如何连接三相负载：星形连接和三角形连接

三相负载即为三相电源的负载，三相电路的负载由三部分组成，其中每一部分称为一相负载。若三相负载具有相同的阻抗，则称为对称三相负载，如三相电动机、三相变压器等；若三相负载具有不同的阻抗，则称为不对称三相负载，如由三个单相照明电路组成的三相负载。

三相负载的连接

三相负载根据其连接方式不同，分成星形连接和三角形连接两种，下面分别加以讨论。

三相负载连接必须依照两个原则：遵照电源电压等于负载额定电压的原则；对于不对称三相负载，应该尽可能将其均衡地接在三相电源上。

（一）三相负载的星形（Y）连接

在图2-41（a）所示，将三相负载的一端连接到一个公共端点上，负载的另一端分别接到三相电源的三个相线上，此种连接成为星形连接。负载的公共端点称为负载的中性点，用N′表示。若将负载的中性点与电源的中性点连接，就可以构成三相四线制电路，而负载中性点与电源中性点的连线NN′称为中性线，两点间的电压称为中性点电压。若负载中性点与电源中性点无中性线连接，构成三相三线制电路。

1.三相四线制电路

在三相四线制电路中中性线的阻抗远远小于负载的阻抗，可以忽略不计，中性点电压近似为零。根据KVL可得，各相负载的电压就等于该相电源的相电压。

如图2-41所示，流过每相负载的电流称为相电流，其表达式为

通过端线的电流称为线电流。显然在三相负载连接成星形的电路中，某相负载的相电流就是对应的线电流，即线电流和相电流相等。

图2-41　三相四线制电路及电压、电流相量图

通过中性线的电流称为中线电流，用IN表示。流过中线电流根据KVL定律可知

三相负载可以分为两种：三相对称负载和三相不对称负载。但是不论负载是否对称，在三相四线制电路中，负载端的电压总是对称的，这是三相四线制电路的一个重要特点。因为三相四线制电路中性线的存在，可以将对称的三相电源直接加在三相负载上。

（1）三相对称负载。

在三相电源对称系统中，如果负载的复阻抗相等，则负载阻抗ZU=ZV=ZW=Z，因此流过负载端线的相电流大小相等，相位上依照相序关系相差120°，是对称的正弦量，即

因此，中性线电流为

式（2-67）和（2-68）表明，在三相对称负载中，三相负载的相电流和线电流对称，流过中性线的电流为零，电源中性点和负载中性点电位相同，因此在对称三相四线制的电路中可去掉中线。在对称三相电路中，进行电流计算时只需算出一相的电流，再根据对称性求出另外两相的电流。

在进行计算星形连接的电路时，可以用到以下关系式，即

式中，IL、UL为线电流、线电压；IP、UP为相电流、相电压。

（2）三相不对称负载。

在实践中，经常有三相负载不对称的情况。为了保证负载能正常工作，在低压配电系统中，通常采用三相四线制。要求接入的中线阻抗接近于零，即N0Z≈　，来保证三相负载中性点与三相电源中性点的电压UNN′≈0。

在三相负载不对称，而三相电源对称的电路中，由于中性线的存在，加在负载上的电压对称，使得各相负载相互独立，负载的工作状态正常。三相负载不对称，使得三相电流也不对称，中性线电流≠0。(www.xing528.com)

通过以上分析，如果三相负载不对称，中性线中就会有电流通过，此时中性线不能除去，否则会造成负载上三相电压严重不对称，使负载相关设备不能正常工作。中性线的作用是将负载的中点与电源的中点相连，保证负载的三相电压对称。为了避免中性线的断开，在中性线上是不允许接入开关和熔断器的。

例2-24　三相四线制电路中，星形负载各相阻抗分别为ZU=8+j6 Ω，ZV=6-j8 Ω，ZW=5 Ω，电源线电压为380 V，求各相电流。

解：设电源为星形连接，则相电压为

2.三相三线制电路

如图2-42所示为三相三线制电路，电源和负载都为星形连接，中性点之间的电压为

图2-42　三相三线制电路

若负载为对称负载时，令，则

可见，负载对称时，中性点的电压为零，即负载中性点与电源中性点等电位。U、V、W三相负载的电压为该相电源的电压，与三相四线制的情况相同，因此，U、V、W三相的电流也对称，即各相负载端相电流的大小相等，相位互差120°。

若负载不对称时，则中性点之间的电压不等于零。

（二）三相负载的三角形（△）连接

图2-43（a）所示为负载的三角形连接电路，U、V、W三相负载都直接接在相应的两根火线之间，U、V、W三相负载的相电压为电源的线电压。这时不论负载是否对称，负载的相电压总是对称的，即

负载三角形连接时，负载的相电流为

各相负载的相电压与相电流之间的相位差为对应相的阻抗角，即

式中，φI为各相负载相电流的相角；φU为各相负载所加电压的相角；φZ为各相负载的阻抗角。

负载的线电流可以写成为

图2-43　负载的三角形连接及电压、电流相量图

1.若三相负载对称时，及

则各相负载的相电流为

由上式可知，负载三角形连接时，如果负载对称，则各相负载的相电流是对称的，如图2-43（b）所示。

此时的三相负载的线电流与相电流的关系为

可见，此时三相线电流也是对称的。线电流与相电流的关系：线电流的相位滞后相应相电流30°；线电流的有效值为相应相电流有效值的倍。