三相交流电源：汽车电工电子技术的成果

1.对称三相交流电源的产生

三相交流电都是由三相交流发电机产生的，图2-14 所示为三相交流发电机的原理示意图。三组完全相同的线圈U1—U2、V1— V2、W1—W2（定子电枢绕组）放置在彼此间隔120°的发电机定子铁心凹槽里，固定不动，转子铁心上绕有励磁绕组，通入直流电后产生磁场，该磁场磁感应强度在定子与转子之间的气隙中按正弦规律分布，当转子由原动机带动，并以角速度ω 匀速顺时针旋转时，每个定子绕组（称相）依次切割磁力线产生频率相同、幅值相同的正弦电动势，但相位角依次相差120°，以U 相为参考表示为

图2-14　三相交流发电机的原理示意图

1—定子绕组；2—钉子铁心；3—磁极（转子）；4—励磁绕组。

用相量表示：

三相电动势的正弦波形图和相量图如图2-15 所示，三相交流电达到最大值的先后顺序称为相序，图2-15 中的相序为U-V-W。

三相电动势的幅值相等，频率相同，彼此间的相位差也相等，这种电动势称为对称电动势。显然他们的瞬时值之和或相量之和均为0。

图2-15　三相电动势的正弦波形图及相量图

2.三相电源的连接

通常用到的发电机三相绕组的接法如图2-16（a）所示，即将三个末端连在一起，这一连接点称为中点或零点，用N 表示。这种连接方法称为星形连接。从中点引出的导线称为中线，从始端A、B、C 引出的三根导线 L1、L2、L3称为相线或端线，俗称火线。(www.xing528.com)

图2-16　发电机的星形联结及其电压相量图

在图2-16（a）中，每相始端与末端间的电压，亦即火线与中线间的电压，称为相电压，其有效值用UA、UB、UC或用UP表示。而任意两始端间的电压，亦即两火线间的电压，称为线电压，其有效值用UAB、UBC、UCA或用 U1表示。

各项电动势的参考方向如前所述，选定为自绕组的末端指向始端，相电压的参考方向选定为自末端指向始端（中点）。以线电压的参考方向为例，UAB是指A 端指向B 端，即端线 L1与 L2之间的电压。

当发电机的绕组连成星形时，相电压和线电压显然是不相等的。现在来确定它们之间的关系。在图2-16（b）中，A、B 两点间的电压的瞬时值等于A 相电压和B 相电压之差，即

同理得到

由于发电机绕组上的内阻抗电压降低与相电压相比很小，可以忽略不计，相电压和对应的电动势基本上相等。因此，可以认为相电压同电动势一样，也是对称的，故由相电压而得出的线电压也是对称的，在相位上比相应的相电压超前 30°。至于线电压和相电压在大小上的关系也很容易从相量图上得出。

由此得

发电机（或变压器）的绕组在连成星形时，可引出4 根导线（三相四线制），这样就有可能给予负载两种电压。通常在低压配电系统中相电压为220 V，线电压为380 V。

发电机（或变压器）的绕组在连成星形时，不一定都引出中线。