第四章 三相交流电路及其用第四章 三相交流电路及其应用第四章 三相交流电路及其应用第四章 三相交流电路及其应用.ppt

第四章 三相交流电路及其应用 4.1三相电源 4.2三相电路分析 4.3三相电路的功率 4.4发电、输电及工业企业配电 4.5安全用电 4.1三相电源 4.1.1三相对称电源的产生 三相交流电由三相交流发电机产生。图4-1是一台三相交流发电机的示意图它主要由定子（磁极）和转子（电枢）组成。发电机的转子绕组有U1—U2，V1—V2，W1—W2三个，每一个绕组称为一相，各相绕组匝数相等、结构相同，它们在定子圆周上彼此相隔120°。三相绕组的始端分别用U1、V1、W1表示，末端分别用U2、V2、W2表示。这三相绕组分别称为U相绕组、V相绕组、W相绕组。 在原动机的带动下，发电机转子沿逆时针方向以角速度ω旋转时，转子与定子间发生相对运动，相当于定子绕组在顺时针方向上作切割磁力线运动。根据电磁感应定律，三相绕组将分别产生感应电动势 。由于绕组完全对称，互相在空间上相差120°，三相感应电动势最大值相等，频率相同，但初相位相差120°。若以U相电动势 为参考量，则三相电动势瞬时值表达式为（4-1） 4.1三相电源 由式（4-1）可画出该三相电动势的波形图和相量图，如图4-2所示。 由解析式、波形图和相量图均可看出：发电机产生的三相感应电动势，U相电动势超前V相电动势120°相位，V相电动势超前W相电动势120°相位，W相电动势超前U相电动势120°相位。 三个电动势到达最大值（或零）的先后次序叫做相序。上述的三个电动势的相序是第一相（U相）→第二相（V相）→第三相（W相），这样的相序叫正序。由相量图可知，如果把三个电动势的相量加起来，相量和为零。由波形图可知，三相对称电动势在任一瞬间的代数和为零，即 （4-2） 4.1三相电源 4.1.2三相对称电源绕组的联接 一、三相电源的星形联结 将发电机三相绕组的末端U2、V2、W2联结在一点，三相绕组的始端U1、V1、W1分别与三相电源输电线相联，并通过该输电线路将电能送往变、配电所或用电设备，这种接法称为三相电源的星形联结（或称Y形联结）。如图4-3所示。图中三个末端相联结的点称为中性点或零点，在线路上用符号“N”表示，从中性点引出的导线称为中性线或零线。三相绕组的接线端子用U、V、W表示，从三相绕组始端U1、V1、W1引出的三根导线称为相线，分别用L1、L2、L3表示，因为它们与中性线之间有一定的电压，所以俗称火线。 由三根相线和一根中性线所组成的输电方式称为三相四线制（通常在低压配电中采用）；只由三根相线所组成的输电方式称为三相三线制（在高压输电工程中采用）。 三相电源的星形联结可以输出两种电压：即相电压和线电压。 4.1三相电源 所谓相电压，指每相绕组两端的电压，也就是各相线与中性线之间的电压。三相相电压的瞬时值分别用 来表示，通用符号用 表示；有效值分别用 表示。因为三个电动势的最大值相等，频率相同，彼此相位差均为120°，所以三个相电压的最大值也相等，频率也相同，各相电压之间的相位差为120°，即三个相电压是对称的。 线电压是指各相绕组始端之间的电压，也就是各相线之间的电压。它的瞬时值用 来表示，通用符号用 表示；有效值分别用 表示。与相电压之间的关系类似，各线电压之间相位差为120°，它们之间也是对称的。 根据相电压与线电压的定义， 为U相电压 与V相电压 之间的电位差，同理可得 、 ，即 （4-3） 4.1三相电源 由此可作出线电压和相电压的相量图，如图4-4所示。从图中可以看出：各线电压在相位上比各对应的相电压超前30°。又因为相电压是对称的，所以线电压也是对称的，即各线电压之间的相位差也都是120°。从该图可以推出 同理可求 ，得出 （4-4） 在工程技术上，一般用 表示线电压，用