5.2 三相负载的连接 教学讲义 -2023-2024学年高一下学期（中职）物理（高教版·第3版）《电工电子技术与技能》

【课题】 5.2三相负载的连接 【教学目标】 解释三相交流电路中三相负载的星形联结和中性线的作用。描述三相交流电路中三相对 称负载的三角形联结。 【教学重点】 1.三相负载星形联结。 2.中性线的作用。 【教学难点】 1.中性线的作用。 2.三相负载三角形联结分析。 【教学过程】 【一、复习】 1.三相交流电源的概念。 2.相电压和线电压的概念及相互关系。 【二、引入新课】 三相交流电路可分成三相交流电源系统和三相交流负载系统。企业供电时应重点考察其 三相交流负载的情况，只有这样才能安全供电、节约用电和计划用电。 【三、讲授新课】 5.2.1三相负载星形联结及中性线作用 1,三相负戟：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。 Llo L20 L30 Z 不对称三相负载 对称三相负载 图5.4三相负载星形联结 4.线电流：在图5.5(a)电路图中，三根端线上的电流u、w、w。 5.相电流：在图5.5(a)电路图中，流经负载的电流iN、vN、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 立=p 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。 Uo -U Uw No Iw U Wo (a)三相四线制星形联结 (b)矢量图 图5.5三相负载显形联结电路图和矢量图 在图5.5(b)所示矢量图中，相电压与相电流的关系为 Uv, =Zw PUN arccos- Rv ul Ry PyN arccos IZI PwN arccos Rw IZwI 中性线电流为线电流（或相电流）的矢量和 Ix =I+Iy Iw ItN +Ivx Iwx 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 IN=iu+iy+iw=0 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。 u Uo WU N Wo Vo + 图5.7三相三线制星形联结 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。 Uo N0------- Wo Vo 图5.8中性线的作用 在图5.8中，若线电压为380V,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。 5.2.2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。 0+ Uo MUV Wo- iyw Vo (a)联结图 (b)电路图 图5.9三相负载三角形联结 每相负载两端得到的都是电源线电压，而各相负载中流经的相电流v、w、iw与对 应的线电流u、w、iv是不相等的。 假设负载对称并都为感性，可得如图5.10所示的矢量图。 图5.10对称负找三角形联结时矢量图 在图5.10中，三相负载的相电流互差120°，所得到的三个线电流也是对称的，并且在 数值上线电流是相电流的3倍，即 1L=3n [例5.2】三相交流电动机的定子绕组可看成是三相对称负载，正常运行在三角形联结 的电动机常采用星形联结起动，以达到降低起动电流的目的。若三相电动机每相绕组的电阻 为62，感抗为82，电源线电压为380V。试比较两种联结相电流和线电流。 [解]电动机每相绕组的阻抗值为 1☑=VR2+X=V62+822=10Q (1)当绕组按星形联结时，由 UL=3Up 可得相电压为 = UL_380V=220V 相电流和线电流为 U,=220A=22A h.-Ip2 10 (2)当绕组按三角形联结时，每相绕组得到的是电源线电压，即 Up UL=380 V 相电流为 Ip= -380A=38A |Z110 线电流为 IL=31p=3×38A=65.8A 可见：(1)星形联结时相电流为22A,三角形联结时相电流为38A,其比值为 22A=。。即三角形联结是星形联结相电流的3倍。 38A√5