如何优化电源输出端口的相电压和线电压？

如图6-7所示，在三相电路中，相线与中性线之间的电压称为相电压，三个相电压分别用U_U、U_V、UW表示，其瞬时值用u_U、u_V、u_W表示。任意两条相线之间的电压称为线电压，三个线电压分别用U_UV、U_VW、U_WU表示，其瞬时值用u_UV、u_VW、u_WU表示。

图6-7 三相四线制电源电压

a）三相四线制电源 b）相电压与线电压关系相量图

由图6-7a可知，三线四线制供电系统可以输送两种电压，即相电压和线电压。在发电机内阻可以忽略的情况下，相电压在数值上与各相绕组的电动势相等。各相电压之间的相位差也是120°。因此，对称三相电源的相电压也是对称的。

由图6-7b可知，三相四线制电源相电压和线电压的瞬时值有以下关系

u_UV=u_U-u_V

u_VW=u_V-u_W

u_WU=u_W-u_U

它们的有效值关系为

由图6-7b还可知，线电压比相应的相电压超前30°。如线电压U_UV比相电压U_U超前30°，线电压U_VW比相电压U_V超前30°，线电压U_WU比相电压U_W超前30°。也就是说，三个线电压彼此相位差也是120°。因此，对称三相电源的线电压也是对称的。

在星形联结的对称三相电源中，一般可用U_L表示线电压，用U_P表示相电压。线电压与相电压之间的数量关系可以写成

如图6-8所示为绕组做三角形联结的三相电源。由于电路只有三条端线，没有中性线，所以线电压就是相应的相电压，即

U_UV=U_Uu_UV=u_U

U_VW=U_V 或 u_VW=u_V

U_WU=U_Wu_WU=u_W

图6-8 三角形联结的三相电源的电压

在三角形联结的对称三相电源中，线电压与相电压之间的数量关系可以写成

U_L=U_P

由图6-8可以看到，这种电源的三相绕组会形成一个闭合回路，如果三个绕组对称，三相电源的电压之和等于零，即u_U+u_V+u_W=0，回路中就不会有电流。但三相发电设备在制造时总会存在微小的不对称，就会引起环流。特别是当某相电源绕组接反时，环流会很大，以致烧毁绕组，这是绝对不允许的。同样，这种电源对三相负载的对称性（将在下节介绍）也有严格的要求，因此发电机一般不采用三角形联结，而是采用星形联结。本书以后提及的三相电源均指星形联结的三相电源，不再说明。(www.xing528.com)

在我国，低压配电（民用电）的线电压为380V，相电压为220V。

特别需要注意的是，在工业用电系统中，如果只引出三根导线，那么就都是相线（没有中性线），肯定是三相三线制，这时所说的三相电压大小均指线电压U_L，即380V。而民用电源则需要引出中性线，所说的电压大小均指相电压U_P，即220V。

为了确保安全用电，提倡采用三相五线制。它是在三相四线制的基础上，将零线的两个作用（将在下节介绍）分开，即一根线作为工作零线（N），另外用一根线专作保护零线（PE），如图6-9所示。所谓五线是指三根相线、一根工作零线和一根保护零线。工作零线N可能会有电流通过，而保护零线PE没有电流，不带电，这样的供电方式称为三相五线制，其标准导线颜色为：U线为黄色，V线为绿色，W线为红色，N线为淡蓝色，PE线为黄绿色。

图6-9 三相五线制电源

【例6-1】已知发电机三相绕组产生的电动势大小均为E=220V，试求：

1）三相电源为形联结时的相电压与线电压；

2）三相电源为△形联结时的相电压与线电压。

解：

1）当三相电源为形联结时：

相电压U_P=E=220V，

线电压U_L=3U_P=380V。

2）当三相电源为△形联结时：

相电压U_P=E=220V，

线电压U_L=U_P=220V。

实训与思考2

◆如图6-10a所示为某配电柜三相电源输出端口，在老师的带领下，去实地分辨配电柜中U相、V相、W相、N线这些端口。

◆测量如图6-10b所示插座上的线电压和相电压，测量结果是线电压为，相电压为。

图6-10 三相电源实验

a）三相电源输出端口 b）三相电源输出电压的测量