三相交流电源的连接方法详解

在电力工程中，三相交流电源的3个绕组都是连接起来向负载供电的，通常三相电源的连接方式有两种：一种是星形（Y）连接；另一种是三角形（△）连接。

1.三相电源的星形（Y）连接

1）相关名词

将三相交流发电机绕组的3个末端U2、V2、W2连接在一起，形成一个公共点N，从首端U1、V1、W1分别引出3根导线作为输出端，这种连接方式称为三相电源的星形（Y）连接，如图7－3所示。

在三相电源的星形连接中，三相绕组末端的连接点N称为电源的中性点或零点，从中性点引出的导线称为中性线或零线，中性线通常和大地相接，故中性线又俗称地线。从三相绕组首端U1、V1、W1引出的导线称为端线或相线，俗称火线。三相电源的这种供电方式称为三相四线制。电力系统的低压配电线路大都采用三相四线制。

图7－3　三相电源的星形（Y）连接

三相电源任意端线（或相线）与中性线间的电压称为电源相电压，用uUN、uVN、uWN或用表示，常以uUN作为参考电压，且各相电压的正方向规定从绕组的首端指向末端，即分别由相线U、V、W指向中性线N，如图7－3所示。

端线与端线之间的电压称为线电压，用uUV、uVW、uWU表示。规定线电压的方向分别是由U线指向V线，V线指向W线，W线指向U线。

由于电源是对称三相电源，所以一般用UP表示相电压，UL表示线电压，工程上三相电压一般是指线电压。

2）线电压与相电压的关系

根据基尔霍夫电压定律可得

由此可知，三相对称电源作星形连接时，3个相电压对称，3个线电压也是对称的，且线电压的有效值UL是相电压有效值UP的倍，即UL＝UP。在相位方面，3个线电压分别超前对应的相电压30°。对称三相电源星形连接的相量关系如图7－4所示，根据相量图也可以看出线电压与相电压之间的关系。

根据以上分析可知，三相对称电源星形连接时可提供两种电压，即线电压和相电压，于是在实际应用中三相电源星形连接的供电方式有两种，即三相四线制和三相三线制供电方式。例如，在照明系统一般用三相四线制供电，动力系统用三相三线制供电。实际生活中常用三相电源的线电压是380V，相电压是220V，表示为380V/220V。

2.三相电源的三角形（△）连接

图7－4　三相电源星形连接的相量图

将交流发电机的三相绕组依次首尾相连，即将绕组的3个始端和3个末端分别按U1与W2、V1与U2、W1与V2相连接，构成一个回路，并从连接点处分别引出3根输电线，这种连接方法称为三相电源的三角形（△）连接，如图7－5所示。

由图7－5可以看出，三相电源三角形连接时采用三相三线制，且线电压与相电压相同，给负载只能提供一种电压，即

其对应的相量图如图7－6所示。

图7－5　三相电源的三角形连接

图7－6　三相电源三角形连接的相量图

因为三相电源作三角形连接时，三相绕组连接成一个闭合的回路，于是有(https://www.xing528.com)

所以空载时，闭合回路内没有电流。必须注意，电源三角形连接时，如果三相绕组中任何一相绕组接反，3个相电压之和将不为零，其对应相量图如图7－7所示，则

由于三相绕组阻抗很小，将在绕组闭合回路中产生很大的环流而烧坏绕组，造成严重后果。所以，三相电源作三角形连接时，为避免相线接错，常先将绕组接成一个开口三角形，如图7－8所示，在开口处接一电压表进行检测，若测出电压为零时说明接线正确，再接成封闭三角形。

图7－7　三相绕组的一相接反连接

图7－8　开口三角形的电压检测电路

由以上分析可知，三相对称电源三角形连接时没有中性点，只可提供一种电压，供电方式只能采用三相三线制方式。

例7－1　一台异步发电机三相绕组星形连接，向外输出对称三相电源，若U相绕组线电压为请写出其他两相绕组线电压和相电压分别为多少？

电路分析1：由于异步发电机输出的是对称三相电源，在未指明情况下都是正相序，则根据对称三相电源的定义，可直接写出其他两相的线电压；又由于是星形连接，根据其相电压与线电压的大小和相位关系可直接得出各相电压。

解：根据对称三相电源的定义，可写出其他两个线电压分别为

根据星形连接相电压与线电压的关系，可以写出对应的相电压为

根据对称关系，可写出其他两个相电压分别为

练一练：

解题微课

从上面的例题和练一练可以看出，无论是三角形连接还是星形连接，对称三相电源的相电压对称，线电压也对称；星形连接时线电压大小是相电压的倍，相位超前对应相电压30°；三角形连接时没有中性点，线电压与相电压相等。

课后思考

（1）什么是对称三相电源？它有何特点？试写出它们的解析式，并绘制波形图和相量图。

（2）什么是相序？在工业生产中用何仪器可以对电源的相序进行检测？

（3）三相发电机（或变压器）绕组怎样正确连接成三角形？其中一相接反会造成什么后果？