三相交流电产生原理解析

三相交流电和三相正弦交流电由三相交流发电机产生，三相交流发电机主要由定子和转子两部分组成，现以图4-1所示的旋转磁场式发电机结构示意图为例，阐明三相交流发电机的基本结构及三相正弦交流电的产生原理。

由图4-1可知，三相交流发电机主要由定子和转子两部分组成。发电机定子由硅钢片叠成，定子凹槽中嵌入3个独立的绕组U、V、W，3个绕组具有相同的几何形状、尺寸和匝数，它们在空间上彼此相隔120°。其中用U₁、V₁、W₁分别表示绕组的首端，U₂、V₂、W₂表示绕组的尾端。

发电机转子上装有磁极，磁极上也绕有线圈。向线圈中通入直流电流，便会使磁极产生很强的磁场，把这种线圈称为发电机励磁线圈。

当转子由原动机（汽轮机、水轮机、柴油机等）带动，以角速度φ匀速旋转时，3个定子绕组切割磁力线，感应出随时间按正弦规律变化的电压，且3个电压的振幅和频率相同，彼此间的相位相差120°，其波形如图4-2所示，相量图如图4-3所示。

图4-1 旋转磁场式发电机结构

图4-2 三相正弦交流电的波形图(www.xing528.com)

图4-3 三相正弦交流电的相量图

当发电机的电枢由原动机拖动，以等角速度ω匀速转动时，各相绕组均切割磁场，由于三相绕组匝数相等，切割磁力线的角速度相同，且空间位置互差120°，所以三相绕组中感应电压的最大值相等，角频率相同，相位上互差120°，得到对称的三相交流电压。若按图4-1所示位置计算时间，则对称三相交流电压瞬时值分别为

由图可知，三相对称交流电任一瞬时值之和或相量和均等于零，即：

三相交流电压达到最大值（或相应零值）的先后次序称为三相电源的相序。在上述三相电压U、V、W中，U相超前V相，V相超前W，则U-V-W的相序称为正序，否则为负序。在电力系统中，用黄、绿、红三种颜色分别表示U、V、W三相。