汽车电工电子技术学习情境：汽车交流电路任务、认知三相交流电路

任务2.2认知三相交流电路2.2.1三相交流电动势的产生1.三相交流电路的定义由三相交流电源供电的电路称为三相交流电路。所谓三相交流电路是指由三个频率相同、最大值（或有效值）相等、在相位上互差120°的单相交流电动势组成的电路，这三个电动势称为三相对称电动势。2.三相交流电的优点（1）三相交流发电机比功率相同的单相交流发电机体积小、重量轻、成本低。（2）电能输送。当输送功率相等、电压相同、输电距离一样，线路损耗也相同时，用三相制输电比单相制输电可大大节省输电线有色金属的消耗量，即输电成本较低。（3）目前获得广泛应用的三相异步电动机，是以三相交流电作为电源，它与单相电动机或其它电动机相比，具有结构简单、价格低廉性能良好和使用维护方便等优点。因此在现代电力系统中，三相交流电路获得广泛应用。3.三相交流电的产生三相交流电的产生就是指三相交流电动势的产生。三相交流电动势由三相交流发电机产生，它是在单相交流发电机的基础上发展而来的。如图2-11（a）是三相发电机的原理图，发电机的转动部分称为转子，在转子的励磁绕组中通以直流电，产生恒定的磁场。发电机得到固定部分称为定子，定子铁心的内圆放置电枢绕组。三个尺寸和匝相同的绕组分别用U1U2、V1V2、W1W2表示，称为三相绕组U相、V相、W相，U1、V1、W1称为绕组的首端，U2、V2、W2称为末端。三个绕组安装在定子铁心槽内，三相绕组在空间位置上相差120°。各相绕组的匝数和形状都相同，图2.11（b）所示为U相绕组的示意图。（a）三相发电机原理图（b）一相绕组图2-11三相对称电动势的产生磁极放在转子上，一般均由直流电通过励磁绕组产生一个很强的恒定磁场。当转子由原动机拖动作匀速转动时，三相定子绕组即切割转子磁场而感应出三相对称交流电动势。这三个电动势的三角函数表达式为

其波形图如图2-12（a）所示，相量图如图2-12（b）所示。（a）三相对称电动势波形（b）三相对称电动势相量图图2-12三相交流电动势从图2-12（a）中可以看出，三相交流电动势在任一瞬间其三个电动势的代数和为零。即在图2-12（b）中还可看出三相正弦交流电动势的相量和也等于零，即++=0把它们称做三相对称电动势，规定每相电动势的正方向是从线圈的末端指向首端(或由低电位指向高电位)。2.2.2三相电源的连接三相交流发电机实际有三个绕组，六个接线端，我们目前采用的是将这三相交流电按照一定的方式，连接成一个整体向外送电的。连接的方法通常为星形和三角形。1.三相电源的星形联结（Y接）1）星形联结将电源的三相绕组末端U2、V2、W2连在一起，首端U1、V1、W1分别与负载相连，这种方式就叫做星形联结。其接法如图2-13所示。图2-13三相电源的星形联结（有中性线）2）中点、中性线、相线、地线三相绕组末端相连的一点称中点或零点，一般用“N”表示。从中点引出的线叫中性线（简称中线），也叫零线，叫零线的原因是三相电源对称时刻中性线中没有电流通过了，再就是它直接或间接的接到大地，跟大地相连电压也接近零。1.三相负载的星形联结如图2-16所示为三相负载星形联结三相四线制电路，它的接线原则与电源的星形联结相似，即将每相负载末端连成一点N´（中性点N´），首端U、V、W分别接到电源线上。这样的连接方式就称为星形联结。图2-16三相负载星形联结的三相四线制电路由图2-16可知，流过中线电流为=++（2-29）若三相负载对称，则在三相对称电压的作用下，流过三相对称负载中每相负载的电流应相等，即此时流过中性线的电流IN为零，此时中性线可以去掉，形成三相三线制电路。但事实上三相负载不对称，若断开中性线，将会使有的负载端电压升高，有的负载端电压降低，因而负载不能在额定电压下正常工作，甚至可能引起用电设备的损坏。为了确保负载正常工作，对于星形联结的不对称负载（例如照明电路）必须接中性线，而且不能把熔断器和其他开关安装在中性线上。故凡有照明、单相电动机、电扇、各种家用电器的场合，也就是说一般低压用电场所，大多采用三相四线制。如图2-17所示是相负载星形联结三相四线制电路，它能提供220V和380V两种电压图2-17三相负载星形联结三相四线制电路2.三相负载的三角形联结如果负载的额定电压等于三相电源的线电压，则必须把负载接于两根相线之间。把这样的负载分为三组，分别接于相线U与V、V与W、W与U之间，就构成了负载的三角形连接，如图2-18所示。由于三相电源的线电压是对称的，而每相负载直接接于相线之间，因而各相负载所受的电压（也称负