国网考试电路---第六章： 三相电路

国网招聘考试电路知识导图，分享了三相电源、三相负载、三相电路分析、中性点偏移、三相电路功率计算的知识。

6三相电路

• 三相电源
  • 对称三相电源特点
    • 对称三相电源是三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差120°的正弦电源。
    • 对称三相交流电动势瞬时值表达式为
    • 三相对称交流电瞬时值之和恒为零，相量之和恒为零。
    • 相序
      • 三相交流电出现正幅值(或相应零值)的顺序称为相序。
      • 最大值出现顺序为ABC、BCA、CAB时称为正相序： ACB、BAC、CBA时称为负相序。
  • 对称三相电源的连接
    • 对称三相电源Y接(星接)
      • 三相对称绕组Y接时，有三根端线(相线、火线)、一根中性线，可以提供两种对称三相电压
      • 相电压是相线与中性线之间的电压，也是电源每相绕组上的电压；线电压是相线之间的电压
      • 对称三相电源Y接时，线电压有效值是相电压有效值的Ö3倍，UL=Ö3UP,线电压超前相应相电压30°,线电压和相电压都是对称三相电压，
    • 对称三相电源△接(角接)
      • 对称三相电源△接，线电压与相电压相等，只能提供一种三相对称电压。
      • 三相电源△接时，闭合回路总电动势为零，回路中无环流产生。若绕组有一相接反，回路电动势不为0,有环流产生，会烧毁绕组。三相电源△接时，不允许绕组接反。
    • 同一台发电机，每相绕组的电动势不变，即相电压始终不变，采用不同的连接方法时线电压不同。
• 三相负载
  • 负载分类
    • 只需一相电源供电的负载称为单相负载、需三相电源同时供电的负载称为三相负载。
    • 三相负载分为对称三相负载和不对称三相负载
      • 对称三相负载满足,即阻抗大小相同且阻抗角也相同
      • 不对称三相负载不满足
  • 三相负载Y接
    • 电压关系
      • 三相负载的相电压为每相负载上的电压；线电压为负载相线之间的电压。
      • 当忽略输电线上的电压损失时，负载端的线电压等于电源的线电压。
      • 三相不对称负载Y接有中线时，相电压和线电压都是对称三相电压，线电压超前相应相电压30°
      • 三相不对称负载Y接无中线时，线电压对称，相电压不对称，负载中性点偏移。
      • 三相对称负载Y接无论是否有中线，相电压和线电压都是对称三相电压。
    • 电流关系
      • 三相负载的相电流为流过每相负载的电流；负载线电流为流过相线的电流，中线电流
      • 三相负载Y接时，相电流等于相电压除以对应相阻抗，线电流等于对应相电流。
      • 三相对称负载Y接时，相电流和线电流为三相对称电流，中线电流为0
      • 三相不对称负载Y接时，相电流和线电流不再对称，中线电流不等于0
  • 三相负载△接
    • 电压关系
      • 三相负载△接时，负载线电压等于电源线电压，因此负载线电压一定对称
      • 三相负载△接时，无论负载是否对称，负载相电压等于线电压，负载相电压和线电压都是对称三相电压。
    • 电流关系
      • 三相负载△接时，相电流等于相电压除以对应相阻抗
      • 对称三相负载△接时，相电流和线电流都是对称三相电流，线电流是相电流的Ö3倍，且滞后相应相电流30°
      • 不对称三相负载△接时，相电流和线电流不对称
  • △接的对称负载可以与Y接的对称负就进行等效变换，变换公式为Z△=3ZY,变换前后电路的线电压和线电流不变。
• 三相电路分析
  • 三相电路分类
    • 三相电源-三相负载连接方式：Y-Y连接、Y-△连接、△-Y连接、△-△连接、YO-Y0连接
    • 对称三相电路：对称电源和对称负载构成的电路为对称三相电路。
    • 不对称三相电路：不对称电源或不对称负载构成的电路。但电力系统中，电源都是对称的。
  • 三相四线电路
    • 三相四线电路分析方法
      • 电路中电源中性点和负载中性点电位相等，电源和负载的相电压、线电压都是对称三相交流量
      • 电路中电流的计算采用一般正弦电路分析方法进行分析。
    • 对称三相四线电路分析方法
      • 分析对称三相四线制电路时，采用一相计算法。先把其中一相按单相电路计算，中性线等效为短路线，再根据对称三相交流量特点求出其他两相。
      • 中性线电流为零，理论上不需要中性线，可以移去，移去后电路成为三相三线电路。
• 中性点偏移
  • 定义
    • 不对称三相三线电路中，负载中性点与电源中性点之间出现电位差；相量图中负载中性点与电源中性点不重合，出现偏移的现象，称为中性点偏移。中性点偏移原因是负载不对称。
    • 对称负载发生一相断路或一相短路时，均会发生中性点偏移现象，工程实际中，只要负载Y接不对称，且采用三相三线制供电时，均会发生中性点偏移现象。
    • 在电源对称情况下，可以根据中性点位移的情况判断负载不对称的程度，当位移较大时，会造成负载相电压严重不对称，使负载工作不正常。
  • 不对称电路分析
    • 对称负载YY连接，发生一相断路时，断开相的相电压升高到电源相电压的1.5倍，非断开相的相电压降低到电源线电压的一半。
    • 对称负载YY连接，发生一相短路时，短路相的相电压为0,非短路相的相电压升高至线电压。
  • 中线作用及要求
    • 不对称负载Y接又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，承受的相电压越高
    • 中线的作用：三相不对称负载星形连接有中性线时，负载的相电压对称
    • 照明负载为三相不对称负载，必须采用三相四线制供电方式，且中性线上不允许接熔断器或开关
• 三相电路功率计算
  • 不对称三相电路功率的计算
    • 功率计算公式
      • 瞬时功率
      • 有功功率
      • 无功功率
      • 视在功率
      • 功率因数
    • 功率的可加性
      • 三相电路瞬时功率、有功功率、无功功率具有可加性，视在功率不具备可加性。
    • 不对称三相电路中，视在功率和功率因数只有计算意义。
  • 对称三相电路功率的计算
    • 瞬时功率
      • 对称三相电路的瞬时功率是一个常数，等于平均功率，称为三相瞬时功率平衡
    • 有功功率
    • 无功功率
    • 视在功率
    • 功率因数
      • 是负载的阻抗角，也是负载相电压超前相电流的角度
  • 三相电路功率的测量
    • 功率表
      • 功率表又称瓦特计，用来测量负载的有功功率。
      • 功率表的核心元件为电压线圈和电流线圈，分别与负载电压并联和负载电流串联。
    • 三表法(三瓦计法)
      • 使用三块功率表可以测量三相四线制电路的有功功率，三相总功率为三个功率表测得数据的总和。
      • 三表法只适用于对称三相四线电路和不对称三相四线电路有功功率的测量。
      • 对称三相四线电路三块表读数相同，也可采用一表法测量系统功率，总功率为功率表读数的3倍。
    • 两表法(两瓦计法〉
      • 两表法可以测量对称三相三线电路、不对称三相三线电路和对称三相四线电路的有功功率
      • 三相总功率等于两表测得数据之和，单个功率表的读数没有意义。
      • 对称三相三线电路两表法表读数
        • 负载为纯电阻时，两只功率表的读数相等
        • 负载的功率因数大于0.5时，两只功率表的读数均为正。
        • 负载的功率因数等于0.5时，其中一只功率表的读数为零。
        • 负戟的功率因数小于0.5时，其中一只功率表的指针会反向偏转
      • 计算对称三相电路负载有功功率时应取两表读数的代数和，可以证明，对称三相电路的无功功率为