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1、三相电源一、教学要求 ! 理解多相制和三相制、正序、负序和零序的概念以及对称三相电源、对称 三相负载和对称三相电路的概念。 熟练掌握对称三相电路的星形联结和三角形联结中相电压与线电压、相 电流与线电流的关系及相量图。 # 熟练掌握在对称三相电路中取出单相计算的原理及步骤。 $ 一般了解不对称三相电路的分析方法及特殊现象。 % 熟练计算对称三相电路的功率，理解对称三相电路功率平衡的概念，初 步掌握三相电路平均功率的测量方法。 二、阅读指导 三相电路实际上是一种在结构上和参数上具有特殊关系的正弦电流电路。 这些特殊关系决定了三相电路分析方法的特殊性，并使其具有许多重要优点。 本章简要介绍三相电路的
2、基本知识，以使读者了解三相电源的应用，并为深入研 究三相电路奠定基础。本章主要内容包括：三相电路的连接、对称三相电路的计 算、ST代理商非对称三相电路的概念和三相电路的功率。 !三相电路的基本概念 由三相电源，通过三相输电线，向三相负载供电，即构成三相电路。 若三相电源的幅值相同、频率相同、彼此相位差相同，则称为对称三相电源。 若三相负载等效阻抗相同，则称为对称三相负载。 由对称的三相电源、输电线和负载组成的三相电路称为对称三相电路。 根据对称三相电源中各电源的相位关系，对称三相电路又区分为正序、负序和零序电路。负序和零序通常来自事故或非对称情况下的等效电路。 如无特别说明，对称是指正序对称。
3、 在三相电路中，负载或电源每相上的电压和电流称为相电压和相电流；输电 线之间的电压称为线电压；流过输电线的电流称为线电流。工程上所说的三相 电压是指线电压，例如*+、,*-+、,*-+、&*-+ !对称三相电路的星形和三角形联结 在三相电路中，三相电源、三相负载和三相变压器广泛采用星形或三角形联 结。无论电源或负载，在对称星形联结中，线电压有效值是相电压有效值的! ! -如将这些关系分别应用于电源和负载，还可总结出： ! 对电源来说，当希望得到较大输出电压时可采用星形联结。根据功率与 电压的平方成正比的关系，若两种联结对相同阻抗的负载供电，则前者电源提供 的平均功率是后者的!倍。 在电源电压一
4、定的情况下，由于三角形联结的负载每相承受的电压是星 形联结时的! !倍。因此，若将同一负载分别接成三角形和星形，则前者吸收的平 均功率是后者的!倍。对三相感应电动机来说，转矩也将是!倍关系。因此，在 使用三相设备时，要依据产品的技术说明和实际需要选择正确的连接。 此外，若电源和负载均接成星形并将两个中性点相连，便是三相四线制连 接。在这种连接中，使用一个三相电源，可同时以相电压和线电压为不同负载 供电。 电源和负载都存在星形和三角形联结，对一个三相电源和一个三相负载的 系统，它们的组合可能是竢!竢，竢! &， !竢， ! &。从分析计算角度 & & 看，竢!竢联结是一种重要连接。 !对称三相电
5、路的计算 对于不计传输线阻抗的简单对称三相电路，可利用星形或三角形接法的 “相与线”的关系来求解。 对复杂的对称三相电路的计算问题可化为单相电路的计算问题，这正体现 了对称三相电路分析方法的特殊性。其原理是根据对称三相电路中各星形联结 的中性点电位相等，因而可将所有中性点短路，然后取出一 相进行计算，再根据“相与线”的关系求出其它线电压、线电流等。 #非对称三相电路的概念 对称三相电路是一种理想化的电路。ATMEL单片机而实际电路尤其是低压配电网络，由 于存在大量的单相负载，不可避免出现非对称情况，何况有些电气装置正是基于 非对称时的 规律而设计的。 非对称三相电路可能是电源不对称、负载不对称
6、或二者均不对称。在非对 称三相电路中，一般不存在等电位的中性点，因而不能取出一相进行计算。需按 一般正弦电流电路进行分析。在电力系统分析课中，将介绍把非对称三相电路 化为分别按正序、负序和零序对称的电路来计算，称为对称分量法。 处于非对称工作的三相电路存在许多负面影响，例如 ! 按星形联结的非对 称三相负载，由于其中性点电位与电源中性点电位不等，使得负载各相电压幅值 不等。如果各相负载是由单相负载组成，则有的负载由于电压超过额定值太多 而损坏，有的负载又由于电压低于额定值太多而无法正常工作。因此，为使处于 非对称连接的负载能够正常工作，要用导线即中性线将负载的中性点和电源的 中性点相连，此中性
7、线电流不为零，并且需要可靠连接。 处于非对称工作的 三相电路，其瞬时功率不再是常量，这将对发电机、电动机、变压器 等三相电气设 备产生严重影响。 $三相电路中的功率 三相电路多用于传输电能，因此，三相电气设备的功率格外受关注。根据功 率守恒原理，一般三相电路的瞬时功率、有功功率和无功功率都是各相相应功率 之和。对于对称三相电路，各功率的计算变得很简单： ! 无论是星形联结还是三角形联结，每一相的瞬时功率虽然是时变的，但 三个相的瞬时功率之和即三相瞬时功率却是常量，称为三相电路的功率平衡，三 相制是平衡制。它的平均功率即有功功率等于该常量 稳运转并便于控制。这是对称三相电路的主要优点之一。因此，
8、在传输电能时， 要尽量使电路保持对称运行状况。 ! 在对称三相电路中，用每相无功功率的!倍来计算对称三相电源或负载 的无功功率 !# $ #$% ! ! & $ & #$% ! !# *在对称三相电路中，瞬时功率为常量，所以上述无功功率并不代表三相电源 与三相负载之间的能量交换，从式来看，它代表的是相与相之间所进行的 能量交换。 对称三相电路的有功功率和无功功率都是用每一相相应功率的!倍来 计算的，所以式、中的 ! 是指某相的相电压与相电流的相位差。 教材中介绍了用单相功率表测量三相功率的几种典型方法。 根据电路特点 选择某种合适的方法。对三相三线负载，它可看 作是二端口网络，无论对称与否，其吸收的平均功率等于两个端口功率之和，为 测量每个端口的平均功率，需要两个单相功率表，如图(,。 同理，对三相四线制非对称负载，则需要三个单相功率表。 通过对不同方法测量原理的分析可进一步加深对三相电路规律的认识。 三、习题选解 (-*已知对称星形联结三相电源的.相电压为% ./ 0!-12#6， 试写出各线电压瞬时表达式，Atmel并作各相电压和线电压的相量图。 解：设星形联结电源电路如图题(-所示，对称星形联结的三相电源线电压 有效值是相电压有效值的! !倍，相位上越前前序相电压!45。即 wxq$#
