三相负载的Y连接实现方法及应用分析

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【摘要】：7.3.1.1三相电路的基本概念如果三相电源为Y接，负载也连接成Y接，称为Y—Y连接方式，如图7.5所示电路。

7.3.1.1　三相电路的基本概念

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如果三相电源为Y接，负载也连接成Y接，称为Y—Y连接方式，如图7.5所示电路。若把电源的中点N和负载的中点N′用具有阻抗ZN的中线连接起来（如图中虚线所示），这种连接方式称为三相四线制方式。其中中线上通过的电流称为中线电流，用I.N表示。若没有中线连接，称为三相三线制连接方式。如果星形负载连接三角形电源，称为△—Y连接方式，也属于三相三线制连接方式。

7.3.1.2　对称Y 接三相电路的分析与计算

三相交流电路实际上是正弦交流电路的一种特殊情况。所以对三相交流电路而言，前面讨论的正弦交流电路的分析方法仍然适用。可以利用对称三相电路的特点，简化对称三相电路的分析与计算。

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图7.5　Y接的三相电路图

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对称三相负载电路的中线电流为

显然，对称的Y—Y三相电路中，由于中线电流等于零，从电流的观点来看，中线相当于开路。因此，在对称的三相电路中，把中线去掉对电路无影响。

对称三相电路中，三相负载的相电压是对称的，三相负载也是对称的，因此三相负载中的电流必然也对称，对应三个线电压当然也是对称的。

经上述讨论可作出如下结论：

（1）对称Y—Y连接中，由于三相电源和三相负载的对称性，所以各相负载的端电压和电流也是对称的。只要求得其中一相的电压和电流，其他两相就可以根据对称性直接写出。

（2）由于 pagenumber_ebook=140,pagenumber_book=129 =0，所以各相电路的计算具有独立性，各相电流也是独立的，这样，三相电路的计算就可以归结为一相来计算，其他两相按对称性可根据计算结果直接写出。一般取A相电路为参考，画出一相计算电路如图7.6所示。

（3）注意：在一相电路计算中，中线阻抗ZN不起作用，N点和N′点等电位，用一根短接线连接。

【例7.1】对称三相电路如图7.5所示，已知V，各相负载阻抗均为Z=5+j6Ω，中线阻抗为ZL=1+j2Ω，试求三相负载上的各电流相量。

解：根据已知条件，得线电压和相电压相量分别为

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图7.6　一相计算电路图

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画出一相（A相）计算电路如图7.6所示，可得

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根据对称性可以写出另外两相电流相量为

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7.3.1.3　不对称Y 接三相电路的分析与计算

三相负载不符合对称条件时所构成的三相电路，称为不对称三相电路。如照明负载接入电源后很难做到三相对称，又如某一相负载发生短路或开路，或对称三相电路的某一相端线断开，都会造成三相电路不对称。不对称三相电路不再具有对称性的特点，所以，三相化归一相电路的计算方法也随之失效。

不对称Y接三相电路分两种情况进行讨论。

1.不对称三相电路Y接且无中线

若图7.5所示电路中输电线的阻抗ZL≈0时，该电路就可简化为图7.7 （a）所示电路。设该电路ZN=∞，YN=0无中线时，显然I.N=0。由于三相电路不对称，故有 pagenumber_ebook=140,pagenumber_book=129 ≠0，，即电源中点N和负载中点N′电位不相等。此时通常先利用式（7.6）计算出中点电压U.N′N，然后再求出实际加在各相负载的端电压。由图7.7 （b）所示相量图可以清楚地看到N′点和N点不重合，这一现象称为中点偏移。在电源对称的情况下，可以根据中点偏移的程度来判断负载不对称的程度。当中点位移较大时，会引起负载端相电压的严重不对称，使有的负载相电压低于电源相电压，有的负载相电压高于电源相电压，甚至可能高过电源线电压，从而造成各相负载工作的不正常。

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图7.7　不对称三相电路图

由图7.7 （b）还可看出，三相电路不对称且又无中线时，各相负载的端电压相互关联，这是由于三相负载在这种情况下工作状况相互关联。因此，三相负载中只要有一相因某种原因发生变化，中点电压就要随之变化，三相负载彼此都会相互影响，即完全失去了独立性和对称性。各相负载的端电压要单独计算，即

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然后再根据电压、电流关系式进而求出各相负载上通过的电流。

【例7.2】图7.8 （a）所示电路为测定三相电源相序的相序指示器，任意指定一相电源为A相后，指示器指示出其他两相中的B相和C相。图中指示器由两个白炽灯和一个电容器组成Y接。把电容器接到指定的A相，两个白炽灯分别接另外两相。由于这组负载不对称，两个白炽灯的电压不等，亮度不同，可以决定相序。设电容器的容纳ωC=G，试问较亮的白炽灯所接的是B相还是C相？

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图7.8　[例7.2]电路图和相量图

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显然UB′＞UC′，B相的灯泡比C相的亮。

2.不对称三相电路Y接有中线

设图7.7 （a）不对称三相Y接电路有中线，且输电线阻抗ZL≈0，中线阻抗ZN≈0，即可做到强制U.N′N=I.NZN≈0，从而克服了中点偏移现象。这时，尽管三相电路不对称，但由于电源对称，根据式（7.9）可知，各相负载的端电压就等于电源相电压，并且不随负载的变化而变化，各相保持独立性而互不影响，可以分别独立计算。

【例7.3】已知Y接对称三相电路（三相三线制）的电源线电压为380V，各相负载阻抗Z=8+j6Ω，求：

（1）正常情况下的负载的相电压及相电流的有效值。

（2）一相短路时，另两相的相电压及相电流的有效值。

（3）一相开路时，其余两相的相电压及相电流的有效值。

（4）如果电路是三相四线制，再求（2）、（3）。

解：（1）正常情况下，电路为对称三相电路，三相负载的相电压和相电流的有效值相等，可归结为一相计算。有

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（2）一相短路时，线电压通过短路线直接加在另外两相负载端，因此其余两相负载的端电压就等于电源线电压380V，相电流为

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（3）一相开路时，其余两相构成串联连接，由于两相阻抗相等，所以平分电源线电压，即

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（4）如果有中线，在（2）、（3）情况下，负载的端电压仍等于电源相电压，因此除短路或断路相的负载电流增大或等于零时，其余两相的端电压和电流不发生变化。

由此可知，在负载为Y接的对称三相电路中，一相负载短路或断路时，各相负载的端电压就不再对称了。当一相负载短路时，其余两相负载的相电压就等于电源的线电压，流过的电流是正常情况下的 pagenumber_ebook=143,pagenumber_book=132 倍，造成过载。当一相负载断路时，其余两相负载的端电压低于正常情况下的端电压，不能正常工作。但如果不对称三相电路有中线时，中线可使不对称Y接负载的端电压仍然保持对称。因此，在三相不对称负载情况下，中线的作用非常重要，为确保中线的可靠性，一般在中线上加装钢芯，使其具有足够的机械强度，同时中线上不允许安装保险丝和开关。

三相负载的Y连接实现方法及应用分析

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