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三相电路负载不对称的计算

作者:AG8集团 发布时间:2020-07-22 09:35 点击:

  三相电路负载不对称的计算_物理_自然科学_专业资料。三相电路负载不对称的计算

  三相电路负载不对称的研究 班级:F0803016 姓名:陈昌源 学号:5080309556 摘要:本文从三相电路出发,通过比较负载对称与不对称的三相电路,讨论了负 载不对称三相电路的类型和计算方法 关键字:三相电路、负载不对称 ? 引言 由三相电源供电的电路,称为三相电路。三相供电系统具有很多优点,为各国广泛采用。 在发电方面,相同尺寸的三相发电机比单相发电机的功率大,在三相负载相同的情况下,发 电机转矩恒定,有利于发电机的工作;在传输方面,三相系统比单相系统节省传输线,三相 变压器比单相变压器经济;在用电方面,三相电容易产生旋转磁场使三相电动机平稳转动。 三相供电系统的三相电源是三相发电 机。图 1 是三相发电机的结构示意图,它 有定子和转子两大部分。 定子铁心的内圆周的槽中对称地安放 着三个绕组 AX、BY 和 CZ。A、B、C 为首 端;X、Y、Z 为末端。三绕组在空间上彼此 间隔 120?。转子是旋转的电磁铁。它的铁心 上绕有励磁绕组。选择合适的铁心端面形状 和励磁绕组分布规律,使励磁绕组中通以直 流时,产生在转子和定子间气隙中的磁感应 强度,沿圆周按正弦规律分布。当转子恒速 旋转时,AX、BY、CZ 三绕组的两端将分别 感应振幅相等、频率相同的三个正弦电压 uA(t)、 uB(t)、uC(t)。如果指定它们的参考方向都由首 端指向末端,则它们的初相互相差 120?。 图1 ? 提出问题 在我们课程的学习中,对三相电路的研究主要是针对负载对称的情况进行讨论和学习, 而在实际的电路里,大多数的三相电路的应用都是负载不对称的,因此,研究三相电路负载 不对称的情况具有现实意义,以下就是针对这个问题的讨论。 ? 问题讨论 (一) 三相电路负载对称与不对称的比较 对称三相电路是由对称三相电源、对称三相负载及对称三相线路组成的电路。 在对称三相电路中如果有中性线。它的阻抗不必与端线的阻抗相等。对称三相电路 的计算,可以根据电路的对称性,用渐变的一相计算法进行求解。如果三相电路 中有三相不对称电源或三相不对称负载,则成为不对称三相电路。不对 称三相电路就没有对称性,不能用单相图进行计算。一般情况下不对称 三相电路可看成复杂交流电路,可用一般复杂交流电路方法分析计算, 可以采用向量法,应用节点分析方法求解。 (二) 负载不对称三相电路的综述 图 2(a)所示三相电路,假设 、 、 为一组三相对称电源,负载阻抗 ZA、 ZB、ZC 不相等,因此它是不对称三相电路。如果采用三相四线制供电,且中线阻抗 可以忽略,则由图可见,负载各相电压即等于对应的电源相电压。因此可得各相电 流为 由于负载不对称,因此三相负载电流也不对称。其中线电流 一般也不为零。 当中线断开时(三相三线制供电),可求出中性点 N 和 之间的电压为 此时即使电源电压对称,两中性点之间的电压也不为零,中性点不是等电位。 这种现象称为负载中性点位移。图 2(b)中画出了中线断开后的电源与负载各相电 压相量图。图中 相量表示了负载中性 点位移的大小。很显然当中点位移较大时,势必引起负载中有的相电压过高,而有 的相电压却很低。因此当中点位移时,可能使某相负载由于过压而损坏,而另一相 负载则由于欠压而不能正常工作。因此,在三相制供电系统中,总是尽量使各相负 载对称分配。特别在民用低压电网中,由于大量单相负载的存在(如照明设备、家 用电器等),而负载用电又经常变化,不可能使三相完全对称,因此一般采用三相 四线制。在中线上不装保险丝和开关,使各相负载电压接近对称电源电压。 图2 (三) 负载不对称三相电路的类型 一、星形联接: 1、三相四线制 IA uA N uC uB ZA N` ZC ZB IC IB 图3 特点:三相相互独立,互不影响。 . . IA ? UA ZA . . IB ? UB . ? I A ? ?120o ZB . . IC ? UC . ? I A ?120o ZC . . . . IN ? IA? IB? IC ? 0 上式表明中线、三相三线制 IA uA N uC uB ZA N` ZC ZB IC IB . . . 图4 UA ? UB ? UC . U NN ? ZA 1 ZB ZC ?1?1 ?0 ZA ZB ZC 上式说明负载中性点 N’与电源中性点 N 之间有电位差,使得负载的相电压不在对称。 . UC . U CN . U NN . UA . U AN . . U BN UB 图5 特点:三相相互影响,互不独立。 通过分析,在三相四线制配电系统中,保险丝不能装在中线上。 二、三角形联接: IA IC IB 图6 . . I AB ? UA ZA . . I BC ? UB ZB . . I C A ? UC ZC . . . IA ? I ? I AB C A . . . IB ? I ? I BC A B . . . I C ? I ? CA I BC (四) 负载不对称三相电路特例 特例 1:对称负载的断相: IA 三相对称负载正常运行时的线电流: ? IB ? IC ? IP ? UP Z 现 A 相负载发生断相(如图 7) N N` AN 断相: I A ? 0 图7 IB ? IC ? Ul 2Z ? 3U P 2Z ? 0.866IP 特例 2:对称负载的短路: IA 三相对称负载正常运行时的线电流: ? IB ? IC ? IP ? UP Z 现 A 相负载发生短路(如图 8) 图8 . U CA . U AB . U BC 图9 . ?U CA AN 短路 : IB ? IC ? Ul Z ? 3I P . . . . . IA ? . . ? I B? IC ? ? UBA ? UCA ? U AB ?UCA ZZ Z IA ? 3Ul Z ? 3UP Z ? 3IP 特例 3:对称负载的断相: IA ? IB ? IC ? 对称时, 3 Ul Z 现 A 相负载发生断相(如图 10) 图 10 A B断相: IA ? IB ? Ul Z IC ? 3 Ul Z 特例 2:对称负载的短路: IA ? IB ? IC ? 对称时, 3 Ul Z 现 A 相负载发生短路(如图 11),电源短接烧掉。 图 11 参考文献:山东交通学院学报、电工技术

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