三相电源连接的仿真测试优化方案

三相发电机的每一相绕组都可以看作是一个独立的单相电源分别向负载供电。但是，这种供电方式需用6根输电线，既不经济也体现不出三相交流电的优点。因此，发电机的三相定子绕组都是在内部采用星形（）或三角形（△）两种连接方式向外输电。

1.星形（）连接

把3个末端X、Y、Z连在一起用N表示，N称为中点。由中点引出的线称为中线，俗称零线；3个首端A、B、C引出的线称为火线。火线和中线共同构成了一个对称星形（）连接的三相电源。火线与中线之间的电压称为相电压，用uA、uB、uC表示，其有效值记作UP。火线与火线之间电压称为线电压，用uAB、uBC、uCA表示，其有效值记作UL，如图2－65所示。

根据基尔霍夫定律，线电压与相电压之间的关系为

用相量表示为

假设

相、线电压间关系如图2－66所示，从图中可以看出

图2－65　三相电源的星形连接

图2－66　相、线电压间关系

也就是说，三相电源的线电压也是对称的，其在相位上超前于相应的相电压30°。线电压和相电压的有效值关系为：。

这样连接的优点是：可以提供两种电压；各相绕组承压低；空载时发电机无内耗。

我国工厂企业的低压配电线路中普遍使用的相电压为220 V，线电压为380 V；而日本、西欧的某些国家采用60 Hz/110 V的供电标准。在使用进口电气设备时要特别注意，电压等级不符会造成电气设备的损坏。

星形连接的三相电源，也可以不引出中性线，这种电源称为三相三线电源，它只能提供一种电压，即线电压。实际运用中，可根据额定电压决定负载的接法；若负载额定电压是380 V，就接在两条相线之间；若负载额定电压是220 V，就接在相线和中性线之间。必须注意，不加说明的三相电源和三相负载的额定电压都是指线电压。

2.三角形（△）连接

如果把3个定子绕组的始、末端顺序相接，再从各连接点A、B、C引出3根火线来，就构成了一个三角形连接的三相电源。在这种接法中没有中点，线电压即为相电压。

用相量表示为

必须注意，如果任何一相绕组接反，3个相电压之和不再为零。闭合回路中将产生极大的短路电流，造成严重后果，所以在实际中绕组较少接成三角形。

【例2-36】　已知对称三相电源相序为正序，，试确定uA、uB、uC的相量。

解：因为三相电源相序为正序，且

所以有

3.三相电源的仿真测试(www.xing528.com)

1）三相交流电波形观察

（1）打开Multisim电路仿真软件。

（2）按如图2－67所示仿真电路图接线。

（3）设置电路中的三相电源。将三相电源设置成有效值为220 V，频率为50 Hz，这是我国交流电的工频标准，如图2－67所示。XSC1为四踪示波器；U1、U2、U3为电压表。

图2－67　三相交流电仿真图

（4）打开仿真开关并对示波器进行调试，将三相交流电的波形清晰地显示在示波器屏幕上，如图2－68所示。

图2－68　三相交流电波形图

（5）观察示波器波形，判断三相电压幅值是否相同。拖动示波器上红色指针到A相峰值处，观察并记录A相交流电的幅值。其他两相的幅值，操作与此相同。

2）测量三相交流电相电压和线电压

（1）打开Multisim电路仿真软件。

（2）按如图2－69所示仿真电路图接线。

图2－69　线电压相电压

（3）连接好电压表，并对电压表参数进行设置，将其调为交流测量模式。

（4）用电压表分别测量相电压U1、U2。

（5）将电压表依次接在不同的相线间，可以测量线电压UAB、UBC、UCA以及UA、UB、UC。

4.操作注意事项

（1）仿真软件中电路图需要有接地，这是软件本身的设置要求，实际工作中交流系统接地与否，看实际工作的需要。

（2）示波器波形观察时，学会使用示波器屏幕上的度数指针，拖动示波器上的指针，即可观察不同时刻的交流电变化的参数。

（3）本次任务使用的三相电源为星形接法，若三相电源接法为三角形，自己设计实训任务并试着完成。