三相交流电路论文

三相交流电路论文（精选8篇）

三相交流电路论文 第1篇

一、三相交流电路电压电流的测量实验设计

1. 三相交流电路实验要求。

(1) 完成三相电阻性负载作星形联接的三相交流电路设计。且所设计的电路需完成: (1) 有中线Yo接法; (2) 无中线Y接法两种情况时:研究负载对称;负载不对称;负载不对称, A相又开路等工作情况[2]。 (2) 完成三相电阻性负载作△形联接的电路设计。研究在负载对称和负载不对称时的工作情况。 (3) 测量负载线/相电压、电流, 并分析三相电路的负载线/相电压, 电流的关系以及中性线作用。

2. 设计实验电路。

设三相交流电路如图1所示, 上图为三相负载Y形联接, 下图为三相负载△形联接。三相电源经自耦调压器接到灯组负载, 调压器的输出线电压220V, 相电压为127V, 频率50Hz。N为中性点。三相负载为RA, RB, RC。每相选取3个并联的白炽灯 (规格为10W, 220V) , 每个灯的电阻为R=2202/10=4840Ω。如果负载对称, 即开关闭合, 每相开3盏灯, 则RA=RB=RC=1613Ω。如果负载不对称, A相开1盏灯, B相开2盏灯, C相开3盏灯, 则RA=4840Ω, RB=2420Ω, RC=1613Ω。如果负载不对称, A相又开路, B相开1盏灯, C相开2盏灯, 则RB=4840Ω, RC=2420Ω。

二、利用Matlab仿真三相交流电路

1. 建立仿真模型。

三相实验电路设计好后, 借助Matlab/Simulink中的相关模块建立电路的仿真模型。表1列出了主要元器件的模块名称及提取路径。建立的仿真模型如图2所示, 负载是Y形接法, 也可改△形接法。

2. 设置模块参数及注意的问题。

(1) 三相交流电源。双击单相交流电源模块, 可对参数进行设置[3]。设置峰值电压127*sqrt (2) V, 频率50Hz, 相位为0°, B、C相位分别为-120°, +120°。同理, 可对其他模块参数进行设置。 (2) 负载RA, RB, RC的参数设置。通过设置其参数值大小, 可得对称负载或不对称负载。 (3) 电压电流的测量。各交流电压表、电流表所测得的值均为有效值, 而仿真模型中的电压、电流均为瞬时值, 因此通过“Discrete RMS Value”模块将瞬时值转换为有效值, 模块的频率设为50Hz。 (4) 测量与显示。Multimeter可显示所需测量的电参量, 能省掉很多电压、电流测量模块[3]。选择“Scope”和“Display”模块显示波形及数据。 (5) 电路改接。在仿真模型中直接操作, 如将A相开路, 可将负载RA与中性点的连接线剪切掉。 (6) 仿真时间设置为0~0.06s, 仿真算法采用ode45, 其他为缺省设置。

3. 运行仿真模型获取实验数据。

(1) 三相四线制Yo形联接 (有中线) :

测量有中线时三相对称负载 (每相开3盏灯) 和不对称 (A开1盏灯、B开2盏灯、C开3盏灯;A断路, B开1盏灯、C开2盏灯) 情况下的Ul、UP、I1、Ip以及中线两端的电压UNO的数值, 注意观察中线的作用。运行仿真所得的数据计入表2。 (2) 三相三线制Y形联接 (断开中线) :将中线断开, 测量无中线时三相负载对称 (每相开3盏灯) 和不对称 (A开1盏灯、B开2盏灯、C开3盏灯;A断路, B开1盏灯、C开2盏灯) 情况下的各电量, 将数据记入表3。

(3) 三相三线制△形联接:三相负载对称时取A-B、B-C、C-A相均开3盏灯。三相负载不对称时取A-B相开1盏灯、B-C相开2盏灯、C-A相开3盏灯。运行仿真模型, 所测得数据计入表4。

4. 仿真结果分析。

从表2~4数据中可得出如下结论: (1) 当负载采用Yo联接时, 不论负载是否对称, , I1=Ip。当负载对称时, 各相电流相等, 流过中线的电流Io=0, 所以中线可以省去。 (2) 负载不对称无中线Y接时, , 负载的UP不再平衡, 各Ip也不相等, 致使负载轻的一相因相电压过高而受到损坏, 负载重的一相也会因相电压过低不能正常工作。 (3) 不对称三相负载作Y联接时, 必须采用Yo接法, 且中线必须牢固联接, 以保证三相不对称负载的每相电压维持对称[5]。 (4) 三相负载△形联接时, 不论负载是否对称, Ul=Up;若负载对称时, 其Ip也对称, ;若负载不对称, 则。 (5) 三相负载△形联接时, 不论负载是否对称, 只要电源的Ul对称, 加在三相负载上的电压Up也对称, 各相负载的工作均不受影响。

从上面对数据的分析可知:应用Matlab软件完全可对三相交流电路进行仿真实验, 得出的结论全都符合理论内容, 因此仿真实验是正确的、可行的。

三、结束语

仿真实验不仅安全, 电路的连接和参数值易于修改, 而且可直观地看到电路的输出波形结果, 操作极为方便, 效果很好[6]。仿真实验所得结论与理论分析结果完全一致, 从开始设计实验电路到完成仿真实验, 得出所需数据及波形, 花费的时间比到实验室做实验要少, 在同样时间内, 做仿真实验学到的知识更多, 大大提高了学习效率。因此利用Matlab进行设计型实验仿真学习是正确可行的。另外在设计过程中, 可高效地开发学生的思维, 开拓学生的思路, 锻炼其单独创新设计、独立思考问题、分析判断问题和解决问题的能力, 加强学生全面素质的培养, 尤其是创新能力的培养[7]。

摘要：用Matlab对三相交流电路进行仿真学习, 可避免发生事故危险, 且能改善设备不足的限制, 提高实验效率。本文以三相交流电路的电压电流测量为例, 利用Matlab中相关模块库建立仿真模型, 通过设置参数, 运行仿真得出仿真数据和波形。并对仿真结果进行详细分析, 得出结论。结果发现所得出的结论与理论知识完全吻合, 证明了应用Matlab软件进行设计型实验学习正确可行, 学习方法创新, 具有很强的可操作性。

关键词：三相交流电路,创新学习,设计型实验,Matlab仿真,仿真模型

参考文献

[1]彭安华, 张金文.以能力培养为主线, 改进电工学实验教学[J].实验科学与技术, 2011, (6) :135-137, 163.

[2]秦曾煌.电工学 (上册) 电工技术 (第6版) [M].北京:高等教育出版社, 2006.

[3]付巍.Matlab在电工技术课程教学中的应用[J].机械管理开发, .2005, (6) :118-120.

[4]郭桂叶, 李斌.“电工电子技术”课堂教学的改革与实践[J].遵义师范学院学报, 2011, (6) :93-94..

[5]化晓茜, 王紫婷.改革电工电子实验教学培养学生的创新能力[J].实验室研究与探索, 2011, (6) :151-153.

[6]黎霞, 毛一之.Matlab软件在电工学辅助教学的应用[J].电气电子教学学报, 2010, (10) :200-205.

三相交流电路论文 第2篇

1.三相负载的连接方式分星形连接(又称为“y”连接)或三角形连接(又称为“△”连接)。当三相负载进行星形连接时，线电压ul是相电压up的倍，线电流il等于相电流ip，即在这种情况下，流过中线的电流io=0，因此可以省去中线。

2.不对称三相负载进行星形连接时，必须采用三相四线制接法，即y0接法。其中，中线有其重要的作用，保证二相不对称负载的每相电压维持对称不变。倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，负载遭受损坏，而负载重的一相相电压又过低，负载不能正常工作。对于三相照明负载，要无条件的一律采用y0接法。

三相交流电路论文 第3篇

首先, 我们先讲一下交流发电机的工作原理, 如图1所示。

发电机的三相定子绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中, 彼此相差120°电角度, 且匝数相等。三相绕组的末端连在一起, 呈星形连接。当磁场绕组接通直流电时, 产生了磁场。发电机带动磁场旋转。根据电磁感应原理, 在三相绕组中产生频率相同、幅值相等、相位互差即120°的正弦电动势。

Uu1=Vmsinα

Uw1=Vmsin (α+120°)

Uv1=Vmsin (α+240°)

式中:Uu1、Uw1、Uv1分别为三相交流电的瞬时电动势;Vm为最大电动势, α、α+120°、α+240°分别为三相交流电的初相角。根据正弦函数图像可画出如图2所示的三相交流电波形, 由三角函数知识可知, 交点1为30°、2为90°、3为150°、4为210°、5为270°、6为330°、7为360°。

1:由三相桥式整流电路可知在0°～30°时, 二极管VD3和二极管VD5导通, Uw1电动势最高, Uv1电动势最低, 即整流后的电压Vz解析式为:

即:在α为0°～30°时, 得出整流电压的函数解析式为:, 由余弦函数图像可画出α为0°～30°的整流后的电压波形, 如图2下部所示:0～t1的波形。

2:在30°～90°时, Uu1电动势最高, Uv1电动势最低, 即VD1和VD5导通。

整流后电压Vz=Uu1-Uv1

在α为30°～90°时, 得出整流后电动势的函数解析式为:Uz=Vmsin (α+30°) , 由正弦函数图像可画出α为30°～90°时整流后电压波形, 如图2下部所示:t1～t2的波形, 同理分别推导出:

α为90°～150°时, 整流后电压的函数解析式为,

α为150°～210°时, 整流后电压的函数解析式为,

α为210°～270°时, 整流后电压的函数解析式为,

α为270°～330°时, 整流后电压的函数解析式为,

α为330°～360°时, 整流后电压的函数解析式为,

口诀法在三相交流电路教学中的应用 第4篇

口诀具有工整、简练、流畅、合辙押韵的特点, 因此可以使本来枯燥的电工理论和数据等变得好记, 对于初学电工技术的学生来说能起到事半功倍的效果。

三相交流电源是由三相交流发电机产生的, 三相交流发电机绕组的连接方式有星形和三角形两种, 一般常采用星形连接。其优点是:可以提供两种电压;各相绕组承压低;空载时发电机无内耗。星形连接的供电线路又称为三相四线制供电方式, 我国的低压配电系统中大都采用三相四线制。三相四线制有三根相线 (俗称火线U、V、W) 和一根中线 (俗称零线N) , 可以输出相电压 (火线与零线之间的电压) 和线电压 (火线与火线之间的电压) 两种电压, 其相互关系为, 且线电压超前相应的相电压30°。当相电压为220V (市电) 时, 线电压为380V (动力电) 。

相电压出现的先后顺序为U→V→W→U, 称之为相序。为了正确区分相序, 规定用不同颜色的导线表示不同的火线及零线:U相 (黄色导线) 、V相 (绿色导线) 、W相 (红色导线) 、N (淡蓝色导线) 。在实际工作中, 为了防止零线断开, 又接入一根保护地线PE (竖条黄绿两色) , 构成三相五线制。

有关低压配电中三相电源的口诀归纳如下。

三相电压分相线, 火零为相火火线。低压配电五根线, 线相电压根号三。

市电规定二百二, 三百八十动力电。黄U绿V红W, 淡蓝颜色是零线。

竖条黄绿两颜色, 那是接地保护线。

1 口诀法在三相交流负载星形连接中的应用

负载星形连接有对称负载和不对称两种情况, 多为三相四 (五) 线制。三相负载星形联结时, 流经各相负载的电流称为相电流, 而流经端线中的电流称为线电流, 线电流与相应相电流相等。流过中性线的电流称为中性线电流, 在三相负载对称时中性线电流为零。中线的作用是保证星形连接时三相不对称负载的相电压对称, 或者说保证负载均工作在额定电压下。不对称三相负载做星形联结且无中性线时, 三相负载的相电压不对称, 且负载电阻越大, 负载承受的电压越高, 各相负载将出现欠压与过压故障, 负载不仅不能正常工作, 而且将受到损害。负载的不平衡情况越严重, 无中线时产生的欠压与过压现象就越严重。因此, 中线必须牢固, 中线上不能接刀闸或熔断器。

由于中线将负载星形连接分成了三个相对独立的回路, 因此, 在电路分析、计算时可比照单相交流电路计算, 只是在计算过程中要主要矢量关系。

有关低压配电中三相负载星形连接的口诀归纳如下。

星接负载尾相连, 接点引出是零线。三个首端都接火, 线相电压根号三。

相关计算按单相, 把握矢量最关键。干线中线要牢固, 不接保险和开关。

2 口诀法在三相交流对称负载三角形连接中的应用

若三相负载的复组抗相等, 即成为三相对称负载, 三相异步电动机就是一组三相对称负载。将三相对称负载接到对称三相电源上, 就构成了三相对称电路。三角形连接的对称负载, 每相负载的相电压等于线电压。每相负载流过的电流为相电流, 线电流是相电流的倍。

有关低压配电中三相对称负载三角形连接的口诀归纳如下。

角接负载首尾连, 三相负载围一圈。结构特点无中线, 三个顶点连电源,

线相电压均相等, 线相电流根号三。

3 结语

通过口诀法在在三相交流电路教学中的应用, 加强了学生对三相交流电源的理解, 能够根据导线的颜色正确区分火线、零线和保护地线, 结合三孔插座“左零右火上地”的口诀, 能够正确接线;根据三相负载连接口诀, 在三相交流电路实验中接线速度和准确率大大提高, 达到了预期的效果。

摘要：口诀具有工整、简练、流畅、合辙押韵的特点, 可以使本来枯燥的电工知识变得好记, 对于初学电工技术的学生来说能起到事半功倍的效果。本文结合三相交流电路教学实例, 探讨了口诀法在三相交流电源、星接负载、对称负载三角形连接中的应用。

关键词：电工,口诀,三相电路,教学

参考文献

[1]沈裕钟.电工学[M].北京:高等教育出版社, 1995.

[2]才家刚.电工口诀[M].北京:机械工业出版社, 2005 (5) .

三相交流电路论文 第5篇

关键词：三相交流调压电路,星型连接,移相范围,建模与仿真

0 引言

交流调压电路广泛应用于灯光控制及异步电动机的软起动,也用于异步电动机的调速。在电力系统中,这种电路还常用于对无功功率的连续调节[1]。此外,在高电压小电流或低电压大电流直流电源中,也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。在这些电源中如采用晶闸管相控整流电路,高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联;同样,低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联,这样都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压,其电压和电流值都比较适中,在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了,这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。由于三相交流调压电路应用如此广泛,本文研究了三相交流调压电路的工作原理,然后在MATLAB/Simulink中对其进行了建模与仿真,最后对仿真结果进行了详细的分析,为其在实际电路中的应用打下了基础。

1 三相交流调压电路的工作原理介绍

无中线星形连接三相交流调压电路工作电路图如图1所示[2],此时负载为纯电阻性负载,下面对其工作原理进行详细分析。任一相在导通时必须和另一相构成回路,因此和三相桥式全控整流电路一样,电流流通路径中有两个晶闸管,所以应采用双脉冲或宽脉冲触发。三相的触发脉冲应依次相差120°,同一相的两个反并联晶闸管触发脉冲应相差180°。因此,和三相桥式全控整流电路一样,触发脉冲顺序也是VT1~VT6,依次相差60°。如果把晶闸管换成二极管后可以看出,相电流和相电压同相位,且相电压过零时二极管开始导通。因此把相电压过零点定为开通角α的起点。三相三线电路中,两相间导通时是靠线电压导通的,而线电压超前相电压30°,因此α角的移相范围是0°~150°。

在任一时刻,电路可以根据晶闸管导通状态分为三种情况:1)三相中各有一个晶闸管导通,这时负载相电压就是电源相电压;2)两相中各有一个晶闸管导通,另一相不导通,这时导通相的负载相电压是电源线电压的一半;3)三相晶闸管均不导通,这时负载电压为零。根据任一时刻导通晶闸管个数以及半个周波内电流是否连续,可将0°~150°的移相范围分为如下三段:

(1)0°≤α<60°范围内,电路处于三个晶闸管导通与两个晶闸管导通的交替状态,每个晶闸管导通角度为180°-α。但α=0°是一种特殊情况,一直是三个晶闸管导通。

(2)60°≤α<90°范围内,任一时刻都是两个晶闸管导通,每个晶闸管的导通角度为120°。

(3)90°≤α<150°范围内,电路处于两个晶闸管导通与无晶闸管导通的交替状态,每个晶闸管导通的角度为300°-2α,而且这个导通角度被分为不连续的两部分,在半周波内形成两个断续的波头,各占150°-α。图2(a)和(b)给出了α分别为30°和60°时a相负载上的电压波形图。

(a) 触发角α为30°(b) 触发角α为60°

2 三相交流调压电路在MATLAB/Simulink的建模与仿真

2.1 三相交流调压电路的仿真模型

三相交流调压电路在MATLAB/Simulink中的仿真模型如图3所示[3,4],该模型实际上由三个单相交流调压电路组成。图3中VT1,2、VT3,4、和VT5,6分别为反并联晶闸管开关模块,其中图4为反并联晶闸管开关模块仿真模型。脉冲模块pulse1,2、pulse3,4和pulse5,6是相应的晶闸管触发模块,其中图5为相应的晶闸管触发电路模块的仿真模型。为了观察方便,在触发模块的移相控制端接入了一个控制角与移相控制电压Uct的变化函数

式中,u1为控制角(度),由常数模块@决定。

2.2 仿真结果及其分析

在电阻负载时,三相交流调压电路的输出电压仿真结果如图6和图7所示。其中图6(a)、(b)和(c)中所示的仿真波形分别为α=30°时三相交流调压电路a、b和c相输出电压的仿真波形。图7(a)、(b)和(c)所示的仿真波形分别为α=60°时三相交流调压电路三相a、b和c相输出电压的仿真波形,为了方便比较,图中以虚线给出了对应的电源相电压波形。从图6所示的仿真波形明显可以得出以下结论:当触发角α=30°时,在调压电路三相的各相中都有一个晶闸管导通的区间,输出电压与电源相电压相同;而且在三相中只有两相有晶闸管导通的区间,输出电压(相电压)应为导通两相线电压的1/2。随着控制角的增加,同时有三个晶闸管导通的区间逐步减小。从图7所示的仿真波形可以得出以下结论:当触发角α=60°时任何时间都只有两相有晶闸管导通,导通时输出相电压等于导通两相线电压的1/2,需要指出的是,当触发角α>60°时,晶闸管导通情况与到α=60°时完全一样,在这里不做详细分析。

(a) a相输出电压波形(b) b相输出电压波形(c) c相输出电压波形

(a) a相输出电压波形 (b) b相输出电压波形

(c) c相输出电压波形

图7三相交流调压电路在触发角α为60°的输出电压仿真波形 (参见右栏)

(a) a相输出电压波形(b) b相输出电压波形(c) c相输出电压波形

4 结束语

三相交流电路论文 第6篇

1 异步电动机软起动工作原理

由晶闸管构成的三相交流调压工作原理图如图1所示,图2 为其触发角 α 不同时负载相电压工作波形,从图2 可看出,通过改变触发角 α,可改变负载电压的有效值。由于异步电动机是感性负载,所以当晶闸管调压时,只有当移相角 α 大于感性负载的功率因数角φ 时,才能起到调压作用,因为当 α < φ 时,电流导通时其始终为180°,相控不起任何作用,因此 φ 的下限取为额定运行时的 φ 值,而上限取180°。为保证电路在起始工作时能使两个晶闸管同时导通,以及在感性负载与控制角较小时,仍能保证不同相的两个晶闸管同时导通,要求采用能产生> 60°的宽脉冲或双窄脉冲的触发电路,以免在 α < φ 的情况下交流调压电路中可能只有一个方向的晶闸管在工作,负载上的电压和电流波形将出现正负半波不对称的情况,从而产生直流分量[3,4]。

从上述分析可知,设计异步电动机软起动的核心就是设计合理的控制器,使这个控制器控制晶闸管的触发延迟角 α,就能实现电机的软起动,异步电动机软起动工作结构如图3 所示,在图3 中通过调节异步电动机的电压,限制电机的起动电流,并使电动机有较大的起动转矩。起动结束后,再经过接触器的切除软起动器,让电动机直接连接三相电源完成起动过程。软起动电路主要由三相晶闸管调压电路、软启动控制器和触发器等组成。电机起动时,通过控制器使晶闸管控制角 α 从大到小变化,电动机电压从小到大逐次上升[5,6]。

2 建模与仿真

2. 1 仿真模型

异步电动机软起动仿真模型主要由三相交流电源、异步电动机、电机测量模块双向晶闸管模块、触发器模块以及控制部分等模块构成,其在Matlab /Simulink仿真模型如图4 所示[7,8,9,10]。图4 中的双向晶闸管模块由分支电路组成,其仿真模型如图5 所示,分支电路的A1和A2端分别为晶闸管的双向开关的输入和输出端,g1和g2分别时晶闸管VT1和VT2的触发端,m端用于观测晶闸管VT1两端的电压和电流。

触发器模块必须采用后沿固定在180°的宽脉冲触发方式,以保证晶闸管能正常触发,其仿真模型如图6所示,其主要由同步电压波形发生器、锯齿波形发生器以及移相控制等环节组成。图6 所示的仿真模型中电路的输入端ut是同步电压输入端,同步电压经延迟环节Realy产生与同步电压正半周等宽的方波,该方波经斜率设定Rate Limiter产生锯齿波,锯齿波与移相控制电压( 输入端Uct) 叠加,调节锯齿波的过零点,再经延迟Relay1 产生前沿可调,后沿固定的晶闸管触发脉冲。

图4 所示仿真模型中的控制部分模块由Step、GI和Fcn这3 个模块组成,其中Step给出阶跃起动信号,GI模块用于设定起动曲线,函数Fcn用于控制信号与触发器输入信号要求匹配。给定积分GI分支模块的仿真模型如图7 所示,其中放大器Gain的作用是使积分时间常数不受放大器输入偏差大小的影响,所以放大倍数可取较大值。限幅器Saturaction用于设定积分时间常数,调节限幅器的上下限可以调节给定积分器输出曲线的上升斜率。晶闸管三相调压器输出电压过低,电动机起动转矩过小,电动机不能起动; 当控制角小于电动机功率因数角时,调压器失去调压作用,调压器输出全电压[11,12]。

2. 2 仿真结果及其分析

为方便与异步电动机全压进行对比,异步电机全压起动仿真模型如图8 所示,其仿真结果如图9 ~图12所示。其中图9( a) 和图9( b) 分别为异步电动机软起动和全压起动时定子输入电压Ui仿真波形,从图9可看出,在软起动时Ui电压Ui分两次到达220 V,而全压起动时Ui直接到达220 V,说明采用软起动电机承受的电压应力减小。图10( a) 和图10( b) 分别为异步电动机软起动和全压起动时转子电流ir仿真波形,从图10 可看出,在软起动时转子电流ir最大到达40 V,而全压起动时转子电流ir最大到达130 V,从而可知采用软起动可显著降低转子电流大小,从而防止转子绕组烧毁。图11( a) 和图11( b) 分别为异步电动机软起动和全压起动时转子转速n仿真波形,从图11 可看出,在软起动时转子转速n分两次达到1 500 r·min- 1,而全压起动时转子转速n直接达到1 500 r · min- 1。图12( a) 和图12( b) 分别为异步电动机软起动和全压起动时转矩Te的仿真波形,从图12 可看出,在软起动时刚开始时,转矩Te达最大为20 N·m,而全压起动时转矩Te最大达到250 N·m,从图12 中可以看出电机采用软起动可显著降低转矩大小,并可保护输出机械负载。

3 结束语

对三相电路的选择与研究 第7篇

关键词：三相电路,选择,研究,三相电源

三相电路引起良好的稳定性、实用性、方便性、良好的可靠性等优点而在生产、生活供电的过程中扮演着重要角色, 目前社会上也主要采用三相制来生产供电。下面就什么是三相电路, 三相电路具有哪些特点怎么选择, 三相电路的实际应用, 以及所面临的问题等方面进行相关研究讨论。

1 三相电路

三相电路, 就是由三相交流电源供电的电路, 它由三相电源、三相负载、三相输电线路构成。负载每相的额定电压和电源的线电压决定了三相负载的连接方式, 这样三相交流电源就能够提供三个频率相同而相位不同的电流或电压的电源。同时每项电流与电压的相位差也是相等的, 所以每项的有功功率也相等。三相交流发电机就是三相交流电源的一大主要应用。由于三相发电机的各相电压的相位互差120°, 各相电压之间超前或滞后的次序被叫做相序。三相交流电动机在正序电压供电时就会产生正转, 变为负序电压供电时则就会反转。这样就可以通过控制改变相序来控制三相交流电动机的正反转, 来实现生产需要。电力系统电能的主要生产供电就是采用三相制。

2 三相电路的选择研究

三相电源、三相负载、三相输电线路是三相电路的主城部分。其中三相电源是由三相同步发电机产生, 它是应用电磁感应原理, 三相绕组在空间彼此相隔120°, 当转子以角速度w顺时针旋转的时候就会产生变化的磁场, 这样就在三相绕组产生频率相同、幅值相同的感应电压, 从而形成三相交流电。

三相电源的星形链接与三角形连接。三相绕组一端连接在一起, 引出一条中性线, 另一端分别引出一条线, 就是三相电源的星形连接, 即是所谓的电源的三相四线制星形连接。三相星形连接的特点:三相电动势有效值相等, 频率相同, 各相之间相位差为120°;相电压与相电压各自堆成, 各相电压之间的相位差也为120°;线电压是相电压的姨3倍。将三相负载分别接于每一相遇零线之间, 就是星形连接负载。将一相绕组的末端与另一个绕组的首端依次相连接, 组成一个三角形状, 再由连接处引出三条线就形成了三相电源的三角形连接。当绕组用三角形连接时, 由于每相绕组直接跨接在两相线之间, 所以相电压和线电压时相等的。然后把三相负载跟别连接在两根线之间, 就形成了三角形连接的负载电路。

三相电路负载有对称三相负载和不对称三相负载。对称三相负载就是三相的阻抗相同, 三相电动机、三相电阻炉常用此种。不对称三相负载, 广泛用在三相照明电路中。星形负载时。电源电压对称、三相负载对称时, 三相电流也是对称的, 因为相位差为120°, 所以此时电流和为零。三相负载的有功功率等于各相所发出的有功功率之和, 在实际计算过程中, 由于各相的电流电压相等, 因此可取一相进行计算即可。负载不对称, 就是至少有一个相的负载阻抗的模为零, 这时负载电流不相等, 从而三相电流和不为零, 中性线中有电流的通过。在三相负载不对称电路中, 中性线的作用十分重要。因为它保证着三相不对称负载的各相电压基本对称, 维护着设备的正常运行, 在中性线上是不允许安装开关或其它电流过大时所采用的保护装置, 否则就可能造成电压的过高或过低, 导致各相负载的失灵, 更严重的会造成设备的损坏, 导致重大损失。因为三相电压相图和为零, 在三角形回路中不会有电流, 但是假如有一相绕组接反, 使得电压和不为零, 由于发电机的绕组阻抗小, 三角形回路产生较大的电流, 就会把发电机绕组烧了, 同时它只能输出一种电压, 因此受这些因素的影响, 三相电源广泛应用的是星形连接, 对三角形连接的应用有一定的局限性。因为三相四线制电路的回路零线电流是各相的电流矢量和, 因此在负载相同的状况下, 三相电流相等, 相位互差120°, 因此零线电流为零, 这样就可以使用截面积比较小的线作为零线。而在单相输电时, 相线与零线电流相同, 因此所用电线截面积相同。这样相比较, 就会发现, 在输送相同电压、相同功率、距离相等的电压时, 三相输送电能比单相输电节省了金属的使用, 降低了线路损耗, 从而解约成本, 有效利用资源, 而受到欢迎。

三相电路在电动机中的广泛应用。随着科技的发展、进步, 对电动机的要求, 使用性能发面有了更高的要求。发电所使用的发电机多时三相同步发电机, 它分为定子 (由机座、铁心和三相绕组组成, 常称为电枢) 和转子两个基本组成部分。在三相四线制系统中, 常设置一根保护零线来确保设备外壳对地电压为零, 来保证设备的安全稳定。三相四线制就成了三相五线制电路。三相电力系统在生活中的应用。与单相供电相比, 三相供电的交流发电机比相同尺寸的单相发电机能够获得更大的容量;三相交流发电机比单相交流发电机的体积更加的小、结构更加的简单、运行稳定性更好、转矩均匀电机振动更小;输电方面更加的节省材料, 制造更加的简单, 工作经济、可靠。所以在世界各国受到广泛采用, 在我们的生产、生活中得到广泛应用。

随着经济的发展, 对能源的需求量不断的加大, 同时受着自然资源的制约, 使得我们不得不向节能、绿色、环保、高效上下功夫。进而出现了升压、降压变电所, 火力、水利、核能等发电厂, 高压、小电流输电, 大功率发电机组。这些都日渐的离不开三相电路的应用, 是在三相电路的使用过程中, 而不断改善, 不断创新, 从而更好的为社会建设, 人民生活所服务。

3 三相电路的一些问题表述

在我们十分看好三相电路的实际应用与前景的同时, 我们也要深刻去了解三相电路所带来的一些实际问题。如三相交流电动机在运行过程中会经常出现一些机械故障、电气方面的故障。如电压的波动所导致的电动机发热, 而使得绝缘材料的击穿等问题的产生。因此, 我们在对三相电路的选择与应用过程要多方位全面的考虑问题, 在综合各方面的因素后取得更好的设计制作方案。

4 结束语

三相电路的产生离不开科技的发展, 文化的进步, 三相电路所提供的3个频率相同、相位不同的电压或电流所产生的一系列知识, 在丰富、补充着电力设施建设的知识框架。让我们了解到一种新的可以节约能源, 减少项目建设开支, 提高电力传输运行的稳定性方面都有很大的贡献。我们只有通过去了解三相电路的理论知识, 认真掌握内容, 在实际工作过程中去发现问题, 用于解决问题, 以理论联系实际、科学发展的思维模式去更好的满足经济的发展, 人民生活的需求, 把三相电路更好的、更大范围的应用大我们的周边, 使三相电路能够有更广阔的用武之地。

参考文献

[1]李铮, 姚芳.三相电路功率的计算, 测量和实验设计[J].河北工业大学成人教育学院学报, 2005.

两表法和三表法测量三相电路功率 第8篇

关键词：两表法,三表法,三相电路,功率测量

1 三相四线制供电系统中三相电路功率的测量

1.1 传统接线方式的三表测量法

对于三相四线制供电的三相星形联接的负载, 可用一只功率表测量各相的有功功率PA、PB、PC, 则三相负载的总有功功率P=PA+PB+PC。这就是一表法。

对三相四线制供电系统用三表法测三相平均功率的有共N接法如图1, 对于共N接法它的接线特点是每个功率表所接的电压均是以中线N为参考点, 3个功率表WAN, WBN和WCN的读数分别为PAN, PBN和PCN可用式 (1) 表示。

其中, φ1为相电压uAN与相电流iA的相位差角、φ2为相电压uBN与相电流iB的相位差角, φ3为相电压uCN与相电流iC之间的相位差角。

三个表的读数均有明确的物理意义, 即PAN, PBN和PCN分别表示A相、B相和C相负载各自吸收的平均功率。对应每一种接线中的三个表的读数的代数和均表示三相负载吸收的总功率P=PAN+PBN+PCN。若三相负载是对称的, 可以用一表法来代替三表法, 只需测量一相的功率, 再乘以3即得三相总的有功功率。

1.2 其他接线方式的三表法

另外还有3种接线方式, 如图2所示, 分别称作共A, 共B和共C接法, 各种三表法的接线的特点是每组接线中的三个表所接电压均以同一根线为参考点, 即分别是共A, B, C或N, 而电流则分别是非参考线中的电流。图2共C接法中的功率表WAC、WBC、WNC读数为

其中, φ4为线电压uAC与相电流iA的相位差角, φ5为线电压uBC与相电流iB的相位差角, φ6为相电压uNC与相电流iC之间的相位差角。

三相瞬时功率:

将电流关系:iA+iB+iC+iN=0带入式 (3) 得:

根据正弦电路中平均功率的定义可求得式 (4) 三相平均功率为:

φ1, φ2, φ3的含义同式 (1) 。

通过上面的推导可见对于共C接法 (或者共A接法, 共B接法) 中的三个表的读数的代数和均表示三相负载吸收的总功率。

若三相负载是对称的, 有iN=0, 所以图2共A、共B和共C接法中的WNA、WNB、WNC的读数必为零, 在测量时可不接, 此时的三表法可简化为两表法。这里单个表的读数没有明确的物理意义。

2 三相三线制系统供电系统中三相电路功率的测量

三相三线制供电系统中, 不论三相负载是否对称, 也不论负载是Y接还是△接, 都可用二表法测量三相负载的总有功功率。测量线路如图3所示, 有三种测量方法共A接法 (一只功率表的电流线圈流过电流iB, 电压线圈接电压uBA;另一只功率表的电流线圈流过电流iC, 电压线圈接电压uCA) ;共B接法 (iA, uAB与iC, uCB) ;共C接法 (iA, uAC与iB, uBC) 。

设负载为星形联接, 则三相瞬时功率为:

在三相三线制中, iA+iB+iC=0, 即iC=-iA-iB, 代入式 (6) , 并经整理后得:

根据正弦电路中平均功率的定义的三相平均功率为:

式中, φ1分别为线电压UAC与线电流IA的相位差角φ2为线电压UBC与线电流IB之间的相位差;UAC表示AC端口电压的有效值, IA表示端线A的线电流有效值, UBC, IB同理。PAC、PBC为功率表WAC、WBC的读数。

由式 (8) 可见:三相总功率等于两表测得数据之和P=PAC+PBC, 每单个功率表的读数没有意义即PAC、PBC本身不含任何意义。在实际测量时, 若负载为感性或容性, 且当相位差>60°时, 线路中的一只功率表指针将反偏 (数字式功率表将出现负读数) , 这时应将功率表电流线圈的两个端子调换 (不能调换电压线圈端子) , 其读数应记为负值, 三相总功率为两表读数的代数和。

在负载对称时, 两个功率表的读数为:

式中φ——负载的阻抗角。

于是

当负载为纯电阻时, 即φ=0, PAC=PBC, 即两功率表的读数相等;

当负载阻抗角φ=60° (感性) 时, PBC=0;

当负载阻抗角φ=-60° (容性) 时, PAC=0;

当负载阻抗角φΦ60°时, 当负载为感性时, PBC读数为负值, 当负载为容性时, PAC读数为负值。

如果三相三线制电路是对称三相电路, 且假设负载为感性负载, 其阻抗角为φ, 采用正弦稳态电路的相量分析法, 将图3共C接法电路中的电量 (iA, iB, uA, uB等) 表示为其对应的相量 (I觶A, I觶B, U觶A, U觶B) 则可画出反映各电量关系的相量图如图4所示。

3 结语

本文对三相四线制系统中采用的三表法, 三相三线制系统中采用两表法, 测量三相电路的功率进行了详细地分析。最后对于三相三线制供电的三相对称负载, 分析了一表法测量三相负载的总无功功率的接线方法。总的来说两表法和三表法都是用来测量三相电路的总功率。但它们的适用范围和意义有所不同。两表法适用于三相三线制对称不对称三相电路, 三表法则适用对称与不对称三相四线制三相电路。两表法测量时, 三相总功率等于两表测得数据之和, 每单个功率表的读数没有意义。

参考文献

[1]胡翔骏.电路分析[M].北京:高等教育出版社, 2002

[2]邱关源.电路[M].第4版.北京:高等教育出版社, 1999