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三相四線,其中三條線路分別代表A,B,C三相,不分裂,另一條是中性線N(區(qū)別于零線,在進(jìn)入用戶的單相輸電線路中,有兩條線,一條我們稱為火線,另一條我們稱為零線,零線正常情況下要通過電流以構(gòu)成單相線路中電流的回路,而三相系統(tǒng)中,三相自成回路,正常情況下中性線是無電流的),故稱三相四線制。
由單相負(fù)載組成的三相電路,一般是不對稱的,這時(shí),應(yīng)該采用三相四線制供電。中線的作用在于當(dāng)負(fù)載不對稱時(shí),保證各相電壓仍然對稱,都能正常工作;如果一相發(fā)生斷線,也只影響本相負(fù)載,而不影響其它兩相負(fù)載。但如果中線因故斷開,當(dāng)各相負(fù)載不對稱時(shí),勢必引起各相電壓的畸變,破壞各相負(fù)載的正常工作,所以在三相四線制供電系統(tǒng)中,中線是不允許斷路的。
三相四線制中線的作用是流過三相負(fù)載的不平衡電流,來保持中性點(diǎn)的零點(diǎn)位,使負(fù)載電壓保持不變。如果中線斷了,不平衡的三相負(fù)載使得中性點(diǎn)轉(zhuǎn)移,使負(fù)載最少的那一相電壓最高負(fù)載因過電壓損壞,而負(fù)載多的那一相電壓過低無法工作。此外當(dāng)采用保護(hù)接零的電氣設(shè)備絕緣損壞發(fā)生碰殼時(shí),短路電流將通過零線構(gòu)成回路,由于零線阻抗較小,所以短路電流將很大,它促使保護(hù)裝置迅速動(dòng)作以斷開電源,從而起到保護(hù)作用; 中線線還是單相220V電氣設(shè)備的電源回路。
在低壓供電系統(tǒng)中,大多數(shù)采用三相四線制方式供電,因?yàn)檫@種方式能夠提供兩種不同的電壓——線電壓(380V)和相電壓(220V),可以適應(yīng)用戶不同的需要。在三相四線制系統(tǒng)中,如果三相負(fù)載是完全對稱的(阻抗的性質(zhì)和大小完全相同,即阻抗三角形是全等三角形),則零線可有可無,例如三相異步電動(dòng)機(jī),三相繞組完全對稱,連接成星形后,即使沒有零線,三相繞組也能得到三相對稱的電壓,電動(dòng)機(jī)能照常工作。但是對于宅樓、學(xué)校、機(jī)關(guān)和商場等以單相負(fù)荷為主的用戶來說,零線就起著舉足輕重的作用了。盡管這些地方在設(shè)計(jì)、安裝供電線路時(shí)都盡可能使二相負(fù)荷接近平衡,但是這種平衡只是相對的,不平衡則是絕對的,而且每時(shí)每刻都在變化。
在這種情況下,如果零線中斷了,三相負(fù)荷中性點(diǎn)電位就要發(fā)生位移了。中性點(diǎn)電位位移的直接后果就是三相電壓不平衡了,有的相電壓可能大大超過電器的額定電壓(在極端情況下會接近380V),輕則燒毀電器,重則引起火災(zāi)等重大事故;而有的相電壓大大低于電器的額定電壓(在極端情況下會接近 0V),輕則使電器無法工作,重則也會燒毀電器(因?yàn)殡妷哼^低,空調(diào)、冰箱和洗衣機(jī)等設(shè)備中的電動(dòng)機(jī)無法起動(dòng),時(shí)間長了也會燒毀)。由于三相負(fù)荷是隨機(jī)變化的,所以電壓不平衡的情況也是隨機(jī)變化的。
對于沒有零線時(shí)中性點(diǎn)電位發(fā)生位移這個(gè)問題,很多人甚至一些電工無法理解,而理論計(jì)算又涉及到較深的電工基礎(chǔ)知識(如電動(dòng)勢和阻抗的復(fù)數(shù)表示法以及復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算等),特別是當(dāng)負(fù)載不是純電阻時(shí),計(jì)算相當(dāng)繁瑣,學(xué)生也難以弄懂,在大多數(shù)情況下也沒有必要去計(jì)算。下面僅舉個(gè)特例來幫助同學(xué)們理解沒有零線時(shí)各相負(fù)載兩端電壓的變化。另外如果某些電器采用接零保護(hù)(外殼接在零線上),零線中斷后,就失去了接零保護(hù),還有可能發(fā)生觸電事故。
三相四線行星接法
在三相四線制供電時(shí),三相交流電源的三個(gè)線圈采用星形(Y形)接法,三相負(fù)載星形接法,對稱時(shí),有中線和沒有中線是一樣的 當(dāng)負(fù)載不對稱也沒有中線時(shí),會使阻抗大的負(fù)載的實(shí)際相電壓高于額定電壓而變亮或燒毀,使阻抗小的負(fù)載相電壓低于額定電壓而變暗。均不能正常工作。中線的作用是:在三相不對稱時(shí),中線可以讓三相負(fù)載仍獲得對稱的相電壓而正常工作。即把三個(gè)線圈的末端X、Y、Z連接在一起,成為三個(gè)線圈的公用點(diǎn),通常稱它為中點(diǎn)或零 點(diǎn),并用字母O表示。供電時(shí),引出四根線:從中點(diǎn)O引出的導(dǎo)線稱為中線或零線;從三個(gè)線圈的首端引出的三根導(dǎo)線稱為A線、B線、C線,統(tǒng)稱為相線或火線。 在星形接線中,如果中點(diǎn)與大地相連,中線也稱為地線。
我們常見的三相四線制供電設(shè)備中引出的四根線,就是三根火線一根地線。每根火線與地線間的電壓叫相電壓,其有效值用UA、UB、UC表示;火線間的電壓叫線電壓,其有效值用UAB、UBC,UCA表示,如圖7-2。因?yàn)?三相交流電源的三個(gè)線圈產(chǎn)生的交流電壓位相相差120°,三個(gè)線圈作星形連接時(shí),線電壓等于相電壓的 倍。我們通常講的電壓是220伏,380伏,就是三相四線制供電時(shí)的相電壓和線電壓。但三相四級制供電時(shí),也有下表所示的幾種電壓,用電時(shí)應(yīng)予注意。
三相四線制接線圖
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