7-1 三相交流电源(课件）- 高二《电工基础》同步教学（劳动版）

第七章 三相交流电路 1 §７－２　三相负载的连接 §７－１　三相交流电源 §７－３　三相负载的功率 §７－４　提高功率因数的意义和措施 在单相交流电路中，电源只有一个交变的电动势和两根输电线。目前，绝大多数电能的产生、输送和分配都是采用三相交流电。图所示就是在室外经常看到的三相交流输电线路。三相交流电路是由三相交流电源、三相输电线和三相负载等组成的交流电路，它也可看作是由三个单相交流电路组成的电路系统，其中每一个单相交流电路称为三相交流电路的一相。实际的单相交流电源大多是从三相交流电源中获得的。 3 第一章　电路基础 4 三相三线输电线 三相四线输电线 第一章　电路基础 三相交流电之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下优点： （1）三相发电机比同样尺寸的单相发电机的输出功率大。 （2）在输送功率相同、电压和距离相同、线路损失相等的情况下，采用三相制输电比单相输电节省约25％的线材。 （3）工农业生产上广泛使用的三相异步电动机与单相异步电动机比较，具有结构简单、价格低廉、性能良好、工作可靠等优点。 本章将在学习单相交流电路的基础上，进一步讨论三相对称交流电路的一些基本性质。 5 第一章　电路基础 §7-1 三相交流电源 6 学习目标 1. 熟悉三相交流电的产生。 2. 掌握三相交流电源绕组的星形联结及其特点。 3. 掌握三相交流电源绕组的三角形联结及其特点。 7 第一章　电路基础 一、三相交流电动势的产生 所谓三相交流电，就是由三个大小相等、频率相同、相位互差120°电角度的电动势组成的供电系统。三相交流电动势是由三相交流发电机产生的。 8 三相交流发电机的工作原理图 a)结构 b)波形图 c）相量图 第一章　电路基础 当原动机（如汽轮机、水轮机等）带动三相交流发电机的电枢以逆时针方向按角速度ω等速旋转时，各相绕组将分别产生正弦交流电动势eU、eV、eW。由于三相绕组的结构相同，彼此相隔120°，故三相电动势的最大值与频率均相同，而各相电动势之间的相位差互为120°，这样的3个电动势称为三相对称电动势，后面所指的三相电动势均是对称的。 9 第一章　电路基础 若以eU为参考正弦量，则: 三相对称电动势到达最大值的先后顺序称为三相交流电的相序。习惯上的正相序为U→V→W，否则为逆相序。而且规定每相电动势的正方向为从线圈的末端指向始端，即电流从始端流出时为正，从末端流出时为负。 10 第一章　电路基础 由波形图可知，三相对称电动势在任一瞬间的代数和为零，即： 由相量图可知，三相对称电动势的相量和也为零，即： 11 第一章　电路基础 二、三相电源的连接 上述三相交流发电机的各相绕组原则上可作为一个独立的电源。若在各相绕组两端各接上一个负载，就可得到3个互不相关的独立的单相交流电路，如图所示。 12 三相六线制电路 第一章　电路基础 1．三相电源绕组的星形联结 实际上，三相交流发电机的3个绕组并不是分别单独向外送电，而是按照一定的形式，连接成一个整体后向外送电的。 13 三相绕组的星形联结和三相四线制 a)星形联结 b)三相四线制 第一章　电路基础 三相四线制供电的优点是能够同时输出两种电压：一种是相线与中线之间的电压，称为相电压，如日常生活中照明电压为220 V，就是指的相电压。相电压的有效值分别用UU、UV、UW或用U相表示，其正方向规定为由相线指向中线。发电机绕组内部的电压降一般很小，可忽略不计，这样各个相电压就等于发电机各相绕组的电动势。又因为三相电动势通常是对称的，所以UU＝UV＝UW，且3个相电压在相位上互差120°。另一种是相线与相线之间的电压，称为线电压。如工业动力用电380 V就是指线电压。线电压的有效值分别用UUV、UVW、UWU或用U线表示，线电压的正方向规定为由其下脚标注明的前一根相线指向后一根相线。 14 第一章　电路基础 线电压与相电压既有区别，又有联系。根据电压与电位的关系可知，3个线电压的有效值相量分别等于有关的两个相电压的有效值相量差，即： 15 第一章　电路基础 先作出相电压 的相量图，然后根据上述公式，利用平行四边形法则得到线电压与相电压的相量图，如图所示。 16 三相四线制线电压与相电压的相量图 第一章　电路基础 2．三相电源绕组的三角形联结 将三相交流发电机每一相绕组的末端与另一相绕组的首端依次相接的连接方式，称为三角形联结或△联结，如图所示。 由图可以看出，采用三角形联结时，线电压等于相电压，即： 17 电源绕组的三角形联结及相量图 a)三角形联结 b)相量图 第一章　电路基础 上式说明，三相交流发电机绕组作三角形联结时，只能提供一种电压。 若三相电动势为对称的三相正弦交流电动势，则三角形闭合回路中的总电动势，即三相电动势