三相交變電流補(bǔ)充知識(shí)

1、三相交變電流補(bǔ)充知識(shí)淄博六中物理組 李長(zhǎng)遠(yuǎn) 在前述的交流發(fā)電機(jī)模型中只有一組線圈，它送出來(lái)的是單相交流電。在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用的大多數(shù)是三相交流電，它由三相電動(dòng)勢(shì)供電。這三個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生于三個(gè)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的互成 1200角的線圈，因而頻率相同，最大值相同而相位依次差1200，將它們用數(shù)學(xué)式表達(dá)出來(lái)，便是 A=msint B=msin（t1200）ZCYBXA321 C=msin（t2400）在交流發(fā)電機(jī)內(nèi)部三個(gè)線圈中產(chǎn)生的這三個(gè)電動(dòng)勢(shì)，怎樣與外電路連接以達(dá)到供電的目的呢？顯然，最容易想象的方法便是三個(gè)線圈分別單獨(dú)地與負(fù)載連接，如圖所示的那樣。這樣，每一相線圈就如同一個(gè)獨(dú)立的電源，三相交流發(fā)電機(jī)就相當(dāng)

2、于同時(shí)供電的三個(gè)獨(dú)立的電源，而每個(gè)電路之間則互不關(guān)聯(lián)。 然而，這樣供電共需6根輸電線，顯得不經(jīng)濟(jì)，與單相發(fā)電機(jī)供電沒(méi)什么兩樣。所以，在實(shí)際應(yīng)用中通常采用一些特殊的連接法家對(duì)外供電。這個(gè)連接法包括電源線圈的連接和負(fù)載的連接。下面我們就分別來(lái)討論其中一些有關(guān)問(wèn)題。一、三箱電源的連接 1、線圈的星形連接（Y接法）YXACBOABCOU線U相Z在實(shí)際應(yīng)用中，三相發(fā)電機(jī)的三組線圈常照?qǐng)D加以連接。這鐘接法叫星形連接。從每組線圈始端 A、B、 C引出輸電線叫相線（或叫火線），每相線圈的末端X、Y、Z連成公共點(diǎn)O，叫中住點(diǎn)。從中性點(diǎn)引進(jìn)的輸電線叫中線（因它常接地，又叫零線）。每根線圈兩端點(diǎn)之間的電壓叫相電壓，

3、用U相表示，每?jī)筛嗑€之間的電壓叫線電壓，用U線表示。 從圖中可看出在星形接法中，U相U線，它們之間的數(shù)量關(guān)系如何呢？我們用初等數(shù)學(xué)的方法來(lái)計(jì)算一下。設(shè)AX、BY、CZ三個(gè)線圈的相電壓分別為UA、UB、UC。由于三個(gè)線圈完全對(duì)稱，三個(gè)相電壓的頻率、最大值也都是一樣的，相應(yīng)依次差1200，若取UA的初相為零，則它們的變化規(guī)律可記為UA=Umsint UB=Umsin（t1200） UC=Umsin（t2400）從圖中來(lái)看，UA表達(dá)了A端與中注點(diǎn)O之間的電勢(shì)差，UB表達(dá)了B端與中性點(diǎn)O之間的電勢(shì)差。因此，當(dāng)我們將從A和B引出的相線之間的電壓設(shè)為UAB時(shí)，便有 UAB=UAUB同理還有 UBC=UB

4、UC UCA=UCUA那么，在任一時(shí)刻 UAB=UAUB = UmsintUmsin（t1200）= 31/2Umsin（t300）結(jié)果我們看到線電壓UAB也是一個(gè)正弦交變電壓，不過(guò)它與UA比較，相位超前了300，線電壓的最大值則是相電壓最大值的31/2倍。計(jì)算UBC、UCA所得結(jié)果，與此相似。在生產(chǎn)實(shí)際中，我們常用有效值來(lái)描述交流電電壓與電流，理所當(dāng)然線電壓的有效值也是相電壓有效值的31/2倍，常記為 U線=31/2 U相 由干線電壓、相電壓不等，三相電源來(lái)取這一個(gè)接法后，對(duì)外可提供兩種不同電壓。在生產(chǎn)實(shí)際中，相電壓通常為 220伏，適合于照明使用，線電壓為380W，適合于動(dòng)力機(jī)機(jī)械使用。2

5、、線圈的三角形接法（接法）ZYXACB也可以將三相線圈首尾相連接成三角形，用三根導(dǎo)線向外送電，具體按法如圖所示。這種按法叫三角形接法。從圖中可看出，在接法中，相線間的線電壓就是每根線圈的相電壓通常記為U線= U相由于線電壓、相電壓相同，這種接發(fā)只輸出一種電壓。二、三相負(fù)載的接法 負(fù)載以什么方式接在三相電源的供電線路中去呢？一般來(lái)說(shuō)也有兩種連接方式，即負(fù)載的星形按法和三角形接。法。 1、負(fù)載的星形接法ACBOO/如圖所示，將三個(gè)負(fù)載1、2、3的一端接在一點(diǎn)O/上，將這點(diǎn)與三相電源的中性點(diǎn)O接通，三個(gè)負(fù)載的另一端分別與三根相線A、B、C連接。這種技法就是負(fù)載星形接法。在這種接法中，很明顯看到三個(gè)回

6、路公用一條中線。因此這種送電方式叫三相四線制。 負(fù)載以這種方式接通三相電源后，加在每個(gè)負(fù)載上的電壓就是相電壓，回路中使有了電流。在每相負(fù)載中流過(guò)的電流叫相電流。在相線上流過(guò)的電流稱之為線電流。從圖中不難看出對(duì)每個(gè)獨(dú)立的回路，線電流等于相電流，得記為： I線= I相 不同回路之間，如果負(fù)載 1、 2、 3不相等，那么相電流各不相等，線電流也各不相等。假如三相負(fù)載是相對(duì)稱的例如是三個(gè)等值的電阻或是三個(gè)相同的線圈，在這種情況下三個(gè)相電流的最大值和頻率相同，位相依次差1200。如果設(shè)負(fù)載1、，2、3中相電流分別為i1、i2、i3，并取i1初相為零，則 i1=Imsint i2=Imsin（t1200）

7、 i3=Imsin（t2400） 在三相四線制電由于中線是三個(gè)回路電流的公共回路，流過(guò)中線的電流應(yīng)該是三個(gè)相電流的總和。因此，在任一時(shí)刻，中線中的電流 i= i1i2i3 = ImsintImsin（t1200）Imsin（t2400） =0 i iA iB iC tt1t2這個(gè)結(jié)果的意思是說(shuō)中性線中沒(méi)有電流流過(guò)即O點(diǎn)和O/點(diǎn)的電勢(shì)相同。既然這樣，中性線形同虛設(shè)，可以去除不用，負(fù)載與電源的連接就可采用圖所示的形式。這個(gè)送電形式因?yàn)樯僖桓旊娋€，叫三根三線制。ACBOO/abc123 有人或許要問(wèn)，省去了中性線，象圖中那樣，流過(guò)負(fù)載的電流從哪里流回到電源去呢？對(duì)這個(gè)問(wèn)題我們可以這樣來(lái)來(lái)理解，將（

8、6）式表示的每根電流的圖線畫(huà)出來(lái)，如圖。我們來(lái)考察圖中任一時(shí)刻t1，可以發(fā)見(jiàn)在一個(gè)相中的電流為正方向時(shí)，另兩根電流卻為反方向。在另一時(shí)刻t2，一個(gè)相中的電流為負(fù)時(shí)，另兩相電流便為正這告訴我們，在任意一個(gè)時(shí)刻，總有根電流與其余兩根電流的方向相反。例如，在圖中，負(fù)載1的電流若是從a端流向O/點(diǎn)的，則負(fù)載 2和3中的電流便是從O/流向b和從O/流向c的。因此任意一根的電流流到公共接點(diǎn)O/時(shí)，便匯入其余兩相電流，“借道”其他兩們負(fù)載返回電源。沒(méi)有中性線仍可構(gòu)成電流的通路。圖表示一般的照明用電線路。通常將用戶組成用電量大致相當(dāng)?shù)娜M，按星形接法連接三相電源。對(duì)每組用戶燈泡兩端電壓就是相電壓220伏，每只

9、燈泡都能正常發(fā)光；由于各組用戶之間電器開(kāi)合的差異，負(fù)載實(shí)際上無(wú)法保證一樣，因此中性線中一定有電流而不能忽略。還有一個(gè)情況特別要注意，假如負(fù)載不對(duì)稱時(shí)中線斷開(kāi)，其中一相又偶然斷路，那么線電壓3 8 0伏便直接加在余下兩相上，如圖。此時(shí)若負(fù)載1的電阻為3的2倍，根據(jù)分壓的道理不難算出負(fù)載1承受電壓為38032=253伏，這條線路上的用電的便有被燒毀的危險(xiǎn)。為此對(duì)于照明用電，必須保證中性線不能斷開(kāi)。所以嚴(yán)禁在地線上接開(kāi)關(guān)和保險(xiǎn)絲。CABOBACO 2、負(fù)載的三角形接法（接法）IAACBCABi1i3i2負(fù)載也可照?qǐng)D那樣連接，再接到三相電源上。這利聯(lián)法稱之為三角形接法。在這種接中，各相負(fù)較正好接于兩根相線間，所以每根上的電壓就等于線電壓。每根負(fù)載中的電流只