电工基础三相正弦交流电

V2
U1 S
定子
W2
e–1 e–2 –e3
(尾端) U2 V2 W2
+ W1
+
_
转子
N+
+
V1
U2
图5.1.2 三相绕组示意图
_
+
e
e
+
_
图5.1.1 三相交流发电机示意图
工作原理：动磁生电
U•1
U2
图5.1.3 每相电枢绕组
铁心（作为导磁路经）
定子
匝数相同
发电机结构
三相绕组 空间排列互差120
转子 : 直流励磁的电磁铁
将三相发电机的第二绕组始端 V1 与第一绕组的末端 U2 相 连，第三绕组始端 W1 与第二绕组的末端 V2 相连，第一绕组 始端 U1 与第三绕组的末端 W2 相连，并从三个始端 U1、V1、 W1 引出三根导线分别与负载相连，这种连接方法称为三角形 (形)联结。显然这时线电压等于相电压，即
UL = UP
第一相(U 相)电动势： e1 = Emsin t 第二相(V 相)电动势： e2 = Emsin( t 120)
第三相(W 相)电动势：e3 = Emsin( t 120)
显然，有 e1 e2 e3= 0。波形图与矢量图如图 10-1 所示。
图 10-1 对称三相电动势波形图与矢量图
2．相序
三相电动势达到最大值(振幅)的先后次序称为相序。e1 比 e2 超前 120 ，e2 比e3 超前 120 ，而 e3 又比 e1 超前120 ， 称这种相序称为正相序或顺相序；反之，如果e1比 e3 超前 120 ，e3 比 e2 超前 120 ， e2 比 e1 超前 120，称这种相序 为负相序或逆相序。
称为对称三相电动势
相位互差120°
对称三相电动势的瞬时值之和为 0
即 ：u1 u2 u3 0
或 U1 U2 U3 0
三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。
供电系统三相交流电的相序为 L1 L2 L3
(1)2.联三接相方电式源的星形联结
U1
+
+ – L1 端线(相线、火线)
相W电1 压N：中端性线点与中V1性u+u––21线u+–间3 （uu––+122发3 电u+3机1 L每NL2中3相性在 性 所绕线低 点 以组(压 通 也）零系 常 称的线统 接 地电、,地 线压地中， 。线)
线电压
UL 3UP 380 V
(2) 三相电源 形联结：相电压 UP = E = 220 V，线电 压
UL = UP = 220 V
10.2三相负载的连接
1 三相电压 2 负载星形联结的三相电路 3 负载三角形联结的三相电路
1 三相电压
1. 三相电压的产生
(首端) U1 V1 W1 + ++
每相绕组始端与末端之间的电压(即相线与中性线之间 的电压)称为相电压，它们的瞬时值用 u1、u2、u3 来表示， 显然这三个相电压也是对称的。相电压大小(有效值)均为
U1 = U2 = U3 = UP
任意两相始端之间的电压(即火线与火线之间的电压)称 为线电压，它们的瞬时值用 u12、u23、u31 来表示。Ｙ接法的 矢量图如图 10-3 所示。
相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可 靠地运行，通常统一规定技术标准，一般在配电盘上用黄色 标出 U 相，用绿色标出 V 相，用红色标出 W 相。
二、三相电源的连接
三相电源有星形(亦称 Y形 )联结和三角形(亦称 形） 联结两种。
1．三相电源的星形( Y 形)联结
将三相发电机三相绕组 的末端 U2、V2、W2 (相尾) 连接在一点，始端 U1、V1、 W1 (相头)分别与负载相连， 这种连接方法称为星形(Y 形)联结。如图 10-2 所示。
u2 Um sin( t 120 ) u3 Um sin( t 120 )
U1 U 0 U
U2 U 120 U3 U 120
波形图
u
u1 u2 u3
相量图
.
U3
120° 240° 360°
O
2
120° .
120°
U1
t
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
120°
.
U2
三个正弦交流电动势满足以下特征
最大值相等
频率相同
显然三个线电压也是对称的。大小(有效值)均为
U12 U23 U31 UL 3UP
线电压比相应的相电压超
前 30 ，如线电压 u12 比相电压
u1 超前 30 ，线电压 u2 3 比相电
压 u2 超前 30 ，线电压 u31 比
相电压 u3 超前 30 。
图 10-3
相电压与线电压的矢量图
2．三相电源的三角形( 形)联结
三相电压瞬时表示式
u1 Em sin t
u2 Em sin( t 120 )
u3 Em sin( t 120 )
相量表示
U1 U U2 U
0 U 120 U ( 1 j
2
3) 2
U3 U
120 U ( 1 j 2
3) 2
三相电压瞬时表示式
相量表示
u1 Um sin t
这种没有中性线，只有三根相线的输电方式称为三相三线 制。
特别需要注意的是，在工业用电系统中如果只引出三 根导线(三相三线制)，那么就都是火线(没有中性线)，这 时所说的三相电压大小均指线电压 UL ；而民用电源则需要 引出中性线，所说的电压大小均指相电压 UP 。
【例10-1】已知发电机三相绕组产生的电动势大小均为 E = 220 V，试求：(1) 三相电源为 Y形 联结时的相电压 UP 与 线电压 UL；(2) 三相电源为 形联结时的相电压 UP 与线电压 UL 。 解：(1) 三相电源 Y 形联结：相电压 UP = E = 220 V，
第十章 三相正弦交流电路
10.1 三相交流电源 10.2 三相负载的连接 10.3 三相电路的功率 10.4 安全用电
10.1 三相交流电源
一、三相交流电动势的产生 二、三相电源的连接
一、三相交流电动势的产生
1．对称三相电动势
振幅相等、频率相同，在相位上彼此相差 120 的三个电 动势称为对称三相电动势。对称三相电动势瞬时值的数学表 达式为
图 10-2 三相绕组的星形联结
从三相电源三个相头 U1、V1、W1 引出的三根导线称 为端线或相线，俗称火线，任意两个火线之间的电压称为 线电压。Y 形联结的公共连接点 N 称为中性点，从中点引 出的导线称为中性线或零线。由三根相线和一根中性线组 成的输电方式称为三相四线制(通常在低压配电中采用)。