第四講三相正弦交流電

1、北京市電氣工程學(xué)校王 林 三相正弦交流電三相正弦交流電 三相交流電電能可以由水能 熱能 核能 等轉(zhuǎn)換而得。三相電正弦交流電概述三相電正弦交流電概述水力發(fā)電、火力發(fā)電、核能發(fā)電、 各種電站、發(fā)電廠，其能量的轉(zhuǎn)換由三相發(fā)電機(jī)來完成。三相正弦交流電有何特點(diǎn)呢？ 北京市電氣工程學(xué)校王 林三相正弦交流電三相正弦交流電 三相交流電是目前世界上使用最為廣泛的交流電 ，因?yàn)樗哂性S多優(yōu)點(diǎn)： 三三 相相 單單 相相 1.在尺寸相同的情況下，三相發(fā)電機(jī)比單相發(fā)電機(jī)輸出的功率大；在輸出同樣功率的情況下三相發(fā)電機(jī)較單相發(fā)電機(jī)體積小、重量輕、成本低。體積小、重量輕、成本低。北京市電氣工程學(xué)校王 林三相正弦交流電三相正弦

2、交流電 2.在輸電距離、輸電電壓、輸送功率和線路損耗相同的條件下，三相輸電比單相輸電可節(jié)省25%的有色金屬，即輸電成本較低即輸電成本較低。 三三 相相 單單 相相用用電電單單位位北京市電氣工程學(xué)校王 林 三相正弦交流電三相正弦交流電 3.三相交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和制造并不比單相交流發(fā)電機(jī)復(fù)雜，而且性能良好，且維修方便。三相交流電是如何產(chǎn)生？三相交流電是如何產(chǎn)生？北京市電氣工程學(xué)校王 林三相正弦交流發(fā)電機(jī)三相正弦交流發(fā)電機(jī)北京市電氣工程學(xué)校王 林三相正弦交流發(fā)電機(jī)三相正弦交流發(fā)電機(jī)電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象 當(dāng)導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)而切割磁力線時(shí)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。動(dòng)動(dòng) 畫畫北京市電氣工程學(xué)校王

3、林三相正弦交流發(fā)電機(jī)構(gòu)造三相正弦交流發(fā)電機(jī)構(gòu)造定定 子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子子三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相交流電三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相交流電三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相交流電三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相交流電 磁極放在定子上，一般均由直流電通過勵(lì)磁繞組產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的恒定磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)作勻速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，三相轉(zhuǎn)子繞組即切割轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)而感應(yīng)出三相交流電動(dòng)勢(shì)三相交流電動(dòng)勢(shì)。 定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相交流電三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相交流電 磁極放在定子上，一般均由直流電通過勵(lì)磁繞組產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的恒定磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)作勻速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，三相轉(zhuǎn)子繞組即切割轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)而感應(yīng)出三相交流電動(dòng)勢(shì)三相交流電動(dòng)勢(shì)。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子三個(gè)繞組空間三個(gè)繞組空

4、間位置互隔位置互隔120U1 U2V1 V2W1 W2相頭相頭相尾相尾定子中的三個(gè)繞組：每個(gè)繞組的感應(yīng)電壓相當(dāng)于一個(gè)單相電源一、三相交流電的產(chǎn)生一、三相交流電的產(chǎn)生Um VeUeWet0UeVeWe120120120三相正弦交流電路三相正弦交流電路北京市電氣工程學(xué)校王 林三相對(duì)稱交流電動(dòng)勢(shì)的表示三相對(duì)稱交流電動(dòng)勢(shì)的表示 三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三個(gè)頻率相同，幅值相等，對(duì)于選定的參考方向相位依次相差120的一組正弦電壓-對(duì)稱三相電壓。瞬時(shí)式相量式VtUeW)120sin(2+=wVtUeV)120sin(2-=wUtVUesin2=wV120=UEW&V120-=UEV&UV0=UE&

5、amp;瞬時(shí)式瞬時(shí)式相量式瞬時(shí)式北京市電氣工程學(xué)校王 林 對(duì)稱三相電壓的瞬時(shí)值之和或相量之和為零 三相正弦交流電路三相正弦交流電路最大值相等最大值相等頻率相同（頻率相同（f = pn/60)相位互差相位互差120對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì) 三個(gè)正弦交流電動(dòng)勢(shì)滿足以下特征三個(gè)正弦交流電動(dòng)勢(shì)滿足以下特征0321= =+ + +eee即即：0321= =+ + +EEE&或或北京市電氣工程學(xué)校王 林三相正弦交流電路三相正弦交流電路二、相序 從計(jì)時(shí)起點(diǎn)開始三相交流電依次出現(xiàn)正幅值（或零值）的順序稱為相序。正序正序：UVWU反序反序：VUWVUm VeUeWet0北京市電氣工程學(xué)校王 林回家的

6、路上你們觀察過嗎？回家的路上你們觀察過嗎？北京市電氣工程學(xué)校王 林實(shí)例引入：教學(xué)樓照明系統(tǒng)電路實(shí)例引入：教學(xué)樓照明系統(tǒng)電路 圖1 三相交流電路示意圖 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回三相電源繞組的連接三相電源繞組的連接 將電源的三相繞組末端U2、V2、W2連在一起，首端U1、V1、W1分別與負(fù)載相連，這種方式就叫做星形連接星形連接。其接法如圖所示。 1、星形連接、星形連接（Y接）接）：北京市電氣工程學(xué)校王 林三相電源的星形連接（三相電源的星形連接（Y接）接） （三相繞組的末端相聯(lián)）（三相繞組的末端相聯(lián)）三相四線制三相四線制: U1 、V1 、W1 加加 N 三相三線制三相三線制: :U1 、V1 、W1無無

7、 N 相電壓相電壓: U1 、U2 、U3線電壓線電壓: U12 、U23 、 U31+U1_ _U2+ _U3+ + UUV_+ UVW_ _UWU+E1_+_E2E3+_U1NV1W1N可提供兩種電壓可提供兩種電壓: :返返 回回下一節(jié)下一節(jié)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)端線、相線、火線端線、相線、火線中性線、零線、地線中性線、零線、地線三相電源繞組的連接三相電源繞組的連接相相 電電 壓壓 ： 三相輸電線（火線）與中性線間的電壓叫相電壓。 線線 電電 壓壓 ： 三相輸電線各線（火線）間的電壓叫線電壓 。北京市電氣工程學(xué)校王 林PL3UU =PULU 平常我們講的電源電壓為220V，即是指相電壓；

8、講電源電壓為380V，即是指線電壓。由此可見：三相四線制的供電方式可以給負(fù)載提供兩種電壓，即線電壓380V和相電壓220V，因而在實(shí)際中獲得了廣泛的應(yīng)用。 三相電源繞組的連接三相電源繞組的連接2、角形連接、角形連接 如圖所示，將電源一相繞組的末端與另一相繞組的首端依次相連（接成一個(gè)三角形），再?gòu)氖锥薝1、V1、W1分別引出端線，這種連接方式就叫三角形連接三角形連接。北京市電氣工程學(xué)校王 林三相電源的三角形連接（三相電源的三角形連接（接）接）注意：注意：這種接法只有三相三線制。這種接法只有三相三線制。UVWW2、U1w1、v1V1、U2 +UUV=U1 _ +UVW=U2 _ _ UWU=U3

9、+ IL1 IL2 IL3 I1 I2 I3 返返 回回下一節(jié)下一節(jié)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè) 每相繞組的每相繞組的末端末端與相鄰的下一相繞組的與相鄰的下一相繞組的首端首端依次相聯(lián)依次相聯(lián)線電壓與相電壓的大小相等線電壓與相電壓的大小相等： PLUU= 三相電源與負(fù)載的連接三相電源與負(fù)載的連接星形接法ACB NZZZ三角形接法ACBZZZ(兩種接法):WeUWVNVeUe0=+=WVUNIIII&)(ZZZZWVU=負(fù)載對(duì)稱時(shí)問題及討論零線是否可以取消？答：三相完全對(duì)稱時(shí)，零線可以取消。稱為 三相三線制。WeUWVZZZCeVeUe（3）三相四線制的特點(diǎn)是：）三相四線制的特點(diǎn)是：1）相電流

10、）相電流 等于線電流等于線電流 ，即，即PILILPII=2）加在負(fù)載上的相電壓）加在負(fù)載上的相電壓 和線電壓和線電壓 之間有如下關(guān)系之間有如下關(guān)系PULUPL3UU=3）流過中性線）流過中性線N的電流的電流 為為WVUNIIII&+=NI& 三相電源與負(fù)載的連接三相電源與負(fù)載的連接 三相電源與負(fù)載的連接三相電源與負(fù)載的連接 因此，在三相對(duì)稱電路中，當(dāng)負(fù)載采用星形聯(lián)結(jié)時(shí)，由于流過中性線的電流為零，故三相四線制就可以變成三相三線制供電。如三相異步電動(dòng)機(jī)及三相電爐等負(fù)載，當(dāng)采用星形聯(lián)結(jié)時(shí)，電源對(duì)該類負(fù)載就不需接中性線。通常在高壓輸電時(shí)，由于三相負(fù)載都是對(duì)稱的三相變壓器，所以都采用三

11、相三線制供電。 由三根火線和一根地線所組成的輸電方式稱三相四線三相四線制制（通常在低壓配電系統(tǒng)中采用）。只由三根火線所組成的輸電方式稱三相三線制三相三線制（在高壓輸電時(shí)采用較多）。 3）輸電方式：）輸電方式：三相電源繞組的連接三相電源繞組的連接 根據(jù)使用方法的不同，電力系統(tǒng)的負(fù)載，可以分成兩類。一類是象電燈這樣有兩根出線的，叫做單相負(fù)載單相負(fù)載，電風(fēng)扇、收音機(jī)、電烙鐵、單相電動(dòng)機(jī)等都是單相負(fù)載。另一類是象三相電動(dòng)機(jī)的這樣的有三個(gè)接線端的負(fù)載，叫做三相負(fù)載三相負(fù)載。 三相四線制除供電給三相負(fù)載外，還可供電給單相負(fù)載，故凡有照明、單相電動(dòng)機(jī)、電扇、各種家用電器的場(chǎng)合，也就是說一般低壓用電場(chǎng)所，大多采用三相四線制。關(guān)于零線的結(jié)論 負(fù)載不對(duì)稱而又沒有中線時(shí)，負(fù)載上可能得到大小不等的電壓，有的超過用電設(shè)備的額定電壓，有的達(dá)不到額定電壓