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电工电子技术与技能（非电类少学时） 程周主编 5 三相正弦交流电路 * 中等职业教育课程改革国家规划新教材配套多媒体资源 5.1 三相正弦交流电源 *5.2 三相负载连接 1 2 3 5.3 三相电功率 5.1 三相正弦交流电源 1．三相交流电源：三个幅值相等、频率相同、相位互差 2/3?( 120? )的单相交流电源按规定的方式组合而成的电源。 2．三相交流电路（简称三相电路）：由三相交流电源与三相负载共同组成的电路。 3．星形联结（也称为Y形联结）：连接方式如图5.1所示。电源对外有四根引出线，这种供电方式称为三相四线制。 图5.1　三相电源的星形联结 5.1 三相正弦交流电源 4．中性点：在图5.1所示三相四线制供电电源中，将三个绕组的末端U2、V2、W2连接在一起的点。实际应用中常将该点接地，所以也称为零点。 5．中性线：从中性点（或零点）引出的导线，也称零线、地线。用字母N表示。 6．相线（端线）：三个绕组的始端引出的导线，也称火线。分别用字母U1、V1、W1表示。 7．三相三线制：只将三相绕组按星形联结而并不引出中性线的供电方式。 8．相电压：将负载连接到每相绕组两端（即连接在相线和中性线之间），负载可得到的电压，用UP表示。其正方向规定由绕组始端指向末端，其瞬时值表达式为 5.1 三相正弦交流电源 其波形图和矢量图如图5.2所示。 图5.2　三相电源相电压波形和矢量图 5.1 三相正弦交流电源 9．线电压：将负载连接到两相绕组相线之间（任意二根相线之间），负载得到的电压，用UL表示，其瞬时值表达式为 用矢量法进行计算 5.1 三相正弦交流电源 图5.3?三相电源相电压、线电压关系 即： 结论： （1）三个线电压有效值相等，都等于相电压的 倍，在相位上分别超前对应的相电压 ?/6。各线电压的相位差亦是2/3 ?（120?）。 （2）三相四线制供电方式，不但相电压对称，而且线电压也是对称的。 5.1 三相正弦交流电源 [例5.1]　三相四线制供电系统，已知相电压为220 V，试求线电压为何值？ [解] 5.2 三相负载的连接 5.2.1?三相负载星形联结及中性线作用 1．三相负载：由三相电源供电的负载。 2．三相对称负载：它们的每一相阻抗是完全相同的（例如三相交流电动机）。 3．三相不对称负载：它们的每一相阻抗是不相等的（例如家用电器和电灯，这类负载通常是按照尽量平均分配的方式接入三相交流电源）。三个单相负载分别连接在对应相电压上，采用的是三相四线制供电方式。 两类三相负载星形联结接线图如图5.4所示。 图5.4　三相负载星形联结 5.2 三相负载的连接 图5.5　三相负载星形联结电路图和矢量图 4．线电流：在图5.5（a）电路图中，三根端线上的电流iU、iV、iW。 5．相电流：在图5.5（a）电路图中，流经负载的电流iUN 、iVN 、iWN。 当负载作星形联结时，线电流等于相电流，即 iU = iUN，iV = iVN，iW = iWN或 iL = iP 相电流与对应相电压之间的夹角 ? 由负载的性质决定，假设各相负载阻抗相等，性质相同（称为对称负载）可得矢量图，如图5.5（b）所示。 5.2 三相负载的连接 在图5.5（b）所示矢量图中，相电压与相电流的关系为 （5.8） （5.9） 中性线电流为线电流（或相电流）的矢量和 （5.10） 对于三相对称负载，在对称三相电源作用下，三相对称负载的中性线电流等于零。对于电流是瞬时值，三相电流的代数和也为零，即 （5.11） 5.2 三相负载的连接 对称负载下中性线便可以省去不用。电路变成如图5.7所示的三相三线制星形联结。 图5.7　三相三线制星形联结 5.2 三相负载的连接 三相负载不对称的情况举例： 图5.8为一般的生活照明线路，此时的负载为三相不对称负载的星形联结，所以其中性线电流不为零，那么中性线也就不能省去，否则会造成负载无法正常工作。 图5.8?中性线的作用 在图5.8中，若线电压为380 V，中性线连接正常，虽然各相负载不对称，它们仍然能够正常工作。 如果没有中性线，就变成U相和V相白炽灯串联后连接在线电压UUV上，V相白炽灯所分得的电压超过其额定值220V而特别亮，而U 相白炽灯所分得的电压会低于额定值而发暗。若长时间使用，会使V相白炽灯烧毁，进而导致U相白炽灯也因电路不通而熄灭。 在三相四线制供电线路中，中性线上不允许安装熔断器等短路或过流保护装置。 5.2 三相负载的连接 5.2.2?对称负载的三角形联结 图5.9（a）、（b）为对称负载三角形联结图和电路图。 图5.9　三相负载三角形联结 5.2 三相负载的连接 假设负载对称并都为感性，可得如图5.10所示的矢量图。