三相电路负载不对称的研究
班级：F0803016 姓名：陈昌源 学号：5080309556
摘要：本文从三相电路出发，通过比较负载对称与不对称的三相电路，讨论了负
载不对称三相电路的类型和计算方法
关键字：三相电路、负载不对称

 引言

由三相电源供电的电路，称为三相电路。三相供电系统具有很多优点，为各国广泛采用。
在发电方面，相同尺寸的三相发电机比单相发电机的功率大，在三相负载相同的情况下，发
电机转矩恒定，有利于发电机的工作；在传输方面，三相系统比单相系统节省传输线，三相
变压器比单相变压器经济；在用电方面，三相电容易产生旋转磁场使三相电动机平稳转动。
三相供电系统的三相电源是三相发电
机。图1是三相发电机的结构示意图，它
有定子和转子两大部分。
定子铁心的内圆周的槽中对称地安放
着三个绕组AX、BY和CZ。A、B、C为首
端；X、Y、Z为末端。三绕组在空间上彼此
间隔120。转子是旋转的电磁铁。它的铁心
上绕有励磁绕组。选择合适的铁心端面形状
和励磁绕组分布规律，使励磁绕组中通以直
流时，产生在转子和定子间气隙中的磁感应
强度，沿圆周按正弦规律分布。当转子恒速
旋转时，AX、BY、CZ 三绕组的两端将分别
感应振幅相等、频率相同的三个正弦电压uA(t)、
uB(t)、uC(t
)。如果指定它们的参考方向都由首

端指向末端，则它们的初相互相差120。

 提出问题

在我们课程的学习中，对三相电路的研究主要是针对负载对称的情况进行讨论和学习，
而在实际的电路里，大多数的三相电路的应用都是负载不对称的，因此，研究三相电路负载
不对称的情况具有现实意义，以下就是针对这个问题的讨论。

 问题讨论

(一) 三相电路负载对称与不对称的比较
对称三相电路是由对称三相电源、对称三相负载及对称三相线路组成的电路。
在对称三相电路中如果有中性线。它的阻抗不必与端线的阻抗相等。对称三相电路
的计算，可以根据电路的对称性，用渐变的一相计算法进行求解。
如果三相电路
中有三相不对称电源或三相不对称负载，则成为不对称三相电路。不对
称三相电路就没有对称性，不能用单相图进行计算。一般情况下不对称
三相电路可看成复杂交流电路，可用一般复杂交流电路方法分析计算，
可以采用向量法，应用节点分析方法求解。

(二) 负载不对称三相电路的综述

图1
图2（a）所示三相电路，假设、、为一组三相对称电源，负载阻抗
ZA、ZB、Z
C
不相等，因此它是不对称三相电路。如果采用三相四线制供电，且中线

阻抗可以忽略，则由图可见，负载各相电压即等于对应的电源相电压。因此可得各
相电流为

由于负载不对称，因此三相负载电流也不对称。其中线电流一
般也不为零。

当中线断开时（三相三线制供电），可求出中性点N和之间的电压为
此时即使电源电压对称，两中性点之间的电压也不为零，中性点不是等电位。
这种现象称为负载中性点位移。图2（b）中画出了中线断开后的电源与负载各相电

压相量图。图中相量表示了负载中性点位移的大小。很显然当中点位移较大时，
势必引起负载中有的相电压过高，而有的相电压却很低。因此当中点位移时，可能
使某相负载由于过压而损坏，而另一相负载则由于欠压而不能正常工作。因此，在
三相制供电系统中，总是尽量使各相负载对称分配。特别在民用低压电网中，由于
大量单相负载的存在（如照明设备、家用电器等），而负载用电又经常变化，不可
能使三相完全对称，因此一般采用三相四线制。在中线上不装保险丝和开关，使各
相负载电压接近对称电源电压。

(三) 负载不对称三相电路的类型
一、星形联接：
1、三相四线制

图2

IA
特点：三相相互独立，互不影响。
上式表明中线上有电流通过。
2、三相三线制

上式说明负载中性点N’与电源中性点N之间有电位差，使得负载的相电压不在对称。
特点：三相相互影响，互不独立。
通过分析，在三相四线制配电系统中，保险丝不能装在中线上。
二、三角形联接：

ZA ZC ZB uA
uC
uB

N` N

ZA ZC ZB uA
uC
uB

N` N

IB
IA
IB
IC

IC
图3

图4
图5
(四) 负载不对称三相电路特例
特例1：对称负载的断相：

三相对称负载正常运行时的线电流：PABCPUIIIIZ
现A相负载发生断相（如图7）

特例2：对称负载的短路：
三相对称负载正常运行时的线电流：PABCPUIIIIZ
现A相负载发生短路（如图8）

特例3：对称负载的断相：
对称时，3lABCUIIIZ
现A相负载发生断相（如图10）

N`
N
IB
IA
IC
图6

图7
图8
图9
特例2：对称负载的短路：
对称时，3lABCUIIIZ
现A相负载发生短路（如图11），电源短接烧掉。

参考文献：山东交通学院学报、电工技术

图10

图11