《电工与电子技术》单元3三相交流电路

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1、主编：李文王庆良副主编：孙全江韦宇主审：于昆伦电工与电子技术上篇电工学单元3三相交流电路1【知识点】三相对称电动势的特点；三相交流电源星形连接，三角形连接及相、线电压关系；三相负载星形连接，三角形连接及相、线电压和电流关系；三相交流电路的功率；三相交流电路分析计算方法。【能力目标】熟练掌握三相交流电路的分析、计算和实际运用。在现代电力系统中，发电和输配电几乎都采用三相制。所谓三相制，是指由频率相同、幅值相等、相位互差120°的三个正弦电动势作为电源的供电体系。三相制比单相制在电能的产生、输送和应用上具有显著的优点：三相输电比单相输电节省有色金属材料，输电成本低；三相交流电机比单相交流电机性能

2、好，经济效益高。单元3三相交流电路2单元3三相交流电路3.1三相交流电源13.2三相负载的连接23.3三相电路的功率3小结4目录3三相交流电是由三相交流发电机产生的。图3.1（a）是一个三相交流发电机的原理示意图。它主要由两部分组成，里面旋转的部分称为转子，在转子的线圈中通以直流电流，则在空间产生一个按正弦规律分布的磁场；3.1三相交流电源3.1.1三相对称电动势3.1三相交流电源图3.1三相交流发电机原理(a)三相交流发电机原理示意图；(b)三相电动势正方向4外面固定不动的部分称为定子，在定子的铁芯槽内分别嵌入三个结构完全相同的线圈U1—U2、V1—V2、W1—W2，它们在空间的位置互差1

3、20°，称为三相定子绕组，U1、V1、W1称为三个绕组的始端，U2、V2、W2称为末端。当发动机拖动转子以角速度ω匀速旋转时，三相定子绕组就会切割磁力线而感生电动势。由于磁场按正弦规律分布，因此感应出的电动势为正弦电动势，而三相绕组结构相同，切割磁力线的速度相同，位置互差120°，因此三相绕组感应出的电动势幅值相等，频率相同，相位互差120°。这样的三相电动势称为对称三相电动势，设各相电动势方向为由末端指向始端，如图3.1（b）所示。并以eU为参考量，则三个电动势的瞬时值表达式为：3.1三相交流电源5波形图、相量图如图3-2所示。任一瞬时，对称的三相电动势之和为零，即。（3.1）图3.2三相

4、对称电动势的波形图和相量图(a)波形图；(b)相量图3.1三相交流电源6三相电源中三个电动势依次达到最大值（或零值）的先后次序称为三相电源的相序，式（3.1）表示的三相电源相序为U—V—W—U，即V相滞后于U相，W相滞后于V相，称之为正序。如果相序为W—V—U—W，则称为逆序。工程上通用的是正序。U相是可以任意假定的，但U相一经确定，那么比U相滞后120°的就是V相，比U相超前120°的则是W相，这是不可混淆的。工业上通常在交流发电机引出线及配电装置的三相母线上涂上了黄、绿、红三色，用以表示U、V、W三相。3.1三相交流电源7三相发电机的三相绕组有星形（Y）和三角形（△）两种连接方式。3.1

5、.2.1星形连接如图3.3所示，将电源的三相绕组的末端连接在一起，形成一个节点N称为中性点（零点），再将三相绕组的始端U、V、W分别引出三根输出线，称为端线或相线（俗称火线），就构成了三相电源的星形连接，称为三相三线制。如果将中性点N也引出一根线，称为中线（或零线），与三根端线共同构成星形连接，则称为三相四线制。3.1三相交流电源3.1.2三相电源的连接8图3.3三相电源的星形连接3.1三相交流电源9根据，可得线电压与相电压的关系为：uUV=uU-uVuVW=uV-uWuWU=uW-uU（3.2）用相量表示为：相电压、线电压的相量图如图3.4所示。由于eU、eV、eW是对称的，所以相电压、线

6、电压也是对称的。线电压在相位上超前相应两个相电压中的先行相30°，如uUV超前uU30°。线电压的有效值是相电压的有效值的倍，记作（3.3）3.1三相交流电源10可见，采用三相四线制，可供给用户两种不同的电压，这种连接常用于低压供电系统中，其相电压为220V，线电压为220V，即380V，习惯上写成380/220V。在三相供电线路中，电源的额定电压，一般都是指线电压的有效值。图3.4三相电源星形连接的相量图3.1三相交流电源113.1.2.2三角形连接如图3.5所示，将电源的三相绕组的始、末端依次相连接，再从三个连接点引出三根端线，这就是三相电源的三角形连接。三相电源作三角形连接时，线电压等

7、于相电压，即：UL=UP（3.5）发电机绕组很少用三角形接法，但作为三相电源用的三相变压器绕组，星形和三角形两种接法都会用到。图3.5三相电源的三角形连接3.1三相交流电源12交流电路中的用电设备可以分为两大类。一类是需接在三相电源上才能正常工作的三相用电设备，叫三相负载，例如三相异步电动机，这类负载多为对称三相负载，即每相负载的阻抗值和阻抗角相等；另一类是只需接在单相电源上的单相用电设备，叫单相负载，例如照