1.3.2 三相负载的连接
在日常生产和生活中,用电电器和设备分为两类,一类是使用单相电源的单相负载,如电视机、电风扇、单相电机等;另一类如三相电机等使用三相电源的设备称为三相负载。把三相电源与三相用电负载按一定的方式连接起来所组成的电路称为三相电路。三相负载的连接方式有两种:星形(Y形)连接和三角形(△形)连接。
1.三相负载的Y形连接
当三相电源以三相四线制的方式向三相负载供电时,把三组负载分别接在电路三个端线与中线之间,就构成了三相负载的星形(Y形)连接,如图1.51所示。
图1.51 三相负载的Y形连接
图中 ZA、ZB、ZC为各相负载的阻抗值,O为负载的中线。若忽略输电线路上的电压降,则各相负载上的电压等于电源的相电压。
通常把通过每相负载的电流称为相电流,分别用iAO、iBO、iCO表示,其有效值用符号IP表示;通过端线的电流称为线电流,三相线电流分别用iA、iB、iC表示,其有效值用符号IL表示,即
I P =IL
中线上电流为三个相电流的代数和,按如图1.51中所示的参考方向有
iO=iAO+iBO+iCO
如果三相负载为对称三相负载,即 IA=IB=IC,那么流过每相负载的相电流也是对称的,即大小相等,相位彼此相差120°,其相量和为零,即
由于中线中没有电流通过,因此中线可以省去,并不影响三相电路工作,各相负载的相电压仍为电源的相电压,电路成为星形连接的三线三相制供电线路。
三相负载不对称时,各相电流不构成对称量,中线电流不为零,此时中线不能断开。因为当有中线时,即使星形连接的各相负载不对称,也能使各相负载电压等于电源相电压,从而保证各相负载能正常工作;如果中线断开,各相负载电压就不再等于电源相电压,有的负载电压可能低于其额定电压,有的负载电压可能高于其额定电压,导致负载不能正常工作。所以在三相四线制中,中线不允许安装开关和保险丝,以免断开。另一方面,各相应尽量平衡,以减小中线电流。
2.三相负载的△形连接
对于类似于三相电机这样的三相负载,如果电源采用三相三线制的方式供电(即电源输出没有中线),可以把三相负载每一相的起始端和末端依次连接起来,再由三个顶点引出三根连接导线,与电源的三根端线连接,这种连接方式就称为三相负载的三角形(△形)连接,如图1.52所示,此时负载的相电压就是线电压。三相负载的三角形连接有以下特点。
图1.52 三相负载的△形连接
(1)相电流的计算
由于电源的电压是对称的,如果三相负载也对称(即各相阻抗相等),则各相电流也对称,有
各相电流的正方向由加在该相负载电压的正方向来确定。
(2)线电流与相电流的关系
在三相负载的三角形连接中,三个顶点有三条分支电路,线电流不等于相电流。若三相负载对称,则三个线电流也必然对称,大小为
三个线电流在相位上互差120°。
必须说明的是,若三相负载不对称,则线电流不一定等于倍的相电流。