三相电源、三相负载的连接方法

iC iB
: I N
Z
iCN
iBN
零线电流
I I p l
I I I I N AN BN CN
* 线电压=相电压 3
U AB
U CA U BC
U AN
U CN
, 线电压领先于相电压30°。
A Z Z
N C
Z
U BN
B
U AB 3U AN 30 U BC 3U BN 30 U 3U 30
第1章 交直流电基础知识
三相电源、 三相负载 的连接方法
1. 三相交流电的产生
•三相交流电是由三相发电机产生的。三相 发电机主要由定子和转子组成。如图
(首端) A
+ –
B
+ –
C
+
工作原理：动磁生电 A 定子 • S Y Z • • + 转子
eA eB
(尾端) X Y Z
eC
–
图2 三相绕组示意图
B
Ibc
IC
u BC
C
从上图知:线电流和相电流的关系为
IA Iab Ica
I B I bc I ab I C I ca I bc
假设该电路所接负载也是对称的，那么三个相电流
Ibc Ica 也应是大小相等、相位依次相差 I ab
L2
L3
2. 三相电源的联结：
星形接法
也就是发电机的 定子三相线圈的 连接方式
A
eA
eC
Z
X
N
Y
eB
B
C
ec
Z X Y
eC
eA
A N
（火线）
（中线）
（火线） （火线）
eB
B
C
三相四线 制供电
A 火线（相线）: B C 中线（零线）：N
三角形接法Z A•ຫໍສະໝຸດ Au AB uCA
C
•
B X Y
•
B
u BC
• 负载的连接方式 – 单相连接 – 三相星形连接 – 三相三角形连接 • 三相负载的额定电压如不特别指明均指线电压
照明负载一般都联结成星形(具有中性线) 三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三 角形：
负载的额定电压 = 电源的线电压
1 负载的额定电压 = 电源线电压 3
应作 联结
应作 Y 联结
三相电压瞬时表示式
相量表示
u1 Um sin t u2 Um sin( t 120) u3 Um sin( t 120)
波形图
U3 U
相量图
U 0 U U 1 U 120 U 2
120
u
u1 u2 u3
120° 240° 360° 2
CA CN
U CA
U BN
U CN U AN
U AB
U BC
负载Y联结
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 I I I 4)中线电流 I N 1 2 3
Y 联结时：
U l 3U P
Il IP
对称负载Y 联结
U I 12
线电流比相应的相电流 滞后30。
I l 2 I P cos 30 3 I P
线电流I l 3 I P(相电流), 且落后相应的相电流 30。
总结：Y---△ 联结
Y 联结时：
△联结时：
UP = Ul
U l 3U P
Il IP
Il 3IP
三相交流电路的小结
U3
.
O
t
120°
120° .
120°
U1
U2
.
三个正弦交流电动势满足以下特征 最大值相等 频率相同 称为对称三相电动势 相位互差120°
对称三相电动势的瞬时值之和为 0
即 ：u1 u2 u3 0 U U 0 或 U
1 2 3
三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。
供电系统三相交流电的相序为 L1
U CA
30
U CN
30
U AB
30 U BN
U AN
U BC
星形联结时线电压与相电压的通用关系表达式：
U l
3U p 30
Up
---为相电压
---为线电压 Ul
在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为
U P 220V U l 380V
星形接法的两组电压
相电压：火线对零线间的电压。
u AN e A u BN eB uCN eC
ec

eC
eA u AN
u BN uCN
120
A N B C
eB
U CN
120
U U
AN BN CN
U P 0
U P 120 U P 120

U
U BN
A B C N
三相负载连接 (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。
L1 L2 L3 N 电源 保险丝
三相四线制 380/220伏
额定相电压为 额定线电压为 220伏的单相负载 380伏的三相负载
负载星形接法
u AN
A N
iA
Z
i AN
Z
uCN
u BN
IL
3I p
三角形连接时的电压相量图如图所示：
A
U c
U a
C
U b
B
显然，线电压和相电压相等，即
U ,U U ,U U U AB a BC b CA c
UL=Up
总结：电源Y-△连接 电源星形——Y 连接 Ιp= ΙL 电源三角形——△
IL
3I p
• 2 三角形连接 • 三个电源的首尾依次相接组成一个三角形，再 从三个端子分别引出端线，这种接法称为三相 电源的三角形连接，简记为△形连接，如所示。 图中AZ、BX、CY分别连在一起，引出端线A、 B、C，从而构成△连接。 I A A Z A
•
I
ca
Iab
B
C
•
Y
•
I X B
u AB uCA
UL 3U P
UL=Up
3 负载星形联结的三相电路
分类
三相负载：需三相电源同时供电 负载 如 ：三相电动机等 单相负载：只需一相电源供电 如： 照明负载、家用电器
对称三相负载：Z1=Z2= Z3 三相负载 如：三相电动机 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
三相四线制
三相电源
A
eC
三相三线制
eA
eB
A
N B C
三相电源一 般都是对称 的，而且多 用三相四线 制接法。
eC
eA
eB
eC
eB
eA
A
B C
B C
三相负载
星形负载
A Z N B C Z A Z B C Z
三角形负载
Z
Z
三相负载对称时：
三相功率计算 三相总功率： P P 负载对称时：
A
PB PC
＋
a I
A I CA U
b I I B C I
A
AB U
U a
U c
＋
－
c I
－ －
N B
U b ＋
BC U C
从图可知, 星形连接时，线电流与相电流的关系为:
I ,I I ,I I I A a B b C c
即星形连接时线电流和对应的相电流相等。 •Ιp= ΙL
和接法 无关
P 3 U p I p cos
P 3 Ul Il cos
关于零线
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， （负载电阻越大，负载承受的电压越高），都不
能正常工作。因为照明电路中各相负载不能保证完全
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。
因为三相电压对称，且 Z A Z B Z C
所以负载对称时，三相电流也对称。
I I I 0 中线电流 I N 1 2 3
负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。
4 负载三角形联结的三相电路
1. 联结形式
• 单相负载 • 单相负载主要包括照明负载、生活用电负载及一些单 相设备。单相负载常采用三相中引出一相的供电方式。为 保证各个单相负载电压稳定，各单相负载均以并联形式接 入电路。在单相负荷较大时，如大型居民楼供电，可将所 有单相负载平均分为三组，分别接入A、B、C三相电路， 如下图所示，以保证三相负载尽可能平衡，提高安全供电 质量及供电效率。
-
_
+
C
N X
e
B +
A X
e
_ •
图1 三相交流发电机示意图
图3 每相电枢绕组及其电动势
铁心（作为导磁路经） 定子 匝数相同 三相绕组 发电机结构 空间排列互差120 转子 : 直流励磁的电磁铁
•
定子是固定不动的部分，在定子的槽中嵌入三组 线圈，即AX、BY和CZ； 首端分别为A、B、C，末 端分别为 X、 Y 、 Z 。每组称为一相，每相线圈的匝 数、形状、参数都相同，在空间上彼此相差 120°； 转子是一个可以旋转的磁极，由永久磁铁或电磁铁 组成。在发电机工作时，转子在 外部动力带动下以 角速度 ω 旋转，三个定子绕组都会感应出随时间按 正弦规律变化的电势，这三个电势的振幅和频率相 同，且由于三组线圈在空间位置上相差 120°，故 相位差互为 120°，因此称这组电源为正弦三相对 称电压源，可将其表示为
3 31
I U31 31
2 I
3 I
23
12 负载对称时, 相电流对称，即 23 I UP I12 I 23 I 31 I P 23 U Z I 31 X I 1 相量图 12 23 31 arctan R 为此线电流也对称，即 I1 I 2 I 3 I l 。 由相量图可求得 结论: 对称负载Δ 联接时
120°的对称电流，如图下所示。
－I bc
I c
三角形连接线电 流和相电流的相 量关系：
I ca
30°
I b
30°
－I ab I bc
30°
I ab
－I
ca
线电流和相电流的关系为：
I a
I I 3I 30 I A ab ca ab I B I bc I ab 3I bc 30 I C I ab I ca 3I ca30
负载的两种接法:
A Z N B C Z Z B C A Z
•
Z
•
Z
•
星形接法
三角形接法
负载的联接原则
• 负载的接入原则
应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电 源的联接方式无关。 – 尽可能使电源的各相负荷均匀、对称，从而使三 相电源趋于平衡（星形连接中IN=0,三角形连接中I 相量为0）
120
U AN
线电压：相线与相线之间的电压。
A
u AB u BC uCA
u AB
N
B
u BC uCA
C
U U U AB AN BN U U U BC BN CN U U U CA CN AN
注意规定的 正方向
线电压和相电压的关系：
U CN
C
B
iC iB
Z
iCN
iBN
相电流(负载上的电流)：
线电流(火线上的电流)：
、I 、 I I AN BN CN
、 、 I I I A B C
星形接法特点
A
iA
iN
Z
* 相电流=线电流
N C B
i AN
Z
I I A AN I I B BN I I C CN
L1 +
i1
– Z31
u12
L2 – +
i31 i12
Z23
Z12
u31
+
i2
i3
i23
L3 –
u23
、I 、I 相电流: 流过每相负载的电流 I 12 23 31 、I 、I 线电流: 流过端线的电流 I 1 2 3
(3) 线电流
I I I 1 12 31 I I I 2 23 12 I I I
C
相电压 Up ：端线与中性线间（每相绕组）的电压。 相电流 Ιp ：端线与中性线间（每相绕组）的电流。 线电压 UL：端线与端线间的电压。
线电流 ΙL：端线与端线间的电流。
• 1 星形——Y 连接 • 将 A 、 B 、 C 三相电源的末端连在 一起，组成一个公共点N，对外形成A、B、 C 、 N 四个端子，这种连接形式称为三相电 源的星形连接或Y形连接， 如图下所示。
30
U AB
U BN
U U U AB AN BN U U AN BN
U BN
U AB 3U AN 30
U AN
U AB U AN U BN 3U AN 30
同理：
U BC U BN U CN 3U BN 30 U CA U CN U AN 3U CN 30