《电工基础（第二版）》 课件 模块六　三相交流电路.pptx

模块六

三相交流电路;;课题一三相交流电源;学习目标

1.了解三相交流电的产生和特点。

2.掌握三相电源绕组星形联结时线电压和相电压的关系。

3.了解三相四线制和三相三线制供电方式。

4.了解三相电源绕组三角形联结时线电压和相电压的关系。;310;目前电能的产生、输送和分配大都采用三相交流电。和单相交流电相比，三相交流电具有以下优点：

第一，三相交流发电机比体积相同的单相交流发电机输出的功率要大。

第二，三相交流发电机的结构不比单相交流发电机复杂多少，但使用、维护都比较方便，运转时比单相交流发电机的振动要小。

第三，在同样条件下输送同样大的功率，特别是在远距离输电时，三相输电比单相输电节约材料。

第四，从三相电力系统中可以很方便地获得三个独立的单相交流电。当有单相负载时，可使用三相交流电中的任意一相。;一、三相交流电动势的产生

如图所示为一种实验用简易三相交流发电机模型。;在三组颜色不同的两个接线柱间各接入一只灯泡，摇动手柄，灯泡发亮。若将灯泡换成检流计，缓缓摇动手柄，会看到检流计指针来回摆动。这表明，发电机产生了三个交流电动势。

若接入的是三只检流计，还会发现，各指针的摆动并不同步。这表明，三个交流电动势的相位不同。;这三个交流电动势的大小和相位关系是由发电机本身的结构决定的。如图所示为三相交流发电机的原理图。与单相交流发电机相似，三相交流发电机也是由定子和转子组成的。转子是电磁铁，其磁极表面的磁场按正弦规律分布。定子铁芯中嵌放三个在尺寸、匝数和绕法上完全相同的绕组，三相绕组始端分别用U1、V1、W1表示，末端用U2、V2、W2表示，分别称为U相、V相、W相，三个绕组在空间位置上彼此相隔120°。;315;当转子在外力带动下以角速度ω做逆时针匀速转动时，三相定子绕组依次切割磁感线，产生三个对称的正弦交流电动势。电动势的参考方向选定为从绕组的末端指向始端，即电流从始端流出时为正，反之为负。

由上图a可见，当电磁铁的N极转到U1处时，U相的电动势达到正的最大值。经过120°后，电磁铁的N极转到V1处，V相的电动势达到正的最大值。同理，再由此经过120°后，W相的电动势达到正的最大值，如此周而复始。这三相电动势的相位互差120°。;若以U相为参考正弦量，可得三相正弦交流电动势eU、eV、eW的解析式如下：

eU、eV、eW的波形图和相量图如图所示。;三相对称交流电动势到达最大值的先后次序称为相序。如按U→V→W→U的次序循环称为正序；按U→W→V→U的次序循环则称为负序。;二、三相电源绕组的星形联结

上述发电机的每个绕组各接上一个负载，就得到三个独立的单相电路，如图所示。这样要用六根导线，很不经济。实际上，三相电源通常都采用星形联结，如图a所示。;将三相交流发电机中三相绕组的末端U2、V2、W2连接在一起，成为一个公共点，始端U1、V1、W1引出线作输出线，这种连接方式称为星形联结，用“Y”表示。从三个绕组始端U1、V1、W1引出的三根线称为相线（俗称火线），用L1、L2、L3表示，并分别用黄、绿、红三种颜色作为标志。三个绕组的末端连接在一起，成为一个公共点，称为中性点，简称中点，用N表示。从中性点引出的输电线称为中性线，简称中线。中线通常与大地相接，并把接地的中性点称为零点，而把接地的中性线称为零线。工程上，零线或中线所用导线一般用蓝色表示。有时为了简便，常不画发电机的绕组连接方式，只画四根输电线表示相序，如图b所示。;321;由三根相线和一根中线所组成的输电方式称为三相四线制，目前在低压供电系统中多数采用三相四线制供电。

相线与相线之间的电压称为电源的线电压，分别用表示，通用符号为。规定线电压的参考方向是自U相指向V相，V相指向W相，W相指向U相。相线与中性点之间的电压称为电源的相电压，分别用表示，通用符号为。规定相电压的参考方向为始端指向末端。

作出的相量图，如上图所示，可得线电压与相电压之间的关系为;323;又因为，在图中作出，利用几何方法可以求出三个线电压，它们也是对称三相电压，其有效值为

从如图可以看出，线电压总是超前于对应的相电压30°。

发电机（或变压器）的绕组接成星形，采用三相四线制供电，可以提供两种对称三相电压，一种是对称的相电压，另一种是对称的线电压