电工基础第七章详解.ppt

第七章 三 相 电 路 第一节 三相电压 第二节 三相电源的连接 第三节 三相负载的连接 第四节 三相电路的计算 第五节 三相电路的功率 实验十一 三相交流电路电压、电流的测量 第一节 三相电压 现在如果读者向窗外看，可能会发现一些电力线。数一数，会发现可能共有四根电线。如果走近电线杆进行检查，会发现每个电线杆上，四根导线中的一根与一个导体连接。而这个导体从电线杆上垂下来，进入了地下。 路过乡村时，可以看到一些大型传输线，同样有四根电线，其中在塔架顶端的一根比其他三根显得要细一些。如果在近处观察，同样会发现每个塔架顶的细线都是接地的。 传输系统中三根没有接地的电线由三个交流电机供电。接地线可以提高安全性，避免雷。电能由三相电形式的三根粗电线传送。世界上绝大多数的发电和配电都是以三相电形式进行的。 第一节 三相电压 所谓三相制，就是由三个频率相同而相位不同的电压源，按一定的方式连接起来作为电源的供电系统。只由一相电源供电的体系称为单相制。 具有对称三相电压源是三相电路的一个重要特点，故应先了解对称三相电压是如何产生的。 三相电压是三相交流发电机输出的电压，图7?1 是三相交流发电机的示意图，它的组成部分主要是电枢和磁极。 电枢是固定的，所以也称定子。定子铁心的内表面冲有槽，用来嵌放三个匝数、形状、尺寸和绕向都相同的独立绕组（线圈），每个绕组称为发电机中的一相。如图7?1 所示，每相绕组始末端彼此间隔120°。习惯上绕组的起始端标以U1、V1、W1，对应的末端标以U2、V2、W2。 第一节 三相电压 磁极是转动的，所以也称转子。转子铁心表面绕有线圈，用作直流励磁，称为励磁绕组。由于在工艺上已保证了定子与转子之间气隙的磁通密度，沿定子内表面按正弦规律分布，其中，转子磁极的N 极和S 极处磁通密度最大。 当转子以均匀的速度顺时针旋转时，在每相绕组中感应出频率相同、幅值相等的正弦电压。由图7?1 可以看出，当N 极的轴线转到U2处时，U 相感应出的正弦电压达到正幅值；经过120°后N 极的轴线转到V2处，V相感应出的正弦电压达到正幅值；再经过120°，N 极的轴线转到W2处，W相感应出的正弦电压达到正幅值。所以，u1超前u2 120°，u2超前u3 120°，u1超前u3 240°（或u1滞后u3120°），这是一个连续的过程。以U 相为参考，三个绕组的感应电压分别为 第一节 三相电压 （7?1） 这三个感应电压的频率相同，幅值相等，相位彼此相差120°，相当于三个独立的正弦电压源，如图7?2 所示，参考极性是始端为“＋”，末端为“－”。把这样一组感应电压按一定的方式连接在一起，就组成了一个对称的三相电压源。 第一节 三相电压 在三相电压源中，各电压源到达同一数值（例如正的最大值或零值）的先后次序称为相序。由式（7?1）不难看出，这三个电源到达最大值的先后次序是u1→u2→u3，因此，它们的相序是UVW，称为正序或顺序。如果u3比u2超前， u2又比超前u1 ，则相序变为WVU，这种相序称为负序或逆序。通常无特殊说明，三相电源为正序。 相序问题之所以引起重视，是因为交流三相电动机在接线时，如果接错相序，电动机的转动方向便与正常的转动方向相反，这在许多情况下是不允许的。因此，工厂一般都用不同的颜色来区分电源的U、V、W三相。按规定：用黄色表示U 相，用绿色表示V 相，用红色表示W 相。同时，在架设三相电线时，U、V、W 三相在上下、左右、前后中的位置都有严格的规定 第一节 三相电压 在式（7?1）中，可以计算得到对称三相电压u1 、 u2 、 u3 的瞬时值之和在任何时刻都为零，即 三相电压的相量分别为 （7?2） 由式（7?2）可得 第一节 三相电压 u1 、 u2 、u3 的波形图和相量图分别如图7?3（a）、（b）所示。 第二节 三相电源的连接 如果将三相发电机三个绕组的六个端钮都引出去接负载，这无异于单相制，也就显示不出三相制的优点。在实际应用中，是将三个绕组先在内部作某种方式的连接，组成一组对称三相供电电源。电源内部的连接方式有星（Y）形和三角（△）形连接两种。 一、三相电源的星形连接 如图7?4 所示，把三相绕组中的末端U2、V2、W2接在一起成为一个公共的N 点，分别由始端U1、V1、W1引出三条输电线，这种连接方式称为星形连接。 第二节 三相电源的连接 公共点N 称为中点或零点，从N 点引出的导线称为中线或零线。从U1、V1、W1引出的三条输电线称为相线或端线，俗称火线，用L1、L2、L3表示。在图7?4 中，端线与中线之间的电压（即每相电源的电压） U 1 、 U 2 、 U 3称为相电压，方向从始端指向末端。端线L1、L2、L3之间的电压称为线电压，线电