优化对称三相交流电源波形与相量图

对称三相交流电是由三相发动机产生,三相交流发电机的结构示意图见图3-1。三相交流发电机的主要组成部分是电枢和磁极,电枢是固定的,亦称定子,电枢绕组及其电动势见图3-2。定子铁芯由硅钢片叠成一定厚度,它的内圆表面按等距冲有凹槽,在凹槽中安装了三个独立的绕组,每个绕组匝数相等,在空间上相差120°,即三个绕组的首端A、B、C和末端X、Y、Z之间都是彼此相差120°。如果任选其一相为A相,其B、C二相顺时针相隔120°。X、Y、Z是A、B、C的末端也就相应的确定了。

图3-1　三相交流发电机结构示意图

图3-2　电枢绕组及其电动势

磁极是转动的,亦称转子。转子铁芯上绕有励磁绕组,通过直流电励磁。适当的极面形状和励磁绕组分布,可以使磁极与电枢空隙中的磁感应强度按正弦规律分布。

当转子磁极以均匀角速度ω顺时针旋转时,在三相绕组中将产生频率相同、幅值相等而相位彼此互差120°的三个正弦电压,依次称为A相、B相和C相电源,其电源电压分别记为uA、uB、uC。若以uA为参考正弦量,则它们的瞬时值函数式为

用相量表示为(www.xing528.com)

三相对称电压源的波形图和相量图如图3-3所示。

图3-3　三相电压源的波形图和相量图

三相交流电压到达同一数值的先后顺序称为相序。在此相序为A→B→C,称其为正序或顺序。若改变转子磁极的旋转方向或改变定子三相电枢绕组中任意两者的相对空间位置,则其相序将为A→C→B,称其为负序或反序。一般不加以说明均指正序。在实际电路中通常以黄、绿、红分别表示A、B、C三相。

由于三相电压对称,故此它们的瞬时值之和或相量和都为零,即

这一特点可在电压波形图上对任一瞬时求和来证明,或求其相量和,即