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| 發布時間： | 2023-11-25 01:41 |
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三相電路，是指由三相電源、三相輸電線路和三相負載組成的電路，如下圖1-1所示，這三相按順序分別為A相(U相)、B相(V相)、C相(W相)。而“三相”就是指電源有三個輸出端，每個輸出端對應一個輸出電壓。
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??圖1-1
??圖1-1所示的三相電源采用星形接法，三相負載采用三角形接法。所謂星形接法和三角形接法，如下圖1-2所示，星形接法(星接)，是指三個相的一端連接在一起形成公共端，這個公共端被稱為中性點，用字母“N”標識。星形接法狀似字母Y，又稱為Y形接法。三角形接法是指三個相首尾相連，狀似三角形，稱為△接法。
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??圖1-2
??理想三相電源的輸出電壓是對稱的，其輸出的三個電壓是幅值(大小)相等、頻率相同、初相角依次相差120°的正弦量，如下圖1-3所示，在初相位上，A相超前B相120°，B相超前C相120°，C相又超前A相120°。所謂“超前”、“滯后”，我們可以這樣看：圖1-3中，時間沿著橫軸走，隨著時間的變化，A相電壓最先達到最大值，隨后是B相、C相，誰在前(左)誰超前，誰在后(右)誰滯后。
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??圖1-3
??三相電源的輸出電壓是每個端子的電壓，而電壓是指兩點之間的電位差，顯然，在星形接法中，如圖1-1所示，這個輸出端子的電壓其實是指輸出端子與中性點之間的電位差，這也是相電壓。
??二、相電壓與線電壓的定義
??三相電路中，三相電源和三相負載中每一相的電壓稱為相電壓，流經每一相的電流稱為相電流;各輸電線的線端之間的電壓，稱為線電壓，流經輸電線路的電流稱為線電流，如下圖1-4所示。顯然，相電壓和相電流都是基于電源和負載的，而線電壓和線電流是基于輸電線路的。
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??圖1-4
??在圖1-4中，三相電源和三相負載都采用星形接法，此時的相電壓都是輸電線線端與中性點之間的電壓，例如，電源側的三相發電機或三相變壓器中每一相繞組的電壓uA 、uB 、uB ，負載側三相電動機中每相定子線圈的電壓uU 、uV 、uW ，又或者單相線路中負載的電壓(你家里火線的電壓)，這些電壓都是指輸電線端與中性點之間的電壓。
??從圖1-4也可以看到，此時線電流是等于相電流的，因為流經每一相電源和負載的電流與輸電線路是串聯關系。
??同理，在三角形接法中，相電壓等于線電壓，但相電流不等于線電流。如圖1-5所示，我們以三相電源為例，相電壓uA 和線電壓uAB 都是指AB兩點之間的電位差。線電流iA 等于C相電流iCA 減去A相電流iAB 。
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??圖1-5
??根據相電壓和線電壓的定義，可以發現，相電壓和線電壓的關系與三相電源、三相負載的連接方式有關。當采用三角形接法時，如圖1-5所示，相電壓等于線電壓;采用星形接法時，如圖1-4所示，線電壓uAB =uA -uB ，這個很好理解，AB兩點的電壓等于A點電位減去B點電位，設中性點電位為0V，那么電壓uA 就等于A點電位φA 減去中性點電位，即uA =φA -0=φA ，A點電位就等于A相電壓，同理B點電位也等于uB ，AB兩點電位差就等于A相電壓減去B相電壓。
??知道了什么是相電壓和線電壓后，我們具體看一下它們在星接情況下的具體關系吧。
??三、相電壓和線電壓的關系
??這里的相電壓和線電壓的關系，是指星接情況下兩者的相位和大小關系。因為角接方式中，相電壓等于線電壓，這沒什么好說的。
??為了更方便表示，我們以相量圖為例進行講解。而相量，我在此不再展開分析，因為這又是另一個知識點了，不理解的可以把它當作數學中的向量，因為相量和向量都是指具有大小和方向的量，但相量用于表示交流電路中的正弦量，而向量用于數學分析。
??1、相量表示的相電壓
??下圖1-6所示為三個相電壓的相量，它們用三條帶箭頭的線段表示，符號為各自電壓字母加“ · ”。在相量圖中，橫軸正半周對應角度為0°，按逆時針旋轉，角度變大，例如縱軸正半軸對應90°角，順時針旋轉，角度變小，例如縱軸負半軸對應角度為-90° 。而相量的長度表示其大小，也就是說，長度越長，該相量的值就越大，長度相等的兩個相量，表示它們的大小相等。
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??圖1-6
??簡單了解了相量的表示后，圖1-6所示的三個相電壓就一目了然了。此時A相電壓相量初相角為0°，B相滯后A相120°，在圖中表示為順時針旋轉120°，同理C相電壓相量超前A相電壓120°，逆時針旋轉120°。三個相電壓對稱，大小相等，例如220V的三個相電壓，長度均為220。
??2、相量表示的線電壓
??我們以線電壓UAB 為例，前文說到，線電壓UAB 是等于相電壓UA減去UB 的，在相量圖上，兩個相量的相減，就相當于它們的箭頭相連，指向有減數指向被減數，如下圖1-7所示的紫色線段，箭頭指向UA ，因為UA 是被減數。
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??圖1-7
??在這里我要說明一點，在相量的坐標平面中，相量是可以隨便平移的，只要不改變這些相量的方向和長度，那么這個相量就不變，隨你把它移到平面的任何地方，例如圖1-7所示的線電壓UAB ，可以把它放在AB電壓的箭頭之間，也可以把它的起點移到坐標中心點。
??相量可以平移這點大大方便了我們對相量的計算，因為我們只需要知道這些相量與橫軸正方向的夾角和其長度，就相當于知道了這個相量的輻角和大小。
??3、基于相量表示的線電壓計算
??從第2點出發，求某個相量就是求它與橫軸正方向的夾角和它的長度，結合三個相電壓的特點，運用三角函數的知識，我們可以很快求解出線電壓的大小和方向。
??如下圖1-8所示，AB相電壓夾角為120°，且兩個相電壓大小相等，它們的長度都是220，換言之，由AB兩個相電壓頂點A、B和原點O(中線點)組成的三角形為等腰三角形，作出該等腰三角形的高，如圖1-8中的藍色線段所示，在等腰三角形中，頂角作的高也是頂角的角平分線，即A相電壓與高的夾角為60度，垂點也是底邊的中點。
??圖1-8
??顯然，點P是線電壓UAB 的平分點，如圖1-8所示，作出等腰三角形的高后，在直角三角形OAP中，相電壓UA 作為斜邊，根據勾股定理，求出線段PA的長度，乘以2就可以求出線電壓UAB 的長度如圖1-8所示，恰好為相電壓的根號3倍，即UAB =220√3≈380V，角度超前A相電壓30°。
??綜上，在星形接法中，若三相電壓對稱，線電壓大小為相電壓的根號三倍，角度超前對應相電壓30°，即當相電壓UA =UB =UC =220V時，線電壓UAB =220√3 V，且超前UA 角度30°;線電壓UBC =220√3 V，且超前UB 角度30°;線電壓UCA =220√3 V，且超前UC 角度30°。
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