三相电路的基本知识

（2）三相电源三角形联结时的电压关系 由图中5．5可见
U U U UV U V U VW U U W WU
所以，三相电源三角形联结时，电路中线电压的大小与相电压的大小相等 即：
U U L P
由相量图5．6可以看出，三个线电压之和为零，即：
U U U 0 U V V W WU
把它们称做三相对称电动势，规定每相电动势的正方向是从线圈 的末端指向首端(或由低电位指向高电位)。
6．1．2 三相电源与负载的连接
案例5．2 发电站由三相交流发电机发出的三相交流电，通过三相 输电线传输、分配给不同的用户。一般发电站与用户之间有一定的距 离，因此采用高压传输，而不同用户用电设备不同。如：工厂的用电 设备一般为三相低压用电设备，且功率较大；家庭用电设备一般为单 相低压用电设备，功率小。我们都听说过或看到过三相三线制供电方 式和三相四线制供电方式。它们有何不同？如何连接？ 三相电源的连接： 三相交流发电机实际有三个绕组，六个接线端，我们目前采用的是 将这三相交流电按照一定的方式，连接成一个整体向外送电的。连接的 方法通常为星形和三角形。
其波形图如图5.2（a）所示，相量图如图5.2（b）所示。
图6.2三相交流电动势
从图6.2（a）中可以看出，三相交流电动势在任一瞬间其三个电动势 的代数和为零。即
e e e 0 U V W
在图6-2（b）中还可看出三相正弦交流电动势的相量和也等于零，即
E U E V E W 0
故两端线U和V之间的线电压应该是两个相应的相电压之差，即
U U U UV U V U U VW U V W U W U U W U U
线电压大小利用几何关系可求得为：
U 2 U cos 30 3 U U V U U
U 3 U U U 同理可得： WU W VW 3 V 结论：三相电路中线电压的大小是相电压的 3 倍，其公式为
三相电路的基本 知识
2．三相交流电的特点 三相交流电与单相交流电相比具有如下优点： （1 ）三相交流发电机比功率相同的单相交流发电机体积小、重量 轻、成本低； （ 2 ）电能输送，当输送功率相等、电压相同、输电距离一样，线 路损耗也相同时，用三相制输电比单相制输电可大大节省输电线有色 金属的消耗量，即输电成本较低，三相输电的用铜量仅为单相输电用 铜量的 75% ； （ 3 ）目前获得广泛应用的三相异步电动机，是以三相交流电作为 电源，它与单相电动机或其它电动机相比，具有结构简单、价格低廉 性能良好和使用维护方便等优点。 因此在现代电力系统中，三相交流电路获得广泛应用。 3．三相交流电的产生 三相交流电的产生就是指三相交流电动势的产生。三相交流电动 势由三相交流发电机产生，它是在单相交流发电机的基础上发展而来 的，如图6.1所示。
图6.1 三相交流发电机
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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。 这三个电动势的三角函数表达式为
eU Em sint t 120 ) eV Em sin( e E sin( t 240 ) m W
相电压的正方向是由首端指向中点N，例如电压U U 是由首端U1指向 中点N；线电压的方向，如电压是由首端U1指向首端V1。如图5.3所示。
3）线电压UL与相电压UP的关系 三相电源Y形联结时的电压相量图，如图6．4所示。三个相电压大小 相等，在空间各相差120°电角度。
图6-4 电源星型联结时的电压相量图
将电源的三相绕组末端U2、V2、W2连在一起，首端U1、V1、W1分 别与负载相连，这种方式就叫做星形联结。其接法如图6.3所示。
2）中点、中性线、相线：
图6.3三相电源的星形联结（有中性线）
三相绕组末端相连的一点称中点或零点，一般用“N”表示。从中点引 出的线叫中性线（简称中线），由于中线一般与大地相连，通常又称为 地线（或零线）。 从首端U1、V1、W1引出的三根导线称相线（或端 线）。由于它与大地之间有一定的电位差，一般通称火线。 3）输电方式： 由三根火线和一根地线所组成的输电方式称三相四线制（通常在低 压 配电系统中采用）。只由三根火线所组成的输电方式称三相三线制 （在高压输电时采用较多）。
三相负载与三相负载的连接： 根据使用方法的不同，电力系统的负载，可以分成两类。一类是 象电灯这样有两根出线的，叫做单相负载，电风扇、收音机、电烙铁、 单相电动机等都是单相负载。另一类是象三相电动机的这样的有三个 接线端的负载，叫做三相负载。 在三相负载中，如果每相负载的电阻均相等，电抗也相等（且均为 容抗或均为感抗），则称为三相对称负载。如果各相负载不同，就是不 对称的三相负载，如三相照明电路中的负载。 负载也和电源一样可以采用两种不同的连接方法，即星形联结和三角 形联结。 1．三相电源的星形联结（Y接） （1）基本概念 1）星形联结：
U U L 3 P
平常我们讲的电源电压为220V，即是指相电压；讲电源电压为380V， 即是指线电压。由此可见：三相四线制的供电方式可以给负载提供两种 电压，即线电压380V和相电压220V，因而在实际中获得了广泛的应用。 2．三相电源的三角形联结（Δ 接） （1）基本概念 如图所示，将电源一相绕组的末端与另一相绕组的首端依次相连 （接成一个三角形），再从首端U1、V1、W1分别引出端线，这种连接方 式就叫三角形联结。
（2）三相电源星形联结时的电压关系 1）相电压 U
P
UW U V、 即每个绕组的首端与末端之间的电压。相电压的有效值用 U U 、 表示；
2）线电压 U
L
即各绕组首端与首端之间的电压，即任意两根相线之间的电压叫做线 U VW 、 U WU 表示。 电压，其有效值分别用 U UV 、
相电压与线电压参考方向的规定：