2.2　三相交流電路及應(yīng)用

2.2.1　三相交流電簡(jiǎn)介

（1）三相交流電的產(chǎn)生

三相交流電是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。如圖2-8所示為三相交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，它主要由定子和轉(zhuǎn)子組成。在定子鐵芯槽中，分別對(duì)稱(chēng)嵌放了三組幾何尺寸、線徑和匝數(shù)相同的繞組，這三組繞組分別稱(chēng)為A相、B相和C相，其首端分別標(biāo)為U1、V1、W1，尾端分別標(biāo)為U2、V2、W2，各相繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向由繞組的尾端指向首端。這里所說(shuō)的對(duì)稱(chēng)嵌放繞組，是指三組繞組在圓周上的排列相互構(gòu)成了120°（即）。

當(dāng)轉(zhuǎn)子在其他動(dòng)力機(jī)（如水力發(fā)電站的水輪機(jī)、火力發(fā)電站的蒸汽輪機(jī)等）的拖動(dòng)下，以角頻率ω做順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在三相繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e₁、e₂、e₃。這三相電動(dòng)勢(shì)的振幅、頻率相同，它們之間的相位彼此相差120°電角度。

如果以A相繞組的電動(dòng)勢(shì)e₁為準(zhǔn)，則這三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為

e₁=E_msinωt

e₂=E_msin(ωt-π)

e₃=E_msin(ωt+π)

根據(jù)上面的表達(dá)式可畫(huà)出這三相電動(dòng)勢(shì)的波形圖，如圖2-9所示。

（2）三相交流電的優(yōu)點(diǎn)

和單相交流電比較，三相交流電具有以下優(yōu)點(diǎn)：

① 三相發(fā)電機(jī)比尺寸相同的單相發(fā)電機(jī)輸出的功率要大。

② 三相發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和制造不比單相發(fā)電機(jī)復(fù)雜多少，且使用、維護(hù)都較方便，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比單相發(fā)電機(jī)的振動(dòng)要小。

③ 在同樣條件下輸送同樣大的功率時(shí)，特別是在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，三相輸電線比單相輸電線可節(jié)約25%左右的材料。

（3）三相交流電的相序

相序指的是三相交流電壓的排列順序，一般以三相電動(dòng)勢(shì)最大值到達(dá)時(shí)間的先后順序稱(chēng)為相序。三相電源的相序是以國(guó)家電網(wǎng)的相序?yàn)榛鶞?zhǔn)的。如A、B、C三相交流電壓的相位，按順時(shí)針排列，相位差為120°，就是正序；如按逆時(shí)針排列，就是負(fù)序；如果同相，就是零序。

在配電系統(tǒng)中，相序是一個(gè)非常重要的規(guī)定。為使配電系統(tǒng)能夠安全可靠地運(yùn)行，國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定：A、B、C三項(xiàng)分別是黃色、綠色、紅色表示。

在電力工程上，相序排列是否正確，可用相序器來(lái)測(cè)量，如圖2-10所示。相序表可檢測(cè)三相交流電源中出現(xiàn)的缺相、逆相、三相電壓不平衡、過(guò)電壓、欠電壓等故障現(xiàn)象。

記憶口訣

電壓電流電動(dòng)勢(shì)，三相交流有定義。

振幅相位均相同，波形變化按正弦。

相位互差120°，隨著時(shí)間周期變。

三相相序不能混，黃綠紅色守規(guī)定。