资源简介

【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
1．三相负载：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。
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iU、iV、iW。
5．相电流：在图5.5（a）电路图中，流经负载的电流iUN 、iVN 、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
iLiP
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。
（a）三相四线制星形联结 （b）矢量图
图5.5　三相负载星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
，，
中性线电流为线电流（或相电流）的矢量和
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 + iV + 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。
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。
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UUV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。
（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、、与对应的线电流、、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　对称负载三角形联结时矢量图
在图5.10中，三相负载的相电流互差120o，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倍，即
IL= IP
[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6 ，感抗为8 ，电源线电压为380 V。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
|Z| =Ω =10 Ω
（1）当绕组按星形联结时，由
UL = UP
可得相电压为
UP = V = 220 V
相电流和线电流为
IL =IP =A = 22 A
（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
UPU L380 V
相电流为
IPA38 A
线电流为
I LI P = 38 A65.8 A
可见：（1）星形联结时相电流为22 A，三角形联结时相电流为38 A，其比值为。即三角形联结是星形联结相电流的倍。
（2）星形联结时线电流为22 A，三角形联结时线电流为65.8 A，其比值为。即三角形联结是星形联结线电流的3倍。
所以三相交流电动机采用星形起动、三角形运行的工作方式，可以有效减少起动电流。
【四、小结】
1．三相负载星形联结时：ULUP ，ILIP。
2．中性线不能开路，更不允许安装熔断器和开关，同时负载应尽量平均分配在各相负载上。
3．三相对称负载星形联结时：ULUP，ILIP。
【五、习题】
一、是非题：1、2；二、选择题：1、2、3；三、填空题：3；四、计算题：1。

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