三相负载的星形连接

图4.2.1所示是三相四线制供电系统中常见的照明电路和动力电路，包括大批量的单项负载（如照明灯）和对称的三相负载（如三相电动机）。为了使三相电源的负载比较均衡，大批量的单相负载一般分成三组，分别接于电源的L1—N、L2—N和L3—N之间，各为U相负载、V相负载和W相负载，组成不对称的三相负载，如图4.2.1（a）所示，为负载的星形连接。

负载星形连接的电路一般可用图4.2.2表示。

将流过每相负载的电流，称为相电流，其有效值记为Ip。将流过端线

的电流，称为线电流，其有效值记为Il。而流过中性线的电流为中线电流。

图4.2.1　负载的星形连接

图4.2.2　负载星形连接的三相四线制电路

三相四线制负载星形连接时，负载的伏安关系如下。

1.负载不对称（即三个负载不两两相等）

（1）各相负载电压为相电压，这是由于N和N′为等电位点，故电路图可以改成图4.2.3的形式。

图4.2.3　不对称负载的星形连接

（2）线电流有效值等于相应的相电流有效值，即Il＝Ip。

（3）各相电流可按三个单相电路分别计算，即

所以中性线电流等于各相电流相量和，即

2.负载对称（即ZU＝ZV＝ZW＝）

故三相电流对称则中线电流电压电流的相量图，如图4.2.4所示。

显然，当负载是对称负载时，可以省略中性线，即采用三相三线制连接。在电源与负载都是三相三线星形连接的电路中，连接电源与负载有三条输电线，即三根端线。

图4.2.4　负载星形对称时的相量图

图4.2.5　例4.2.1的图

【例4.2.1】　如图4.2.5所示电路是供给白炽灯负载的照明电路，电源电压对称，线电压UL＝380V，每相负载的电阻值RU＝5Ω，RV＝10Ω，RW＝20Ω。试求：

（1）各相电流及中性线电流；

（2）U相断路时，各相负载所承受的电压和通过的电流；

（3）U相和中性线均断开时，各相负载的电压和电流；

（4）U相负载短路。中性线断开时，各相负载的电压和电流。

【解】　因为UL＝380V，所以＝220V

设

则

（1）

同理

所以

（2）U相断路时，U＝0，其余各相负载所承受的电压和通过的电流不变。

（3）U相和中性线均断开时，VW＝380V

所以

（4）

由上例可知，不对称星形三相负载，必须连接中性线。三相四线制供电时，中性线的作用是很重要的，中性线使三相负载成为三个互不影响的独立回路，甚至在某一相发生故障时，其余两相仍能正常工作。中性线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到对称的相电压。为了保证负载正常工作，规定中性线上不能安装开关和熔丝，而且中性线本身的机械强度要好，接头处必须连接牢固，以防断开。

思考与练习

4.2.1　试述负载星形连接三相四线制电路和三相三线制电路的异同。

4.2.2　举例并画出三相三线星形负载不对称时的相量图。