電工基礎:三相交流電源(37)

2020-06-10 17:09 更新 吳翠萍 瀏覽:165人次 微信二維碼

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本次文章是技成培訓楊思慧老師通過回顧《電工基礎》,為大家圈出學習過程中較為重點的內容!

目前,世界各國的電力系統中電能的生產、傳輸和供電方式絕大多數都是采用三相制。它只要是由三相電源、三相負載和三相輸電線路三部分組成,這種由三相交流電源供電的電路稱為三相交流電路。


三相對稱正弦交流電源是由3個頻率相同、幅值(或有效值)相等、初相一次滯后120°的正弦電壓源接成星形(Y)或三角形(△)組成的電源。其中3個電壓源的電動勢稱為三相對稱電動勢。

與單相交流電相比較,三相交流電明顯更具優勢,例如在功率相同的情況下,三相交流發電機比單相交流發電機體積小、重量輕、成本低;目前得到廣泛應用的三相交流異步電動機,是以三相交流電作為電源的,與單相電動機或其他電動機相比,具有結構簡單、價格低廉、性能良好和使用維護方便等優點。


回顧《電工基礎》的第三章和第四章的內容,關于交流電的產生原理,我相信大家也有了較為清晰的理解,簡單來說就是電磁感應原理的應用,這也是三相交流發電機的工作原理,即三相交流電動勢的產生原理。


圖37-1

三相交流發電機是生產正弦交流電的主要設備,它的模型示意圖如圖37-1(a)所示,定子上嵌放著一組三相對稱電樞繞組U1-U2,V1-V2,W1-W2,三相繞組匝數相同,在空間位置上彼此相差120°,轉子上裝有勵磁繞組,通以直流電流,將產生一對磁極。


當轉子以恒定的角速度ω旋轉,其磁場就會匝鏈定子各相繞組,定子上的3個電樞繞組便產生3個單相電動勢。定子上的3個線圈的首末端標記除了采用U1-U2,V1-V2,W1-W2外,也有采用A-X,B-Y,C-Z的方式,后者是以前的舊標準,但目前依然在多處使用。

也正是由于定子上各相繞組的空間位置互差120°,所以三相電動勢的相位互差120°。


根據3個電樞繞組的標記方式,把3個電源依次稱為A相、B相和C相或U相、V相和W相。它們的電壓瞬時表達式及其相量如下圖37-2所示,式中以A相電壓uA為參考正弦量。其中三相電壓的相序(次序)A、B、C稱為正序或順序。與此相反,若B相超前A相120°,C相超前B相120°,這種相序稱為負序或逆序。


圖37-2

根據圖37-2中的三相電壓的瞬時表達式(波形圖)及其相量(相量圖),可以得到,3個電壓的幅值相等,頻率相同,相位互差120°,所以三相對稱電壓的瞬時值之和為0,同理,3個相量和亦為0。


根據上文所提到的,三相交流電源可以接成星形(Y)或三角形(△),而兩種不同的接法,其相電壓與線電壓之間、相電流與線電流之間的關系卻不相同。那么,它們之間是什么關系呢?我們繼續學習。


圖37-3


圖37-3為三相電源的星形連接方式,簡稱星形或Y形電源。從3個電壓源正極性端子A、B、C向外引出的導線稱為端線,從中性點N引出的導線稱為中性線(舊稱零線)。三相交流系統中,各輸電線線端之間的電壓,稱為線電壓;三相電源中每一相的電壓,稱為相電壓,在星形接法時為相對中性點電壓。


星形連接方式的三相交流電源,其線電壓與相電壓的關系以相量圖的形式表示如下圖37-4所示。根據平行四邊形定則,求出線電壓與相電壓的關系如圖37-4,即線電壓為對應相電壓的根號3倍,且超前對應相電壓30°。


圖37-4


同理可以求出其他2個線電壓,從圖37-4所示,可以得到,相電壓對稱時,線電壓也一定依序對稱,大小相等,為相電壓的根號3倍,依次超前相應相電壓30°。例如我們日常接觸比較多的380/220V電壓,就是直接根據線電壓與相電壓的關系得出,在三相四線制的接線方式中,線電壓為380V的三相電,其對應的單相電壓為220V。通俗來講,就是火零線之間的電壓為220V的線路,其對應火線與火線之間的電壓為380V。

圖37-5

三相交流電源的三角形(△)連接方式如上圖37-5所示,簡稱三角形或△電源。根據線電壓的定義,顯然,三角形連接方式的三相電源,線電壓等于相電壓,相電壓對稱時,線電壓也對稱,且三角形電源不能引出中性線,也就是說,三相電源作三角形連接時,只能是三相三線制。


其實,三相交流電源的星形連接和三角形連接時線電壓與相電壓的關系,同樣滿足于負載阻抗的星形連接和三角形連接時兩種電壓的關系。例如電機的星三角降壓啟動,其中的降壓,就是利用三角形接法時相電壓比線電壓小根號3倍的關系。


三相交流電源的內容相對簡單,大家只要理清電源電壓的相與相、線與線、相與線之間的關系,那么,這次的學習可以說是完全掌握了。在掌握了三相交流電源的知識后,我們下次繼續學習接有三相負載的三相電路的相關知識吧!(技成培訓原創,作者:楊思慧,未經授權不得轉載,違者必究?。?/span>



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