理论教育 负载星形联结三相电路的特点和应用

负载星形联结三相电路的特点和应用

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:用四根导线将电源和负载连接起来的三相电路,称为三相四线制电路,负载星形联结的三相四线制电路一般可用如图3-6所示的电路表示。若将中性线去掉,只用三根相线连接电源和负载,则构成三相三线制电路。图3-9负载星形联结无中性线综上所述,在星形联结的对称三相电路中:由于三相电动势和负载的对称性,各相电压和电流也都是对称的。例3-1 有一星形联结的三相负载,每相的电阻R=6Ω,感抗XL=8Ω。

负载星形联结三相电路的特点和应用

若将三相负载ZA、ZB、ZC 的一端连在一起,成为一个公共点N′(称为负载的中性点),并接到三相电源的中性线上,而各负载的另一端分别接到三相电源的相线上,就构成星形联结。用四根导线将电源和负载连接起来的三相电路,称为三相四线制电路,负载星形联结的三相四线制电路一般可用如图3-6所示的电路表示。若将中性线去掉,只用三根相线连接电源和负载,则构成三相三线制电路。

图3-6 负载星形联结的三相四线制电路

分析三相电路与分析单相电路一样,首先应在电路图上标出电压和电流的参考方向,而后应用电路的基本定律得出电压和电流之间的关系,再确定三相功率

三相电路中流过各相负载的电流,称为相电流,用表示;流经各相线的电流称为线电流,用表示。由图3-6可见,在负载为星形联结时,显然,相电流即为线电流,即

当各相线和中性线阻抗可忽略不计时,三相电路的计算就可归为一相计算(见图3-7,k 代表A、B、C中任一相):

图3-7 一相电路

设电源相电压为参考正弦量,则对称三相电源相电压分别为

由图3-7可见,电源相电压即为每相负载电压。每相负载中的电流可分别求出,即

式中,每相负载中电流的有效值分别为

各相负载的电压与电流之间的相位差分别为

中性线中的电流可以按照图3-6中所选定的参考方向,应用基尔霍夫电流定律得出,即

若负载对称,即各相阻抗相等,即

ZA=ZB=ZC=Z

亦即

|ZA|=|ZB|=|ZC|=|Z|和φA=φB=φC=φ

由式(3-10)和式(3-11)可见,因为三相电压对称,所以三相负载相电流也是对称的,即

此时中性线电流等于零,即

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电压和电流的相量图如图3-8所示。作相量图时,先画出以为参考相量的电源相电压的相量;而后逐相按照式(3-9)画出各相电流的相量。

图3-8 对称负载星形联结时电压和电流的相量图

对称三相电路中性线中既然没有电流通过,则可将中性线去掉,因此如图3-6所示的电路就变为如图3-9所示的电路,这就是三相三线制电路。需要指出的是,只有对称电路可以去除中性线。

图3-9 负载星形联结无中性线

综上所述,在星形联结的对称三相电路中:

(1)由于三相电动势和负载的对称性,各相电压和电流也都是对称的。因此,只要某一相电压、电流求得,其他两相就可以根据对称关系直接写出。

(2)有中性线时,各相电流仅由各相电压和各相阻抗决定。各相的计算具有独立性。也就是说,三相对称电路的计算可以归结为一相来计算。

例3-1 有一星形联结的三相负载,每相的电阻R=6Ω,感抗XL=8Ω。电源电压对称,设uABsin(ωt+30°)V,试求各相电流相量。

解 因为负载对称,只需计算一相即可,现以A 相为例。

由已知uAB瞬时值表达式可写出其相量为

则相电压有效值为

因uA 滞后于uAB30°,则

A 相电流有效值为

iA 滞后于uAφ 角,即

所以

因为电流对称,其他两相的电流为

电压与电流的相量图如图3-10所示。

图3-10 例3-1图

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