电工基础 第2版 教学课件 1 作者 赵景波第6章.ppt

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1、第6章三相交流电路三相交流电的基本知识6.1三相电源的星形连接6.2三相负载的连接6.3三相电路的功率计算6.4第6章三相交流电路实验：三相负载的连接6.56.1三相交流电的基本知识三相交流电由三相交流发电机产生，右图为三相交流发电机实物图。三相交流发电机6.1三相交流电的基本知识6.1.1三相交流电的产生6.1.2三相对称正弦量6.1.3相序6.1.1三相交流电的产生三相交流发电机原理示意图如下图所示，它主要由定子和转子两部分组成。发电机定子铁心由内圆开有槽口的绝缘薄硅钢片叠制而成，槽内嵌有三个尺寸、形状、匝数和绕向完全相同的独立绕组，和

2、。它们在空间位置互差，其中，和分别是绕组的始端，，和分别是绕组的末端。每个绕组称为发电机中的一相，分别称为U相、V相和W相。发电机的转子铁心上绕有励磁绕组，通过固定在轴上的两个滑环引入直流电流，使转子磁化成磁极，建立磁场，产生磁通。当转子磁极在风力，水力或者蒸汽（火力）等动力驱动下以角速度顺时针匀速旋转时，相当于每相绕组沿逆时针方向匀速旋转，做切割磁力线运动，从而产生三个感应电压，，，三相电就这样产生了，如下图所示。风力发电火力发电水利发电6.1.2三相对称正弦量由于三相绕组的结构完全相同，在空间位置互差，并以相同角速度切割磁感线，所以转子

3、磁极切割磁感线运动产生的三个感应电压uU，uV，uW的最大值相等，频率相同，而相位互差120˚，以uU为参考电压，则这三个绕组的感应电压瞬时值表达式为把这种最大值（有效值）相等、频率相同、相位互差120˚的三相电压称为三相对称电压。每相电压都可以看作是一个单独的正弦电压源，其参考极性规定：各绕组的始端为“+”极，末端为“一”极。如右图所示，将发电机三相绕组按一定方式联接后，就组成一个三相对称电压源，可对外供电。按照三个绕组的感应电压瞬时值表达式可作出三相对称电压的波形图和相量图，如下图所示。由图中三相对称电压的波形图可以看出：三相对称电压的

4、瞬时值，在任一时刻的代数和等于零。将图中所示相量图中任意两个电压相量按平行四边形法则合成，其相量和必与第三个电压相量大小相等，方向相反，相量和为零，即6.1.3相序在三相电压源中，各相电压到达正的或负的最大值的先后次序，称为三相交流电的相序，如下图所示。习惯上，选用U相电压作参考，V相电压滞后U相电压120˚，W相电压又滞后V相电压120˚，所以它们的相序为U-V-W，称为正序，反之则为负序。在实际工作中，相序是一个很重要的问题。例如，几个发电厂并网供电，相序必须相同，否则发电机都会遭到重大损害。因此，统一相序是整个电力系统安全、可靠运行的

5、基本要求。为此，电力系统并网运行的发电机、变压器，发电厂的汇流排，输送电能的高压线路和变电所等，都按技术标准采用不同颜色来区别电源的U，V，W三相：用黄色表示U相，绿色表示V相，红色表示W相，如右图所示。相序可用相序器来测量。使用不同颜色来区别电源的U、V、W三相6.2三相电源的星形连接把三相电源的三个绕组的末端U2，V2，W2联接成一个公共点N，由三个始端U1，V1，W1分别引出三根导线L1，L2，L3向负载供电的联接方式称为星形(Y形)联接，如下图所示。公共点N称为中点或零点，从N点引出的导线称为中线或零线，如上图所示。若N点接地，则中

6、线又叫地线。由U1，V1，W1端引出的三根输电线L1，L2，L3称为相线，俗称火线。这种由三根火线和一根中线组成的三相供电系统称为三相四线制供电系统，在低压配电中常采用。有时为简化线路图，常省略三相电源不画，只标相线和中线符号，如下图所示。相电压及线电压三相电源每相绕组两端的电压称为相电压。在三相四线制中，相电压就是相线与中线之间的电压。三个相电压的瞬时值用uU,uV,uW表示，通用符号为u相，相电压的正方向规定为由绕组的始端指向末端，即由相线指向中线,如上页图中所示。相线与相线之间的电压称为线电压，它们的瞬时值用,uL1-2,uL2-3,

7、uL3-1表示，通用符号为u线，线电压的正方向由下标数字的先后次序来标明。例如表示两相线L1和L2之间的线电压是由L1指向L2线，如上页图中所示。根据电压与电位关系，可得出线电压与相电压的关系式：以为参考相量，作出各相电压、线电压的相量图，如图所示。由上所示相量图可以看出，线电压与相电压之间的数量关系为即在相位上，线电压超前对应的相电压30˚，由于三个线电压的大小相等，频率相同，相位互差120˚，所以也是三相对称量，即6.3三相负载的连接电灯、电冰箱等家用电器都是交流用电设备，它们是接在三相电源中任意一相上工作的，称为单相负载；而三相电动机

8、、三相工业电炉等负载必须接上三相电压才能正常工作，称为三相负载，如下图所示：单相负载和三相负载在三相四线制电路中，每相负载两端的电压叫做负载的相电压，用表示，其正方向规定为由相线