三相交流电路
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三相交流电路本章讲授对称三相电源的特点,三相电路的两种连接方法及三相电路中相电压、相电流、线电压、线电流的关系及对称三相电路的分析计算方法。
4.1 三相电源一、三相电源的概念1. 三相交流电路的定义电能是现代化生产、管理及生活的主要能源,电能的生产、传输、分配和使用等许多环节构成一个完整的系统,这个系统叫做电力系统。
电力系统目前普遍采用三相交流电源供电,由三相交流电源供电的电路称为三相交流电路。
所谓三相交流电路是指由三个频率相同、最大值(或有效值)相等、在相位上互差120°电角的单相交流电动势组成的电路,这三个电动势称为三相对称电动势。
2.三相交流电的特点三相交流电在工农业和现代电力系统中广泛采用,这是因为三相交流电与单相交分别称为A 相、B 相和C 相。
A 、B 、C 三端称为首端,X 、Y 、Z 则称为末端。
工厂或企业配电站或厂房内的三相电源线(用裸铜排时)一般用黄、绿、红分别代表A 、B 、C 三相。
磁极放在转子上,一般均由直流电通过励磁绕组产生一个很强的恒定磁场。
当转子由原动机拖动作匀速转动时,三相定子绕组即切割转子磁场而感应出三相交流电动势。
由于三相绕组在空间各相差120°电角度,因此三相绕组中感应出的三个交流电动势在时间上也相差三分之一周期(也就是120°角)。
二、对称三相电源三个大小相等、频率相同、相位互相相差120o 的正弦交流电压源称为对称三相电源。
1.对称三相电压源的瞬时值表达式为(以A 相为参考相):)120sin()120sin(sin +=-==t U u t U u tU u m C m B m A ωωω (4-1)每个电压就是一相,每相电压的参考方向都是由首端指向末端,并依次称为A 相、B 相、C 相。
2.对称三相电源的相量表达式:1201200∠=-∠=∠=PC PB PA U U U U U U (4-2) 其中,P U 表示每相电压的有效值。
三相交流电路由三相交流电源和三相负载组成的电路,叫三相交流电路。
三相交流电源是由三个最大值相等,频率相同,相互的相位差为1200的电动势作为供电的体系。
目前发电、输电、配电等采用三相交流电传输功率。
一、三相对称交流电动势表示方法三相电动势可由三相发电机提供,它们的三相电动势的瞬时 表达式为:t E e m U ωsin =()︒-=120sin t E e m V ω (1-36) ()︒+=120sin t E e m W ω它们的波形图如图1-29(a )所示,若以∙E 为基准,可以画出三相电动势的相量图,如图1-29(b )所示。
从相量图上可知,对称三相交流电势之和为零,对于对称三相电流也成立。
三相电动势到达最大值的先后次序叫做相序。
在图1-30中,最先到达最大值的是U e ,其次是V e ,再次是W e ,它们的相序就是U —V —W —U ,称为正序。
若最大值出现的次序为U —V —W —U ,恰恰与正序相反,则称为负序或逆序。
二、三相的连接1. Y 形连接(星形连接)将三个产生三相电压电源的一端作为公共端,再由另一端引出线与负载相连。
公共点N称为中点,称为星形接法或Y 接法。
每相绕组二端的电压称为相电压,用U U 、V U 、WU 表示。
在有中线时,相电压就是各相线与中线之间的电压。
两根相线之间的电压称为线电压,图1-29 三相对称交流电动势的波形图、相量图(a )波形图;(b)相量图用UV U 、VW U 、WUU 表示。
有中线的三相制叫三相四线制如图1-30(a )所示。
无中线的三相制叫做三相三线制,如图1-30(b )所示。
当忽略电源绕组的内阻时,相电压等于相电动势。
oj UV U UV e U U U U 303 =-= o j V W V VW e U U U U 303 =-= (1-37)o j WU W WU e U U U U 303 =-= 根据式1-39可在相量图上画出各线电压,利用三角和几何知识求出Y 形连接时线电压和相电压的大小关系和相位关系如图1-31所示。