2.4.1 三相负载的星形联结
图2-30所示为三相电源和三相负载都为星形联结方式组成的三相四线制电路。每相负载的阻抗为ZU、ZV、ZW，如果ZU=ZV=ZW=Z，则称为对称三相负载。其中流过相线的电流称为线电流，分别用iU、iV、iW表示，其有效值用IL表示；流过每相负载的电流称为相电流，分别用iUN、iVN、iWN表示，其有效值用IP表示；流过中性线的电流称为中性线电流，用iN表示，其有效值用IN表示；加在负载上的电压称为相电压，分别用UU、UV、UW表示，为有效值。
图2-30 三相负载的星形联结
由图可知，负载星形联结时，三相负载的线电压就是电源的线电压，而加在各相负载两端的相电压等于电源的相电压，负载相电流等于线电流。每一相电源与负载、中性线构成独立的回路，故可采用单相交流电的分析方法对每相负载进行独立分析。
相电流、相电压与各相负载的相量关系为
电源相电压与线电压的有效值关系为
即
根据KCL，中性线上的电流为
在通常情况下，中性线电流总是小于线电流，而且各相负载越接近对称，中性线电流就越小。因此，中性线的导线截面可以比相线的小一些。
1.对称负载
如果负载对称，即ZU=ZV=ZW=ZP，此时
即每相电流的大小、相电流与相电压的相位差均相同，各负载中的相电流是对称的。若以
为参考相量，相电流相量关系如图2-31所示。
根据相量图可知，有
=0。
因此，对称负载星形联结时，中性线可省去，电路可简化为三相三线制，如图2-32所示。中性线省去后，并不影响三相负载的工作，三个相电流便借助各相线及各相负载互成回路，各相负载的相电压仍为对称的电源相电压。
图2-31 星形对称负载电流相量图
图2-32 三相对称负载的星形联结
2.不对称负载
在三相负载不对称的星形联结中，中性线的作用在于能使三相负载成为三个互不影响的独立回路，从而保证各相负载的正常工作。所以，在三相四线制中，规定中性线不能去掉，并且不准安装熔断器和开关，有时中性线还要采用刚性导线来加强机械强度，以免断开。另一方面，在联结三相负载时，应尽量使其平衡，以减小中性线上的电流。
图2-33所示为常见的照明电路和动力电路，包括大量的单相负载（如照明灯具）和对称的三相负载（如三相异步电动机）。这些单相负载被接在每条相线与中性线之间，组成一条供电电路，由于各楼层负载不尽相同，也不可能在同一时间内使用，所以这是一典型的不对称负载，应尽量均衡地分别接到三相电路中去，以减少中性线的电流，而不应把它们集中在三相电路中的某一相电路里。像这样把各相负载分别接在每条相线与中性线之间的供电形式称为三相四线制，目前我国低压配电系统普遍采用三相四线制，线电压是380V，相电压为220V。我们平时所接触的负载，如电灯、电视机、电冰箱、电风扇等家用电器，它们工作时都是用两根导线接到电路中，采用的就是三相四线制。
图2-33 三相四线制供电电路图
采用三相四线制供电方式有如下特点：
1）不对称三相负载做星形联结且无中性线时，由于负载阻抗的不对称，三相负载的相电压不对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。就是说有的相电压可能超过负载的额定电压，负载可能被损坏（白炽灯过亮烧毁）；有的相电压可能低些，负载不能正常工作（白炽灯暗淡无光）。
2）中性线的作用是保证星形联结时三相不对称负载的相电压对称不变。
3）对于不对称的三相负载，如照明系统，必须采用三相四线制供电方式，中性线不能去掉，且中性线上不允许接熔断器或刀开关。
4）有时为了增加中性线的强度以防拉断，还要采用带有钢丝芯的导线做中性线。