流BiABiBCiCRBRlpII CAABAIII ABBCBIII Ci特点：特点：BCCACIII 负载相电压负载相电压=电源线电压电源线电压（2）形联结形联结*线电流线电流ZZZZCABCAB ZUIABAB ZUIBCBC CRBRlpII CAABAIII ABBCBIII Ci如果负载对称如果负载对称3sinl lQUI 3llSUI CRBRlpII CAABAIII ABBCBIII Ci 303ABI30O 303CACI I 三相负载电流及线电流均对称三相负载电流及线电流均对称三、三相电路的功率三、三相电路的功率（1）三相电路负载对称）三相电路负载对称NoImageNoImage（2）三相电路负载不对称）三相电路负载不对称 sin3sin3llppIUIUQ NoImage课外思考：当三相负载平衡以及不平衡时，课外思考：当三相负载平衡以及不平衡时，电路的无功功率流动？电路的无功功率流动？课后习题：课后习题：5.2.6,5.2.10，5.4.4C课外拓展：飞机电网的特点。课外拓展：飞机电网的特点。