三相交變電流補充知識

1、三相交變電流補充知識淄博六中物理組 李長遠 在前述的交流發(fā)電機模型中只有一組線圈，它送出來的是單相交流電。在生產實際中應用的大多數是三相交流電，它由三相電動勢供電。這三個交變電動勢產生于三個同時轉動的互成 1200角的線圈，因而頻率相同，最大值相同而相位依次差1200，將它們用數學式表達出來，便是 A=msint B=msin（t1200）ZCYBXA321 C=msin（t2400）在交流發(fā)電機內部三個線圈中產生的這三個電動勢，怎樣與外電路連接以達到供電的目的呢？顯然，最容易想象的方法便是三個線圈分別單獨地與負載連接，如圖所示的那樣。這樣，每一相線圈就如同一個獨立的電源，三相交流發(fā)電機就相當

2、于同時供電的三個獨立的電源，而每個電路之間則互不關聯(lián)。 然而，這樣供電共需6根輸電線，顯得不經濟，與單相發(fā)電機供電沒什么兩樣。所以，在實際應用中通常采用一些特殊的連接法家對外供電。這個連接法包括電源線圈的連接和負載的連接。下面我們就分別來討論其中一些有關問題。一、三箱電源的連接 1、線圈的星形連接（Y接法）YXACBOABCOU線U相Z在實際應用中，三相發(fā)電機的三組線圈常照圖加以連接。這鐘接法叫星形連接。從每組線圈始端 A、B、 C引出輸電線叫相線（或叫火線），每相線圈的末端X、Y、Z連成公共點O，叫中住點。從中性點引進的輸電線叫中線（因它常接地，又叫零線）。每根線圈兩端點之間的電壓叫相電壓，

3、用U相表示，每兩根相線之間的電壓叫線電壓，用U線表示。 從圖中可看出在星形接法中，U相U線，它們之間的數量關系如何呢？我們用初等數學的方法來計算一下。設AX、BY、CZ三個線圈的相電壓分別為UA、UB、UC。由于三個線圈完全對稱，三個相電壓的頻率、最大值也都是一樣的，相應依次差1200，若取UA的初相為零，則它們的變化規(guī)律可記為UA=Umsint UB=Umsin（t1200） UC=Umsin（t2400）從圖中來看，UA表達了A端與中注點O之間的電勢差，UB表達了B端與中性點O之間的電勢差。因此，當我們將從A和B引出的相線之間的電壓設為UAB時，便有 UAB=UAUB同理還有 UBC=UB

4、UC UCA=UCUA那么，在任一時刻 UAB=UAUB = UmsintUmsin（t1200）= 31/2Umsin（t300）結果我們看到線電壓UAB也是一個正弦交變電壓，不過它與UA比較，相位超前了300，線電壓的最大值則是相電壓最大值的31/2倍。計算UBC、UCA所得結果，與此相似。在生產實際中，我們常用有效值來描述交流電電壓與電流，理所當然線電壓的有效值也是相電壓有效值的31/2倍，常記為 U線=31/2 U相 由干線電壓、相電壓不等，三相電源來取這一個接法后，對外可提供兩種不同電壓。在生產實際中，相電壓通常為 220伏，適合于照明使用，線電壓為380W，適合于動力機機械使用。2

5、、線圈的三角形接法（接法）ZYXACB也可以將三相線圈首尾相連接成三角形，用三根導線向外送電，具體按法如圖所示。這種按法叫三角形接法。從圖中可看出，在接法中，相線間的線電壓就是每根線圈的相電壓通常記為U線= U相由于線電壓、相電壓相同，這種接發(fā)只輸出一種電壓。二、三相負載的接法 負載以什么方式接在三相電源的供電線路中去呢？一般來說也有兩種連接方式，即負載的星形按法和三角形接。法。 1、負載的星形接法ACBOO/如圖所示，將三個負載1、2、3的一端接在一點O/上，將這點與三相電源的中性點O接通，三個負載的另一端分別與三根相線A、B、C連接。這種技法就是負載星形接法。在這種接法中，很明顯看到三個回

6、路公用一條中線。因此這種送電方式叫三相四線制。 負載以這種方式接通三相電源后，加在每個負載上的電壓就是相電壓，回路中使有了電流。在每相負載中流過的電流叫相電流。在相線上流過的電流稱之為線電流。從圖中不難看出對每個獨立的回路，線電流等于相電流，得記為： I線= I相 不同回路之間，如果負載 1、 2、 3不相等，那么相電流各不相等，線電流也各不相等。假如三相負載是相對稱的例如是三個等值的電阻或是三個相同的線圈，在這種情況下三個相電流的最大值和頻率相同，位相依次差1200。如果設負載1、，2、3中相電流分別為i1、i2、i3，并取i1初相為零，則 i1=Imsint i2=Imsin（t1200）

7、 i3=Imsin（t2400） 在三相四線制電由于中線是三個回路電流的公共回路，流過中線的電流應該是三個相電流的總和。因此，在任一時刻，中線中的電流 i= i1i2i3 = ImsintImsin（t1200）Imsin（t2400） =0 i iA iB iC tt1t2這個結果的意思是說中性線中沒有電流流過即O點和O/點的電勢相同。既然這樣，中性線形同虛設，可以去除不用，負載與電源的連接就可采用圖所示的形式。這個送電形式因為少一根輸電線，叫三根三線制。ACBOO/abc123 有人或許要問，省去了中性線，象圖中那樣，流過負載的電流從哪里流回到電源去呢？對這個問題我們可以這樣來來理解，將（

8、6）式表示的每根電流的圖線畫出來，如圖。我們來考察圖中任一時刻t1，可以發(fā)見在一個相中的電流為正方向時，另兩根電流卻為反方向。在另一時刻t2，一個相中的電流為負時，另兩相電流便為正這告訴我們，在任意一個時刻，總有根電流與其余兩根電流的方向相反。例如，在圖中，負載1的電流若是從a端流向O/點的，則負載 2和3中的電流便是從O/流向b和從O/流向c的。因此任意一根的電流流到公共接點O/時，便匯入其余兩相電流，“借道”其他兩們負載返回電源。沒有中性線仍可構成電流的通路。圖表示一般的照明用電線路。通常將用戶組成用電量大致相當的三組，按星形接法連接三相電源。對每組用戶燈泡兩端電壓就是相電壓220伏，每只

9、燈泡都能正常發(fā)光；由于各組用戶之間電器開合的差異，負載實際上無法保證一樣，因此中性線中一定有電流而不能忽略。還有一個情況特別要注意，假如負載不對稱時中線斷開，其中一相又偶然斷路，那么線電壓3 8 0伏便直接加在余下兩相上，如圖。此時若負載1的電阻為3的2倍，根據分壓的道理不難算出負載1承受電壓為38032=253伏，這條線路上的用電的便有被燒毀的危險。為此對于照明用電，必須保證中性線不能斷開。所以嚴禁在地線上接開關和保險絲。CABOBACO 2、負載的三角形接法（接法）IAACBCABi1i3i2負載也可照圖那樣連接，再接到三相電源上。這利聯(lián)法稱之為三角形接法。在這種接中，各相負較正好接于兩根相線間，所以每根上的電壓就等于線電壓。每根負載中的電流只