三相交流电相序指示器

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在安装或使用380伏三相交流电源时,有时需要确定相序。为此,我们制作了一个简单实用、便于携带的相序指示器。

工作原理

通常将三相交流电按正弦波展开如图1所示。其中U\(_{a}\)、Ub、U\(_{c}\)分别为A、B、C三相对“O”电位的电压,即相电压。我们以A相为基准,可以画出B、C相相对于A相的电压即Uba=U\(_{b}\)-Ua,U\(_{ca}\)=Uc-U\(_{a}\),Uba、U\(_{ca}\)波形见图2。从图2可以看出,Uca的相位滞后于U\(_{ba}\)60度。如果我们将图2中的电压Uba通过移相网路滞后60度,则U\(_{ba}\)与Uca曲线重合,即U\(_{ba}\)-Uca=O;反之,如果将U\(_{ca}\)通过移相网络向后移60度,则Uba与U\(_{ca}\)的相位差增大到120度,Uba-U\(_{ca}\)≠0,它们的差值曲线仍为50赫的正弦波。根据这个道理,在判断三相电相序时,可先以任一相为基准,判断另外两相的相序。比如,选A相为基准电压时,若Uba-U\(_{ca}\)=0,则说明B、C相序反接;若Uba-U\(_{ca}\)≠0,则说明B、C相序接对。同理,如果以B相或C相为基准电压时,可检查A、C相或A、B相接法是否正确。

图1
图1 🔍原图 (481×479)

相序指示器电路见图3。R、C组成相移60度网络,即图中C上的电压U·\(_{2}\)比U·ca相位滞后60度。如果把A'、B'、C'分别接入三相电源的A、B、C相,图中“1”点的电压U·\(_{1}\)为U·ba的分压值即U\(_{1}\)=1/2Uba,且U·\(_{1}\)与U·ba同相位。U·\(_{2}\)滞后U·ca60度,并且也滞后电阻R上的电压U·\(_{R}\)90度,它们与各电压的矢量关系见图4。由图4可以计算出U2=U\(_{ca}\)cos60°=1/2Uca。|U·\(_{2}\)-U·1|=\(\sqrt{3}\)U\(_{2}\)=3/2·Uca=\(\sqrt{3}\)/2×380≈270伏(有效值)。此时接在“1”与“2”点之间的氖灯亮,表示正相序。

图2
图2 🔍原图 (385×275)
图3
图3 🔍原图 (331×353)

如果把B、C相接反(B'接C端,C'接B端),这时U·\(_{1}\)与U·ca同相且U\(_{1}\)=1/2Uca,U·\(_{2}\)滞后U·ba60度,因此U·\(_{2}\)与U·1同相位见图5,U\(_{2}\)=UbaCOS60°=1/2U\(_{ba}\),U1=U\(_{2}\)|U·2-U·\(_{1}\)|=0,氖灯不亮,表示B、C相相序接反。

图4
图4 🔍原图 (281×311)

元件选择与安装

R、C为串联相移网路,因R/X\(_{c}\)=UR/U\(_{c}\)=tg60°=\(\sqrt{3}\),2πfCR=3,选取R=5.1(MΩ)C取1000(Pf)。氖管起辉电压<90伏。

所有元件装在一个普通的15安三相胶木插头内,原接地线插头不用,在其背面对应位置钻一直径为5毫米的圆孔,作为氖灯显示孔。指示器作好后,应在预定的基准相序上进行校准。(杨克信)