当前课程知识点：电路与电子技术 > 6.供电与用电 > 4.1三相电源 > 4.1三相电源
好 同学们
今天我们开始介绍供电与用电
电力是现代工业的主要动力
电力系统普遍采用三相电源供电
三相交流电之所以应用广泛
一是三相交流发电机体积小
重量轻 成本低
二是三相供电节省输电线金属的消耗量
输电成本较低
三是应用广泛的三相异步电动机结构简单
价格低廉 性能良好和使用维护方便
由三相电源供电的电路简称三相电路
前面讨论的交流电路
只是三相电路中的某一项的电路
本章主要讨论三相电路中的电源
和负载的联结方式
以及对称三相电路中电压 电流和功率的计算
然后再介绍电力系统的基本知识
以及对现代供电方式有一个较全面的了解
电能的应用显然给人类
带来了高度的物质文明
但是如果使用不当可能会危及人身安全
引起电气火灾和爆炸等灾难
给社会造成巨大的损失
因此本章最后还要简单介绍一些
安全用电方面的支持
现在我们来介绍三相电源
当前各类发电厂
都是利用三相同步发电机供电的
图a是一台具有两个磁极的
三相同步发电机的原理图
发电机的静止部分称为定子
定子体心由硅钢片叠成
内壁有槽
槽内签放着形状 尺寸和匝数都相同
而轴心负差120度的三个绕组
即L1 L1' L2 L2' L3 L3'
我们把它称之为三相绕组
其中L1 L2和L3是绕组的首端
L1' L2'和L3'是绕组的末端
图c就是绕组的示意图
发电机的转动部分称为转子
它的磁极由直流电流If通过励磁绕组而形成
产生沿空气系按正弦规律分布的磁场
那么三相交流电动势是怎么产生的呢
当原动机带动转子沿顺时针方向横竖旋转时
电子三相绕组切割转子磁极的磁感线
分别产生e1 e2 e3三个正弦感应电动势
由于三个绕组的结构完全相同
又是以同一速度切割同一转子磁极的磁感线
只是绕组的组性负差120度
因此e1 e2 e3是三个频率相同 幅值相同
而相位负差120度的对称三相电动势
产生对称三相电动势的电源
我们把它称之为对称三相电源
简称三相电源
三相电动势的表达式
分别是e1等于Emsinωt
e2等于Emsinωt减120度
e3等于Emsinωt加120度
其波形图如图a 相量图如图b
如果以E1为参考相量
则三相交流电动势的相量表达式
为相量E1等于E0度
相量E2等于E负120度
相量E3等于E正120度
下面我们来学习三相电源的星形联结
星形联结时发动机三相绕组
通常将三个末端接在一起
三个绕组末端的连接点我们称为中心点N
三个首端L1 L2 L3称为端点
由中性点N引出的供电线称为中性线
又称零线
在应用最多的低压供电系统中
中心点通常是接地的
因而中心性又称地性
由端点L1 L2和L3引出的三根供电线
称为相线或端线
俗称火线
这样三相绕组的三个末端L1' L2' 和L3'
联结在一起后
与三个首端L1 L2和L3一起向外
引出四根供电线
或者只从三个首端向外引出三根供电线
这种联结方式称为三相电源的
星形联结或Y形联结
就供电方式而言
前者称之为三相四线制
采用三相四线制供电方式
可以向用户提供两种电压
每相绕组两端的电压
即相线与中线性之间的电压
U1相量 U2相量 U3相量称为电源的相电压
每两相绕组端点之间的电压
即相线与相线之间的电压
U12相量 U23相量和U31相量
称为电源的线电压
三相电源工作时每相绕组中的电流
I1相量 I2相量 I3相量称为电源的相电流
由端点送出去的电流
IL1相量 IL2相量 IL3相量
称为电源的线电流
相电流和线电流的大小
和相位均与负载相关
星形联结时线电流与相电流的有效值关系为
I1线电流等于IL1
I2等于IL2
I3等于IL3
即线电流IL等于相电流IP
另外线电压与相电压的有效值
表示为线电压和相应的相电压不等
即U12不等于U1相量
U23相量也不等于U2相量
U31相量也不等于U3相量
由相电压及线电压的相量图可知
三个线电压也是对称的
其有效值用UL表示
即U12等于U23 等于U32 等于UL
且线电压的有效值
等于相电压有效值的根号3倍
即UL等于根号3UP
例如我们常用的220伏的相电压
它的线电压就是380伏
由相量图我们还可以看出
在相位上线电压是超前于
与之相关的相电压30度
根据KVL线电压与相电压之间的关系
为U12相量等于与U1相量减U2相量
U23相量等于U2相量减U3相量
U31相量等于U3相量减U1相量
由于三相电动势对称
三相绕组的内阻抗一般都很小
因而三个相电压也可以认为是对称的
其有效值用UP表示
即U1等于U2等于U3等于UP
现在我们改变一下绕组的联结方式
如果将三相电源中每相绕组的首端
依次与另一相绕组的末端连接在一起
形成一个闭合回路
然后从三个联结点引出三根供电线
如图所示
这种联结方法称为三相电源的三角形联结
或Delte联结
显然这种供电方式只能是三相三线制
三角形联结时线电压就是对应的相电压
即U12相量等于U1相量
U23相量等于U2相量
U31相量等于U3相量
在图是参考方向下
根据KCL线电流与相电流的关系为
IL1相量等于I1相量减I3相量
IL2相量等于I2相量减I1相量
IL3相量等于I3相量减I2相量
当它们对称时其相量图如图所示
用几何方法由相量图可以求得
线电流的有效值等于相电流有效值的根号3倍
即IL等于根号3IP
在相位上线电流是滞后于
与之相关的相电流30度
好 这节课我们就讲到这里
-电路的作用和组成
-电路的基本物理量
-电路的状态
--1.3电路的状态
-电路中的参考方向
-理想电路元件
--1.5 理想元件
-第一周自测题
-1.6基尔霍夫定律
-1.7支路电流法
--1.7支路电流法
-1.8叠加定理
--1.8叠加定理
--1.8 叠加定理
--1.8叠加定理
-1.9等效电源定理
-第2周自测
-2.1 瞬态分析的基本概念
-2.2储能元件
--2.2储能元件
--2.2储能元件
-2.3换路定律
--2.3换路定律
--2.3 换路定律
-2.4RC电路的瞬态分析
-2.5 RL电路的瞬态分析
-2.6一阶电路瞬态分析的三要素法
-第3周自测
-3.1正弦交流电路的基本概念
-3.2正弦交流电的相量表示法
-3.3单一参数交流电路
-3.4串并联交流电路
-3.5交流电路的功率
-3.6功率因素
-4.1三相电源
--4.1三相电源
--4.1 三相电源
-4.2三相负载
--4.2 三相负载
--4.2 三相负载
-4.3三相功率
--4.3三相功率
--4.3 三相功率
-4.4供电与安全用电
-5.1半导体基本知识
-5.2半导体二极管
-5.3直流稳压电源的组成及整流电路
-5.4滤波电路
--5.4滤波电路
--5.4 滤波电路
-5.5稳压电路
--5.5 稳压电路
--5.5 稳压电路
-6.1双极型晶体管
-6.2基本放大电路的组成及工作原理
-6.3基本放大电路分析
-6.4常用放大电路的类型及特点
-6.5多级放大电路
-6.6差分放大电路
-6.7功率放大电路
-7.1集成运算放大器
-7.2放大电路中的负反馈
-7.3理想运算放大器及其基本运算电路
-7.4电压比较器
--7.4电压比较器
-8.1集成基本门电路
-8.2集成复合门电路
-8.3组合逻辑电路分析
-8.4组合逻辑电路的设计
-8.5编码器
--8.5编码器
--8.5 编码器
-8.6译码器
--8.6译码器
--8.6 译码器
-8.7应用举例
--8.7应用举例
--8.7应用实例
-9.1基本双稳态触发器
-9.2钟控双稳态触发器
-9.3寄存器
--9.3寄存器
--9.3寄存器
-9.4计数器
--9.4 计数器
--9.4计数器
-9.5集成定时器
--9.5集成定时器
-9.6应用举例
--9.6应用举例
--9.6 应用实例
