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1.3.8 三相电源的联结
三相电源的三相绕组一般都按两种方式连接起来向负载供电:一种方式是星形联结,另一种方式是三角形(△)联结。
1. 三相电源的星形联结
三相电源的星形联结如图1-43a所示。
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图1-43 三相交流电源的联结
a)星形联结 b)三角形联结
将三相发电机中三相绕组的末端U2、V2、W2连在一起,首端U1、V1、W1引出作输电线,这种连接称为星形联结,用表示。从三相绕组的首端U1、V1、W1引出的三根导线称为相线或端线,俗称火线;三相绕组的末端U2、V2、W2连接在一起,称为电源的中性点,简称中点,用N表示。从中性点引出的导线称为中性线,简称中线。低压供电系统的中性点是直接接地的,故把接大地的中性点称为零点,而把接地的中性线称为零线。
在图1-43a中,任一根相线与中性线之间的电压称为相电压,用Uφ(或Uph)表示,三相的相电压分别记为;三根相线中,任意两根相线之间的电压称为线电压,用UL表示,三相之间的线电压分别记作
。从图1-43a中各电压的参考方向可得线电压与相电压的关系为
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相电压和线电压的相量图如图1-44所示。作相量图时,可以先画出相量,然后根据式(1-28)分别画出相量
、
。由图1-44可见,三相线电压也是对称的,在相位上比相应的相电压超前30°。
至于线电压与相电压的数量关系,可从图1-44中的等腰三角形得出,即
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图1-44 三相四线制线电压与相电压的相量图
由此得出对称三相电源星形连接时线电压UL与相电压Uφ的数量关系为
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三相电源星形联结时,无中性线引出,仅有三根相线向负载供电的方式称为三相三线制供电;有中性线引出,共有四根线向负载供电的方式称为三相四线制供电,这种供电方式可向负载提供两种电压,即相电压和线电压。
2. 三相电源的三角形联结
将三相发电机中三相绕组的各末端与相邻绕组的首端依次相连,即U2与V1、V2与W1、W2与U1相连,如图1-43b所示,使三个绕组构成一个闭合的三角形回路,这种连接方式称为三角形联结,用△表示。
由图1-43b可以明显看出,三相电源作三角形联结时,线电压就是相电压,即
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因为三角形联结不存在中性点,不能引出中性线,所以这种连接方法只能引出三根相线向负载供电,故只能向负载提供一种电压。
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若三相电动势为对称三相正弦电动势,则三角形闭合回路的总电动势等于零,即
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这时三相发电机的绕组内部不存在环流。但是,若三相电动势不对称,则闭合回路的总电动势就不为零,此时,即使外部没有接负载,由于各相绕组本身的阻抗均较小,闭合回路内将会产生很大的环流,这将使绕组过热,甚至烧毁。因此,三相发电机的绕组一般不采用三角形联结。三相变压器的绕组有时采用三角形联结,但要求连接前必须检查三相绕组的对称性及接线顺序。