三相 Y 和 Delta 配置

三相星形（Y）连接

最初，我们通过将三个电压源以通常称为“Y”（或“星形”）配置的方式连接在一起，探索了三相电力系统的想法。

这种电压源配置的特征在于连接每个电源一侧的公共连接点。 （下图）

三相“Y”连接具有连接到公共点的三个电压源。

如果我们绘制一个电路，将每个电压源显示为一个线圈（交流发电机或变压器绕组）并稍微重新排列，“Y”配置在下图中变得更加明显。

三相四线“Y”连接使用“公共”第四线。

从电压源（绕组）引向负载的三个导体通常称为线 ，而绕组本身通常称为相 .

在 Y 型连接系统中，可能会或可能不会（下图）在中间的连接点连接一根中性线，尽管如上所述，如果三相负载的一个元件发生故障断开，它肯定有助于缓解潜在问题早点。

三相三线“Y”型连接不使用零线。

三相系统中的电压和电流值

当我们测量三相系统中的电压和电流时，我们需要明确在哪里 我们正在测量。

线电压 指平衡三相系统中任意两条线导体之间测得的电压量。使用上述电路，线电压大约为 208 伏。

相电压 是指在平衡的三相电源或负载中任何一个组件（电源绕组或负载阻抗）两端测得的电压。

对于上图所示的电路，相电压为 120 伏。条款行当前 和相电流 遵循相同的逻辑：前者是指通过任何一根导线的电流，后者是指通过任何一个元件的电流。

Y 连接的电源和负载的线电压始终大于相电压，并且线电流等于相电流。如果 Y 接电源或负载是平衡的，则线电压将等于相电压乘以 3 的平方根：

然而，“Y”配置并不是将三相电压源或负载元件连接在一起的唯一有效配置。

三相Delta(Δ)配置

另一种配置被称为“Delta”，因为它与同名希腊字母 (Δ) 的几何形状相似。仔细注意下图中每个绕组的极性。

三相三线Δ连接无共性。

乍一看，好像三个这样的电压源会造成短路，电子在三角形周围流动，除了绕组的内部阻抗外，什么也没有。

然而，由于这三个电压源的相位角，情况并非如此。

三角形连接中的基尔霍夫电压定律

对此的一种快速检查是使用基尔霍夫电压定律查看环路周围的三个电压加起来是否为零。如果他们这样做，那么将没有可用的电压来推动该回路周围和周围的电流，因此，将没有循环电流。

从顶部绕组开始逆时针前进，我们的 KVL 表达式如下所示：

事实上，如果我们将这三个向量加在一起，它们加起来确实为零。验证这三个电压源可以连接在一个回路中而不会产生环流这一事实的另一种方法是在一个结点处打开回路并计算断点两端的电压：（下图）

开路 Δ 两端的电压应为零。

从右侧绕组（120 V ∠ 120°）开始，逆时针方向前进，我们的 KVL 方程如下所示：

果然，断点两端的电压为零，这告诉我们，当连接完成时，绕组三角形环路内将没有电流循环。

确定了 Δ 连接的三相电压源不会因循环电流而将自身烧毁，我们将其作为三相电路中的电源实际使用。

因为在Δ电路中，每对线导体直接跨过单个绕组连接，所以线电压将等于相电压。

相反，由于每根线导体都连接在两个绕组之间的节点上，因此线电流将为两个加入相电流的矢量和。

不出所料，Δ 构型的结果方程如下：

三角形连接示例电路分析

让我们在一个示例电路中看看它是如何工作的：（下图）

Δ 源上的负载连接在 Δ 中。

当每个负载电阻从源端的相应相绕组接收 120 伏电压时，该电路每相中的电流将为 83.33 安培：

台达三相系统的优势

所以这个三相电力系统中的每条线电流等于 144.34 安培，这比我们之前看到的 Y 连接系统中的线电流大得多。

有人可能会怀疑，我们是否已经失去了三相电源的所有优势，因为我们有如此大的导体电流，需要更粗、更昂贵的电线。

答案是不。虽然该电路需要三个 1 号铜导体（在源和负载之间的距离为 1000 英尺，这相当于整个系统的铜略多于 750 磅），但它仍然少于所需的 1000 多磅铜在相同电压（120 伏导体对导体）下提供相同功率 (30 kW) 的单相系统。

Δ 连接系统的一个明显优势是它没有中性线。对于 Y 型连接系统，需要一根中性线，以防其中一个相负载发生故障打开（或关闭），以防止负载上的相电压发生变化。

这在 Δ 连接电路中不是必需的（甚至不可能！）。

由于每个负载相元件直接连接在相应的源相绕组上，因此相电压将保持恒定，而不管负载元件中的开路故障如何。

或许Δ连接源的最大优势在于其容错性。

在不影响负载电压或电流的情况下，Δ 连接的三相电源中的一个绕组有可能发生故障断开（如下图）！

即使源绕组出现故障，线电压仍为 120 V，负载相电压仍为 120 V。唯一不同的是剩余功能中的额外电流源绕组。

对于 Δ 连接的源，源绕组未能开路的唯一后果是剩余绕组中的相电流增加。将这种容错性与下图中具有开源绕组的 Y 连接系统进行比较。

开路“Y”源绕组将连接负载的 Δ 的两个负载上的电压减半。

对于 Δ 连接的负载，两个电阻的电压降低，而一个保持原始线电压，208。Y 连接的负载遭受更糟糕的命运（下图），在 Y 连接的电源中出现相同的绕组故障.

“Y-Y”系统的开源绕组使两个负载上的电压减半并完全失去一个负载。

在这种情况下，两个负载电阻的电压降低，而第三个完全失去电源电压！出于这个原因，Δ-连接的源是可靠性的首选。

但是，如果需要双电压（例如 120/208）或首选用于较低的线路电流，则 Y 连接系统是首选配置。

评论：

• 连接到三相电源或负载三个点的导体称为线 .
• 组成三相电源或负载的三个组件称为相 .
• 线电压 是三相电路中任意两条线路之间测得的电压。
• 相电压 是在三相电源或负载中的单个组件上测得的电压。
• 线路电流 是通过三相电源和负载之间任意一条线路的电流。
• 相电流 是通过包含三相电源或负载的任何一个组件的电流。
• 在平衡“Y”型电路中，线电压等于相电压乘以 3 的平方根，而线电流等于相电流。

• 在平衡 Δ 电路中，线电压等于相电压，而线电流等于相电流乘以 3 的平方根。

• 在发生绕组故障时，Δ 连接的三相电压源比 Y 连接的电源具有更高的可靠性。但是，与 Δ 连接的电源相比，Y 连接的电源可以以更少的线路电流提供相同数量的功率。

相关工作表：

• Delta 和 Wye 三相电路工作表