PW-A1 · 三相交流
三相接线: Y与Δ
平衡三相电源,同样的三个线圈接法不同,就成为 Y 接线或三角(Δ)接线。本课从直觉上把握:两种接线不是不同的电源,而是同样三个 EMF 的两种接法。
把三个EMF相加到0
三个相量以同样的快慢一起旋转,红色箭头是它们的和。用选项卡改变相位间隔,找出和消失的间隔。
用三个选项卡改变相位间隔。淡色虚线是把三支箭头首尾相接画出的路径,它的终点就是红色和箭头的尖端。
三个EMF之和的大小
|E_a + E_b + E_c| ≈ 0.00 E
正好 120 度,三个 EMF 像星形一样均匀张开,和为 0。所以闭合三角环也不会有环流。
Δ环安全 · Y中性点稳定
平衡 · 和为0 ·
Y接线 · 汇于一点
把三个线圈(a, b, c)的一端全部汇于一点,这个公共点就是中性点 N,另一端的三个端子向外引出成为线。电源和负载都平衡时,流入中性点的三个电流之和也为 0,所以即使去掉中性线,中性点电位也不会晃动。负载不平衡时这个和就会剩下,所以像配电网这样负载参差不齐的地方要一起拉出中性线。
Δ接线 · 闭成环路
把每个线圈的末端接到下一个线圈的首端:a 的末端接 b 的首端,b 的末端接 c 的首端,c 的末端接 a 的首端,三个线圈构成闭合的三角环,没有中性点。环路闭合的瞬间,三个 EMF 沿环串联相加,所以和必须为 0,才不会有环流。实际发电机和变压器中的 3 次谐波电压在三相中同相,和不为 0,因此只在 Δ 环内环流,而不出现在环外的线上。
为什么和为0
把三个 EMF 看成平面上的箭头,它们长度相等,方向彼此相差 120 度。水平分量相加、竖直分量相加,两者都正好抵消;这与图中淡色虚线是一回事:首尾相接时,三支箭头围成一个正三角形,回到起点。这就是 Y 接线中性线电流为 0 的原因,也是可以放心闭合三角环的原因。
观察Re = 1 − ½ − ½ = 0
实部相加为 0。
选择Im = 0 − √3/2 + ? = 0
虚部相加也为 0。
填空Ea + Eb + Ec = ?
所以三个 EMF 之和为 0。
自己来IN = Ia + Ib + Ic = ?
同样道理,平衡 Y 接线的中性线电流也为 0。
回到第一屏
红色和箭头消失,是在相位间隔正好 120 度的时候。把这组平衡电动势汇于一点就是 Y,闭合成环就是三角(Δ)接线;两者不是不同的电源,而是同样三个 EMF 的两种接法。和为 0 这一个事实,在 Y 接线中让中性点稳定,在三角接线中挡住环内的环流。
平衡三相是三个大小相等、相位 依次相差 120 度 的 EMF,三个 EMF 的 和为 0。把一端汇于公共点,得到有中性点的 Y(星形)接线;首尾相接闭合成环,因和为 0 而没有环流,得到 Δ(三角)接线。两者是同样三个电源的两种接法。
下一步
手里有了这组平衡电动势,下一单元(PW-A2)研究接线如何体现在 电压和电流 上。Y 接线中线电压是相电压的 √3 倍,三角接线中线电流是相电流的 √3 倍;这个 √3 正是来自这里相加的两个相量之差。