第03章 三相电路

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1、第第3 3章章 三三 相相 电电 路路3.1 3.1 三三 相相 电电 源源n如图如图3-13-1所示是三相交流发电机的原理图，它的主要组所示是三相交流发电机的原理图，它的主要组成部分是电枢和磁极。电枢由铁心和三相绕组构成，成部分是电枢和磁极。电枢由铁心和三相绕组构成，是固定的，俗称定子。三相绕组完全相同是固定的，俗称定子。三相绕组完全相同( (如图如图3-23-2所所示示) )而彼此相隔而彼此相隔120120，它们的始端分别标以，它们的始端分别标以A A、B B、C C，末端标以末端标以X X、Y Y、Z Z。图图3-1 三相交流发电机原理图三相交流发电机原理图 图图3-2 电枢绕组电枢绕组

2、 n磁极是转动的，俗称转子。转子铁心上绕有励磁绕磁极是转动的，俗称转子。转子铁心上绕有励磁绕组，励磁绕组通过滑环、碳刷与外部直流电源相连组，励磁绕组通过滑环、碳刷与外部直流电源相连。选择合适的极面形状、合理的布置励磁绕组，可。选择合适的极面形状、合理的布置励磁绕组，可使空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布。使空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布。n当转子在外力驱动下，按顺时针方向匀速转动时，当转子在外力驱动下，按顺时针方向匀速转动时，将分别在绕组将分别在绕组AXAX、BYBY和和CZCZ中感应出频率相同、幅值中感应出频率相同、幅值相等的正弦电压相等的正弦电压 、 和和 。各电压的参考方向均。各电压

3、的参考方向均选为自绕组的首端指向末端。选为自绕组的首端指向末端。AuBuCu3.1 3.1 三三 相相 电电 源源n由图由图3-13-1可见，当可见，当S S极正转极正转( (顺时针顺时针) )到到A A处时，处时，A A相的相的电压达到正的幅值，经过电压达到正的幅值，经过l20l20后转到后转到B B处，处，B B相的电相的电压达到正的幅值。周而复始，所以，压达到正的幅值。周而复始，所以， 比比 在相位上在相位上超前超前120120， 比比 超前超前120120，而，而 又比又比 超前超前120120。如以。如以A A相电压为参考，则各电压可表示为相电压为参考，则各电压可表示为n (3-1)

4、 (3-1)n式中，式中，U U为各相电压的有效值，角频率为各相电压的有效值，角频率 取决于原动取决于原动机的转速。机的转速。AuBuBuCuCuAuABC2sin2sin1202sin120uUtuUtuUt3.1 3.1 三三 相相 电电 源源n这组对称电源称为对称三相电源，其相量表示为这组对称电源称为对称三相电源，其相量表示为n (3-2) (3-2)n三相电压的波形和相量如图三相电压的波形和相量如图3-33-3和图和图3-43-4所示。所示。ABC0120120UUUUUU 图图3-3 三相电压波形图三相电压波形图 图图3-4 三相电压相量图三相电压相量图 3.1 3.1 三三 相相

5、电电 源源n三相交流电出现正幅值的顺序称为相序。在此，相序是三相交流电出现正幅值的顺序称为相序。在此，相序是ABCABC。由上可见，三相电源的三相电压的幅值相等。由上可见，三相电源的三相电压的幅值相等，频率相同，彼此间相位差也相等，容易证明它们的瞬，频率相同，彼此间相位差也相等，容易证明它们的瞬时值或相量之和均为零，即时值或相量之和均为零，即n 或或 (3-3)(3-3) n三相电源通常采用如图三相电源通常采用如图3-53-5所示的星形联结方式，即将所示的星形联结方式，即将三个末端联在一起，联结点称为电源的中性点或零点，三个末端联在一起，联结点称为电源的中性点或零点，用表示，由中点引出的导线称

6、为中线或零线。由绕组始用表示，由中点引出的导线称为中线或零线。由绕组始端端A A，B B，C C引出的三根导线称为相线，俗称火线。引出的三根导线称为相线，俗称火线。ABC0uuuABC0UUU3.1 3.1 三三 相相 电电 源源3.1 3.1 三三 相相 电电 源源图图3-5 三相电源的星形联结三相电源的星形联结 n相线与零线之间的电压称为相电压，其有效值用相线与零线之间的电压称为相电压，其有效值用 ， 或通用或通用 表示。相线之间的电压称为线电压，其表示。相线之间的电压称为线电压，其有效值用有效值用 表示。各相电压和线电压的参考方向已在表示。各相电压和线电压的参考方向已在图中标明，它们之间

7、存在关系表示为图中标明，它们之间存在关系表示为n n (3-4)(3-4)n相量关系亦如此，即相量关系亦如此，即n (3-5) (3-5)AUBUCUPULUABABBCBCCACAuuuuuuuuuABABBCBCCACAUUUUUUUUU3.1 3.1 三三 相相 电电 源源n以相电压以相电压 为参考相量，相电压与线电压的相量图为参考相量，相电压与线电压的相量图如图如图3-63-6所示。从图中可以看出线电压也是对称的，所示。从图中可以看出线电压也是对称的，比相应的相电压超前比相应的相电压超前3030。n相电压与线电压的大小关系，也可以从相量图中得相电压与线电压的大小关系，也可以从相量图中得

8、出，即出，即n n (3-6) (3-6)n由此得由此得n (3-7)(3-7)AULPP13cos3022UUULP3UU3.1 3.1 三三 相相 电电 源源图图3-6 相电压与线电压相量图相电压与线电压相量图3.2 3.2 负载联结的三相电路负载联结的三相电路n三相负载的联结有星形和三角形两种。但不论哪一三相负载的联结有星形和三角形两种。但不论哪一种负载或者何种联结方式，在负载与电源联结时，种负载或者何种联结方式，在负载与电源联结时，必须使电源的实际相电压等于负载额定的相电压，必须使电源的实际相电压等于负载额定的相电压，才能确保负载的正常工作，这是电源与负载联结的才能确保负载的正常工作，

9、这是电源与负载联结的基本原则。基本原则。n在用电设备方面，三相负载通常是对称的。也就是在用电设备方面，三相负载通常是对称的。也就是说，各相的负载阻抗一样，即阻抗的模相等，阻抗说，各相的负载阻抗一样，即阻抗的模相等，阻抗角也相同。这样，由对称三相电源和对称三相负载角也相同。这样，由对称三相电源和对称三相负载组成的电路，称为对称三相电路。为了使三相电源组成的电路，称为对称三相电路。为了使三相电源供电均衡，对于各种单相负载，就要求将它们平均供电均衡，对于各种单相负载，就要求将它们平均分配到三相电源上。本节主要讲述对称负载的三相分配到三相电源上。本节主要讲述对称负载的三相电路。电路。3.2.1 3.2

10、.1 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路n如图如图3-7(a)3-7(a)所示电路中，三相负载所示电路中，三相负载 ， ， 的三个末的三个末端联结在一起，接到电源的中线上，三相负载的首端分别端联结在一起，接到电源的中线上，三相负载的首端分别接到电源的三条相线上，这种联结方式称为负载的星形联接到电源的三条相线上，这种联结方式称为负载的星形联结。由此可知，每相负载的电压等于电源的相电压。结。由此可知，每相负载的电压等于电源的相电压。n在三相电路中，流经每相负载的电流称为相电流，用在三相电路中，流经每相负载的电流称为相电流，用 表表示；流经电源相线的电流称为线电流，用表示。由于三相示；流经

11、电源相线的电流称为线电流，用表示。由于三相电源提供的线电压和相电压是对称的，当负载对称，即电源提供的线电压和相电压是对称的，当负载对称，即 = = = = = = = = ，且作星形联结时，由图，且作星形联结时，由图3-3-7(a)7(a)可以看出，线电流等于相电流，即可以看出，线电流等于相电流，即n (3-8) (3-8)UZVZWZPIUZVZWZPZZLPII图图3-7 负载的星形联结负载的星形联结3.2.1 3.2.1 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路3.2.1 3.2.1 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路n设以设以 为基准相量，则备相电压可表示为为基准相量，则