第5节 三相 Y 和 Delta 配置 (修订中)
[TOC]
# 1. 三相星形（Y）连接
最初，我们通过以通常称为“Y”（或“星形”）配置的方式将三个电压源连接在一起来探索三相电力系统的概念。 (opens new window)
这种电压源配置的特点是有一个公共连接点连接每个电源的一侧。（下图）
三相“Y”连接具有连接到一个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）并进行一些轻微的重新排列，“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_线路_，而绕组本身通常称为_相_。
在 Y 型连接系统中，可能有也可能没有（下图）在中间的连接点连接一根中性线，尽管它确实有助于缓解三相负载的一个元件故障打开时的潜在问题，如所讨论的早些时候。
三相三线“Y”连接不使用零线。
# 2. 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 (opens new window)时，我们需要具体说明_我们_测量的位置。
_线路电压_是指在平衡三相系统中任意两条线路导体之间测得的电压量。使用上述电路，线路电压约为 208 伏。
_[相电压](https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating- 任何一个组件（源绕组或负载阻抗）上测得的电压。 (opens new window)
对于上面显示的电路，相电压为 120 伏。术语_线电流_和_相电流_遵循相同的逻辑：前者是指通过任何一个线路导体的电流，而后者是指通过任何一个组件的电流。
Y 形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 接电源或负载平衡，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。
# 3. 三相 Delta(Δ) 配置
另一种配置被称为“Delta”，因为它的几何形状与同名的希腊字母 (Δ) 相似。请密切注意下图中每个绕组的极性。
三相三线Δ接法无公用。
乍一看，像这样的三个电压源似乎会造成短路，电子在三角形周围流动，只有绕组的内部阻抗来阻止它们。
然而，由于这三个电压源的相位角，情况并非如此。
# 4. 三角连接中的基尔霍夫电压定律
对此的一项快速检查是使用基尔霍夫电压定律来查看环路周围的三个电压是否加起来为零。如果他们这样做了，那么将没有可用于推动该回路周围和周围的电流的电压，因此，将没有循环电流。
从顶部绕组开始并逆时针进行，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在一个回路中连接在一起而不会产生循环电流这一事实的另一种方法是在一个连接点打开回路并计算跨断点的电压 (opens new window)：（下图）
开路 Δ 两端的电压应为零。
从正确的绕组 (120 V ∠ 120°) 开始并逆时针进行，我们的 KVL 方程如下所示：
果然，断路处的电压为零，这告诉我们，当连接完成时，没有电流在绕组的三角形回路中流通。
确定了 Δ 连接的三相电压源不会因循环电流而自行烧毁，我们转向其作为三相电路中电源的实际用途。
因为每对线路导体直接跨接在 Δ 电路中的单个绕组上，所以线路电压将等于相电压。
相反，因为每个线路导体都连接在两个绕组之间的节点处，所以线路电流将是两个连接相电流的矢量和。
毫不奇怪，Δ配置的结果方程如下：
# 5. Delta 连接示例电路分析
让我们看看它在示例电路中是如何工作的：（下图）
Δ 源上的负载以 Δ 接线。
每个负载电阻从其各自的相绕组源接收 120 伏电压，该电路每相的电流将为 83.33 安培：
# 6. 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，这大大超过了我们之前看到的 Y 形连接系统中的线电流。
人们可能想知道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。虽然这个电路需要三个 1 号规格的铜导体（在源和负载之间 1000 英尺的距离上，这相当于整个系统需要 750 磅多一点的铜），但它仍然少于 1000 磅以上的铜导体。以相同电压（120 伏导体对导体）提供相同功率 (30 kW) 的单相系统。
Δ 连接系统的一个显著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断开（或关闭），以防止负载处的相电压发生变化。
在 Δ 连接的电路中，这不是必需的（甚至是可能的！）。
由于每个负载相元件直接连接在相应的源相绕组上，相电压将是恒定的，而与负载元件中的开路故障无关。
也许 Δ 连接源的最大优势是它的容错性。
Δ 连接三相电源中的一个绕组可能会发生故障断开（下图），而不会影响负载电压或电流！
即使源绕组出现故障，线路电压仍为 120 V，负载相电压仍为 120 V。唯一的区别是剩余功能源绕组中的额外电流。
对于 Δ 连接的源，源绕组开路失败的唯一后果是其余绕组中的相电流增加。将此容错与下图中存在开源绕组的 Y 形连接系统进行比较。
开路“Y”源绕组将 Δ 连接负载的两个负载上的电压减半。
对于 Δ 连接负载，其中两个电阻 (opens new window)的电压降低，而一个电阻保持在原始线电压 208。Y 连接负载遭受更糟糕的命运（下图），在 Y 连接源中具有相同的绕组故障.
“YY”系统的开源绕组将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-连接源是首选的可靠性。
但是，如果需要双电压（例如 120/208）或首选较低线电流，则 Y 型连接系统是首选配置。
# 7. 总结
- 连接到三相电源或负载的三个点的导体称为_线路_。
- 构成三相电源或负载的三个组件称为_相位_。
- _线电压_是三相电路中任意两条线之间测得的电压。
- _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的任何一条线路的电流。
- _相电流_是通过包括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。
- 在绕组故障的情况下，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 型连接的电源相比，Y 型连接的电源可以以更少的线路电流提供相同数量的功率。
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