第12章 不对称三相电路的分析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,不对称三相电路的分析,在三相电路的构成中，只要有任意一部分出现不对称的情况，就称为不对称三相电路。例如，三相负载中的三个负载不完全相等，三相电源出现个别相电源短路或开路等现象，此时，都会形成不对称三相电路。,三相电路不对称的原因,常见的不对称三相电路是指三相负载不对称，即,Z,A,Z,B,Z,C,，,或者,Y,A,Y,B,Y,C,。,在电力系统中除三相电动机等对称三相负载外，还有许多由单相负载组成的三相负载。人们尽可能把它们平均分配在各相上，但往往不能完全平衡，而且这些负载不都是同时运行的。当三相系统发生故障时也会引起不对称。,典型的不对称三相电路,(1),某相,负载,开路,（,a,）,A,相开路电路图,(b),相量图,如图,(a),所示的,A,相开路电路。则此时电路完全变成一个串联的回路。两相负载承受的电压为,BC,线电压的一半。由图,(b),中的相量图可见中点位移的位置。这种现象对于负载用户来说，电压幅值减小了，一般不会对用户的负载造成很大程度的损坏。,典型的不对称三相电路,(2),某相负载短路,(a),A,相短路电路,(b),相量图,如图,(a),所示为,A,相短路电路。此时两个中点,NN,直接被一相电压连起来，造成另外两相的负载直接承受线电压幅值。由,图,(b),中的相量图可见，中点位移直接接到三角形的顶点。这种情况往往会造成负载在很大程度上损失。为避免出现上述不对称情况，需采取必要的措施，使电力系统的安全运行有充分的保障。,不对称星形连接的三相电路,U,A,-+,Y,A,U,B,-+,Y,B,U,C,-+,Y,C,S,B,A,C,N,N,I,A,I,B,I,C,I,N,Z,N,（,Y,A,+,+,Y,B,Y,C,）,U,N,N,Y,A,Y,B,Y,C,+,+,U,A,U,B,U,C,=,典型的不对称三相电路,(3),不对称星形负载的相电压,(S,断开,),开关,S,断开时，由节点电压法分析可知：,各相电压为,U,AN,=,U,A,U,N,N,U,BN,=,U,B,U,N,N,U,CN,=,U,C,U,N,N,+,+,Y,A,U,N,N,=,Y,B,Y,C,+,+,Y,A,Y,B,Y,C,U,A,U,B,U,C,0,U,A,-+,Y,A,U,B,-+,Y,B,U,C,-+,Y,C,S,B,A,C,N,N,I,A,I,B,I,C,I,N,Z,N,各相电压为,U,AN,=,U,A,U,N,N,U,BN,=,U,B,U,N,N,U,CN,=,U,C,U,N,N,I,A,=I,B,=I,C,=,U,AN,Z,A,U,BN,Z,B,U,CN,Z,C,不对称星形连接负载的相量图,N,N,U,A,U,B,U,C,U,N,N,U,AN,U,BN,U,CN,中性点位移,U,A,-+,Y,A,U,B,-+,Y,B,U,C,-+,Y,C,S,B,A,C,N,N,I,A,I,B,I,C,I,N,Z,N,中线电流为,I,N,=I,A,+I,B,+I,C,当合上,开关,S,，,即接上中线时，如果,Z,N,0,，,则可强使,U,NN,=,0,。,此时尽管电路不对称，但各相保持独立，各相负载的相电压对称。因此在负载不对称时中线的存在是非常重要的。,结论,负载不对称而又没有中线时，负载的相电压就不对称。当负载的相电压不对称时，势必引起有的相的电压过高，高于负载的额定电压；有的相的电压过低，低于负载的额定电压。这都是不容许的。三相负载的相电压必须对称。,例,2,求负载相电压、负载电流及中线电流。,I,N,负载为电灯组，在额定电压下其电阻分别为,R,A,=5,，,R,B,=10,，,R,C,=20,。（灯泡的额定电压为,220V,）,已知电路如图所示,，,电源电压对称，每相电压,U,p,=220V,；,例,2,求负载相电压、负载电流及中线电流。,解：在负载不对称而有中线的情况下，负载相电压和电源相电压相等，也是对称的，其有效值为,220V,。,I,N,例,2,求解过程,各相电流为：,I,A,=U,A,/,R,A,=,220 0,。,/5=44 0,。,A,I,B,=U,B,/,R,B,=,220-120,。,/10=22-120,。,A,I,C,=U,C,/,R,C,=,220 120,。,/20=11 120,。,A,中线电流为,:,I,N,=I,A,+,I,B,+,I,C,=,44 0,。,+22-120,。,+11 120,。,=,27.5-j9.45=29.1-19,。,A,在上,例中如果,（,1,）,A,相短路而有中线时；,（,2,）,A,相短路而中线又断开时。,分析过程（,1,）,A,相短路而有中线时；,解,：,（,1,）此时,A,相短路电流很大，将,A,相中的熔断器熔断，而,B,相和,C,相未受影响，其相电压仍为,220V,。,分析过程（,2,）,A,相短路而中线又断开时。,（,2,）此时负载中点,N,即为,A,，,因此负载各相电压为：,U,AR,=0,U,BA,=380V,U,CA,=380V,可见，,B,、,C,两相电压都超过电灯额定电压，这是不 容许的。,中线的作用,中线的作用就在于使星形连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。因此，为防止误动作，规定中线内不允许接入熔断器或闸刀开关。,应用,：三相电路接零保护系统,三相电路系统的用电安全,保护接零,(a),工作零线兼作保护零线,图,(a),为一般的接零保护，以工作零线兼作保护零线。工作原理：在当电路的某相带电部分触及设备外壳时，通过外壳形成该相对零线的单相短路（称碰壳短路），此时，短路电流很大可以使线路上保护装置迅速动作，切断电源。,U,A,-+,U,C,-+,R,1,R,2,A,B,C,N,U,B,-+,U,C,-+,R,1,R,2,A,B,C,N,U,B,-+,U,A,-+,三相电路系统的用电安全,保护接零,(b),重复接地保护,图（,b,）,为重复接地保护，在进入用户端，一处或多处通过接地装置再次与大地连接，接地电阻,R,2,很小。该装置除可以起到图,(a),的保护作用之外，还可以使在,零线断线、相线零线接错时,所产生的危险能够快速反应而断电保护。,U,C,-+,R,1,R,2,A,B,C,N,U,B,-+,(c),专用保护线,三相电路系统的用电安全,保护接零,图（,c,）,为专用保护线。从电源的中性点处直接接出一根专用保护线到用户。它是目前国际上流行的三相电路保护系统，称为,三相五线制,保护系统。我国也开始逐渐采用这种三相五线制。不过多数情况下仍然采用,图,(,a),或,图,(,b),的方法。,U,A,-+,三相电路小结,1,三相电源的两种联接方法：,1.,星形接法：,U,L,=3,U,P,，,且线电压比相应相电压超前,30,0,。,2.,三角形接法：,U,L,=,U,P,。,三相负载的两种联接方法：,1.,星形接法：,U,L,=3,U,P,，,在相位上，线电压比相应相电压超前,30,0,；,I,L,=,I,P,。,2.,三角形接法：,U,L,=,U,P,；,I,L,=3,I,P,，,在相位上线电流滞后于相应的相电流,30,0,。,三相电路小结,2,对称三相电路的计算，可归结为一相等效电路的计算，再由电路的对称性求解。,一般取,A,相作为计算电路。,三相功率的计算公式如下：,