电工电子应用技术 教材 单元三.doc

PAGE PAGE 87 单元三 三相交流电路的应用 内容提要 内容提要 本单元主要介绍了三相电源和三相电路的组成；三相电路负载的星形、角形联接的电路特性；三相电路的功率及测量方法。 学习目标 了解三相电源和三相电路的组成； 掌握三相负载星形、角形联接的电路的计算方法； 掌握三相电路的功率的计算方法。 应用提示 在实际应用中，三相电路的应用更为广泛。目前，世界各国的电力系统中电能的产生、传输和供电方式绝大多数都采用三相制。三相电力系统是由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成。三相电路与单相电路相比具有更多的优越性。从发电方面看，同样尺寸的发电机，采用三相电路比单相电路可以增加输出功率；从输电方面看，在相同的输电条件下，三相电路可以节约铜线；从配电方面看，三相变压器比单相变压器经济，而且便于接入三相或单相负载；从用电方面看，常用的三相电动机具有结构简单、运行平稳可靠等优点。 3.1三相电源 在本节中着重讨论负载在三相电路中的联接使用问题。图3- 图3-1-1 三相交流发电机的原理图 图3 电枢是固定的，亦称定子。定子铁心的内圆周表面冲有槽，用以放置三相电枢绕组。每相绕组是同样的，如图3.1.2所示。它们的始端(头)标以U1，V1，W1，末端(尾)标以U2，V2，W2。每个绕组的两边放置在相应的定子铁心的槽内。但要求三相绕组的始端之间或末端之间都彼此相隔120°。 磁极是转动的，亦称转子。转子铁心上绕有励磁绕组，用直流励磁。选择合适的极面形状和励磁绕组的布置情况，可使空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布。 当转子由原动机带动，并以匀速按顺时针方向转动时，则每相绕组依次切割磁通，产生电动势；因而在三相绕组上得出频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相对称正弦电压，并以u1为参考正弦量，则 （3-1 也可以用相量表示 （3-1 如果用相量图和正弦波形来表示．则如图3- 三相交流电出现正幅值(或相应零值)的顺序称为相序。在此，相序是。 发电机三相绕组的接法通常如图3-1-4所示，即将三个末端联在一起，这一联接点称为中性点或零点，用N表示。这种联接法称为星形连接。从中性点引出的导线称为中性线或零线。从始端U1，V 图3- 在图3-1-4中，每相始端与末端间的电压，亦即相线与中性线间的电压，称为相电压，其有效值用U1，U2，U3或一般地用Up表示。而任意两始端间的电压，亦即两相线间的电压，称为线电压，其有效值用U12，U23，U 图3.1.4 发电机的星形联接 当发电机的绕组联成星形时，相电压和线电压显然是不相等的。根据图3- (3-1 或用相量形式表示 （3-1 图3-1-5是它们的相量图。作相量图时，先作出相电压，，，而后根据式(3-1-4)分别作出线电压，，。可见线电压也是频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相对称电压，在相位上比相应的相电压超前30°。 图3- 至于线电压和相电压在大小上的关系，也很容易从相量图上得出 （3-1 发电机(或变压器)的绕组联成星形时，可引出四根导线(三相四线制)，这样就有可能给予负载两种电压。通常在低压配电系统中相电压为220V，线电压为380V()。 当发电机(或变压器)的绕组联成星形时，不一定都引出中性线。 本节思考题 1．在图3-1-1中，当发电机的转子逆时针旋转时，试判断三相电动势的相序。 2．在将三相发电机的三个绕组联成星形时，如果误将U2、V2、W1联成一点，是否也可以产生对称三相电动势？ 3．已知星形联接的三相电源中uVW=220sin(ωt－90°)V，相序为U→V→W。试写出uUV 、uWU 、uU、uV 、uW的表达式。 本节虚拟实训 三相电路的研究 3.2三相负载 三相电路中负载的有星形联接和三角形连接两种联接方式。 3.2.1星形联接 图3- 图3.2.1是三相四线制电路，设线电压为380V。电灯负载(220V，单相负载)比较均匀地分配在各相之中，接在相线与中性线之间；三相电动机接在三根相线上。 负载星形联接的三相四线制电路一般可用图3.2.2所示的电路表示。每相负载的阻抗模分别为，，。电压和电流的参考方向都已在图中标出。 图3- 三