图5-1　三相同步发电机

对称三相电路是由对称三相电源通过阻抗相同的输电线与对称的三相负载相连接而构成的。对称的三相负载是指三个负载的阻抗相等。对称三相电源是由三个同频率、等幅值、初相依次滞后120°的正弦电压源连接成星形或三角形形式的电源。对称三相电源通常由三相同步发电机产生，如图5-1 所示。三相同步发电机的工作过程见二维码5－1。

三相同步发电机定子（又称为电枢）铁心的内圆周，均匀散布着在空间布局互差120°的定子槽，槽内嵌着排列规律的三相对称绕组，也称为电枢绕组。三相同步发电机转子铁心上装有制成确定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在发电机的气隙中形成极性相间的散布磁场，称为励磁磁场。给发电机输入机械能，驱动转子旋转，极性相间的励磁磁场就会随转轴一起旋转，并顺次切割各相定子绕组。电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期变化的对称三相交变感应电压。通过引出线，即可作为对称的三相交流电源。

二维码5－1　三相同步发电机的工作过程

图5-2　三相电源电压

图5-1 中，三相发电机的三个电枢绕组分别标记为A－X、B－Y、C－Z，其中，A、B、C 被称为始端，X、Y、Z 三端被称为末端。对称三相电源的输出即发电机三个电枢绕组对应的感应电压uA、uB、uC，如图5-2 所示。

三相电压源依次被称为A 相、B 相、C 相，在实际工程应用中也被对应称为U 相、V相、W 相。三相电源的引出线被称为相线或端线，俗称火线，其对应电源导线外部的绝缘漆的颜色分别对应为黄、绿、红。对称三相电源的电压波形如图5-3 所示。

图5-3　对称三相电源电压波形

在图5-3 中，A 相电压为参考正弦量，初相φA为0°。因此同频率、等幅值、初相依次滞后120°的A、B、C 三相电源的电压瞬时值表达式为

当φA＝0°时，三相电源的电压瞬时值表达式可简化为

由式（5-1）可得A、B、C 三相电源的电压有效值相量式为

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考虑到A、B、C 三相电压有效值相量的模相等，辐角依次滞后120°，为了表达和计算的方便，可引入单位相量算子α，即

引入单位相量算子α 后，式（5-2）转换为

根据A、B、C 三相电源的电压有效值相量式，可绘出3 个电压相量对应的相量，如图5-4 所示。

根据式（5-2），直接对A、B、C 三相电压的有效值相量进行求和，或根据图5-4，通过相量作图法分析，得出的结论为

图5-4　对称三相电源电压有效值相量图

即

这是对称三相电源的显著特征。

注意：

①不同国家的对称三相电源的正弦量频率f 不同，中国为50 Hz，美国、日本、欧洲等国家为60 Hz。

②由图5-3 可知，A、B、C 三相电压依次到达峰值的顺序（称为相序）为“A→B→C→A”，即B 相比A 相滞后120°，C 相比A 相超前120°。此种相序称为正相序，简称正序，也称为顺序。

③若A、B、C 三相电压的有效值相量的空间布局变化为“A→C→B→A”，则C 相比A相滞后120°，B 相比A 相超前120°。这时的相序称为负相序，简称负序，也称为逆序。

④当A、B、C 三相电压同相时，称为零序。

正、负相序的实际工程应用意义：对称三相电源给三相电动机供电，更换相序可改变电动机的转向。