三相电源绕组的连接法.doc

【三相电源绕组的连接法】 对于三相交流发电机所发出的三相电必须采取适当的连接方法才能发挥三相交流电的功效。如果把三相发电机的每一相都用两根导线分别和负载相连，如图371所示，则每一相均不与另外两个相发生关系。这样使用的三相电路称为互不联系的三相电路，它总共需要六根导线来输送电能。这与单相制比较，既不节约导线，也没有任何优越之处，在实际应用中并不采取这种方法。常用的接法有：（1）星形接法；（2）三角形接法。【电源绕组的星形接法】 把三相电源三个绕组的末端X、Y、Z连接在一起，成为一公共点O，从始端A、B、C引出三条端线，这种接法称为“星形接法”又称“Y形接法”。如图372所示。从每相绕组始端引出的导线叫做“相线”，又称“火线”。图372中的O称为“中性点”。从中性点引出的导线称为“中性线”，简称“中线”。这种具有中线的三相供电系统称为“三相四线制”。每相相线与中线间的电压称为“相电压”，其有效值分别用VAO、VBO、VCO）表示。每两根相线之间的电压称为“线电压，其有效值分别用VAB、VBC、VCA表示。相电压的正方向规定为自始端到中性点。线电压的正方向，例如VAB的正方向，规定为自始端A到始端B。如图373中的箭头所示。星形接法，相电压和线电压显然是不同的，且各相电压之间的相位不同，故在计算相电压和线电压之间的关系时应用矢量方法计算。例如，线电压VAB应该等于相电压 AO+ OB（由图373中可见）。但由于 OB=- BO，故 AB= AO- BO。同理有； BC= BO- CO、 CO- AO。图373表示相电压与线电压的矢量图，它表示了相电压和线电压之间方向和数量关系。由该图可以看出VAB=2VAOcos30VBC=2VBOcos30VCA=2VCOcos30如果用VL表示线电压，用V表示相电压，则线电压的大小与相电压的关系可写为的相电压与线电压不等，因此采用三相四线制供电时，可以从三相电源获得两种电压。例如，我们所用的市电，其相电压为220伏特，线电压图374表示了三相四线制的市电供电情况。【电源绕组的三角形接法】 将一相绕组的末端与另一相绕组的始端相接，组成一封闭三角形，再由绕组间彼此连接的各点引出三根导线作为连接负载之用。这样的连接法称为“三角形接法”，也称“接法”。如图375所示。由图中可见，在接法中，端线之间的线电压也就是电源每相绕组的相电压，因此有VAB=VAXVBC=VBYVCA=VCZ即VL=V电源绕组的三角形接法和星形接法不同。在连接负载以前，三角形接法就已经构成了闭合回路。这一闭合回路的阻抗是很小的。所以三角形接法只有在作用于闭合回路的电动势之和为零时才可以。否则，在闭合回路中会有很大的电流产生，结果将使电源绕组过分发热而烧毁。三角形接法若接线正确，就能保证闭合回路中的电动势之和为零。从图376中可以看出，代表A相绕组和B相绕组的电动势之和的矢量 A+ B正巧与代表C相绕组的电动势矢量 C大小相等，但方向相反。所以这三个电动势之和应为零。但如果三相中有一相被接反，例如C相反了，则由图377可知，这时闭合回路内的总电动势不仅不等于零，而且等于C相电动势的两倍。所以三相电源作三角形接法时，绝不容许接错。星形接法比起三角形接法来具有如下的优点：星形接法时，发电机绕组的电压可以比三角形接法的低，结构上易于绝缘。例如同样输出380伏特的电压，星形接法时，绕组电压是220伏特，三角形接法的绕组电压则为380伏特。再有，采用星形接法时，可引出中性线，构成三相四线制供电系统，对用户可提供两种不同的电压，以适应不同的需要。但是三角形接法的绕组电流较小，因此绕组的导线可以细一些。这一点是星形接法所不及的。【负载的星形接法】 三个负载的Za、Zb、Zc的一端连接在一起，成为负载中点O，并接于三相电源的中线上，三个负载的另一端分别与三根端线（相线）A、B、C相接。如图378所示的接法就是负载的星形接法。在三相电路中，各相负载的电流称为“相电流”，如图378中的Ia、Ib、Ic。相电流正方向的规定与相电压的正方向一致。各端线中的电流称为“线电流”，如图中的IA、IB、IC。线电流的正方向规定为由电源到负载。负载作星形接法时，一条端线连接一个负载，从图378可以看出，线电流就是相电流，即IA=Ia，IB=Ib，IC=Ic。如果用IL表示线电流，I表示相电流，即IL=I，在三相四线制中，忽略输电线阻抗时，负载的线电压就是电源的线电压，并且负载中点O的电位就是电源中点O的电位。所以每相负载的相电压就等于电源的相电压。由于电源的相电压和线电压是对称的，因此，负载的相电压和线VL=V在负载是对称情况下Za=Zb=Zc。由于相电压是对称的，所以各相电流相等，而且是对称的，每一相的电流与对应的相电压之间的相位差都相同。可以证明，此时中性线中的电流为零。既然星形连接对称负载时，中性线上的电流为零，因此，有无中性线都对电路毫无影响，故可将中性线取去。这样就构成“三相三线制”。例如三相电动机就是三相对称负载，因此可用三相三线制星形接法。然而，在负载不对称的情况下，中性线上的电流I0将不等于零，在各相负载的差别不太大时，中性线中的电流比端线电流小得多，所以中性线可以用较细的导线。但此时中性线绝不能取消或让它断开，否则将使各相电压失去平衡，产生严重的后果。日常照明用的单相交流电源，就是三相供电系统中的一相。通常把三相电源的各相按星形连接，分配给用电量大体相等的三组用户。所以每家用户的两根导线中，一根是端线（火线），另一根是从中性线引出的。中性线通常接地，所以又称为地线。由于同一时刻各组用户的用电情况不可能完全一样，所以，一般说来三个相的负载是不对称的。如果一旦中性线断开，各相的电压就会偏离其正常值，以致有的用户的电压不足，有的用户的电压过高。由此可见，在负载不对称的情况下，星形接法的中线是不能断开的。保险丝和开关不允许装在中线上，中线需要用较坚韧的铜线做中性线，以免其自行断开而造成事故。【负载的三角形接法】 图379所示为负载三角形接法的连接图。因为每相负载接于两根端线（相线）之间，所以负载的相电压就等于电源的线电压，即VL=V通常电源的线电压是对称的，不会因负载是否对称而改变，所以三角形连接时，负载不论对称与否，其相电压总是对称的。然而，负载的相电流与线电流却不相等。各负载中相电流的正方向分别规定从A到B、从B到C、从C到A。线电流的正方向仍规定从电源到负载。如图379中箭头所示。各负载中相电流的计算方法与单相电路完全相同。如果负载是对称的，则各相电流大小相等，即IAB=IBC=ICA且各相电流与对应的相电压有相同的相位差，所以三个相电流