三相交流電的產(chǎn)生問題 三相交流電路和單相交流電路對比分析

一、三相交流電的產(chǎn)生與描述

1.三相對稱交流電動勢的產(chǎn)生

三相交流電路和單相交流電路相比，有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）三相交流發(fā)電機(jī)比同等體積的單相交流發(fā)電機(jī)輸出功率大。

（2）三相交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和制造比單相交流發(fā)電機(jī)簡單，性能更良好，且維修方便。

（3）在同等條件下輸送相同的功率時，特別是遠(yuǎn)距離輸電時，采用三相制輸電比單相制輸電要節(jié)約導(dǎo)線，而且電能損耗較單相輸電時少。

三相交流電動勢是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。如圖（a）所示是旋轉(zhuǎn)磁極式三相交流發(fā)電機(jī)的示意圖，它主要由定子和轉(zhuǎn)子組成。

三相交流電機(jī)

三個電動勢的最大值相等、頻率相同、相位互差120°，稱為三相對稱交流電動勢。如上圖(b)所示，規(guī)定每相電動勢的正方向是從繞組的末端指向始端，即當(dāng)電流從始端流出時為正，反之為負(fù)。

2.三相對稱交流電動勢的表示

若設(shè)第一相電動勢的初相角是0°，則第二相是-120°，第三相是120°或-240°。則各相電動勢的瞬時值表達(dá)式為 ?：

三相交流表達(dá)式

如果以eU為參考正弦量，那么三相對稱電動勢的波形圖和相量圖如圖所示。

三相電動勢

由三角函數(shù)運(yùn)算法則可知，三相對稱電動勢在任意瞬時的代數(shù)和為零。由相量圖可知，三相對稱電動勢在任意瞬時的相量和為零。

從上圖中可以看出，三相電動勢到達(dá)最大值或者零值的順序是錯開的，3個電動勢到達(dá)最大值或者零值的先后次序叫做相序。如上圖所示，3個電動勢的相序是U相－V相－W相－U相，這樣的相序叫做正序。若到達(dá)最大值或者零值的次序是U相－W相－V相－U相，則稱為負(fù)序或逆序。通常，采用黃、綠、紅3種顏色來識別U，V，W三相。

二、三相電源的連接

1.三相電源的星形連接

如圖所示，將三相繞組的末端U2，V2，W2連接成一個公共點(diǎn)N，始端U1，V1，W1分別與負(fù)載相聯(lián)的連接方式，叫做星形（Y形）連接。

星形連接

在低壓配電系統(tǒng)中采用3根相線和一根中線的輸電方式，叫做三相四線制。高壓輸電時去掉中線，只有3根相繞組成的輸電方式叫做三相三線制。三相四線制供電可以提供兩種電壓：線電壓和相電壓。

每相繞組兩端的電壓或各相線與中性線之間的電壓，叫做相電壓，其瞬時值用uU，uV，uW表示。兩根相線之間的電壓叫做線電壓，其瞬時值用uUV，uVW，uWU表示。

由上圖可得

線電壓

由此可得線電壓和相電壓的相量圖如圖所示。

線電壓與相電壓的關(guān)系

2.三相電源的三角形連接

如圖所示，將三相交流發(fā)電機(jī)每一相繞組的首端和另一相繞組的末端依次相連，形成閉合回路的連接方式，叫做三角形連接或△連接。繞組作三角形連接時只用3根相線供電，即三相三線制供電。

三角形連接

由上圖可知，采用三角形連接時，線電壓等于相電壓。即：

線電壓

此時，在三相繞組組成的閉合回路中，因?yàn)?/p>

相電

即回路中的各相瞬時電動勢的和為零，所以，三相繞組中的電流代數(shù)和也為零。

編輯：黃飛

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