三相正弦交 流电路

三相正弦交流电路>>> 1.1 三相交流电 火力发电示意图
三相正弦交流电路>>> 1.1 三相交流电
1.1.1 三相交流电源
三相交流电源是三个单相交流电源按一定方式进行的组合，它们之间满足幅值相等、 频率相同、相位相差120°的关系。
三相交流电是由三相交流发电机产生的。图所示为三相交流发电机示意图，它主要 由定子和转子两大部分组成。定子上嵌有尺寸和匝数完全相同的三组绕组AX、BY、CZ， 分别称为A相、B相、C相绕组，它们在空间互差120°。转子是由一对磁极的电磁铁组成 的，在转子中通入电流，以产生恒定磁场。当转子以匀角速转动时，三相定子绕组依次 切割磁感线，在各绕组中产生相应的正弦交流电。在供电系统中，通常用“黄”、 “红”、“绿”三种颜色分别代表A、B、C三相。
I
＝
L
3IP ，且线电流在相位上滞后对应的相电流30°。
三相正弦交流电路>>> *1.4 三相交流电路的功率
1．平均功率（P） 对于不对称负载，需要算出各相的电压、电流、功率因数，才能得出总的平均功率。
式中，UA、UB、UC——分别为各相负载所承受的相电压； IA、IB、IC——分别为流过各相负载的相电压； φA、φB、φC——分别为各相的相电压与相电流的相位差。
1.3.1 三相负载的星形联结
把三相负载的各相分别接在三相电源的一根相线与中性线之间的接法称为三相负载的星形（ ） 联结，如图所示。
三相负载的星形联结
三相正弦交流电路>>> 1.3 三相负载的连接
1．各相负载的电压
每一相负载两端的电压为负载的相电压，有效值分别用Ua、Ub、Uc表示，由图可知，若忽 略输电线的阻抗，负载的相电压等于电源的相电压，三相负载的线电压等于电源的线电压。线电
3．相电压与线电压的关系 在忽略电源内阻抗时，三相电源的相电压与三相电源电动势相等，由于三相电源电动势互相 对称，所以三个相电压也是对称的。
三相正弦交流电路>>> 1.2 三相电源的连接
若以A相位参考相量，则三个相电压可表示为 三个线电压可表示为
三相正弦交流电路>>> 1.2 三相电源的连接
1.2.2 三相电源的三角形联结
压与相电压之间仍然满足
。
2．各相流，有效值分别用Ia、Ib、Ic表示。流过每根相线的电流 为线电流，有效值分别用IA、IB、IC表示。一般用Iyp表示星形联结的相电流，用IyL表示星形联结的 线电流，由图可知，Iyp＝IyL。
3．电流计算
电流计算如下：
三相正弦交流电路>>> 1.3 三相负载的连接
三相正弦交流电路>>> 1.1 三相交流电
三相交流电是由发电厂发出的。当今，发电的形式多种多样，火力、水力和核 反应是世界电力的三大支柱，另外还有风力和太阳能发电等。图4-1所示为火力发电 示意图。将处理过的煤粉利用皮带传送至锅炉，煤粉燃烧加热锅炉，使锅炉中的水 变为水蒸气，经一次加热之后，水蒸气进入高压缸，再对水蒸气进行二次加热，水 蒸气进入中压缸，通过利用中压缸的蒸气去推动汽轮发电机发电。发电机发出的电 能通过三相变压器升压后由高压输电线进行远距离输送，到达目的地时再通过变压 器降压，将电能输送到用电单位。
三相正弦交流电路>>> 1.1 三相交流电 三相交流发电机示意图
三相正弦交流电路>>> 1.1 三相交流电
1.1.2 三相交流对称电动势的表示方法
三相交流电动势由三个单相交流电动势组成，它们的幅 值、频率完全一样，只是初相位相差120°，这样的三相交流 电动势称为三相交流对称电动势。通常用eA、eB、eC表示三 个单相交流电动势，其表示式及相关图像如下。
1）瞬时值表达式：
其波形图如图（a）所示。
波形图
三相正弦交流电路>>> 1.1 三相交流电
2）矢量表达式：
其矢量图如图（b）所示。
矢量图
三相正弦交流电路>>> 1.2 三相电源的连接
1.2.1 三相电源的星形联结
三相电源的星形联结如图所示。将三相绕组的末端X、Y、Z联在一起，形成一个公共端点， 称为中性点或零点，用N表示，引出导线称为中性线或零线。从首端分别引出的A、B、C三根导 线称为相线或火线，这种连接方式称为星形（ ）联结。有中性线引出就构成了三相四线供电制； 若不引出中性线，则构成三相三线供电制。
三相电源的星形联结
三相正弦交流电路>>> 1.2 三相电源的连接
1．相电压 三相电源中任意一根相线与中性线之间的电压称为相电压，一般用UP表示，其瞬时值分别 用uA、uB、uC表示，有效值分别用UA、UB、UC表示。
2．线电压 三相电源任意两根相线之间的电压称为线电压，一般用UL表示，其瞬时值分别用uAB、uBC、 uCA表示，有效值分别用UAB、UBC、UCA表示。
对于对称负载，每相的平均功率均为
三相总功率为
三相正弦交流电路>>> *1.4 三相交流电路的功率
但是，在三相电路中，测量相电压和相电流不方便，所以常用线电压和线电流来计算三相负 载对称的平均功率。
1．各相负载电压 由于各相负载都直接连接在电源的两根相线之间，所以负载的相电压等于电源的线电压，即
2．各相负载电流 由于负载对称，各相阻抗相等，性质相同，因此各相电流也对称。根据电路，每相负载上的 电流为
三相正弦交流电路>>> 1.3 三相负载的连接
流过每根相线上的电流根据基尔霍夫电流定律，可得
由此，不难看出线电流与相电流的关系是
1.3.2 三相负载的三角形联结
将负载连接成一个闭合的三角形，三组负载 分别接于电源的A与B、B与C、C与A之间，如图 所示。负载的三角形联结是用不到电源的中性线 的，只需采用三相三线制供电即可。三角形联结 一般为对称负载，所以本书只限对称负载。
三相负载的三角形联结
三相正弦交流电路>>> 1.3 三相负载的连接
三相电源的三角形联结如图所示。将三相 交流发电机的三相绕组彼此之间首尾相连，这 种连接方式称为三角形（ ）联结。对于三角形 联结的电源只能采用三相三线制的供电方式， 且要求负载必须为对称负载。
由于三相三线制没有中线，所以对外只能 提供一种电压，即线电压，而且相电压等于线 电压。
三相电源的三角形联结
三相正弦交流电路>>> 1.3 三相负载的连接