第五节　三相交流电路

一、三相交流电

三相交流电源是三个频率相同、最大值相等、相位差为120°的正弦电动势组成的电源。与单相交流电相比，三个电流电具有以下优点：

（1）三相发电机、变压器较单相电机节省材料、性能可靠。

（2）在传输相同功率的情况下，三相输电线路可节省约25％的金属材料。

（3）三相电动机较单相电动机结构简单，便于维护而且使用较为方便。以上优点决定了三相交流电源必然得到广泛应用，目前的电力系统都采用三相系统。

实际应用中的交流电，是由三相发电机产生的三相交流电。如图1-38（a）所示，将发电机三个独立的绕组首端用U1、V1、W1表示，末端用U2、V2、W2表示，分别称为U相、V相、W相绕组。发出的三个正弦交流电的电动势，分别用eU、eV、eW表示，其最大值相等、频率相同、相位不同，彼此之间的相位差为120°。以t=0时，φ=0作为U相电动势的起点，则：

其变化曲线及矢量图如图1-38（b）、图1-38（c）所示。

二、三相电源的连接

1.三相电源的星形接法

三相电源的星形接法也称Y接法，是从发电机绕组的三个首端U1、V1、W1引出三根输电线，称为端线或相线，俗称火线；末端U2、V2、W2接在一起引出一根输电线，接点称为中性点或零点，用符号N表示，从中性点引出的输电线称为中性线或中线，通常与大地相接，俗称零线，这种输电方式采用三根相线和一根中线，叫做三相四线制，见图1-39。

三相电源输出的电压分别为相电压和线电压。相电压UΦ是每相绕组两端的电压，其有效值也可用UU、UV、UW表示。在Y形接法中，相电压即端线与中线之间的电压。

线电压UL是任意两端线（火线）之间的电压。其有效值也可用UUV、UVW、UWU表示。

星形接法相电压和线电压不同。在星形接法时，线电压有效值是相电压的倍，即。

通常所说照明电源的电压为220V，电动机的电压为380V，就是相电压和线电压之间的区别（）。

2.三相电源的三角形接法

三相电源的三角形接法也称△接法，是把发电机三个绕组线圈首尾相接，并由三个接点引出三根端线，见图1-40。这种输电方式只采用三根端线，叫做三相三线制。

三相电源的三角形接法的优点是能节省一根导线。但由于其线电压等于相电压，故只能输出一种电压，而且无法进行接地保护；三相交流发电机通常很难输出标准的正弦波形，因而将造成三相电动势的矢量和不能为零，所以此种接法应用很少。

三、三相负载的连接

在三相四线制供电的交流电路中，负载有单相和三相之分。单相负载是只用两根电源线（也可以是一根相线一根中性线）供电的电气设备，如电灯、民用电炉，单相电动机等，单相负载大都使用一根火线一根中性线，所以它们的额定电压为220V，电流和功率的计算，根据负载的性质而定。三相负载是指三根相线同时供电的电气设备，如三相电动机等。三相的连接，可分为星形和三角形两种。

1.三相负载的星形接法

星形接法是将三相负载的一端分别接在端线U、V、W上，另一端一同接在N线上，见图1-41。此时加于各相负载两端的电压为电源的相电压。

在负载的星形连接中，相电流等于线电流。每相负载的电流可按单相电路的计算方法各相分别计算，根据欧姆定律：。

中线电流等于各相电流的矢量和，即

各相电流与电压之间的相位差可用公式计算。

2.三相负载的三角形接法

三角形接法是将各相负载依次接在两端线之间，如图1-42所示。在负载作△连接时，各相负载两端的电压仍称为相电压，但此时负载的相电压等于电源的线电压；当负载对称时，线电流等于相电流的倍。

3.三相负载的功率计算

在三相负载电路中，消耗的有功功率P等于各相负载消耗的有功功率之和。即：

式中　PU=UUIUcosφU；PV=UVIVcosφV；PW=UWIWcosφW。

φU、φV、φW——各相负载电流与电压的相位差（°）；

cosφU、cosφV、cosφW——各相电路的功率因数。

转换的总无功功率等于各相电路的无功功率之和：

然而三相电路中总的视在功率在一般情况下并不等于各相电路视在功率之和，而需根据功率三角形求得，即：

复习思考题

1.电路有哪三种基本状态？

2.电压与电动势有何区别？

3.部分电路欧姆定律与全电路欧姆定律如何表述？

4.焦耳定律是怎样表达的？

5.试述串联电阻电路和并联电阻电路的特点。

6.试述串联电容电路和并联电容电路的特点。

7.试述电流的磁效应方向判别。

8.试述导体的涡流现象。

9.试述功率因数的表征特点。

10.试述三相电源的星形接法和三角形接法的区别和联系。