三相电源的连接
磁极是转动的,所以也称转子。转子铁心表面绕有线圈,用 作直流励磁,称为励磁绕组。由于在工艺上已保证了定子与 转子之间气隙的磁通密度,沿定子内表面按正弦规律分布, 其中,转子磁极的N 极和S 极处磁通密度最大。
当转子以均匀的速度顺时针旋转时,在每相绕组中感应出频 率相同、幅值相等的正弦电压。由图7−1 可以看出,当N 极的轴线转到U2处时,U 相感应出的正弦电压达到正幅值; 经过120°后N 极的轴线转到V2处,V相感应出的正弦电压 达到正幅值;再经过120°,N 极的轴线转到W2处,W相 感应出的正弦电压达到正幅值。所以,u1超前u2 120°, u2超前u3 120°,u1超前u3 240°(或u1滞后 u3120°),这是一个连续的过程。以U 相为参考,三个绕 组的感应电压分别为
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第一节 三相电压
所谓三相制,就是由三个频率相同而相位不同的电压源,按 一定的方式连接起来作为电源的供电系统。只由一相电源供 电的体系称为单相制。
具有对称三相电压源是三相电路的一个重要特点,故应先了 解对称三相电压是如何产生的。
三相电压是三相交流发电机输出的电压,图7−1 是三相交 流发电机的示意图,它的组成部分主要是电枢和磁极。
第七章 三 相 电 路
第一节 三相电压 第二节 三相电源的连接 第三节 三相负载的连接 第四节 三相电路的计算 第五节 三相电路的功率 实验十一 三相交流电路电压、电流的测量
第一节 三相电压
现在如果读者向窗外看,可能会发现一些电力线。数一数, 会发现可能共有四根电线。如果走近电线杆进行检查,会发 现每个电线杆上,四根导线中的一根与一个导体连接。而这 个导体从电线杆上垂下来,进入了地下。
在三相电压源中,各电压源到达同一数值(例如正的最大值 或零值)的先后次序称为相序。由式(7−1)不难看出,这 三个电源到达最大值的先后次序是u1→u2→u3,因此,它们 的相序是UVW,称为正序或顺序。如果u3比u2超前, u2 又比超前u1 ,则相序变为WVU,这种相序称为负序或逆序。 通常无特殊说明,三相电源为正序。
路过乡村时,可以看到一些大型传输线,同样有四根电线, 其中在塔架顶端的一根比其他三根显得要细一些。如果在近 处观察,同样会发现每个塔架顶的细线都是接地的。
传输系统中三根没有接地的电线由三个交流电机供电。接地 线可以提高安全性,避免雷。电能由三相电形式的三根粗电 线传送。世界上绝大多数的发电和配电都是以三相电形式进 行的。
相序问题之所以引起重视,是因为交流三相电动机在接线时, 如果接错相序,电动机的转动方向便与正常的转动方向相反, 这在许多情况下是不允许的。因此,工厂一般都用不同的颜 色来区分电源的U、V、W三相。按规定:用黄色表示U 相, 用绿色表示V 相,用红色表示W 相。同时,在架设三相电 线时,U、V、W 三相在上下、左右、前后中的位置都有严 格的规定
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第二节 三相电源的连接
(2)线电压相量
分别比对应相电压
超前30 °。由于三个线电压的大小相等,相位彼此相差
120 °,所以它们也是对称的,即
例7−1 星形连接的对称三相电源如图7−4 所示已知线电压
为380 V,若以 U 1为参考相量,试求相电压,并写出各电 压相量
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第一节 三相电压
(7−1)
这三个感应电压的频率相同,幅值相等,相位彼此相差 120°,相当于三个独立的正弦电压源,如图7−2 所示, 参考极性是始端为“+”,末端为“-”。把这样一组感应 电压按一定的方式连接在一起,就组成了一个对称的三相电 压源。
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第一节 三相电压
电枢是固定的,所以也称定子。定子铁心的内表面冲有槽, 用来嵌放三个匝数、形状、尺寸和绕向都相同的独立绕组 (线圈),每个绕组称为发电机中的一相。如图7−1 所示, 每相绕组始末端彼此间隔120°。习惯上绕组的起始端标以 U1、V1、W1,对应的末端标以U2、V2、W2。
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第一节 三相电压
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第二节 三相电源的连接
公共点N 称为中点或零点,从N 点引出的导线称为中线或零 线。从U1、V1、W1引出的三条输电线称为相线或端线,俗 称火线,用L1、L2、L3表示。在图7−4 中,端线与中线之 间的电压(即每相电源的电压) U 1 、 U 2 、 U 3称为相电 压,方向从始端指向末端。端线L1、L2、L3之间的电压称为 线电压,线电压的参考方向用双下标法表示时,双下标习惯 上按照相序字母的次序依次排列,即线电压依次记为 U 12 、 U 23 、 U 31 。显然,相电压与线电压的相量关系为
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第一节 三相电压
在式(7−1)中,可以计算得到对称三相电压u1 、 u2 、 u3 的瞬时值之和在任何时刻都为零,即
三相电压的相量分别为
(7−2)
由式(7−2)可得
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第一节 三相电压
u1 、 u2 、u3 的波形图和相量图分别如图7−3(a)、(b) 所示。
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第二节 三相电源的连接
如果将三相发电机三个绕组的六个端钮都引出去接负载,这 无异于单相制,也就显示不出三相制的优点。在实际应用中, 是将三个绕组先在内部作某种方式的连接,组成一组对称三 相供电电源。电源内部的连接方式有星(Y)形和三角(△) 形连接两种。
一、三相电源的星形连接
如图7−4 所示,把三相绕组中的末端U2、V2、W2接在一 起成为一个公共的N 点,分别由始端U1、V1、W1引出三条 输电线,这种连接方式称为星形连接。
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第二节 三相电源的连接
设对称三相电源相电压的有效值用 U P表示,线电压的有效 值用 U L表示,如果以 U 1作为
参考相量,即 则 页 返回
第二节 三相电源的连接
即
(7−4)
相电压和线电压的相量图如图7−5 所示。
由式(7−3)、式(7−4)和图7−5 可见:(1)星形连 接的对称三相电源,其线电压的有效值 U L等于相电压的有 效值 U P的 倍,即