三相正弦交流电动势的产生

6-1三相正弦交流电动势的产生
一、教学目的：
1、了解三相交流发电机的工作原理
2、掌握三相电源的星形连接及其特点 二、教学重点：
1、三相电压的产生及其表示方法 三、教学难点：
1、线电压和相电压之间的关系 四、教学过程：
本章要点：本章从三相交流发电机的原理出发，介绍三相交流电动势的产生和特点，并着重讨论负载在三相电路中的连接问题。

本章的基本要求是:
1、了解三相交流电源的产生和特点。

2、掌握三相四线制电源的线电压和相电压的关系。

3、掌握三相对称负载星形联结和三角形联结时，负载相电压和线电压、负载相
电流和线电流的关系。

4、掌握对称三相电路电压、电流和功率的计算方法，并理解中性线的作用。

5、在已知电源电压和负载额定电压的条件下，会确定三相负载的连接方式。

6、认识安全用电的重要性，了解电气设备常用的安全措施。

新课导入
三相正弦交流电路是在单相正弦交流电路的基础上学习的，两者有密切的联系。

电能的生产、输送和分配几乎全部采用三相制，为此首先应了解三相制的优点和应用概况，充分认识到三相交流电在生产实际中的重要性。

什么是三相交流电源呢?概括地说，三相交流电源是三个单相交流电源按一定方式进行的组合，这三个单相交流电源的频率相同、最大值相等、相位彼此相差120°。

新课讲授
（一）三相交流电动势的产生
三相交流电动势是由三相交流发电机产生的。

如图是一台最简单的三相交流发电机的示意图。

和单相交流发电机一样，它自定子(磁极)和转子(电枢)组成。

发电机的转子绕组有U l 一U 2，V l 一V 2，W l 一W 2三个，每一个绕组称为一组，各相绕组匝数相等、结构相同，它们的始端（U l 、V l 、W l ）在空间位置上彼此相差120°，它们的末端（U 2、V 2、W 2）在空间位置上也彼此相差120°。

当转子以角速度ω逆时针方向旋转时，在转子绕组中将产生感应电动势，各相电动势的瞬时值表达式为：
e 1=E m sin ωt
e 2=E m sin （ωt －120°） e 3=E m sin （ωt ＋120°）
这样的三个电动势叫对称三相电动势。

它们的相量图和波形图，如图所示。

三个电动势到达最大值(或零)的先后次序叫做相序。

上述的三个电动势的相序是第一相(U 相)→第二相(V 相)→第三相(W 相)，这样的相序叫正序。

由相量图可知，如果把三个电动势的相量加起来，相量和为零。

由波形图可知，三相对称电动势在任一瞬间的代数和为零，即
e 1＋e 2＋e 3=0
（二）三相电源的连接
通常采用星形联结方式。

将发电机三相绕组的末端U 2、V 2、W 2连接在一点，始端U l 、V l 、W l 分别与负载相连，这种连接方法就叫做星形联结，如图所示。

图中三个末端相连接的点称为中性点或零点，
用字母 “N ”表示，从中性点引出的一根线叫做中性线或零线。

从始端U l 、V l 、W l 引出的三根线叫做端线或相线，因为它与中性线之间有一定的电压，所以，俗称火线。

每相绕组始端与末端之间的电压(即相线和中性线之间的电压)叫相电压，它的瞬时值用U l 、U 2、U 3来表示，通用符号用U p 表示。

三个相电压的最大值相等，频率相同，相互之间的相位差均是120°，即三个相电压是对称的。

任意两相始端之间的电压(即相线和相线之间的电压)叫线电压，它的瞬时值用U 12、U 23、U 31来表示，通用符号用U L 表示。

下面来分析线电压和相电压之间的关系。

如图
U L =√3——
U P
可见，当发电机绕组作星形联结时，三个相电压和三个线电压均为三相对称电压，各线电压的有效值为相电压有效值的√3
——
倍，而且各线电压在相位上比各对应的相电压超前30°。

五、作业。