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三相电原理、接法与单相电、两相同吗?有什么

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  三相电由频率相同、幅度类似的三个AC电压组成。每个ac电压“相位”与另一个ac电压相隔120°(图1)。这可以通过图形方式,使用波形和矢量图(图2)进行表示。

  1. 可以使用三个矢量间隔的电压,在马达中产生旋转磁场。从而可以在不需要额外绕组的情况下启动马达。

  2. 三相系统可以连接到负载上,要求的铜缆连接数量(传输损耗)是其它方式的一半。

  我们看看三个单相系统,每个系统为一个负载提供100W的功率(图3)。总负载是3 x 100W = 300W.为提供电力,1安培电流流经6根线个单位的损耗。也可以把三个电源连接到一个公共回程上,如(图4)所示。当每个相位中的负载电流相同时,负载被认为是均衡的。在负载均衡、且三个电流相位彼此位移120°的情况下,任何时点上的电流之和都为零,回程线路中没有电流。

  在三相120°系统中,要求3根线传送功率,而在其它方式下则要求6根线。要求的铜缆数量减少了一半,导线传输损耗也将减半。

  拥有公共连接的三相系统通常如(图5)的示意图所示,称为“Y形或星形”接法。

  公共点称为中性点。为安全起见,这个点通常在电源上接地。在实践中,负载并不是完美均衡的,要使用第四条“中性”线传送得到的电流。如果本地法规和标准允许,中性导体可能会比三条主导体小得多。

  上面讨论的三个单相电源也可以串联起来。在任何时点上,三个120°相移电压之和都是零。如果和为零,那么两个端点都处在相同的电位,可以联接在一起。这种接法如(图7)中的示意图所示,使用希腊字母Δ表示,称为三角形接法。

  Y形接法用来为家庭和办公中使用的日常单相设备供电。单相负载连接到线路和中性线之间Y形的一条腿上。每个相位的总负载尽可能多地共享,以便为主三相电源提供均衡负载。

  Y形接法还可以为更高电压上更高的功率负载提供单相或三相电。单相电压是相位到中性电压。另外还提供较高相间电压,如(图8)中的黑色矢量所示。

  三角形接法最常用的情况是为功率较高的三相工业负载供电。然而,通过沿着变压器线圈进行连接或“分接”,可以从三相三角形电源中获得不同的电压组合。例如,在美国,240V三角形系统可以有分相或中心分接线)。为安全起见,中心分接点可以在变压器上接地。在中心分接点和三角形接法的第三条“高脚”之间,还提供了208V电压。

  在交流系统中,功率使用功率表测量。现代数字采样功率表,把多个电压和电流的瞬时样点乘在一起,计算瞬时功率,然后取一个周期中瞬时功率的平均值,表示有功功率。功率表将在广泛的波形、频率和功率因数范围上,准确测量有功功率、视在功率、无功负载、功率因数、谐波等等。为使功率分析仪提供良好的结果,必须能够正确识别布线配置,正确连接功率分析仪。

  只要求一个功率表,如(图10)所示。系统与功率表电压端子和电流端子的连接简单明了。功率表的电压端子透过负载并连,电流通过与负载串联的电流端子输入。

  在这个系统中,如图11所示,从一个中心分接的变压器线圈中产生电压,所有电压都同相。这在北美住宅应用中十分常见,其中提供了一个240 V电源和两个120V电源,在每条腿线上可能有不同的负载。为测量总功率和其它数量,应如(图11)所示连接两个功率表。

  布朗德尔定理:要求的功率表数量,在单相系统中,只有两根线。功率使用一个功率表测量。

  在线数一定(N)时,要求N-1个功率表测量整体电能质量,如功率。必须确保拥有足够数量的通道,且正确连接。

  现代多通道功率分析仪将使用相应的内置公式,直接计算整体电能质量,如瓦特、伏特、安培、伏安和功率因数。公式根据布线配置选择,因此设置布线对获得良好的总功率测量至关重要。拥有矢量功能的功率分析仪还将把相电压(或Y形)分量转换成线电压(或三角形)分量。只能使用因数√3,实现系统间转换,或对均衡线性系统上只有一个功率表的测量定标。

  了解布线配置、正确进行连接对功率测量至关重要。熟悉常用的布线系统,记住布朗德尔定理,将帮助您获得相应的连接以及可以依赖的结果。

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