PW-A5 · 三相交流

不平衡入门: 和不为0时去往何处

在平衡(A1)下,三个电流之和为0,中性线是空的。一相偏移时,这个和离开0,剩余的差沿Y的中性线流动。亲手拖开平衡,体会平衡破坏时电流漏向何处。

拖动 I_a 打破平衡

可见三个电流相量。拖动 I_a 的端点改变其大小或方向。残差和(金色)从0开始增长。这个金色矢量正是沿Y中性线流动的电流。

拖动 I_a 的端点制造不平衡。

中性线电流 |I_N| = |I_a + I_b + I_c|

|I_N| ≈ 0.56   (|I_a| ≈ 1.35)

置于平衡位置时 |I_N| = 0。偏离越远,中性线电流越大。

正如A1所见,大小相等、相差120°的三个电流之和为0。所以汇于Y中性点的三个电流互相抵消,中性线无电流流过。这就是平衡系统中性线可取细或省略的依据。

当一相的大小或相位改变,三个电流不再干净地抵消。离开0的残差只有一个去处:中性线。I_N = I_a + I_b + I_c。你拖动的金色矢量正是这个和,负荷越偏向一侧,中性线电流越大。

残差的1/3称为零序分量 I_0 = (I_a + I_b + I_c)/3。于是中性线电流为 I_N = 3 I_0。平衡只是 I_0 = 0 的特殊情形。Δ无中性线,同样的残差无处可出,便作为闭环内的环流流动。系统处理不平衡的工具是对称分量,在后面的D2中以正、负、零序完成。

观察I_N = I_a + I_b + I_c

中性线电流是三个电流之和。

选择평형 → I_N = ?

平衡时和为0(A1)。

填空I₀ = (I_a + I_b + I_c) / ?

零序是残差的1/3。

自己来I_N = ?

Δ无中性线,于是成为环流。

把 I_a 置于平衡位置时金色残差消失,拖出来时残差增长。那个金色矢量就是中性线电流 I_N = I_a + I_b + I_c = 3 I_0。作为A节起点的A1的"和为0",原来只是不平衡这一一般情形的特殊一点。平衡不是规则,而是我们对好的均衡。

在不平衡三相中,三个电流(或电压)的和不为0。该残差作为Y的中性线电流 I_N = I_a + I_b + I_c = 3 I₀(零序分量)流动。平衡(A1)是 I₀ = 0 的特殊情形。Δ无中性线,同样的残差成为闭环环流。

下一步

至此A节(三相交流)结束。从下一单元(PW-B1)起,我们看功率本身的形状:有功、无功、视在绑成直角三角形的功率三角形。当负载使电流与电压错开时,这个错开成为无功功率,而功率因数 cosφ 是三角形哪条边一目了然。不平衡中所见的零序分量,将在后面的对称分量(D2)再会。