3.1三相電源3.1.1三相交流電的產(chǎn)生3.1.2三相電源的連接3.1三相電源對稱的三相交流電源是指由三個頻率相同、幅值相等、相位互差120°的正弦電壓源按一定方式連接起來的供電體系。通常所說的三相電源就是指對稱的三相交流電源。由三相電源供電的電路稱為三相電路。3.1三相電源3.1.1三相交流電的產(chǎn)生三相交流電一般是由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生的。如右圖所示為三相交流發(fā)電機的原理圖，它主要由電樞和磁極組成。3.1三相電源3.1.1三相交流電的產(chǎn)生電樞是固定的，故又稱為定子。定子鐵心是由硅鋼片疊成的，其內圓周表面有槽，槽內均勻嵌入了三個電樞繞組U1U2、V1V2和W1W2。其中，U1、V1和W1分別繞組的始端，U2、V2和W2分別繞組的末端。這三個繞組的幾何結構、繞向和匝數(shù)都相同，但繞組的始端或末端之間彼此相隔120°，故稱為三相繞組。每相電樞繞組如右圖所示。磁極是轉動的，故又稱為轉子。轉子鐵心上繞有勵磁繞組，用直流勵磁。選擇合適的極面形狀和勵磁繞組的布置情況，可使定子與轉子間空氣隙中的磁感應強度按正弦規(guī)律分布。3.1三相電源3.1.1三相交流電的產(chǎn)生轉子由原動機帶動，并以勻速按順時針方向轉動時，每相繞組依次切割磁力線，產(chǎn)生感應電動勢，在U1U2、V1V2和W1W2三相繞組上將得到頻率相同、幅值相等、相位互差120°的三相對稱正弦電壓u1、u2和u3。設三相對稱電壓的參考方向為由始端指向末端，并以u1為參考正弦量，則有其相量形式為：（3-1）3.1三相電源3.1.1三相交流電的產(chǎn)生三相對稱電壓的正弦波形和相量圖如下圖所示。從波形和相量圖中都可容易得出，三相對稱電壓的瞬時值及相量之和為零，即3.1三相電源3.1.1三相交流電的產(chǎn)生三相對稱電壓出現(xiàn)正幅值（或相應零值）的順序稱為相序。式（3–1）中的相序為U→V→W，稱為正序，即V相比U相滯后，W相又比V相滯后。反之，W→V→U的相序稱為負序。電力系統(tǒng)一般采用正序。為使電力系統(tǒng)能夠安全可靠地運行，通常規(guī)定，三相交流發(fā)電機或三相變壓器的引出線及配電站的三相電源線上，涂以黃、綠、紅三色來區(qū)分U、V、W三相。3.1三相電源3.1.2三相電源的連接如下圖所示，將三相繞組的三個末端U2、V2和W2連接在一起形成一點N，而將三個始端U1、V1和W1作為輸出端，這種連接方式稱為三相電源的星形連接。1三相電源的星形連接在星形連接中，末端的連接點N稱為中性點或零點，從中性點引出的導線稱為中性線或零線。從三個始端U1、V1和W1引出的三根導線L1、L2和L3稱為相線或端線，俗稱火線。3.1三相電源3.1.2三相電源的連接三相電源中，三條相線與中性線之間的電壓稱為相電壓，其有效值用U1、U2和U3表示，或用UP表示；而任意兩相線之間的電壓稱為線電壓，其有效值用U12、U23和U31表示，或用UL表示。1三相電源的星形連接三相電源星形連接時，其相電壓和線電壓顯然是不相等的，它們之間的關系為：3.1三相電源3.1.2三相電源的連接1三相電源的星形連接如下圖所示為相電壓和線電壓的相量圖?？梢钥闯?，線電壓也是頻率相同、幅值相等、相位互差120°的三相對稱電壓。同時，從相量圖上還可得出相電壓與線電壓的關系為：線電壓UL是相電壓UP的倍，且線電壓在相位上比相應的相電壓超前30°，即3.1三相電源3.1.2三相電源的連接1三相電源的星形連接就供電方式而言，從電源引出三根相線和一根中性線的供電方式稱為三相四線制，僅引出三根相線的供電方式稱為三相三線制。其中，三相四線制供電方式可向用戶提供相電壓和線電壓兩種電壓，主要在低壓供電中采用，我國低壓供電系統(tǒng)的相電壓為220V，線電壓為380V；三相三線制供電方式，由于沒有中性線，只能向用戶提供線電壓，主要在高壓輸電中采用。3.1三相電源3.1.2三相電源的連接2三相電源的三角形連接如下圖所示，把一相繞組的始端與另一相繞組的末端依次連接，再從三個接點處分別引出三條相線，這種連接方式稱為三相電源的三角形連接。

顯然，三相電源三角形連接時，線電壓等于相應相電壓，即：3.2三相負載3.2.1三相負載的星形聯(lián)結3.2.2三相負載的三角形聯(lián)結3.2三相負載3.2.1三相負載的星形連接將三相負載的末端連接在一點N′，并與三相電源的中性線相連，三相負載的始端分別接到三根相線上，這種連接方式稱為三相負載的星形連接，這種連接方式組成的電路稱為負載星形連接的三相四線制電路，如下圖所示。在這種連接方式中，不論負載對稱與否，其相電壓和線電壓分別等于三相電源的相電壓和線電壓。顯然，三相負載星形連接時，相電流等于相應的線電流，即3.2三相負載3.2.1三相負載的星形連接在三相負載星形連接時，各相電源與各相負載經(jīng)中性線構成各自獨立的回路，因此，可以利用單相交流電路的分析方法來對每相負載進行獨立分析。每相電流為：3.2三相負載3.2.1三相負載的星形連接中性線的電流可根據(jù)基爾霍夫電流定律得出，即電壓和電流的相量圖如右圖所示。3.2三相負載3.2.1三相負載的星形連接因電源為對稱三相電源，若電路中的負載為對稱三相負載，即Z1＝Z2＝Z3＝Z，則此時的電路為對稱三相電路。由于電壓對稱及各相負載相同，因此，流過各相負載的電流也是對稱的，即3.2三相負載3.2.1三相負載的星形連接對稱三相負載星形連接時電壓和電流的相量圖如右圖所示。此時，中性線的電流等于零，即3.2三相負載3.2.1三相負載的星形連接這種情況下，由于中性線的電流為零，因此，取消中性線也不會影響三相電路的工作，三相四線制電路實際上就變成了三相三線制電路，如右圖所示。由于生產(chǎn)上的三相負載一般都是對稱的，因此，三相三線制電路在生產(chǎn)上的應用極為廣泛。3.2三相負載3.2.1三相負載的星形連接例3-1如下圖所示，三相對稱電源UP＝220V，將三盞額定電壓為220V的白熾燈分別接入L1、L2、L3相，已知白熾燈的電阻分別為R1＝5Ω，R2＝10Ω，R3＝20Ω。試求：（1）負載相電壓、相電流及中性線電流；（2）L1相短路時及L1相短路且中性線斷開時，各相負載的電壓；（3）L1相斷開時及L1相斷開且中性線也斷開時，各相負載的電壓。3.2三相負載3.2.1三相負載的星形連接【解】（1）在星形連接的三相四線制電路中，負載的相電壓等于電源的相電壓，是對稱的，其有效值為220V。各相電流為：根據(jù)式可知中性線電流為：（2）L1相短路時，短路電流很大，L1相中的熔斷器將會被熔斷，L2、L3相不受影響，其相電壓仍為220V。3.2三相負載3.2.1三相負載的星形連接L1相短路且中性線斷開時，電路如右圖所示。此時，負載中性點N′即為L1，因此，負載各相電壓為：由于2燈和3燈兩端的電壓都超過了其額定電壓，因此，兩燈將會被損壞。3.2三相負載3.2.1三相負載的星形連接（3）L1相斷開時，L2、L3相不受影響，其相電壓仍為220V。L1相斷開且中性線也斷開時，電路如右圖所示。此時，電路變?yōu)閱蜗嚯娐?，?燈和3燈串聯(lián)，接在線電壓U23＝380V的電源上，兩相電流相同。根據(jù)串聯(lián)電路的分壓關系，可得各相電壓分別為：可見，2燈的電壓小于額定電壓，而3燈的電壓大于額定電壓，兩燈都不能正常工作。3.2三相負載3.2.1三相負載的星形連接由上述例題可以看出，三相四線制電路中，中性線的作用非常大。當負載不對稱時，中性線電流不等于零，中性線絕對不能去掉。否則，負載上的相電壓將會不對稱，從而導致有的相電壓高于額定電壓，有的低于額定電壓，使負載不能正常工作，這是絕對不允許的。為了保證負載的正常工作，中性線不應斷開，因此，規(guī)定中性線內不準安裝開關和熔斷器，而且為了使中性線本身具有足夠的機械強度，可在中性線上加裝鋼芯。3.2三相負載3.2.2三相負載的三角形連接將三相負載分別連接到三相電源的兩根相線之間，這種連接方式稱為三相負載的三角形連接，如下圖所示。由于每相負載都直接連接在電源的兩根相線之間，因此，負載的相電壓與電源的線電壓相等，且不論負載對稱與否，其相電壓總是對稱的，即負載三角形連接時，其相電流與線電流是不同的。各相電流為：3.2三相負載3.2.2三相負載的三角形連接根據(jù)基爾霍夫電流定律可得各線電流為：若負載對稱，即Z12＝Z23＝Z31＝Z，則負載的相電流也是對稱的。此時，線電流與相電流的關系如上圖所示。顯然，線電流也是對稱的，其有效值為相電流的倍，其相位比相應的相電流滯后30°，即3.3三相功率3.3三相功率在三相交流電路中，不論負載如何連接，電路總的有功功率都等于各相有功功率之和，即在對稱三相電路中，由于各相電壓、相電流及阻抗角都相等，因此，上式可寫為3.3三相功率由于實際工作中線電壓和線電流的測量較為容易，因此，三相功率的計算通常用線電壓和線電流表示。當對稱負載為星形連接時，UL＝UP，IL＝IP；當對稱負載為三角形連接時，UL＝UP，IL＝IP，于是，不論對稱負載是星形連接還是三角形連接，其有功功率都可寫為：同理，可得三相電路的無功功率和視在功率分別為：3.3三相功率例3-2有一對稱三相負載，每相電阻為R＝6Ω，電抗X＝8Ω，三相電源的線電壓為380V。求：（1）負載星形連接時的有功功率P；（2）負載三角形連接時的有功功率P′。【解】每相阻抗的阻抗模為功率因數(shù)為：（1）負載星形連接時，相電壓為220V，線電流等于相電流，即有功功率P為3.3三相功率（2）負載三角形連接時，相電壓等于線電壓，即UP′＝UL＝380V，相電流為：線電流為相電流的倍，即有功功率P′為：本章小結本章小結1三相電源（1）三相交流電一般是由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生的。三相交流發(fā)電機主要由電樞和磁極組成。它在U1U2、V1V2和W1W2三相繞組上會產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位互差120°的三相對稱正弦電壓u1、u2和u3。（2）三相電源的星形連接是指將三相繞組的三個末端U2、V2和W2連接在一起形成一點N，而將三個始端U1、V1和W1作為輸出端；三相電源的三角形連接是指把一相繞組的始端與另一相繞組的末端依次連接，再從三個接點處分別引出三條相線。本章小結2三相負載3三相功率

三相交流電路的有功功率為，無功功率為