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相位
(電學術語)
鎖定
- 中文名
- 相位
- 外文名
- phase
- 應用學科
- 物理
- 表達式
- i=Isin2πft
- 適用範圍
- 電學,工程學
相位引言
相位交流電的相位
相位三相交流電
三相交流電是三個相位差互為120°的對稱正弦交流電的組合。它是由三相發電機三組對稱的繞組產生的,每一繞組連同其外部迴路稱一相,分別記以A、B、C。它們的組合稱三相制,常以三相三線制和三相四線制方式,即三角形接法和星形接法供電。
三相制的主要優點是:在電力輸送上節省導線; 能產生旋轉磁場,且為結構簡單使用方便的異步電動機的發展和應用創造了條件。三相制不排除對單相負載的供電。因此三相交流電獲得了最廣泛的應用。
相位兩種接線方式
相位星形接法
三相電機的星形接法是將各相電源或負載的一端都接在一點上,而它們的另一端作為引出線,分別為三相電的三條相線。對於星形接法,可以將中點(稱為中性點)引出作為中性線,形成三相四線制。也可不引出,形成三相三線制。當然,無論是否有中性線,都可以添加地線,分別成為三相五線制或三相四線制。
在三相四線制供電時,三相交流電源的三個線圈採用星形(Y形)接法,即把三個線圈的末端X、Y、Z連接在一起,成為三個線圈的公用點,通常稱它為中點或零點,並用字母O表示。
供電時,引出四根線:從中點O引出的導線稱為中線(中性線),居民供電中稱為零線;從三個線圈的首端引出的三根導線稱為A線、B線、C線,統稱為相線或火線。在星形接線中,如果中點與大地相連,中線也稱為地線,也叫重複接地。我們常見的三相四線制供電設備中引出的四根線,就是三根火線一根地線。
相位三角接法
三相電機的三角形接法是將各相電源或負載依次首尾相連,並將每個相連的點引出,作為三相電的三條相線。三角形接法沒有中性點,也不可引出中性線,因此只有三相三線制。添加地線後,成為三相四線制。
相位形成
為保證發電機的穩定運行,發電機至少需要三個繞組,理論上發電的相數可以更高,但三相最經濟,因此世界各國普遍使用三相發電、供電。
相位三相電壓
每根相線(火線)與中性線(零線)間的電壓叫相電壓,其有效值用UA、UB、UC表示;相線間的電壓叫線電壓,其有效值用UAB、UBC、UCA表示。因為三相交流電源的三個線圈產生的交流電壓相位相差120°,三個線圈作星形連接時,線電壓等於相電壓的根號3倍。我們通常講的電壓是220伏,380伏,就是三相四線制供電時的相電壓和線電壓。
我國日常電路中,相電壓是220V,線電壓是380V(380=根號3×220)。工程上,討論三相電源電壓大小時,通常指的是電源的線電壓。如三相四線制電源電壓380V,指的是線電壓380V。
在日常生活中,我們接觸的負載,如電燈、電視機、電冰箱、電風扇等家用電器及單相電動機,它們工作時都是用兩根導線接到電路中,都屬於單相負載。在三相四線制供電時,多個單相負載應儘量均衡地分別接到三相電路中去,而不應把它們集中在三根電路中的一相電路里。如果三相電路中的每一根所接的負載的阻抗和性質都相同,就説三根電路中負載是對稱的。在負載對稱的條件下,因為各相電流間的相位彼此相差120°,所以,在每一時刻流過中線的電流之和為零,把中線去掉,用三相三線制供電是可以的。但實際上多個單相負載接到三相電路中構成的三相負載不可能完全對稱。在這種情況下中線顯得特別重要,而不是可有可無。有了中線每一相負載兩端的電壓總等於電源的相電壓,不會因負載的不對稱和負載的變化而變化,就如同電源的每一相單獨對每一相的負載供電一樣,各負載都能正常工作。若是在負載不對稱的情況下又沒有中線,就形成不對稱負載的三相三線制供電。由於負載阻抗的不對稱,相電流也不對稱,負載相電壓也自然不能對稱。有的相電壓可能超過負載的額定電壓,負載可能被損壞(燈泡過亮燒燬);有的相電壓可能低些,負載不能正常工作(燈泡暗淡無光)。隨着開燈、關燈等原因引起各相負載阻抗的變化。相電流和相電壓都隨之而變化,燈光忽暗忽亮,其他用電器也不能正常工作,甚至被損壞。可見,在三相四線制供電的線路中,中線起到保證負載相電壓對稱不變的作用,對於不對稱的三相負載,中線不能去掉,不能在中線上安裝保險絲或開關,而且要用機械強度較好的鋼線作中線。
相交流電依次達到正最大值(或相應零值)的順序稱為相序(phase sequence),順時針按A-B-C的次序循環的相序稱為順序或正序,按A-C-B的次序循環的相序稱為逆序或負序,相序是由發電機轉子的旋轉方向決定的,通常都採用順序。三相發電機在併網發電時或用三相電驅動三相交流電動機時,必須考慮相序的問題,否則會引起重大事故,為了防止接線錯誤,低壓配電線路中規定用顏色區分各相,黃色表示A相,綠色表示B相,紅色表示C相。
工程上通用的相序是正序。
相位電流電壓關係
三相電的系統,有二種不同的方式描述電壓及電流,一種是由輸電線的觀點,另一種則是由電源或負載的觀點。
三相電的輸電線為三條相線,線上流過的電流稱為線電流,而二條相線之間的電壓則為線電壓。
二種電壓及電流的數學關係,則依其使用三角形或星形接法而有所不同,若三相的電源或負載平衡時:
星形接法的三相電,線電壓是相電壓的根號3倍,而線電流等於相電流。
三角形接法的三相電,線電壓等於相電壓,而線電流等於相電流的根號3倍。
相位使用
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