理论教育 对称三相电路的分析计算方法

对称三相电路的分析计算方法

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:对称三相电路的计算方法是一相计算法。对称三相电路可以应用一相计算法的原因有以下3 个方面。在YN-Yn连接的对称三相电路中,任一相的相电流只和此相的相电压及阻抗有关,与其他两相无关,即各相的相电流和相电压的计算具有独立性。因此,对称三相电路5 种连接方式的电路均可应用一相计算法。选择图5-15 所示三相对称电路中A 相电路进行分析计算。

对称三相电路的分析计算方法

对称三相电路的计算方法是一相计算法。其基本解题思路:选择对称三相电路中三相中的一相电路作为分析计算的对象,得到此相电路的相关电路参数后,可依据相序关系,直接列写其他两相电路的相关电路参数。

对称三相电路可以应用一相计算法的原因有以下3 个方面。

(1)在YN-Yn连接的对称三相电路中,任一相的电流只和此相的相电压及阻抗有关,与其他两相无关,即各相的相电流和相电压的计算具有独立性。

(2)对称三相电路Y-Y 连接虽然没有连接中性线,但实质与YN-Yn连接电路等效;若三相电源为△连接方式,则可以直接用Y 连接方式替代,只要确保后续提供给负载端的线电压一致即可;若三相负载为△形连接方式,则可以将三相负载进行△-Y的等效电路变换。故Y-△、△-Y、△-△均可以等效转换为YN-Yn连接。因此,对称三相电路5 种连接方式的电路均可应用一相计算法。

(3)在对称三相电路中,三相的相电流、相电压、线电流、线电压均是对称的,因此只要计算出其中某一相的电参量,其他两相的电参量可以根据对应的相序关系,即对应电参量的相位是超前或滞后120°直接列写。

【例5-1】 应用一相计算法分析计算图5-13 所示YN-Yn连接的对称三相电路中,A、B、C 三相电路的线电流相量、负载端相电压相量、线电压相量。不考虑传输线阻抗。

已知:

图5-13 YN-Yn连接对称三相电路(不考虑传输线阻抗)

解:因为对称三相电路中三个线电流相量的和为0,即

根据KCL 相量式可知,中性线上电流为

在不考虑传输线阻抗的情况下,A 相负载的相电压为

根据对称三相电路线电压与相电压的相量关系,可由A 相的负载相电压相量来求A 相对应的负载端的线电压相量,即

选择图5-13 所示三相对称电路中A 相电路进行一相电路的分析计算。绘制A 相电路的一相计算相量模型图,如图5-14 所示。

图5-14 例5-1 一相计算法相量模型图

根据图5-14 可得A 相电路线电流相量式,即

在对称三相电路中,A 相电路的负载端相电压、线电压和线电流相量均已列式求解。下面按照A、B、C 三相电路对应正相序的关系,依次列写出对称三相电路B 相和C 相对应的电参量相量式。

【例5-2】 应用一相计算法分析计算图5-15 所示YN-Yn连接的对称三相电路中的线电流相量、负载端相电压相量、线电压相量。考虑传输线阻抗。

已知:

图5-15 YN-Yn连接的对称三相电路(考虑传输线阻抗)

解:在图5-15 中,考虑端线和中性线上传输线等效阻抗Zl的存在。

因为三相电路对称,3 个线电流相量的和依然为0,即

根据KCL 相量式可知,中性线上电流为(www.daowen.com)

所以,在分析计算电路电参量时,不需要考虑图5-15 所示电路中,中性线上传输线等效阻抗Zl的存在。

选择图5-15 所示三相对称电路中A 相电路进行分析计算。绘制A 相电路的一相计算相量模型图,如图5-16 所示。

根据图5-16 可得A 相电路线电流相量式,即

图5-16 例5-2 一相计算法相量模型图

由图5-16 可进一步求得A 相负载的相电压相量,即

根据对称三相电路线电压相量与相电压相量对应的关系式,可由A 相的负载相电压相量来求A 相的线电压相量,即

对称三相电路中A 相电路的负载端相电压、线电压和线电流相量均已列式求解。下面按照A、B、C 三相电路对应正相序的关系,依次列写出对称三相电路B 相和C 相对应的电参量相量式。

【例5-3】 应用一相计算法分析计算图5-17 所示的电路中,已知:

,Z=(3+j3)Ω,Zl=(1+j)Ω,利用一相计算法求Y-△连接方式的对称三相电路A、B、C 每相电路负载端的相电流相量和相电压相量。考虑传输线阻抗。

图5-17 Y-△连接的对称三相电路(考虑传输线阻抗)

解:图5-17 所示电路为Y-△连接的对称三相电路,在应用一相计算法之前要将其负载端的△连接方式等效变换为Y 连接方式,将Y-△连接方式的对称三相电路等效转变为YN-Yn连接方式,如图5-18 所示。

图5-18 Y-△连接方式等效变换为YN-Yn连接的对称三相电路

选择图5-18 所示YN-Yn连接方式的三相对称电路中A 相电路进行分析计算。绘制A相电路的一相计算相量模型图,如图5-19 所示。

根据图5-19 可得原Y-△连接方式下对称三相电路中A 相电路的线电流相量式为

图5-19 例5-3 一相计算法相量模型图

图5-17 所示原电路中三相对称负载为△连接方式,因此可根据式(5-13),由A 相线电流相量求得A 相的相电流相量,即

由图5-17 可知,A 相负载端的相电压也是负载端的线电压,其相量式为

在求得A 相负载端的相电流相量和相电压相量的前提下,按照A、B、C 三相电路对应正相序的关系,依次列写出对称三相电路B 相和C 相对应的电参量相量式。

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