《电工技术基础与技能》 课件 第五章三相正弦交流电路.pptx

《电工技术基础与技能》

第五章

前面所介绍的单相交流电路中的电源只有两根输出线，输出一个正弦电压或电流，然而在供电系统和电力网中，大多数是采用三相正弦交流电供电，用于照明的单相正弦交流电只是其中的一相。三相交流电源是怎样产生的？它的供电方式又是怎样呢？

三相正弦交流电路

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三相交流电源的概念和相序

第一节三相正弦交流电源及其连接

三相正弦交流电路

一、三相交流电源的概念

三相交流电是由三相交流发电机产生的。交流发电机分为定子绕组和转子绕组，三相定子绕组按照彼此相差120°电角度分布在壳体上，转子绕组由两块极爪组成。

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三相交流电源的概念和相序

第一节三相正弦交流电源及其连接

三相正弦交流电路

转子绕组接通直流电后被励磁，两块极爪形成N极和S极。磁感线由N极出发，透过空气间隙进入定子铁芯再回到相邻的S极。转子一旦旋转，定子绕组就会切割磁感线，在定子绕组中产生相互差120°电角度的三个正弦电动势，即三相对称的正弦交流电源。在三相对称的交流电源中，把振幅相等、频率相同且在相位上彼此相差120°的三个电动势称为对称三相电动势。对称三相电动势瞬时值的数学表达式为：

第一相（U相）

第二相（V相）

第三相（W相）

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三相交流电源的概念和相序

第一节三相正弦交流电源及其连接

三相正弦交流电路

二、三相交流电源的相序

三相电动势达到最大值(振幅)的先后次序称为相序。如果有e1比e2超前120°,e2比e3超前120°，而e3又比e1超前120°，则e1→e2→e3→e1的顺序称为正相序或顺相序；反之,e3→e2→e1→e3的顺序称为反相序或逆相序。

相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可靠地运行，通常统一规定技术标准：在配电盘上用黄色标出U相，用绿色标出V相，用红色标出W相。

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三相交流电源的连接

第一节三相正弦交流电源及其连接

三相正弦交流电路

一、三相正弦交流电源的连接特点

三相电源的星形（Y形）

将三相发电机三相绕组的未端U2、V2、W2(相尾)连接在一点，始端U1、V1、W1(相头)各用一根导线引出，这种连接方法称为三相电源的星形(Y形)连接，如图所示。

相线（火线）

中性线（零线）

相线（火线）

相线（火线）

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三相交流电源的连接

第一节三相正弦交流电源及其连接

三相正弦交流电路

三相电源三个相头U1、V1、W1引出的三根线称为相线(俗称火线)。Y形连接的公共连接点称为中点。从中点引出的导线称为中性线(或零线)。由三根相线与一根中性线组成的供电方式称为三相四线制。

三相四线制供电系统中，每相绕组始端与末端之间的电压(即相线与中

性线之间的电压）称为相电压，用UP表示，它们的瞬时值用u1、u2、

u3表示。显然，这三个相电压也是对称的。对称三相电源的相电压大小

(有效值）相等，即

U1=U2=U3=UP

任意两相始端之间的电压(即火线与火线之间的电压）称为线电压UL，它

们的瞬时值用u12、u23、u31表示。Y形接法的相量图如图所示。

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三相交流电源的连接

第一节三相正弦交流电源及其连接

三相正弦交流电路

三个线电压也是对称的，大小(有效值）相等。

线电压与相电压的关系为：

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三相交流电源的连接

第一节三相正弦交流电源及其连接

三相正弦交流电路

三相电源的三角形(△形）接法

将三相发电机的第二绕组始端V1与第一绕组的末端U2相连，第三绕组始端W1与第二绕组的末端V2相连，第一绕组始端U1与第三绕组的末端W2相连，并从三个始端U1、V1、W1引出三根线输出电压，这种连接方法称为三相电源的三角形(△形）连接，如图所示。

这时线电压等于相电压，即UL=UP

UL=UP

这种没有中性线，只有三根相线的输电方式称为三相三线制。

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三相交流电源的连接

第一节三相正弦交流电源及其连接

三相正弦交流电路

二、三相正弦交流电源的电压相量图

由于三相正弦交流电中电压对称，所以它们的

相位差是120°，相量图如图所示。

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我国电力系统的供电体制

第一节三相正弦交流电源及其连接

三相正弦交流电路

我国电力系统的电力来源有水力发电、核电、风力发电、太阳能发电、生物发电等，而对于火力发电（煤电），则根据优化结构、改进技术、节约资源、重视环保的原则，合理地应用。我国的供电体制可分为三种：三相三线制、三相四线制、三相五线制（它是在三相四线的基础上再加一根专用保护接地线PE，低压配电系统中通