PW-A5 · 三相交流

不平衡入门: 和不为0时去往何处

平衡(A1)时三个电流之和为 0，中性线中没有电流。一相偏离，和就偏离 0，剩下的残差沿 Y 接线的中性线流走。本课亲手拖动，把握平衡被打破时电流往哪里漏。

拖动 I_a，打破平衡

在三个电流相量中拖动 I_a 的尖端，它的大小和方向随之改变，金色的残差和从 0 开始变大。这个金色矢量正是沿 Y 接线中性线流动的电流。

拖动 I_a 的端点制造不平衡。淡金色虚线圆环是平衡位置，I_b 和 I_c 固定在平衡时的位置上。

中性线电流 |I_N| = |I_a + I_b + I_c|

|I_N| ≈ 0.56   (|I_a| ≈ 1.35)

放在平衡位置时 |I_N| = 0，离得越远，中性线电流越大。

平衡则中性线空

正如在 A1 中看到的，大小相等、相差 120° 的三个电流之和为 0。所以汇集到 Y 接线中性点的三个电流相互抵消，中性线中没有电流，这就是平衡系统中中性线可以选得细、甚至省去的依据。不过，整流器、灯具镇流器之类非线性负载产生的 3 次谐波电流在三相中同相，即使负载平衡，在中性线中也不会抵消，反而相加。

失衡时残差泄出

一相的大小或相位改变后，三个电流就不再干净地相互抵消，偏离 0 的残差只能流向中性线。I_N = I_a + I_b + I_c。你拖出的金色矢量正是这个和，负载越偏向某一相，中性线电流越大。

这个残差有名字 · 零序分量

把残差的 1/3 称为零序分量 I_0 = (I_a + I_b + I_c)/3，中性线电流就是 I_N = 3 I_0。平衡只是 I_0 = 0 的特殊情况。Δ 接线没有中性线，所以线电流之和总是 0，相电流中出现的零序分量就成为在 Δ 环内流动的环流。零序分量是系统处理不平衡的工具，在后面的对称分量(D2)中以正序、负序、零序的形式完成。

观察I_N = I_a + I_b + I_c

中性线电流是三个电流之和。

选择平衡 → I_N = ?

平衡时和为 0(A1)。

填空I₀ = (I_a + I_b + I_c) / ?

零序分量是残差的 1/3。

自己来I_N = ?

Δ 接线中，相电流的零序分量在环内流动。

回到第一屏

把 I_a 放在平衡位置时金色残差消失，拖得越远残差越大。这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 部分起点的 A1 中和为 0 的事实，原来只是不平衡这一一般情况中的一个特殊点。平衡不是自然而然的规则，而是我们调出来的均衡。

不平衡三相中，三个电流(或电压)的 和不为 0。这个残差作为 Y 接线的 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 的特殊情况。Δ 接线没有中性线，相电流的零序分量成为环内的环流。

下一步

A 部分(三相交流)到此结束。从下一单元(PW-B1)起，我们看功率本身的形状：有功、无功、视在功率围成直角三角形的 功率三角形。负载汲取的电流与电压错开时，这一错开就成为无功功率，功率因数 cosφ 在三角形中是什么比值也一目了然。不平衡中见到的零序分量，会在后面的对称分量(D2)中再次出现。