三相交流电的产生原理与应用

三相交流电源是利用（电磁感应）动磁生电的原理，由三相交流发电机产生的。三相交流发电机的结构示意图如图5-3所示，主要由转子和定子组成，定子也称为电枢，电枢是由3个绕组（由线圈绕在铁芯上制成）构成的。为了区分3个绕组，绕组的首端分别用A、B、C表示，末端分别用X、Y、Z表示，即AX、BY、CZ这3个绕组。每个绕组称为一相，即A、B、C三相，每相绕组的匝数、形状、参数都相同，在空间上彼此相差120°。转子是一个可以旋转的磁极，由永久磁铁或电磁铁组成，在发电机工作时，转子在外部动力带动下以角速度ω旋转，这样在3个绕组上都会感应出随时间按正弦规律变化的电势，这3个电势的振幅和频率相同，且由于3组绕组在空间位置上相差120°，故相位差互为120°，这样的3个电动势称为三相对称电动势，即三相对称电源。

若不考虑三相绕组的电阻和电抗，三相电源可用3个电压源进行等效，其电路符号如图 5-4所示。

图5-3　三相交流发电机结构示意图

图5-4　三相电源电路符号

若以A相作为参考正弦量，则B相滞后A相120°，C相超前A相120°，三相电源各相的解析式为

各相对应的相量表达式为(www.xing528.com)

三相交流电源各相的波形如图5-5所示，各相相量图如图5-6所示。从相量图不难看出，这组对称三相正弦交流电压的相量和等于零，即U˙A+U˙B+U˙C=0。

图5-5　三相交流电源的波形

图5-6　三相交流电源的相量图

三相交流电压瞬时值达到正的振幅的先后顺序称为相序。如果三相电压的相序为A相→B相→C相，则称为正序；若3个电动势的相序为A相→C相→B相，则称为逆序，若不加特殊说明，三相交流电源的相序均指正序。在实际应用中往往要事先判定好三相电源的相序，如三相电动机的旋转磁场方向与加到电动机上的三相电源的相序有关。工业上一般用黄、绿、红三色分别作为A相、B相和C相的标志。