三相电源及连接方式详解

3.1.1　三相电源的产生

三相交流电源一般是由三相发电机产生的。图3-1所示为只有一对磁极的三相交流发电机的示意图，其结构主要由电枢和磁极两部分组成。

磁极是发电机中的转动部分，亦称转子，由转子铁芯和励磁绕组组成，用直流电励磁。通过选择合适的极面形状和励磁绕组的布置情况，可使空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布。

电枢是固定部分，亦称定子，由定子铁芯和三相电枢绕组组成。定子铁芯的内圆周表面冲有定子槽，槽中放置几何形状、尺寸和匝数都相同的三组线圈U₁U₂、V₁V₂、W₁W₂，其中U₁、V₁、W₁分别表示它们的首端，U₂、V₂、W₂表示末端，每组线圈称为一相，要求各相的始端之间（或末端之间）都彼此间隔120°。

当转子由原动机带动，并以匀速按顺时针方向转动时，则每相绕组依次切割磁力线，分别产生感应电动势e_A、e_B、e_C。出于结构上的对称性，各绕组中的电动势必然频率相同，幅值相等。由于出现幅值的时间彼此相差1/3周期，故在相位上彼此相差120°。电动势的参考方向选定为自绕组的末端指向始端，以A相为参考，则可得出各相电动势的表达式分别为

e_A=E_msinωt

e_B=E_msin（ωt-120°）

e_C=E_msin（ωt+120°）

用相量表示则为

三相对称电压源的波形图和相量图如图3-2所示。

三相交流电压到达同一数值（如正的幅值）的先后顺序称为相序，在此相序为A-B-C，称其为正相序或顺序。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，称其为负相序或逆序。一般不加说明均指正相序。

上面所述的幅值相等、频率相同，彼此间相位差也相等的三相电压，称为三相对称电压。显然它们的瞬时值之和或相量和均为零，即

eA+eB+eC=0

3.1.2　三相电源的连接

不论是三相发电机或三相电源变压器，它们都有3个独立的发电绕组，若将每相绕组分别与负载相连，则成为3个互不相关的单相供电系统。这种输电方式需要6根导线，显然是很不经济的。通常总是将发电机三相绕组接成星形（Y），有时也可以接成三角形（△）。(www.xing528.com)

1.星形（Y）连接　把发电机3个对称绕组的末端接在一起组成一个公共点N，为星形连接，如图3-3（a）所示。

星形连接时，公共点称为中性点，从中性点引出的导线称为中性线，俗称零线。当中性点接地时，中性线又名地线。从首端引出的3根导线称为相线或端线，俗称火线。相线与中性线之间的电压称为相电压，任意两相线之间的电压称为线电压。各电压习惯上规定的参考方向如图3-3（a）所示。

当三相电压对称，并选为参考相量，用UP表示相电压的有效值，则三个对称相电压相量为

所以线电压

同理

各电压若用相量图表示，则如图3-3（b）所示。由此可见，当相电压对称时，线电压也是对称的。线电压的有效值UL恰是相电压有效值UP的倍，即

并且这三个线电压相量分别超前于相应相电压相量30°。

应注意，这里的对称是按图3-3（a）所示的各电压参考方向得到的，如果不是这样就可能破坏所要求的对称性。

2.三角形连接　将发电机绕组的一相末端与另一相绕组的首端依次相连接，就成为三角形连接，如图3-4所示。

由图3-4可见，电源线电压就是相应的相电压，其相量形式为

就是说三角形接线时的线电压与相电压相等，即U_L=U_P。

在三相电源对称时，u_A+u_B+u_C=0。这表明三角形回路中合成电压等于零，即这个闭合回路中没有电流。

上述结论是在正确判断绕组首尾端的基础上得出的，否则，合成电压不等于零。接成三角形后会出现很大的环路电流。因此，在第一次实施三角形连接时须正确判断各绕组的极性。

一般发电机三相绕组都接成星形，而不接成三角形。而变压器的接线，星形与三角形接线都用。