三相电压和三相电路中负载的星三角形连接

1、三相电压

机床通常以交流电为电源，而交流电路的电源通常是三相交流发电机，由该设备发出的电压源为三相交流电。三相交流发电机内有三相电枢绕组，电枢固定，也称定子，每相电枢绕组的两个线端产生同频同幅的正弦电动势，且它们满足：

……………………………………（式1）

其变化曲线如下图：

图1 三相电枢绕组产生的电动势

这称为三相电动势，三相交流电出现正幅值的顺序称为相序。三相电动势幅值相等、频率相同、彼此间相位差相等。这种电动势称为对称电动势。

如果将发电机三相绕组中，各相的末端连接在一起，引出一个线端，各相剩余的三个线端均引出，则发电机对外输出接线如下图：

图2  三相交流发电机的输出接线

我们称联接在一起引出的线端为中性点（零点、零线），用N表示，其余各相的引出线端为相线端（相线、火线），分别用字母表示。而发电机的这种接线法称为星形连接。

相线与中性线之间的电压称为相电压，表示为：（有效值），或一般地用表示；

相线与相线之间的电压称为线电压，表示为：（有效值），或一般地用表示。

根据电工学中的推导，我们有如下关系式：

………………………………………………………………………….（式2）

由此，我们给出三相四线制的概念：发电机绕组连成星形时，可引出四根导线：N、、、，可以给予负载两种电压，即：220V和380V，其中工业用电380V（线电压）为民用电220V（相电压）的倍。

2、三相电路中负载的星形连接

额定电压220V的负载连接在三相四线制电路中，应接在相线与中性线之间。由于此种负载大量使用，所以不能集中接在一相中。从总的线路来看，负载应均匀分配在各相中，构成负载的星形连接。比如，电灯与电动机在三相电路中的星形连接如下图所示。

图3 负载的星形连接

三相电路中接入负载后，电路中有相电流和线电流之分，每相负载中的电流称相电流，每根相线中的电流称线电流。

当星形连接中各相负载阻抗相等时称负载对称，此时中性线电流，因此中性线不再需要，形成三相三线制，这种连接方式应用也很广泛（如只接三相电动机时，由于电动机三相动子绕组完全一样，故能实现各相阻抗一样，可接为三相三线制）。

负载不对称又没有中性线时，负载的相电压就不对称，这将导致多数负载不能工作在额定电压下。因此中性线作用在于使星形连接的不对称负载的相电压对称。

3、三相电路中负载的三角形连接

按照三角形连接，各负载的相电压与电源线电压相等，因此不论负载是否对称，相电压总对称。三相电动机绕组可以连成星形，也可以连成三角形，而照明负载一般连成星形（具有中性线）。

负载三角形连接时，相电流和线电流是不一样的。负载对称时，如只接入三相电动机，则线电流、、对称，此时，我们有：。

图4 负载的星形连接

在机床的电动机使用过程中，正常运转的电动机一般按三角形连接，而起动时则是星形连接，这是因为星形连接比同等情况下的三角形连接的电流小倍，而以较小电流起动，对电动机乃至整个电网都是有利的。

提示：有的三相电动机有两种额定电压，如220/380V。这表示当电源电压（指线电压）为220V时，电动机绕组应连成三角形；当电源电压380V时，电动机绕组应连成星形。两种接法的相电压、相电流及功率均不变，仅线电流在三角形连接时增大为星形连接的倍。