同步发电机的转子上绕有励磁绕组,通以直流电励磁,产生主磁场,并由原动机带动旋转,使定子三相对称绕组不断切割转子磁场而感应出三相交流电动势。 (1)波形:由于感应电动势的波形主要取决于转子磁场在气隙空间分布的波形,制造时使转子磁极的磁场在气隙空间尽可能按正弦波分布,三相绕组的Y形连接和采用短距、分布绕组,便得到正弦波形的感应电动势; (2)大小:由于定子三相绕组对称,它们切割同一个转子磁场,三相感应电动势也对称,大小均为 。 (3)相位差和相序:由于定子绕组在空间位置上互差1200电角度,转子旋转磁场切割定子三相绕组在时间上有先后顺序,定子的三相感应电动势在时间相位上就互差1200电角度,如果将先切割的一相定义为A相,则后切割的那两相就为B相和C相,三相电动势的相序与转子转向一致,其由转子转向决定; (4)频率:转子转过一对磁极,感应电动势就经历一个周期的变化,若电机有p对磁极,转子以每分钟n转旋转,则每分钟内电动势变化pn个周期,即频率为: ,也就是当电机的磁极对数p一定时,频率f和转速n有严格不变的关系。 |
在正弦交流电路中,若正弦量用相量表示,电路参数用复数阻抗表示,则直流电路中介绍的基本定律、公式、分析方法都能用。具体步骤如下:
(1)据原电路图画出相量模型图(电路结构不变);
(2)根据相量模型列出相量方程式或画相量图;
(3)用复数运算法或相量图求解;
(4)将结果变换成要求的形式。
三相制供电是电力系统普遍采用的供电方式,所谓三相制就是由三个频率相同、相位不同的电源作为供电体系。三相制之获得广泛应用,主要是因为它在发电、输送和负载驱动方面与单相制相比有许多优点。与三相供电电源相对应,每组负载也由三个组成,称为三相负载。 三相电源的三个电势和三相负载阻抗有两种基本连接方式,即星形联结(Y联结)和三角形联结(△联结)。图1分别示出了三相电源与三相负载的Y联结与△联结。每相电源
图1 与负载分别标以A相、B相和C相加以区别。在Y联结方法中,各相电源和负载的输出端称为各相的端点,三相公共联结点称为中性点,或简称为中点。在△联结方法中,三相电源或负载分别首尾相连,无中性点。由三相电源或三相负载连接而成的电路称为三相电路。 图2画出了电源和负载均为星形联结的三相电路图。图中Zl表示每相线路阻抗,从电源端点A、B、C至负载端点 、 、 的三根连线称为端线,通常称为火线。Y形联结的三相电源的中点N与负载中点 的连结称为中性线或中线。在三相星形联结中,具有三根端线和一根中性线的供电方式称为三相四线制,没有中性线的供电方式称为三相三线制。
图2 图3分别表示了Y形联结电源与△形联结负载,以及△形联结电源与△形联结负载的连线方式。在这些联结方式中,对于三相电源和三相负载,不论是△形还是Y形接法,规定通过每个电压源或每个负载阻抗的电流称为相电流,每个电压源或负载阻抗两端的电压称为相电压。流过三根端线的电流称为线电流,端线与端线之间的电压称为线电压。
图3 如果在三相电源中,三个正弦电压源的振幅相等,电压源之间的相位差均为1/3周期( ),则称这种三相电源系统为对称三相电源。以图2所Y形联结的三相电源系统为例,设各相电动势分别为 (1) 则它为对称三相电源,可用相量表示为 (2) 对称三相电源的波形图和相量图分别示于图4中。对于△形联结的三相电源,从波形图可见由于三相电动势串联后 ,在△形闭合回路中不会产生环流。
图4 分析Y形联结的对称三相负载的线电压、线电流与相电压、相电流之间的关系。图5所示为一Y形联结的对称三相负载,设负载的各相电压为对称且为正序,则电压相量可表示为
图5 (3) 线电压为: (4) 对称三相Y形联结的负载电路,其线电压也是一组对称的三相电压,线电压有效值是相电压有效值的 倍, 相位超前 角。电压相量图如图4-3-5所示。通过负载各相的电流为: (5) 可见负载各相电流也是一组对称三相电流,相序与电压相同。对于Y形联结而言,相电流等于线电流。 对于△形联结的对称三相负载,如图6所示,各相电压即等于对应端线间的线电压,如果线电压为对称三相电压,即有:
图6 则负载相电流为一组对称三相电流。 (6) 根据基尔霍夫节点电流定律,可求得线电流为 (7) 可见线电流也为一组对称三相电流,线电流 滞后相电流 ,其有效值为相电流的 倍。电流相量见图6b。 下面分析对称三相电路的计算特点。图7为三相四线制电路,由三相对称电源和三相对称负载组成,Zl为线路阻抗,Z0为中线阻抗。设中点N为参考,则可求得:
可见对称三相电路中性点的电位是相等的。各相电流:
中线电流 。因为对称三相负载的阻抗相等,可知相电压为一组对称三相电压。
图7 例1 图8a为由两组对称三相电源供电的三相电路。已知 , , , , ,试求负载 上的相电压与相电流。
图8 解:为画出单相图,需将△形联结的电源与△形联结的负载转换为Y形联结,如图8b。 由△-Y转换的相电压线电压关系,可知△形联结的电源等效转换为Y形联结的相电势为:
由△形联结负载转换为Y形联结后其等效阻抗为: 即 : 取A相电路,并把各中性点联结,则得到如图4-3-8c所示的单相图。设N为参考点,则列节点方程为:
则: 此为Y形联结的相电流,也为线电流值。则△形联结的实际相电流为
相电压为: 由对称性可写出各相电压电流值为 , , , ,
|