一、交流电简介
正弦交流电是一种随时间按照正弦函数规律变化的电压和电流形式。在这种电信号中,电压和电流的大小及方向均随时间持续变化,每个瞬间的电压(电动势)和电流值都各不相同。
正弦交流电压的基本公式为:
U=Umsin(ωt)
二、三相电详解
三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°的交流电路所构成的电力系统。为确保发电机的稳定运行,发电机通常配备三个绕组。尽管理论上发电的相数可以更高,但三相系统因其经济性,在世界各国被普遍用于发电和供电。目前,我国生产和配送的主要是三相交流电。
三相电的理想化公式如下:
对于A相:Ua=Umsin(ωt)
对于B相:Ub=Umsin(ωt+120°)
对于C相:Uc=Umsin(ωt-120°)
三、单相电阐释
单相电主要是指一根火线与一根零线。火线可以从三相电中的任意一相取得,而零线则是从三相电的中性点引出并接地。
中性点的电压关系为:由于单相电仅使用三相电中的一根火线,当其他两相火线上的用电设备增多时,电流会增大,压降也会变大,从而导致三相之间的不平衡。我们需要将中性点接入大地。虽然大地的电势为零,但地线存在电阻,从而产生电流及压降。为尽量使零线接近零电位,我们将中性线和地线连接在一起。
四、相电压与线电压的解释
线电压指的是多相供电系统中两线之间的电压,以三项为例,即是A、B、C三相引出线之间的电压。
相电压则是指三相电源或三相负载中每一相两端的电压。
五、星形接法解释
电机的星形接法是将各相绕组的尾端全部连接在一起,而首端则作为引出线,分别接上三根火线。这种接法能够有效地降低电机启动时的电流,从而保护电机。
以A绕组为例,假设其接入的是Ua,中性点在三相中和后的电压为零。那么在一相绕组中的电压即为线电压,其瞬时值与Ua相等。
为了更好地理解和应用,我们引入了有效值的概念。通过科学计算,我们知道正弦交流电的有效值是其峰值电压的特定倍数。
六、三角形接法详述
电机的三角形接法是将各相绕组依次首尾相连,并将每个连接点引出作为三相电的三个相线。此接法下,电机相电压等于线电压。
在三角形接法中,三相电的三根线的电压关系可参考向量示意图。我们可以通过分解向量来计算电机绕组中的电压。以A相绕组为例,其接了Ua和Ub,通过向量的运算,我们可以得到Uab的电压公式。
根据三角函数公式及前述公式中的峰值数据,我们可以推算出绕组中的电压有效值。
七、为何采用星三角接法
鼠笼式电机在启动时的电流通常是其额定电流的4到7倍。在刚接通电源时,启动电流最大。随着电机转速的升高,电流逐渐下降。通常认为当电机转速达到额定转速的70%时,启动过程结束。
由于电机绕组的阻值一定,所以接入电机绕组的电压越高,电流就越大。鉴于鼠笼式电机的启动电流特别大,我们在启动时采用星形接法来有效降低电流,保护电机。当电机的启动过程结束,再转换成三角形接法,使电机进入正常运转状态。