1.5.3　三相交流电

1. 三相交流电的产生

目前应用的电能绝大多数是由三相交流发电机产生的，三相交流发电机与单相交流发电机的区别在于：三相交流发电机可以同时产生并输出三组电源，而单相交流发电机只能输出一组电源，因此，三相交流发电机的效率较单相更高。三相交流发电机的结构示意图如图1-23所示。

图1-23　三相交流发电机的结构示意图

从图1-23中可以看出，三相交流发电机主要由互成120°且固定不动的U、V、W三组线圈和一块旋转磁铁组成。当磁铁旋转时，磁铁产生的磁场将切割这三组线圈，从而在U、V、W三组线圈中产生交流电动势，并在线圈两端分别输出交流电压UU、UV、UW。这三个频率相同、电动势振幅相等、相位差互为120°的交流电路就称为三相交流电。

不管磁铁旋转到哪个位置，穿过三组线圈的磁感线都会不同，因此，三组线圈产生的交流电压也就不同。

2. 三相交流电的供电方式

将三相交流电供给用户时，可采用三种方式：直接连接供电方式、星形连接供电方式和三角形连接供电方式。

（1）直接连接供电方式

直接连接供电方式如图1-24所示。直接连接供电方式是用两根导线直接向用户供电。这种方式共用到6根导线，若在长距离供电时采用这种供电方式，则会使成本增加。

图1-24　直接连接供电方式

（2）星形连接供电方式

星形连接供电方式如图1-25所示。星形连接是将发电机的三组线圈末端连接在一起，并接出一根线，称为中性线N，从三组线圈的首端各引出一根线，称为相线，即U相线、V相线和W相线。三根相线分别连接到单独的用户，而中性线则在用户端一分为三，同时连接三个用户。在这种供电方式中，三组线圈连接成星形，并且采用四根线来传送三相电压，因此这种方式又称为三相四线制星形连接供电方式。

如果相电压UP=220V，则可计算出线电压约为380V。在图1-25中，三相交流电动机的三根线分别与三相交流发电机的三根相线连接，若三相交流发电机的相电压为220V，那么三相交流电动机中三根线的任意两根线之间的电压就为380V。

图1-25　星形连接供电方式

任意一根相线与中性线之间的电压称为相电压，任意两根相线之间的电压称为线电压。从图1-25中可以看出，线电压实际上是由两组线圈上的相电压叠加得到的，但线电压的值并不是相电压的2倍。根据理论推导可知，在采用星形连接供电方式时，线电压是相电压的倍，即。

（3）三角形连接供电方式

三角形连接供电方式如图1-26所示。三角形连接是将三相交流发电机的三组线圈的首末端依次连接在一起，并在三个连接点处各接出一根线，分别称为U相线、V相线和W相线。在这种供电方式中，三组线圈连接成三角形，并且采用三根线来传送三相电压，因此这种方式又称为三相三线制三角形连接供电方式。

图1-26　三角形连接供电方式

在采用三角形连接供电方式中，相电压UP（每组线圈上的电压）和线电压UL（两根相线之间的电压）是相等的，即UL=UP。

在图1-26中，如果相电压为220V，则三相交流电动机中三根线的任意两根线之间的电压也为220V。