电工三相交流电路(图文详解:电工基础之三相交流电源)
目前,在世界各地的电力系统中,三相系统用于绝大多数的电能产生、传输和供电。只要是由三相电源、三相负载、三相输电线路三部分组成的,这种由三相交流电源供电的电路就叫三相交流电路。
三相对称正弦交流电源是由三个频率相同、幅值(或有效值)相等、初始相位滞后120的正弦电压源连接成星形(Y)或三角形()而成的电源。
三个电压源的电动势称为三相对称电动势。
与单相交流电相比,三相交流电具有明显的优势。比如在相同功率下,三相交流电比单相交流电体积更小,重量更轻,成本更低。
目前广泛使用的三相交流异步电动机是由三相交流电供电的。与单相电机或其他电机相比,具有结构简单、价格低廉、性能良好、使用维护方便等优点。
回顾《电工基础》第三章和第四章的内容,相信你对交流电的产生原理已经有了清晰的认识。简单来说就是电磁感应原理的应用,这也是三相交流发电机的工作原理,即三相交流电动势的产生原理。
三相交流发电机是产生正弦交流电的主要设备。它的模型图如图1所示。一组三相对称电枢绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2嵌在定子中。三相绕组匝数相同,在空间上相差120。转子上装有励磁绕组,当施加DC电流时,会产生一对磁极。
当转子以恒定的角速度旋转时,其磁场会转动定子每相的绕组,定子上的三个电枢绕组会产生三个单相电动势。除了U1-U2、V1-V2、W1-W2,定子上三个线圈的首尾标记也采用A-X、B-Y、C-Z,这是以前的老标准,但目前很多地方还在使用。
正是因为定子上每相绕组的空间位置彼此相差120,所以三相电动势的相位彼此相差120。
根据三个电枢绕组的标记方法,三个电源依次称为A相、B相、C相或U相、V相、W相。它们的瞬时电压表达式和相量如下图37-2所示,其中A相电压uA作为参考正弦。其中,三相电压的相序(序)A、B、C称为正序或序。反之,如果B相比A相超前120,C相比B相超前120,这种相序称为负序或逆序。
根据图2中三相电压的瞬时表达式(波形图)和相量(相量图),可以得出三相电压的幅值和频率相等,相位差为120,所以三相对称电压的瞬时值之和为0。同样,三个相量之和也是0。
如上所述,三相交流电源可以连接成星形(Y)或三角形(),但两种不同的连接方式,相电压与线电压、相电流与线电流的关系是不同的。那么,它们之间是什么关系呢?让让我们继续学习。
图3为三相电源的星形连接方式,简称星形或Y形电源。从三个电压源的正端A、B、C引出的导线称为端线,从中性点N引出的导线称为零线(以前称为零线)。在三相交流系统中,每条输电线路端子间的电压称为线电压;
三相电源中每相的电压称为相电压,是星形连接中的相对中性点电压。
星形三相交流电源的线电压和相电压的关系以相量图的形式表示,如下图4所示。根据平行四边形法则,求出线电压与相电压的关系如图37-4所示,即线电压为对应p的根号的三倍
比如我们日常生活中接触到的380/220V的电压,就是直接从线电压和相电压的关系得到的。在三相四线制的接线方式中,三相电的线电压为380V,对应的单相电压为220V。一般来说,火灾中性线之间是220V电压的线路,火线之间对应的电压是380V。
三相交流电源的三角形()连接方式如上图5所示,简称三角或电源。根据线电压的定义,显然,三角形连接的三相电源的线电压等于相电压。相电压对称时,线电压也对称,三角电源无法引出中性线。也就是说,三相电源成三角形连接时,只能是三相三线制。
实际上,三相交流电源星形连接和三角形连接中的线电压和相电压的关系,也满足负载阻抗星形连接和三角形连接中两个电压的关系。比如电机的星三角降压启动,其中降压是采用三角形接法时相电压比线电压小三倍的关系。
三相交流电源的内容比较简单。只要你理清了供电电压的相、线、线之间的关系,那么这个学习就可以说是完全掌握了。
掌握了三相交流电源的知识后,让下次继续学习三相电路接三相负载的相关知识!
标签:电压线交流电源
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