交流电(简称AC)一般是指大小和方向会随时间做周期性变化的电流,那么我们将交流电通过的电路称为交流电路。在实际使用中由于交流电随时间作周期变化,所以在交流电路中使用的电子元器件不仅有电阻器而且有电容器、电感器等。
交流电的电流大小、方向会随时间作有规律周期变化,交流发电机可以产生单相和三相交流电压。
1.单相交流电
单相交流电是以一个交变电动势作为电源的电力系统,在单相交流电路中,只具有单一的交流电压,其电流和电压都是按一定的频率随时间变化。
下面介绍单相交流电的产生。如图1-9所示,在单相交流发电机中,只有一个线圈绕制在铁心上构成定子,转子是永磁体,当其内部的定子和线圈为一组时,它所产生的感应电动势(电压)也为一组,由两条线进行传输,这种电源就是单相电源。
交流发电机的基本结构及电动势的波形如图1-10所示。转子是由永磁体构成的,当水轮机或汽轮机带动发电机转子旋转时,转子磁极旋转,会对定子线圈辐射磁场,磁力线切割定子线圈,定子线圈中便会产生感应电动势,转子磁极转动一周就会使定子线圈产生相应的电动势(电压)。
由于感应电动势的强弱与感应磁场的强度成正比,感应电动势的极性也与感应磁场的极性相对应,因此定子线圈所受到的感应磁场是正反向交替周期性变化的。转子磁极匀速转动时,感应磁场是按正弦规律变化的,因此发电机输出的电动势为正弦波形。
图1-9 单相交流电的产生
图1-10 交流发电机的基本结构及电动势的波形(www.daowen.com)
单相交流电(即交流220V市电)普遍用于人们的日常生活和生产中,多做照明用和家庭用电。
2.三相交流电
三相交流电是三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°的交流电路组成的一种电力系统,与单相交流电相比,三相交流电应用更为广泛,在发电、输配电以及电能转换为机械能方面都有明显的优势。
通常,三相交流电是由三相交流发电动机产生的,如图1-11所示。在定子槽内放置着三个结构相同的定子绕组A、B、C,这些绕组在空间互隔120°角。转子旋转时,其磁场在空间按正弦规律变化,当转子由水轮机或汽轮机带动以角速度ω等速地顺时针方向旋转时,在三个定子绕组中,就产生频率相同、幅值相等、相位上互差120°的三个正弦电动势,这样就形成了对称三相电动势。
图1-11 三相交流发电动机示意图
大部分工业和大功率电力设备都需要三相电压。三相电源供电系统可以分为三个单相电源供电系统。实际上,住宅用电的供给是从三相配电系统中抽取其中的某一相作为电源。三相交流电路中,相线与零线之间的电压为220V,而相线与相线之间的电压为380V,如图1-12所示。
图1-12 三相交流电路的电压
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