电工电子技术项目项目三三相交流电路的分析与测量电子课件中职专用 高二 工信版

项目三 三相交流电路的分析与测量 任务一 三相电源的连接 任务二 三相交流负载连接 技能训练 三相交流电路的测量 任务三 三相交流电路的功率分析 任务一 三相电源的连接 在现有的电力系统中，采用最多的是三相制供电系统，它一般是采用集中产生、远距离输送的方式进行供电。单相交流电是三相交流电的一部分，即是三相交流电中的一相。三相交流电能在国民经济中获得广泛应用，是因为三相交流电有如下优点：三相交流电比单相交流电容易产生；三相交流电很容易变压实现远距离传输；运用三相交流电作为动力的负载，具有结构简单、运行可靠、维护方便、效率高等优良性能，例如，在电机尺寸相同的条件下，三相发电机的输出功率比单相发电机的输出功率高50%左右。 一、三相交流电源 日常生活和工业中用到的三相交流电通常由三相发电机产生，即三相交流电源通常指的是三相发电机，其原理图如图3-1所示，图中标注1的部分为定子，标注2的部分为转子。在定子铁芯上均匀嵌入三个绕组，分别为U1U2、V1V2、W1W2，其中U1、V1、W1为绕组的始端，U2、V2、W2为绕组的末端，三个绕组在空间位置上相差120°。发动机转子铁芯上装有励磁绕组，通入直流电流，在定子和转子之间的空气空隙中产生磁场。三相对称电动势的示意图如图3-2所示。 图3-1三相发电机原理结构图 图3-2三相发电机的三相对称电动势 任务一 三相电源的连接 对称三相电动势的瞬时值表示式为 式中，Em为电动势的最大值。 对称三相电动势的一个重要特点是它们的瞬时值之和为零。 eU+eV+eW=0 （2-71） 在电路分析和计算中，一般采用电源电压来表示电源的作用效果。其参考方向自绕组的始端指向末端方向，与电源电动势的方向相反，大小相等。 uU=-eU,uV=-eV,uW=-eW （2-72） 任务一 三相电源的连接 式（2-70）中的瞬时电动势用瞬时电压来表示为式(2-73)，波形图如图3-3所示。 图3-3三相发电机的三相对称电压波形图 任务一 三相电源的连接 式（2-73）三组电压称为三相电源，每个电压就是一相，依次称为U相、V相和W相。它们的相量表达式为 图3-4三相发电机的三相对称电压相量图 相量图如图3-4所示 任务一 三相电源的连接 二、三相交流电源连接 三相交流电源有星形（Y）联结和三角形（Δ）联结两种连接方式，以构成一定的供电系统向负载供电。 1.星形(Y)联结 三相交流电源的星形（Y）联结如图3-5所示，将三相电源的三个负极端连接在一起，形成一个结点N，称为中性点。再由三个正极端U、V、W分别引出三根输出线，称为端线（俗称相线）。这样就构成了三相电源的星形联结，中性点也可以引出一根线，这根线称为中性线。三相电路系统中有中性线时，称为三相四线制电路，无中性线时，称为三相三线制电路。 图3-5三相交流电源的星形（Y）联结图 任务一 三相电源的连接 端线与中性点之间的电压称为相电压，分别用U·UN、U·VN和U·WN来表示U、V、W三相的相电压。 U·UN=U·U U·VN=U·V U·WN=U·W（2-75） 每两根端线之间的电压称为线电压，分别用U·UV、U·UW和U·WU来表示，它们与相电压的关系为 U·UV=U·U-U·V U·VW=U·V-U·W U·WU=U·W-U·U（2-76） 任务一 三相电源的连接 设三相电源的相电压是对称的，设U·U=U/0°，将式（2-74）代入式（2-76）得 式（2-77）还可表示为 任务一 三相电源的连接 由式（2-78）可得出如下结论：三相交流电源作星形联结时，若相电压是对称的，那么线电压一定也是对称的，并且线电压的有效值（幅值）是相电压有效值（幅值）的3倍，在相位上线电压超前于相应两个相电压中的先行相30°，如U·UV超前U·U30°，U·VW超前U· V30°等，相位图如图3-6所示。 图3-6三相交流电源的星形（Y）联结相位图 任务一 三相电源的连接 2.三角形(Δ)联结 三相交流电源的三角形（Δ）联结如图3-7所示，将三相交流电源的三相正、负极依次连接，即U2与V1、V2与W1、W2与U1分别相连接，再从三个连接点引出三根端线，这种方式称为三相交流电源的三角形联结。 图3-7三相交流电源的三角形（Δ）联结图 任务一 三相电源的连接 三相交流电源的三角形联结要求每相的始端和末端一定要连接正确，因三相交流电源作三角形联结时，三相形成一个闭合回路，只有连接正确时，U·U+U·V+U·W=0才成立，闭合回路中不会产生电流；如果某一相接错了，那么U·U+U·V+U·W≠0，由于三相电源的内阻抗很小，在回路内形成很大的环流，将会烧毁三相电源设备。为避免此类现象，可在连接电源时串接一电压表，根据该表读数来判断三相电源连接正确与否。 显然，三相交