一文读懂三相电

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一、初识三相电

  三相交流电源,是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源,三相交流电的用途很多,工业中大部分的交流用电设备,例如电动机,都采用三相交流电。而在日常生活中,多使用单相电源,也称为照明电。当采用照明电供 电时,使用三相电其中的一相给用电设备供电,例如家用电器,而另外一根线是三相四线之中的第四根线,也就是其中的零线,该零线从三相电的中性点引出。

二、发电原理

交流发电机的原理是:在这里插入图片描述
  在发电机内部有一个由发动机带动的转子(旋转磁场)。磁场外有一个子绕组,绕组有3组线圈(三相绕组),三相绕组彼此相隔120°电角。当转子旋转时,旋转磁场使固定的定子绕组切割磁力线(或者说使电动势绕组中通过的磁通量发生变化)而产生电动线圈所能产生的电动势的大小,和线圈通量的强弱、磁极的旋转速度成正比。 把3组线圈以(120°)进行配置,就可以得到互差120°的相同电压、相同频率的三相交流电。

三、负载接线方法

分为三角形接法(符号△)和星形接法(又称Y形接法,符号Y)。在这里插入图片描述

  1、将各负载的尾端与中性线N相接,各负载头端分别与相线相接就构成星形连接。在电工技术中,我们将负载接成单相220V电压的形式,比如220V的照明灯、单相电动机、单相电炉等。用电设备都以星形接法接入电路中,应考虑将设备均匀分布于三相电源的相线上,保持三相负载平衡分布。若不这样,断路器可能会跳闸断开,以示负载不平衡,初次操作的电工人员应注意这点。
  2、所谓负载的三角形(△)连接,就是将三相负载中的相的头与另一相的尾相接。这种接法的负载,三个相电流,三个线电流均为数值相等、相位互差120°的三相对称电流,并且线电流等于倍的相电流。

四、接线注意事项

  1、电表的负荷,可运用选配不同变比的电感线圈达到使用要求。比如规格为3x1(2)A的电表配电感线圈使用,选电感线圈变比为1:50,则每相能承载的最大额定电流为100A。

  2、根据规定,380V的民用电源的中性线是不应在进户端接地的。如果在变压器端接地,这个接地是考虑到不能因悬浮电位导致高于电源电压的电位,用户端的接地与变压器端的接地在大地中存在一定电阻。供电方式是一根火线和一根零线即中性点引出线构成回路,在单相三芯的电源插孔中还接有一根接地线。

五、与单相电源区别

一、电压不同

1、单相电:220伏电压。
2、三相电:a.b.c之间的380v的相间电压。

二、性质不同
1、单相电:一根相线(俗称火线)和一根零线构成的电能输送形式,必要时会有第三根线(地线),用来防止触电。
2、三相电:由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源。

六、线性分类

零线(N)
  零线亦称“中性线”。三相电路中,零线是由星型连接的中性点引出的线路,零线上的电压为零;不对称三相电路中,由于接触电阻的存在,零线上的电压通常不为零。

地线(PE)
  地线是用来将电流引入大地的导线;电气设备漏电或电压过高时,电流通过地线进入大地。

1.供电地线
  从变压器中性点接地后引出主干线,根据标准每间隔20~30m重复接地,在电路中起安全保护作用。在漏电的情况下,用电者和地线形成了一个并联电路,由于地线的电阻比较小,电流会迅速流入大地,可使用电者避免因触电而导致伤残。

2.电路地线
  在电路设计时,主要是防止干扰与提高无线电波的辐射效率。地线被广泛作为电位的参考点,为整个电路提供一个基准电位。此时,地线未必与真正的大地相连,而往往与输入电源线的一根相连(通常是零线),其电位也与大地电位无关。

三相四线制
  在低压配电网中,输电线路一般采用三相四线制,其中三条线路分别代表A,B,C三相,另一条是中性线N(区别于零线,在进入用户的单相输电线路中,有两条线,一条我们称为火线,另一条我们称为零线,零线正常情况下要通过电流以构成单相线路中电流的回路,而三相系统中,三相自成回路,正常情况下中性线是无电流的),故称三相四线制。
  在三相四线制的供电系统中,如果零线接地不好或者接地端断了,其后果是在三相负载不平衡时使零线的电位不等于0,也就是说中性点发生偏移。具体零线电位多少与三相负载不平衡度有关,越不平衡,中性点偏移就越大,零线的电位就越高。零线电位偏移后三相的相电压一般就不是220V了。有的相可能超过220V,有的相则可能低于220V。 当中性点偏移量太大,三相的相电压增加的相就可能使其用电电器烧毁,三相的相电压减少的相就可能使其用电电器不能工作。零线的电位升高后,达到一定的值时触地线将会造成触电事故危险。
  有的场合也可以用来进行零序电流检测,以便进行三相供电平衡的监控。

三相五线制
  三相五线制是指A、B、C、N和PE线,其中,PE线是保护地线,也叫安全线,是专门用于接到诸如设备外壳等保证用电安全之用的。PE线在供电变压器侧和N线接到一起,但进入用户侧后绝不能当作零线使用,否则,发生混乱后就与三相四线制无异了。但是,由于这种混乱容易让人丧失警惕,可能在实际中更加容易发生触电事故。

七、三相电转220v标准接法

  1、三相中任意一相与零线都可以分出来组成单相照明。 三相四线中三根相线(粗),一跟零线(细)!其中任两跟相线间是380V,任何一跟相线和零线间是220V,家中用的照明等民用电就是接一跟相线和零线!不用变压器直接接就行!

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  2、电机380V转220V接法:380V的电机必须是Y接法,改成220V后的电机是△接法。改接前后功率和电流都不变。

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  3、380V变220V变压器是为适应我国单相电网而产生的现代电气工业品,380V变压器可以转换各种电压去迎合国外进口机械设备。特别适合进口设备使用(380V进→220V出、380V进→任何电压输出、220V进→任何电压输出)规格1KVA~1000KVA之间,SG、DG系列干式隔离变压器广泛适用于交流50~60HZ,输入、输出电压不超过500V的各种三相供电场合。广泛适用于交流50、60HZ,输入、输出电压不超过500V的各种供电场合。

  产品的各种输入、输出,电压高低,联接组别,调节抽头位置,绕组容量分配,次级绕组配备,是否要求带外壳等,均根据用户的要求进行精心的设计与制造。

  定义: 以三相发电机作为电源,称为三相电源; 以三相电源供电的电路,称为三相电路; 相与中性线之间称为 相电压,电压是220V。

220是目前我国居民最常用的标准电压的有效值(我们常用的各种家用用电器上所标注的电压值220V即为有效值)。

八、配置测量设备

  在线数一定(N)时,要求N-1个功率表测量整体电能质量,如功率。必须确保拥有足够数量的通道,且正确连接。

  现代多通道功率分析仪将使用相应的内置公式,直接计算整体电能质量,如瓦特、伏特、安培、伏安和功率因数。公式根据布线配置选择,因此设置布线对获得良好的总功率测量至关重要。拥有矢量功能的功率分析仪还将把相电压(或Y形)分量转换成线电压(或三角形)分量。只能使用因数√3,实现系统间转换,或对均衡线性系统上只有一个功率表的测量定标。

  了解布线配置、正确进行连接对功率测量至关重要。熟悉常用的布线系统,记住布朗德尔定理,将帮助你获得相应的连接以及可以依赖的结果。
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九、三相交流电的相序

  所谓相序,是指三相交流电在某一确定时间内到达最大值时,相位排列的先后顺序。相序一般分为正相序、负相序和零相序。平时所说的正相序(即顺相序)为U-V-W或V-W-U或W-U-V,也就是表示U相超前V相120°,V相超前W相120°,W相又超前U相120°;反之称为负相序或逆相序,如U-W-V。实际工作中,一台三相异步电动机按U-V-W正相序接入三相电源后,当调节电动机反转时,只要任意调换电动机三相电源的两个接线端即可,即无论接成V-U-W或U-W-V或W-V-U,均可使电动机改接成反转。

  由于三相交流电在相位上彼此相差120°,因此,无论是电流、电压,还是电动势,只要三相对称,则任一瞬间的矢量和都等于零。运行中的三相异步电动机,如果用钳形电流表分别测量3根导线的电流应相等,即Iu=Iv=Iw;若同时测量3根导线的电流应等于零,即矢量和等于零,Iu+Iv+Iw=0。岩用钳形电流表同时测量三相异步电动机两根(U相和V相)导线的电流应等于第三相(W相)电流,即 Iu+Iv=-Iw。

三相交流电的相序在很多情况下是不允许出现负相序的,如自动投入电容器柜、三相不间断供电电源(UPS)等,因此在实际工作中需要特别注意。

十、什么是三相交流电源

  答:由三个频率相同,振幅相等,相位依次互差120度电角度的交流电势组成的电源称为三相交流电源。它是由三相交流发电机产生的。日常生活中所用的单相交流电,实际上是由三相交流电的一相提供的,由单相发电机发出的单相交流电源现在已经很少采用。

十一、它和单相交流电比有何优点?

  三相交流电较单相交流电有很多优点,它在发电、输配电以及电能转换成机械能等方面都有明显的优越性。例如:制造三相发电机、变压器都较制造容量相同的单相发电机、变压器节省材料,而且构造简单,性能优良,又如,由同样材料所制造的三相电机,其容量比单相电机大50%,在输送同样功率的情况下,三相输电线较单相输电线可节省有色金属25%,而且电能损耗较单相输电时少。由于三相交流电有上述优点所以获得了广泛的应用。

十二、三相交流电动势的解析式

eu=Emsinωt
ev=Emsin(ωt-120°)
ew=Emsin(ωt+120°)

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