三相系统的基本原理以及可能的不同测量连接之间的差异

时间:2016-11-08 来源:网络 作者:佚名 收藏到我的收藏夹
简介:单相电用来为民用和办公电器供电,而三相交流(a.c.)系统则广泛用于配电及直接为功率更高的设备提供电力。本文介绍了三相系统的基本原理以及可能的不同测量连接之间的差异。  三相系统  三相

 

三角形接法
  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。

  图6.任意时间的瞬时电压之和为零

  图7.三角形接法-三相三线

  

Y形接法和三角形接法比较
  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。

  图8

  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圈,提供两个120V电源(图9)。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。

  图9.三角形接法,采用"分相"或"中心分接"线圈

  

功率测量
  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。


  单相功率表连接
  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。

  图10.单相双线和DC测量

  单相三相连接
  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240V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。

  图11.单相三线

  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。在三线系统中,要求两个功率表,如图12所示。
  一般来说,要求的功率表数量=线数-1

  图12.三线Y形系统

  验证三相Y形系统
  功率表测量的瞬时功率是瞬时电压和电流样点之积。
  功率表1读数=i1(v1-v3)
  功率表2读数=i2(v2-v3)
  读数之和W1 W2=i1v1-i1v3 i2v2-i2v3
  =i1v1 i2v2-(i1 i2)v3
  (根据基尔霍夫定律,i1 i2 i3=0,soi1 i2=-i3)
  2个读数W1 W2=i1v1 i2v2 i3v3=总瞬时功率。 


  

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