判断题
在同一供电系统中,三相负载接成Y形和接成△形所吸收的功率是相等的。
A
正确
B
错误
答案解析
正确答案:B
解析:
这道题考察的是三相电路中负载连接方式(星形 Y 接与三角形 $\Delta$ 接)对功率的影响。我们需要通过电压、电流与功率的关系来进行推导。
### 1. 核心概念回顾
在三相供电系统中,通常假设电源提供的**线电压**($U_L$)是恒定的。
* **线电压 ($U_L$)**:火线与火线之间的电压。
* **相电压 ($U_P$)**:火线与中性点(或负载两端)之间的电压。
负载吸收的总有功功率 $P$ 的计算公式为:
$$ P = \sqrt{3} U_L I_L \cos\phi $$
或者使用相电压和相电流表示:
$$ P = 3 U_P I_P \cos\phi $$
其中 $\cos\phi$ 为负载的功率因数,假设负载阻抗 $Z$ 不变,则 $\cos\phi$ 也不变。
### 2. 两种接法的对比分析
假设三相负载对称,每相阻抗为 $Z$,电源线电压为 $U_L$。
#### 情况一:负载接成 Y 形(星形)
* **相电压**:在 Y 接中,相电压等于线电压除以 $\sqrt{3}$。
$$ U_{PY} = \frac{U_L}{\sqrt{3}} $$
* **相电流**:根据欧姆定律,$I_{PY} = \frac{U_{PY}}{|Z|} = \frac{U_L}{\sqrt{3}|Z|}$。
* **线电流**:在 Y 接中,线电流等于相电流。
$$ I_{LY} = I_{PY} = \frac{U_L}{\sqrt{3}|Z|} $$
* **总功率 ($P_Y$)**:
$$ P_Y = \sqrt{3} U_L I_{LY} \cos\phi = \sqrt{3} U_L \left( \frac{U_L}{\sqrt{3}|Z|} \right) \cos\phi = \frac{U_L^2}{|Z|} \cos\phi $$
#### 情况二:负载接成 $\Delta$ 形(三角形)
* **相电压**:在 $\Delta$ 接中,相电压直接等于线电压。
$$ U_{P\Delta} = U_L $$
* **相电流**:根据欧姆定律,$I_{P\Delta} = \frac{U_{P\Delta}}{|Z|} = \frac{U_L}{|Z|}$。
* **线电流**:在 $\Delta$ 接中,线电流等于相电流的 $\sqrt{3}$ 倍。
$$ I_{L\Delta} = \sqrt{3} I_{P\Delta} = \frac{\sqrt{3} U_L}{|Z|} $$
* **总功率 ($P_\Delta$)**:
$$ P_\Delta = \sqrt{3} U_L I_{L\Delta} \cos\phi = \sqrt{3} U_L \left( \frac{\sqrt{3} U_L}{|Z|} \right) \cos\phi = \frac{3 U_L^2}{|Z|} \cos\phi $$
### 3. 结论推导
对比 $P_Y$ 和 $P_\Delta$:
$$ P_Y = \frac{U_L^2}{|Z|} \cos\phi $$
$$ P_\Delta = 3 \times \frac{U_L^2}{|Z|} \cos\phi $$
由此可见:
$$ P_\Delta = 3 P_Y $$
即:**在同一供电系统(线电压不变)中,同一组三相负载接成 $\Delta$ 形时吸收的功率是接成 Y 形时的 3 倍。**
### 4. 易错点提示
题目中提到的“功率相等”只有在一种特殊情况下才成立,那就是**改变电源电压**以匹配负载的额定电压。例如,一个额定电压为 220V 的负载:
* 若接在 380V 系统中,必须接成 Y 形(此时相电压为 220V)。
* 若接在 220V 系统中,必须接成 $\Delta$ 形(此时相电压为 220V)。
在这种**不同线电压**的供电系统下,为了保证负载正常工作,功率才可能设计为相等。但题目明确指出是**“在同一供电系统中”**,意味着线电压 $U_L$ 固定不变,因此功率必然不相等。
### 最终答案
**错误**。在同一供电系统中,三相负载接成 $\Delta$ 形所吸收的功率是接成 Y 形时的 3 倍。
题目纠错
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