三相交流电源

第三章交流电路第五节三相负载的联结第五节三相负载的联结了解三相负载星形、三角形联结方式下线电压和相电压的关系及线电流、相电流和中性线电流的关系。掌握三相电功率的概念。理解中性线的作用。【教学目标】应知：

应会：会将三相负载联结知识应用于实际生活中的房间照明灯电路的设计与布线。

【教学重点】

星形、三角形联结方式下线电压和相电压的关系及线电流、相电流和中性线电流的关系。【教学难点】三相对称交流电的产生第五节三相负载的联结

三相负载不对称三相负载：不满足Z1=Z2

=

Z3

如由单相负载组成的三相负载对称三相负载：Z1=Z2=

Z3

如三相电动机1.三相负载分类单相负载：只需一相电源供电

照明负载、家用电器负载三相负载：需三相电源同时供电

三相电动机等三相负载的联接

三相负载也有Y和两种接法，至于采用哪种方法，要根据负载的额定电压和电源电压确定。三相负载连接原则

(1)电源提供的电压=负载的额定电压；

(2)单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。L1L2电源L3保险丝三相四线制380/220伏N

额定相电压为220伏的单相负载

额定线电压为380伏的三相负载第五节三相负载的联结1.三相负载的星形（Y）联结三相负载的星形（Y）联结

（1）电路[动画演示]：三相负载的星形联结

第五节三相负载的联结（2）概念A.相电流——通过每相负载的电流

B.线电流——通过端线的电流

（3）三相对称负载特点：各相电流大小相等，且每相电流的相位差为120º，中性线电流为零，可省去，三相四线制变为三相三线制。

【解】:因为负载对称,只须计算一相。A相电流【例3.1】有一星形联接的三相负载

,电源电压对称,每相设试求电流。比滞后30°滞后于所以因为电流对称，则第五节三相负载的联结（4）三相不对称负载中性线的作用就在于使星形联结的三相不对称负载能够获得对称的电源相电压，保证负载正常工作。所以，在三相四线制供电系统中，规定中性线上不允许安装开关和熔断器，而且中性线常用钢芯导线来加强其机械强度，以免断开。在连接三相负载时，应尽量使其平衡，以减小中性线电流。–

+uANuB–

+uC–

+iANiBiCiN【例3.2】图中电源电压对称，UP=220V；负载为电灯组，在额定电压下其电阻分别为RA=5，RB=10，RC=20。电灯额定电压UN=220V。求负载相电压、相电流及中线电流。RARBRCABC

【解】

负载不对称有中性线时(其上电压若忽略不计)，负载的相电压与电源的相电压相等。–

+–

+–

+iANiBiC【例3.2－1】在上例中，(1)A相短路时，(2)A相短路而中线又断开时，试求各相负载的电压。RARBRCABCN

【解】

(1)此时A相短路电流很大将A相中熔断器熔断，

(2)此时负载中点即为A，因此，负载各相电压为在此情况下，B、C两相都超过了负载的额定电压220V，这是不允许的。A因有中线B、C两相未受影响，其上电压仍为220V。–

+–

+–

+iANiBiC【例

3.2－2】

在例1中，(1)A相断开时，(2)A相断开而中线又断开时，试求各相负载的电压。RARBRCABCN因有中线B、C两相未受影响，其上电压仍为220V。【解】(1)此时A相断路，电流为0。

(2)此时电路成为单相电路，B、C两相串联接在380V的电源上，两相电流相等。由于B相电阻为

10，故其上电压约为127V，而

C相电阻为20，故其上电压将约为253V。

在此情况下，B、C两相的电压均与负载的额定电压220V不同，将产生什么后果？如何避免此类情况发生？想一想中性线的作用是什么？在什么情况下可以没有中性线？关于中线的结论

负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如:照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。

中线的作用在于，使星形联接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接熔断器、也不允许接开关。应用实例----照明电路UWV.........一层楼二层楼三层楼N正确接法:每层楼的灯相互并联，然后分别接至各相电压上。设电源电压为：则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。讨论讨论照明电路能否采用三相三线制供电方式？UWV.........一层楼二层楼三层楼N不加中线会不会出现问题?设线电压为380V。U相断开后，V、W

两相串连，电压UVW（380V）加在V、W负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为190V。若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,情况如何?UWV.........一层楼二层楼三层楼分析：结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。问题1若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的1/4）结果如何？结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。UWVR2R3分析:问题2[动画演示]：三相负载的三角形联结2.三相负载的三角形（Δ）联结三相负载的三角形联结

第五节三相负载的联结（1）电路关于中线的结论

中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。

照明电路中绝对不能采用三相三线制供电，而且必须保证中线可靠。

为了确保中线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。

照明电路的一般画法——三相四线制中线上不能加刀闸和保险UVWN.........一层二层三层短路+–E三个电源串接能否造成短路？直流电源行吗？U1•U2V2W2V1W1••思考•••+++---EEE直流电源串接不行，三相交流电源可以，为什么？+N'N++–––Z1Z2Z3

2.负载星形联结的三相电路线电流：流过端线的电流相电流：流过每相负载的电流结论：负载Y联结时，线电流等于相电流。Y:三相三线制Y0：三相四线制(1)联结形式N电源中性点N´负载中性点(2)负载Y联结三相电路的计算1)负载端的线电压＝电源线电压2)负载的相电压＝电源相电压3)线电流＝相电流Y

联结时：4)中线电流负载Y联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算+N'N++–––Z1Z2Z3+N'N++–––Z1Z2Z3负载对称时,中性线无电流,

可省掉中性线。(3)对称负载Y联结三相电路的计算所以负载对称时，三相电流也对称。负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。例1：灯组，若R1=R2=R3=5，求线电流及中性线电流IN;若R1=5,R2=10,R3=20,求线电流及中性一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压。负载为电线电流IN。N+++–––NR1R2R3L1L2L3中性线电流解：已知：(1)线电流三相对称N+++–––NR1R2R3L1L2L3(2)三相负载不对称（R1=5、R2=10、R3=20）

分别计算各线电流中性线电流例2：照明系统故障分析解:

(1)

A相短路1)中性线未断此时L1相短路电流很大,将L1相熔断丝熔断,而

L2相和L3相未受影响，其相电压仍为220V,正常工作。

在上例中，试分析下列情况

(1)L1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)L1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。

R1R3R2L1L2NL3N

L1L2NL3N´i1i3i2+++–––此情况下，L2相和L3相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压(220V)，这是不允许的。2)L1相短路,中性线断开时,此时负载中性点N´即为L1,因此负载各相电压为(2)L1相断路2)中性线断开

L2

、L3相灯仍承受220V电压,正常工作。1)中性线未断变为单相电路，如图(b)所示,由图可求得iL2L3u´2u´3+––+(b)

R1R3R2L1L2NL3N结论

（1）不对称负载Y联结又未接中性线时，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：保证星形联结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。[动画演示]：三相负载的三角形联结2.三相负载的三角形（Δ）联结三相负载的三角形联结

第五节三相负载的联结（1）电路第五节三相负载的联结（2）线电压和相电压的关系(3)线电流和相电流的关系1.联结形式3

负载三角形联结的三相电路线电流:

流过端线的电流相电流:

流过每相负载的电流

、、L1+++–––L2L3i1i2i3Z31Z12Z23线电流不等于相电流(2)相电流(1)负载相电压=电源线电压即:UP

=Ul一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称,即2.分析计算相电流：线电流：U12=U23=U31=Ul=UPL1+++–––i1i2i3Z31Z12Z23L2L3相量图23123130°负载对称时,相电流对称，即23(3)线电流由相量