三相交流电路在星形和三角形连接时的电功率
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。当三相负载对称时,无论采用星形连接(Y)还是三角形连接(△),三相中的电压(U)、电流(I)和功率因数(cosΦ)都是相同的。因此,每一相中的功率大小相等,三相功率为单相功率的三倍。
三相功率表达式为:
P = 3 UI cosΦ
其中:
P:三相功率(单位:瓦)
U:线电压(单位:伏特)
I:线电流(单位:安培)
cosΦ:功率因数(无单位)
在线路中,测量线电压和线电流更为方便,因此通常使用这些值来计算三相功率。
星形连接
当负载为星形连接且各相负载平衡时,线电流等于相电流:
I = I 相
三角形连接
当负载为三角形连接且各相负载平衡时,线电压等于相电压:
U = U 相
将这些关系代入三相功率公式中,得到星形连接和三角形连接的三相功率表达式:
P = 3 U 相 I 相 cosΦ
同样地,三相对称负载的无功功率和视在功率为:
无功功率
Q = 3 U 相 I 相 sinΦ
视在功率
S = 3 U 相 I 相
其中,Φ为相位角。
公式中使用的电压(U)和电流(I)均为线电压和线电流。
假设有一台三相电动机,每相绕组的等效电阻(R)为 29 欧姆,等效感抗(X)为 21.8 欧姆。计算在以下情况下电动机的相电流、线电流和从电源输入的功率,并比较结果:
电源线电压为 380V,电动机绕组采用星形连接
电源线电压为 220V,电动机绕组采用三角形连接
(过程省略)
结果比较
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。
当电源线电压为 220V 时,电动机绕组应连接成三角形。
在这两种连接方法中,只有三角形连接时的线电流比星形连接时大 √3 倍,而相电流、相电压和功率都没有改变。
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