5.2.2 三相负载的连接

5.2.2 三相负载的连接

在三相电路中,通常把三相负载连接成星形或者三角形两种形式。

1.三相负载星形连接

把三相负载的一端与电源三根相线相连接,另一端连在一起(连接点用N′表示,N′称为负载的中性点,与电源的中性点相接),如图5.2.1所示,称为三相负载的星形连接。把这种具有三条相线、一条中性线的供电系统称为三相四线制供电系统,如果不接中性线NN′的供电系统称为三相三线制供电系统。

三相负载星形连接

图5.2.1 三相负载星形连接

1)相电压和线电压

由图5.2.1可以看出,若忽略线路阻抗,三相负载的线电压就是电源的线电压,三相负载的相电压就是电源的相电压,所以,负载星形连接情况下,负载的线电压是相电压的倍,即

2)相电流和线电流

每相负载中通过的电流即为相电流,用Ip表示;相线中通过的电流即为线电流,用Il表示。负载星形连接时,相线中的电流同时也流过各相负载,所以有线电流等于相电流,即

图5.2.1中,设,则相电流和相电流为

各相负载上的相电压和相电流的相位差为

3)中性线电流

根据KCL,由图5.2.1可计算得到中性线中的电流,即

当三相负载对称时,iU、iV、iW为一组对称正弦电流,则有iU+iV+iW=0,即中性电流为零,电源中性点N与负载中性点N′为等电位点,故可将中性线去掉,而成为三相三线制供电系统。此时,虽然没有中性线,但各相负载上仍然可以得到对称的三相交流电压,各相负载仍可以在额定电压下工作。如三相电动机即为三相对称负载,所以在供电的时候可以去掉中性线。

如果三相负载不对称,中性线中就会有电流流过,此时中性线不能去掉,否则会使负载上的三相电压严重不对称,导致用电设备不能正常工作。

2.三相负载三角形连接

如图5.2.2所示,把三相负载各端首尾依次相连,引出三根线与三相电源连接,称为三相负载的三角形连接。

图5.2.2 三相负载的三角形连接

1)相电压和线电压

由图5.2.2可知,若忽略线路上的阻抗,三相负载上的相电压就等于电源的线电压。所以,三角形负载上的线电压和相电压相等,即

2)相电流和线电流

负载三角形连接时,由图5.2.2可知,相电流为

,则各相负载上电压与电流的相位差为

三相负载三角形连接

根据KCL,线电流和各相电流的关系为

当三相负载对称时,三个相电流为一组对称正弦量,其相量关系如图5.2.3所示。由此可见,三个线电流也是一组对称正弦量,且线电流Il等于相电流Ip倍(由相量图中的几何关系可以得到),即

图5.2.3 三相负载三角形连接时线电流和相电流的相量关系

其相位关系为:线电流滞后于对应的相电流30°。

需要注意的是:负载采用何种方式进行连接,是由负载的额定电压决定的。当负载额定电压等于电源相电压时,负载采用星形连接;当负载额定电压等于电源线电压时,采用三角形连接。