三相负载的连接方法优化建议：实现三相负载的连接方法

三相电路中，负载一般也是三相的，即由三个负载阻抗组成，每一个负载称为三相负载的一相。如果三个负载阻抗相同，则称为对称负载；否则称为不对称负载。三相负载也有星形（Y形）和三角形（△形）两种连接方式。

1.三相负载的星形连接

（1）连接方式。

在三相负载中，如果每相负载的阻抗均相等（电阻相等、电抗相等，而且性质相同），则称为三相对称负载，如图2.23所示。三相负载连接为星形（Y形）时，称为星形连接负载。如果每相负载不对称，应接成三相四线制；反之，当每相负载对称，则可连接成三相三线制。

（2）负载的线电压与相电压。

每相负载两端的电压称为负载的相电压。所以负载相电压等于电源的相电压，因为三相电源的三个相电压是对称的，所以负载的相电压也是对称的。

（3）负载的线电流与相电流。

在三相电路中，流过每条相线（端线）上的电流称为线电流，用iU、iV、iW，其参考方向是从电源指向负载，如图2.23所示，有效值用字母IL表示。流经每相负载的电流称为相电流，有效值用字母IP表示，在图2.24所示三相负载星形连接图中，可以看出，各相的线电流就等于该相的相电流。

图2.23　三相负载星形连接的电路

图2.24　三相四线制电路各相电压电流相量图

由相量形式的欧姆定律，可得各相的电流相量为

设三相负载的各相电阻分别为RU、RV、RW，电抗分别为XU、XV、XW，由阻抗三角形可推出各相阻抗ZU、ZV、ZW的值为

每相负载中的电流有效值为

每相负载的相电压和电流的相位差为

图2.24给出了各相电压、相电流及中线电流在一般情况下的相量图。中性线电流的有效值相量表达式为

当三相负载对称时，即ZU=ZV=ZW=Z，由于其三相电压对称，所以三相电流也对称，就有各相电流大小相等、频率相同、相位互差120° 的特点，即

三相负载星形连接，每相负载都串在相线上，相线和负载通过同一个电流，所以各相电流等于各线电流。

如果负载对称，则中线电流为零，可表示为

由于中线电流为零，有无中线并不影响电路，所以中线可省略，电路可采用三相三线制。

在不对称星形负载的三相电路，中性线电流为

不对称三相负载做星形连接时，必须采用三相四线制，即必须有中线。中线的作用是为不对称的三相负载提供对称的电源电压；也可为负载提供单相电源，使单相负载能正常工作；还可为负载提供一个工作接地端。所以，规定中线上不能接入熔断器或刀开关，而且还要经常定期检查、维修，避免事故发生。

例2.4　照明系统故障分析，如图2.25所示。试分析下列情况：

（1）U相短路：中性线未断时，求各相负载电压；

中性线断开时，求各相负载电压。

（2）U相断路：中性线未断时，求各相负载电压；

中性线断开时，求各相负载电压。

图2.25　例2.4的电路图

解（1）U相短路：

① 中性线未断。

此时U相短路电流很大，将U相熔断丝熔断，而V相和W相未受影响，其相电压仍为220V，正常工作。

② U相短路，中性线断开时。(www.xing528.com)

此时负载中性点N′即为U，因此负载各相电压为

此情况下，W相和V相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（220 V），这是不允许的。

（2）U相断路：

① 中性线未断。

V、W相灯仍承受220 V电压，正常工作。

② 中性线断开。

变为单相电路，如图2.26所示，由图2.26可求得

图2.26　例2.4图

结论：

① 不对称负载Y连接又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。

② 中线的作用：保证Y连接三相不对称负载的相电压对称。

③ 照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。

2.三相负载的三角形连接

三相负载的三角形连接，如图2.27所示。

图2.27　三相负载三角形连接的电路

（1）负载的线电压与相电压。

三角形连接的每相负载是接在两根相线之间，因此负载的相电压就是对称电源的线电压，则相电压与线电压相等。

（2）负载的线电流与相电流。

如图2.39所示电路中，规定三角形连接的负载相电流的参考方向与相电压的参考方向一致，用iUV、iVW、iWU表示，由KCL定律可知，线电流与相电流的关系为

用相量表示，则

每相负载的相电流相量为

当各相负载对称时，那么三相相电流是对称的，三相线电流也是对称的。作出线电流、相电流的相量图如图2.28所示，从相量图看线电流总是滞后对应相电流30°，大小关系有

图2.28　三相对称负载的三角形连接相量图

即

三相电动机绕组可以连接成星形，也可以连接成三角形，而照明负载一般都连接成星形（具有中性线）。

3.三相负载的连接原则

三相负载的连接应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的连接方式无关。

① 负载的额定电压=电源的线电压，应作△形连接。

②电源线电压，应作Y形连接。