不对称三相电路的特点及分析

实验6 三相对称与不对称交流电路电压、电流的测量［实验目的］1. 学会三相负载星形和三角形的连接方法，掌握这两种接法的线电压和相电压，线电流和相电流的测量方法。

2. 观察分析三相四线制中，当负载不对称时中线的作用。

3. 学会相序的测试方法。

［实验原理］将三相阻容负载（图1）各相的一端X 、Y 、Z 连接在一起接成中点，A 、B 、C （或U 、V 、W ）分别接于三相电源即为星形连接，这时相电流等于线电流，如电源为对称三相电压，则因线电压是对应的相电压的矢量差，在负载对称时它们的有效值相差3倍，即 U 线=⨯3U 相这时各相电流也对称，电源中点与负载中点之间的电压为零，如用中线将两中点之间连接起来，中线电流也等于零，如果负载不对称，则中线就有电流流过，这时如将中线断开，三相负载的各相相电压不再对称，各相电灯出现亮、暗不同的现象，这就是中点位移引起各相电压不等的结果。

如果将图1的三相负载的X 与B 、Y 与C 、Z 与A 分别相连，再在这些连接点上引出三根导线至三相电源，即为三角形连接法。

这时线电压等于相电压，但线电流为对应的两相电流的矢量差，负载对称时，它们也有3倍的关系，即 I 线=⨯3I 相若负载不对称，虽然不再有3倍的关系，但线电流仍为相应的相电流矢量差，这时只有通过矢量图，方能计算它们的大小和相位。

在三相电源供电系统中，电源线相序确定是极为重要的事情，因为只有同相序的系统才能并联工作，三相电动机的转子的旋转方向也完全决定于电源线的相序，许多电力系统的测量仪表及继电保护装置也与相序密切有关。

图1确定三相电源相序的仪器称相序指示器，它实际上是一个星形联结的不对称电路，一相中接有电容C ，另二相分别接入相等的电阻R （或两个相同的灯泡）如图2所示：图2如果把图（a ）的电路接到对称三相电源上，等效电路如图（b ），则如果认定接电容的一相为A 相，那么，其余二相中相电压较高的一相必定是B 相，相电压较低的一相是C 相，B 、C 两种电压的相差程度决定于电容的数值，电容可取任意值，在极限情况下B 、C 两相电压相等，即如果C=0，A 相断开，此时B 、C 两相电阻串接在线电压上，如两电阻相等，则两相电压相同，如C=∞，A 相短路，此时，B 、C 两相都接在线电压上，如电源对称，则两相电压也相同。

重点1.三相电路的基本概念2.对称三相电路的分析3.不对称三相电路的概念4.三相电路的功率12.1 三相电路三相电路由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成。

三相电路的优点：● 发电方面：比单项电源可提高功率50％； ● 输电方面：比单项输电节省钢材25％；● 配电方面：三相变压器比单项变压器经济且便于接入负载； ● 运电设备：结构简单、成本低、运行可靠、维护方便。

以上优点使三相电路在动力方面获得了广泛应用，是目前电力系统采用的主要供电方式。

三相电路的特殊性： （1）特殊的电源；（2）特殊的负载 （3）特殊的连接（4）特殊的求解方式研究三相电路要注意其特殊性。

1. 对称三相电源的产生三相电源是三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差1200的正弦电源。

通常由三相同步发电机产生，三相绕组在空间互差120°，当转子以均匀角速度ω转动时，在三相绕组中产生感应电压，从而形成对称三相电源。

a. 瞬时值表达式)120cos(2)()120cos(2)(cos 2)(o C o B A +=-==t U t u t U t u t U t u ωωωA 、B 、C 三端称为始端，X 、Y 、Z 三端称为末端。

b. 波形图如右图所示。

c. 相量表示oC o B o A 1201200∠=-∠=∠=∙∙∙U U U U U U d. 对称三相电源的特点 0C B A C B A =++=++∙∙∙U U U u u ue. 对称三相电源的相序定义：三相电源各相经过同一值(如最大值)的先后顺序。

正序(顺序)：A —B —C —A负序(逆序)：A —C —B —A （如三相电机给其施加正序电压时正转，反转则要施加反序电压） 以后如果不加说明，一般都认为是正相序。

2. 三相电源的联接（1）星形联接(Y 联接)X, Y , Z 接在一起的点称为Y 联接对称三相电源的中性点，用N 表示。

（2）三角形联接(∆联接)注意：三角形联接的对称三相电源没有中点。

武汉理工大学《电力系统分析》课程设计说明书目录摘要 (3)1 电力系统短路故障的基本概念 (4)1.1短路故障的概述 (4)1.2 三序网络原理 (5)1.2.1 同步发电机的三序电抗 (5)1.2.2 变压器的三序电抗 (5)1.2.3 架空输电线的三序电抗 (6)1.3 标幺制 (6)1.3.1 标幺制概念 (6)1.2.2标幺值的计算 (7)1.4 短路次暂态电流标幺值和短路次暂态电流 (8)2 简单不对称短路的分析与计算 (9)2.1单相（a相）接地短路 (9)2.2 两相（b,c相）短路 (10)2.3两相（b相和c相）短路接地 (12)2.4 正序等效定则 (14)3 不对称短路的计算的实际应用 (14)3.1 设计任务及要求 (14)3.2 等值电路及参数标幺值的计算 (15)3.3 各序网络的化简和计算 (17)3.3.1 正序网络 (17)3.3.2 负序网络 (19)3.3.3 零序网络 (20)3.4 短路点处短路电流、冲击电流的计算 (20)4 实验结果分析 (21)5 心得体会 (22)6 参考文献 (23)2摘要电力系统的安全、稳定、经济运行无疑是历代电力工作者所致力追求的，但是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障的发生而且电力系统的故障类型多样。

在电力系统运行过程中，时常会发生故障，且大多是短路故障。

短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。

其中三相短路为对称短路，后三者为不对称短路。

电力运行经验指出单相接地短路占大多数，因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。

求解不对称短路，首先应该计算各原件的序参数和画出等值电路。

然后制定各序网络。

根据不同的故障类型，确定出以相分量表示的边界条件，进而列出以序分量表示的边界条件，按边界条件将三个序网联合成复合网，由复合网求出故障处各序电流和电压，进而合成三相电流电压。

关键词: 不对称短路计算、对称分量法、节点导纳矩阵31电力系统短路故障的基本概念1.1短路故障的概述在电力系统运行过程中，时常发生故障，其中大多数是短路故障。

不对称三相电路的概念和特点
不对称三相电路是指三相电源的相量或相电压不完全相等的情况。

其特点如下：
1. 电压不均衡：不对称三相电路中每个相的电压不相等，可能产生较大的电压偏差，使得电气设备受电影响。

2. 电流不均衡：不对称三相电路中每个相的电流不相等，可能产生较大的电流偏差，使得设备受电流影响。

3. 功率不均衡：不对称三相电路中每个相的功率不相等，可能会导致三相电力系统不平衡，造成各种电能质量问题。

4. 不良影响：不对称三相电路会产生较大的谐波电压和电流，进一步影响电能质量与设备的正常运行。

5. 维护成本：不对称三相电路需要加装设备来平衡电压和电流，增加了维护成本。

6. 性能不佳：不对称三相电路会降低电能传输效率和设备的使用寿命，其电能质量不如对称三相电路。

中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告课程名称：电工电子学实验名称：三相交流电路实验形式：在线模拟+现场实践提交形式：在线提交实验报告学生姓名：王勤学号：*********** 年级专业层次：16级函授（春）学习中心：新疆石油分院提交时间： 2016 年 4 月 1 日一、实验目的1.学习三相交流电路中三相负载的连接。

2.了解三相四线制中线的作用。

3.掌握三相电路功率的测量方法。

二、实验原理1. 对称三相电路中线、相电压和线、相电流的关系，三相电路中，负载的连接分为星形连接和三角形连接两种。

一般认为电源提供的是对称三相电压。

（1）星形连接的负载如图1所示：图1 星形连接的三相电路A、B、C表示电源端，N为电源的中性点（简称中点），N' 为负载的中性点。

无论是三线制或四线制，流过每一相负载的相电流恒等于与之相连的端线中的线电流：（下标I表示线的变量，下标p表示相的变量）在四线制情况下，中线电流等于三个线电流的相量之和，即端线之间的电位差（即线电压）和每一相负载的相电压之间有下列关系：当三相电路对称时，线、相电压和线、相电流都对称，中线电流等于零，而线、相电压满足：（2）三角形连接的负载如图2所示：其特点是相电压等于线电压：线电流和相电流之间的关系如下：当三相电路对称时，线、相电压和线、相电流都对称，此时线、相电流满足：2.不对称三相电路在三相三线制星形连接的电路中，若负载不对称，电源中点和负载中点的电位不再相等，称为中点位移，此时负载端各相电压将不对称，电流和线电压也不对称。

在三相四线制星形连接的电路中，如果中线的阻抗足够小，那么负载端各相电压基本对称，线电压也基本对称，从而可看出中线在负载不对称时起到了很重要的作用。

但由于负载不对称，因此电流是不对称的三相电流，这时的中线电流将不再为零。

在三角形连接的电路中，如果负载不对称，负载的线、相电压仍然对称，但线、相电流不再对称。

如果三相电路其中一相或两相开路也属于不对称情况。

三相电路实验报告一、实验目的1. 了解三相电路的基本组成和原理。

2. 学习三相电压、电流的测量方法。

3. 掌握三相功率的测量和计算。

4. 分析三相电路的不对称性及其影响。

二、实验原理三相电路是由三根相位差为120度的单相电路组成的。

在三相电路中，电压和电流都有幅值、频率和相位的变化。

通过对三相电压、电流的测量，可以研究三相电路的基本特性和对称性。

三、实验步骤1. 搭建三相电路：使用电源、电阻器、电容器等搭建一个简单的三相电路。

确保每根导线都连接正确，避免短路或断路。

2. 测量三相电压：使用电压表测量三根火线之间的电压，记录测量值。

注意观察电压的幅值和相位差。

3. 测量三相电流：将电流表串入每根相线中，测量电流值。

观察电流的幅值和相位差。

4. 计算三相功率：根据测量的电压和电流值，计算三相功率。

注意分析功率是否平衡。

5. 分析不对称性：如果三相电压或电流不对称，分析产生不对称的原因及其对电路的影响。

四、实验结果与分析请在此插入表格，展示实验测量的电压、电流值以及计算的三相功率。

分析实验结果，讨论三相电路的不对称性及其影响。

五、结论通过本次实验，我们了解了三相电路的基本组成和原理，学习了三相电压、电流的测量方法以及三相功率的计算方法。

实验结果显示，当三相电路对称时，各相电压、电流的幅值相等，相位差为120度。

此时，三相功率平衡。

当三相电路不对称时，各相电压、电流的幅值和相位差发生变化，导致三相功率不平衡。

不对称性可能由电源电压不平衡、线路阻抗不对称或负载不对称等原因引起。

在实际应用中，应采取措施减小不对称性对三相电路的影响，以保证设备的正常运行和电力系统的稳定性。