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1、精品资源三相交变电流补充知识淄博六中物理组 李长远在前述的交流发电机模型中只有一组线圈，它送出来的是单相交流电。在生产实际中应用的大多数是三相交流电，它由三相电动势供电。这三个交变电动势产生于三个同时转动的互成1200角的线圈，因而频率相同，最大值相同而相位依次差120,将它们用数学式表达出来，便是 a= msin t b= msin （ t 1200） c= msin （ t 2400）在交流发电机内部三个线圈中产生的这三个电动势，怎样 与外电路连接以达到供电的目的呢？显然，最容易想象的方法 便是三个线圈分别单独地与负载连接，如图所示的那样。这样, 每一相线圈就如同一个独立的电源，三相交流发
2、电机就相当于 同时供电的三个独立的电源，而每个电路之间则互不关联。然而，这样供电共需6根输电线，显得不经济，与单相发电机供电没什么两样。所以，在实际应用中通常采用一些特殊的连接法家对外供电。 这个连接法包括电源线圈的连接和负载的连接。 下面我们就分别来讨论其中一些有关问题o一、三箱电源的连接1、线圈的星形连接（Y接法）在实际应用中，三相发电机的三组线圈常照图加以连接。这钟接法叫星形连接。从每组线圈始端 A、B、 C引出输电 线叫相线（或叫火线），每相线圈的末端X、丫、Z连成公共 点O,叫中住点。从中性点引进的输电线叫中线（因它常接 地，又叫零线）。每根线圈两端点之间的电压叫相电压，用 U相表示
3、，每两根相线之间的电压叫线电压，用 U线表示。从图中可看出.在星形接法中，U相WU线，它们之间的数量关系如何呢？我们用初等数学的方法来计算一下设AX、BY、CZ三个线圈的相电压分别为 压的频率、最大值也都是一样的，相应依次差Ua、Ub、Uco由于三个线圈完全对称，三个相电 1200,若取Ua的初相为零，则它们的变化规律可记UA=Umsin tUB=UmSin (cot1200)Uc=Umsin (cot2400)从图中来看，Ua表达了 A端与中注点。之间的电势差，Ub表达了 B端与中性点。之间的电 势差。因此，当我们将从 A和B引出的相线之间的电压设为 Uab时，便有Uab=Ua Ub同理还有
4、Ubc=Ub UcUca=Uc Ua那么，在任一时刻Uab=Ua 一 Ub=Umsin cd t UmSin (cot 120 )=31/2UmSin ( cot+300)结果我们看到线电压Uab也是一个正弦交变电压，不过它与 Ua比较，相位超前了 30,线电 压的最大值则是相电压最大值的31/2倍。计算Ubc、Uca.所得结果，与此相似。在生产实际中，我们常用有效值来描述交流电电压与电流，理所当然线电压的有效值也是相电压有效值的31/2倍，常记为U 线=31/2 U 相由干线电压、相电压不等，三相电源来取这一个接法后，对外可提供两种不同电压。在生产实 际中，相电压通常为220伏，适合于照明使
5、用，线电压为 380W,适合于动力机机械使用。2、线圈的三角形接法(接法)也可以将三相线圈首尾相连接成三角形，用三根导线向 外送电，具体按法如图所示。这种按法叫三角形接法。从图中可看出，在接法中，相线间的线电压就是每根线圈的相电压.通常记为U线=U相由于线电压、相电压相同，这种接发只输出一种电压。二、三相负载的接法负载以什么方式接在三相电源的供电线路中去呢？ 一般来说也有两种连接方式，即负载的星形按法和三角形接。法。1、负载的星形接法如图所示，将三个负载1、2、3的一端接在一点0/上, 将这点与三相电源的中性点 0接通，三个负载的另一端分 别与三根相线A、B、C连接。这种技法就是负载星形接法。
6、 在这种接法中，很明显看到三个回路公用一条中线。因此 这种送电方式叫三相四线制。负载以这种方式接通三相电源后，加在每个负载上的电压就是相电压，回路中使有了电流。 在每相负载中流过的电流叫相电流。 在相线上流过的电流称之为线电流。 从图中不难看出.对每个 独立的回路，线电流等于相电流，得记为：I线=I相不同回路之间，如果负载1、2、3不相等，那么相电流各不相等，线电流也各不相等。假如三相负载是相对称的.例如是三个等值的电阻.或是三个相同的线圈，在这种情况下三 个相电流的最大值和频率相同，位相依次差 12000如果设负载1、，2、3中相电流分别为ii、i2、i3, 并取ii初相为零,则ii=lms
7、in ti2=Imsin ( t 1200)i3=lmsin (cot 240O)在三相四线制电由于中线是三个回路电流的公共回路，流过中线的电流应该是三个相电流的总 和。因此，在任一时刻，中线中的电流i= ii + i2+ i3=Imsint +Imsin (cot1200) + Imsin (cot 2400)=0这个结果的意思是说中性线中没有电流流过.即 O点和。/点的电势相同。既然这样，中性线 形同虚设，可以去除不用，负载与电源的连接就可采用图所示的形式。 这个送电形式因为少一根输 电线，叫三根三线制。Ct有人或许要问，省去了中性线，象图中那样，流过负载的电流从哪里流回到电源去呢？对这个
8、 问题我们可以这样来来理解，将(6)式表示的每根电流的图线画出来，如图。我们来考察图中任 一时刻t1,可以发见在一个相中的电流为正方向时，另两根电流却为反方向。在另一时刻t2, 一个相中的电流为负时，另两相电流便为正这告诉我们， 在任意一个时刻，总有一根电流与其余两 根电流的方向相反。例如，在图中，负载 1的电流若是从a端流向0/点的，则负载2和3中的电 流便是从0/流向b和从0/流向c的。因此.任意一根的电流流到公共接点 0/时，便汇入其余两相电流，“借道”其他两们负载返回电源。没有中性线仍可构成电流的通路。图表示一般的照明用电线路。通常将用户组成用电量大致相当的三组，按星形接法连接三相电
9、源。对每组用户灯泡两端电压就是相电压 220伏，每只灯泡都能正常发光；由于各组用户之间电器 开合的差异，负载实际上无法保证一样，因此中性线中一定有电流而不能忽略。 还有一个情况特别 要注意，假如负载不对称时中线断开，其中一相又偶然断路，那么线电压380伏便直接加在余下两相上，如图。此时若负载1的电阻为3的2倍，根据分压的道理不难算出负载1承受电压为380 X3 + 2=253伏，这条线路上的用电的便有被烧毁的危险。为此对于照明用电，必须保证中性线不 能断开。所以严禁在地线上接开关和保险丝。欢迎下载2、负载的三角形接法（接法）负载也可照图那样连接，再接到三相电源上。这利联法 称之为三角形接法。在这种接中，各相负较正好接于两根相 线问，所以每根上的电压就等于线电压。每根负载中的电流只要用线电压除以负载的阻抗便可得 到。在负载的三角形接法中，线电流与相电流是不相等的， 如果我们将各相电流的正方向表示在图中，那么在相线A中流过的线电流lA=ii i3,如果负载完全对称不难证明 A 中线电流的有效值为任一相中电流有效值的/ 3倍，其余 样。所以，在这种情况中有I 线=31/2 I 相