電路分析之《三相交流電》

【引言】
學習單相交流電的時候,講到過單相交流發電機,一個線圈就發出一個交流電,那要是再多一個線圈不是就可以發出兩個交流電,甚至3個、4個等。道理是對的,多幾個線圈,就可以發出多路交流,當然不是越多越好,因爲,每個線圈都會有電流流過,形成阻力,而發電機的動力不是無窮的。
但是,一個線圈確實有點浪費了,所以,經過試驗,發現三個線圈是比較好的。這樣,發電機一轉,就可以發出三個交流電,稱爲三相交流發電機。
【工作原理】
在這裏插入圖片描述
這樣發出的交流電,由於線圈的位置關係,使得三個交流電大小相同、頻率相同、相位互相相差120度,呈現對稱的樣子
我們分別稱之爲A相B相C相電,其波形和相量關係如圖
在這裏插入圖片描述
這樣的三相電,有個基本關係,ua+ub+uc=0,說明三相平衡。

【三相電與單相電】

三相與單相相比,優點是什麼呢?

1、發電效率高。(比三個單相發電機效率高大約30%)
2、發電機功率恆定。單相電功率是變化的,這樣對發電機不利,而三相發電機輸出功率在每相電功率一樣的情況下,總的輸出功率一直是恆定的
3、輸電材料較少,節約30-40%。(傳輸電能的時候,三個單相電要6根線,而三相電只要3根)
4、三相電動機結構簡單,成本低,應用廣泛

【三相電源的連接方式】

1,三相電的發電機繞組一般連接方式採用星形
在這裏插入圖片描述
這樣,就有四根線出來,ABC稱爲相線,也叫火線,N稱爲零線,注意不是地線

這樣,對外就可以得到兩種電壓,一種叫相電壓,就是火線到零線之間的,ua、ub、uc,還有一種是線電壓,就是火線之間的電壓,uab、ubc、uca

他們之間的關係是

在這裏插入圖片描述
因爲uab=ua-ub,所以算出來,uab的大小是ua的根號3倍,相位上比ua超前30度。我國交流電壓是220v,指的是單相電,這樣線電壓的大小是220倍根號3,就是380v,這個就是220/380的由來,意思是相電壓/線電壓

2,三相電源的另外一種接法是三角形接法
在這裏插入圖片描述
這樣連接對外只有三根線,都是火線,輸出只有一種電壓,線電壓也是相電壓,220v。

【負載的連接方式】

剛剛說了電源連接,現在考慮負載的連接一樣有星形和三角形。
1,星形
在這裏插入圖片描述
這種畫法很像星星,但是不是太好看懂,其實另外一種畫法現在也很流行,電路意思是一樣的。
在這裏插入圖片描述

在這樣電路中,我們又定義兩個名詞:線電流和相電流,線電流是電源線上的電流,IA、IB、IC、IN,相電流是每相負載的電流,IZA,IZB,IZC。

在星形負載連接情況下,特點是,每相負載獨立的承受每相電壓,其電流與他相狀態無關

這時候,我們就感覺每相就是單獨的交流電路一樣,可以單獨去計算電流、功率等,只是零線電流是三個線電流之和,電路總功率爲三個單相電路功率之和

【對稱負載】

對稱負載:就是三相的負載在大小和性質上完全相等,即ZA=ZB=ZC,,我們稱其爲對稱負載,只要一個等號不成立,就不是對稱負載了,或者大小即使一樣,性質不完全一樣,也不能說是對稱負載

可以看到,零線電流是三個線電流之和,那是不是電流最大呢?
我們發現,如果在對稱負載下,每相電流也會是對稱的,這樣三個電流之和爲0,零線上是沒有電流的

在對稱負載情況下,就是去掉零線,電路也不會有影響,所以在對稱負載時候,一般我們就接三根火線就好;
但是如果負載不對稱,零線是不可以去掉的,否則就不能保證負載中心點爲0點,這樣每相負載的電壓就不是相電壓了,會出危險

【三相四閒制和三相三線制】

在負載星形連接下,對稱負載接三根線,稱爲星形的三相三線制,非對稱負載要接4跟線,稱爲三相4線制

我們生活中,三相電動機、三相變壓器一般是對稱負載,我們辦公、家庭用電,不是對稱的,就用三相4線制

這種電路的計算方法,可以每相單獨計算電流、功率P,注意電源電壓有相位差別就好,零線電流三根相加,總功率每相P相加就好

【例題】
在這裏插入圖片描述
提醒:沒說電壓,默認220v

在這裏插入圖片描述
【補充】

相序的規定有什麼講究嗎?

相序說明了三相誰在前誰在後,默認ABC,就是A在B前,B在C前,如果在分析電路時候需要反的,就稱爲反相序,ACB,例如,在三相電動機電路中,相序決定了電機轉動方向,相序的意義就有了,ABC,正轉,改ACB反轉,其實就是隨意調換兩個就好。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章