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6.1 三相电路及其连接

一.三相电源及其连接
   若三个电压源的电压的最大值相等,频率相同,相位互差120°,则此三个电压源的组合称为对称三相电压源,简称三相电源如图6.1所示。其正极性端标记为A,B,C,负极性端标记为X,Y,Z。每一个电压源称为一相,依次称为A相,B相,C相,其时域表示式为


(6.1)

其相量形式为


(6.2)

其波形和相量图如图6.2所示。

图6.1三相电源

由式(6.1)和式(6.2)可得

三相电压是由三相发电机提供的,由三个电源联合供电的体制称为三相制,而三个电源经过某一数值(例如过零值)的顺序称为相序。在三个电源表示为式(6.1)的情况下,相序为称为正序或顺序。如果相超前相120°,相超前相120°,这种相序称为反序或逆序。相序不同,将导致三相电动机的转动方向不同。


(a)                   (b)

图6.2对称三相电压波形和相量图

三相电源的连接有两种方式:星形连接与三角形连接。

星型连接就是将三个电压源的负极端X,Y,Z连接在一起而形成一个节点,记为N,称为中性点;而从三个电压源的正极端A,B,C向外引出三条线,称为端线,也称为火线,如图6.3所示。有时从中性点N还引出一根线,称为中线,也称“地线”。


图6.3三相电源星形连接图6.4对称星形电源线、相电压的关系

端线中的电流称为线电流,分别用,,表示,其参考方向如图中所示。端线A,B,C之间的电压称为线电压,分别记为,,。流过每相电源中的电流称为相电流。很显然,对于星型连接的三相电源,线电流与相电流为同一电流。中线中的电流用表示,称为中线电流。每一相电源的电压,,称为相电压。对称三相电源星型连接时,线电压与相电压的关系可直接从向量图得到,如图6-4所示。由图根据KVL可得

可见三个线电压,,也是对称的,其有效值为相电压有效值的倍,即U线=U相,其相位分别超前相应的相电压30°。

   将对称三相电压源的X与B连接在一起,Y与C连接在一起,Z与A连接在一起,再从A,B,C三端向外引出三条端线,即构成三相电源的三角形连接,如图6.5所示。显然,三角形连接时,其线电压与相电压为同一电压,即有

===

但线电流不等于相电流。

图6.5三相电源的三角形连接

·二.三相负载及连接

三相负载有两类:一类是由三个单相负载(如电灯,电烙铁)各自作为一相组成的;另一类是负载本身就是三相的,如三相电动机等。若每相负载的阻抗均相等,即===,则称为平衡三相负载,也称对称三相负载。

  三相负载也有两种连接方式:星型连接与三角形连接,分别如图6.6所示。图中的和引处线也分别称为中点和中线。三相负载相电压和相电流是指各阻抗的电压和电流。三相负载三个端子,,向外引出线中的电流成为负载的线电流;任意两个端子之间的电压则称为负载的线电压。

对称三相电源连成星形和三角形时的线电压和相电压的关系也适用于对称星形和三角形负载。如图6.6中所示。


图6.6三相负载的连接

·三.三相电路及其连接

用导线将三相电源和三相负载连接起来形成的电路称为三相电路。三相电源和三相负载都可以分别连接成星形和三角形,所以对称三相电路有4种:①Y-Y;②Y-△;③△-Y;④△-△。前者为电源连法,后者为负载连法;Y表示星形连接,△表示三角形连接。

值得提及的是,在Y-Y连接中,如把三相电源的中点和负载的中点用一条具有阻抗的中线连接起来,这种连接方式称为三相四线制方式,如图6.7所示。而其余连接均属三相三线制。

图6.7三相四线制电路