一文搞定三相交流电相关知识

如果将三相交流电源的每一相用两根导线和负载连接起来，组成了三个互不相关的电路，如下图所示。这种连接需要用六根导线来输电，是很不经济的。

因此，实际上都是采用“星形（Y）”或者“三角形”（△）的连接方式。

零线/相线、相电压/线电压

零线/地线、相线/火线

把三相电源的三个线圈的末端（U2、V2、W2）连接在一起，从三个始端（U1、V2、W3）分别引出导线。这种连接方式叫做星形连接，如右图所示。三个末端的连接点称为中性点。

由中性点引出的导线叫“中性线”（即图中的N线），当中性点接地时，由中性点引出的线叫“零线”（俗称“底线”）。由线圈始端（U1、V1、W1）分别引出的三条导线称为“相线”（俗称“火线”）。

由中性点引出的导线叫“中性线”（即图中的N线），当中性点接地时，由中性点引出的线叫“零线”（俗称“底线”）。由线圈始端（U1、V1、W1）分别引出的三条导线称为“相线”（俗称“火线”）。

相电压、线电压

这样的连接方式，在导线间存在着两种电压：相电压和线电压。每根相线和中性线的电压叫做相电压，它们的有效值分别用UU、UV、UW表示；各相线间的电压叫线电压，它们的有效值分别用UUV、UVW、UWU表示。

相电压与线电压的关系

三相电源星形（Y）连接时，电压的相量图如右下图所示。从相量图可以看出：线电压和相电压间的数值关系可由等腰三角形中求得。U、V间线电压：

同理，V、W间线电压：UVW=√(3)UV；W、U间线电压：UWU=√(3)UW

即：

上面的公式中：

因此，三相电源星形连接时，线电压UL为相电压UΦ的√(3)，或1.73倍（根号3等于1.73）。

所以大家有时候会听说380V的电压，它是怎么来的呢？我们都知道普通家用电压是220V，这个电压是相电压（就是火线与零线的电压），当我们把火线与另一条火线（而不是零线）连接是，就可以输出380伏的电压了。

三相电源的三角形连接（△连接）及线电压与相电压的关系

将三相电源的三个线圈，以一个线圈的末端和相邻一相线圈的始端按顺序连接起来，形成一个三角形回路，再从三个连接点引出三根导线与负载相连，如下图所示。

从图中可以得知，电源连接成三角形时线电压与相电压的关系为：线电压UL等于相电压UΦ（什么是线电压和相电压），即UL=UΦ。而上节课中我们学习的星形连接中的线电压是相电压的1.73倍。

通常，发电机都连接成星形（Y）。三相变压器对于 用户来说也相当于电源，它有连接成星形的，也有连接成三角形的。

三相电路负载的星形连接及中性线的作用、相/线电压电流关系

星形连接（Y）的三相电路，可分为三相四线制（有中性线的，如下图所示，U、V、W点是相线，N电是中性线）和三相三线制（没有中性线的）。

相/线电压电流关系

电路中每根相线中的电流叫做线电流，分别用IU、IV、IW表示，由图可以得知，负载作星形连接时，每相负载中的电流（相电流）IΦ也就是线电流IL。负载上的线电压UL为相电压U的√3倍（根号3≈1.73）。

当三相负载对称时（即各相负载大小相等，阻抗角相等），由右图可见，在任何瞬间三个线电流的综合为零，也就是通过中线的电流为零。既然中性线上没有电流，此时中性线毫无作用，是多余的可以省去。例如向三相电动机或三相电炉供电时，可以采用三相三线制供电。。

但是我们常见的是用到中性线的三相四线制供电方式，这是因为除了对称的三相负载外，还有单相负载（如单相电动机、单相电炉和照明等）。使用时如各相的负载不对称，各相电流大小就不一样，这就需要用中性线作为各相负载的公共回路，所以中性线上就有电流。

中性线的作用是在负载变动时能使各负载两端的电压很小变动，且各相负载的相电压基本保持对称。

中性线的作用是在负载变动时能使各负载两端的电压很小变动，且各相负载的相电压基本保持对称。

在不对称的三相供电系统中，中性线是非常重要的。不允许中性线断开，在中性线上不允许接入熔断器或开关。假如中性线断开了，各相负载会造成三相相电压不对称，有的相电压显著升高，有的相电压降低，容易损坏电气设备。

中性线上有了电流，则其对地就有一定电压，所以为了安全起见，常采用中性线接地。并在用户负载处将中性线再接地，称为重复接地。

三相电路负载的三角形连接及相/线电压电流关系

负载作三角形（△）连接的三相电路，如上图所示。一般用于三相负载对称的情况下，如绕组为三角形接法的电动机，三角形接法的三相电路和变压器原边或副边绕组的三角形连接。

在三角形连接的三相电路中，负载的相电压UΦ等于线路上的线电压UL。

在三角形连接的负载对称时，三相负载中的相电流IΦ和线路中线电流IL的相量图如下右图所示。从图中可以看出：线电流IL和相电流IΦ之间的大小关系。

同理：Iv=√3 Ivw、Iw=√3 Iwv

即：IL=√3 IΦ

因此，在三角形连接对称负载的三相电路中，线电流（IL）等于相电流（IΦ）的√3倍（根号3≈1.73）。线电压（UL）就等于相电压（UΦ）。

星形接法和三角形接法？三相电负载连接方法的选择

如果本文中有些难理解的疑点，您可能需要了解负载的星形连接、负载的三角形连接的各自特点。

在对称三相电路中，对于负载的连接方法来讲，究竟是采用星形接法还是三角形接法？

我们要根据各相负载额定电压与电源线电流的大小而定，其主要依据两个：

如果各相负载的额定电压等于电源线电压的1/√3（1÷√3，也就是说线电压等于额定电压的根号3倍）时，则负载的连接应采用星形接法。

如果各相负载的额定电压等于电源线电压的1/√3（1÷√3，也就是说线电压等于额定电压的根号3倍）时，则负载的连接应采用星形接法。

例如三相电炉铭牌上的电压是220V，电源线电压为380V时，额定电压是三相电源线电压的1/√3（根号3=1.73）时，因此采用星形连接。

如果各相负载的额定电压等于电源的线电压时，则负载应采用三角形接法。如有一台电动机（三相电动机）其铭牌上的额定电压为380V，与电源的线电压相等，因此应采用三角形联连接。

如果各相负载的额定电压等于电源的线电压时，则负载应采用三角形接法。如有一台电动机（三相电动机）其铭牌上的额定电压为380V，与电源的线电压相等，因此应采用三角形联连接。

对于三相负载来讲，选用什么方式的接法是非常重要的，绝对不可接错。如果错误的选用了连接方法，将有可能会出现以下故障

在三相交流电路中，总负载消耗的功率等于各相负载消耗的有功功率之和，即

P=Pu+Pv+Pw

当三相负载对称时，不论是星形连接（Y）还是三角形连接（△），三相中UΦ、IΦ和cosΦ（功率因素）都是一样的，所以每一相中的功率大小相等，因此三相功率为单相功率的三倍，即三相功率P=3PΦ，表达式为：

因为在线路中测量线电压和线电流较为方便，因而常用线电压、线电流值来计算三项功率。

当负载为星形连接时，且各相负载平衡时，IL=IΦ

当负载为三角形连接时，且各相负载平衡时，UL=UΦ

因此不论负载是星形还是三角形，将以上关系式代入P=3UΦIΦcosΦ中得：

同理，三相对称负载的无功功率为：

由视在功率得出：

注意：上述公式中字UL、IL是线电压和线电流。

进阶思考

例题：有一三相电动机、每相绕组的等效电阻R=29欧姆，等效感抗XL=21.8欧姆，求在下列情况下电动机的相电流、线电流一级从电源输入的功率，并比较所得结果。

解：过程就不写出来了，留给大家思考，只写结果

比较结果：

只要电动机每相绕组承受的电压不变，则电动机的输入功率不变。因此，当电源线电压为380V时，电动机绕组应连接成星形，而当电源线电压为220V时，电动机的绕组应连称三角形。在这两种连接方法中，仅线电流在三角形连接时比星形连接大√3倍，而相电流、相电压及功率都没有改变。

文章来源：电力专家联盟

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