三相交流电的产生问题 三相交流电路和单相交流电路对比分析

一、三相交流电的产生与描述

1.三相对称交流电动势的产生

三相交流电路和单相交流电路相比，有以下优点。

（1）三相交流发电机比同等体积的单相交流发电机输出功率大。

（2）三相交流发电机的结构和制造比单相交流发电机简单，性能更良好，且维修方便。

（3）在同等条件下输送相同的功率时，特别是远距离输电时，采用三相制输电比单相制输电要节约导线，而且电能损耗较单相输电时少。

三相交流电动势是由三相交流发电机产生的。如图（a）所示是旋转磁极式三相交流发电机的示意图，它主要由定子和转子组成。

三相交流电机

三个电动势的最大值相等、频率相同、相位互差120°，称为三相对称交流电动势。如上图(b)所示，规定每相电动势的正方向是从绕组的末端指向始端，即当电流从始端流出时为正，反之为负。

2.三相对称交流电动势的表示

若设第一相电动势的初相角是0°，则第二相是-120°，第三相是120°或-240°。则各相电动势的瞬时值表达式为  ：

三相交流表达式

如果以eU为参考正弦量，那么三相对称电动势的波形图和相量图如图所示。

三相电动势

由三角函数运算法则可知，三相对称电动势在任意瞬时的代数和为零。由相量图可知，三相对称电动势在任意瞬时的相量和为零。

从上图中可以看出，三相电动势到达最大值或者零值的顺序是错开的，3个电动势到达最大值或者零值的先后次序叫做相序。如上图所示，3个电动势的相序是U相－V相－W相－U相，这样的相序叫做正序。若到达最大值或者零值的次序是U相－W相－V相－U相，则称为负序或逆序。通常，采用黄、绿、红3种颜色来识别U，V，W三相。

二、三相电源的连接

1.三相电源的星形连接

如图所示，将三相绕组的末端U2，V2，W2连接成一个公共点N，始端U1，V1，W1分别与负载相联的连接方式，叫做星形（Y形）连接。

星形连接

在低压配电系统中采用3根相线和一根中线的输电方式，叫做三相四线制。高压输电时去掉中线，只有3根相绕组成的输电方式叫做三相三线制。三相四线制供电可以提供两种电压：线电压和相电压。

每相绕组两端的电压或各相线与中性线之间的电压，叫做相电压，其瞬时值用uU，uV，uW表示。两根相线之间的电压叫做线电压，其瞬时值用uUV，uVW，uWU表示。

由上图可得

线电压

由此可得线电压和相电压的相量图如图所示。

线电压与相电压的关系

2.三相电源的三角形连接

如图所示，将三相交流发电机每一相绕组的首端和另一相绕组的末端依次相连，形成闭合回路的连接方式，叫做三角形连接或△连接。绕组作三角形连接时只用3根相线供电，即三相三线制供电。

三角形连接

由上图可知，采用三角形连接时，线电压等于相电压。即：

线电压

此时，在三相绕组组成的闭合回路中，因为

相电

即回路中的各相瞬时电动势的和为零，所以，三相绕组中的电流代数和也为零。

编辑：黄飞