实用易记的相序指示器分析方法

2020-08-11张银钏

科学技术创新 2020年22期

张银钏

（江苏师范大学科文学院，江苏徐州221116）

相序指示器没有过时，其分析方法仍是企业应用和课堂教学最基本、最核心的内容。尽管节点电压法、戴维南等效、向量图法分析等方法非常巧妙[1]，几何定性分析法是简单、可靠、工程实用的最好方法。

研究人员对相序指示器从各种角度进行分析、计算、解释说明，其分析方法有：节点电压代数法[1]，戴维南等效代数法[2]，电压表法[3]，向量图法[4]。皆是电压角度分析，缺少电流和几何角度。扩展研究仅仅是器件选择层面：如两灯泡串联应对过压，灯泡电阻串联取电阻发热程度，电容替换成电感或者电阻，灯泡替换成电压表等方法。对相序指示器的基础探究不够，方法不够创新，仅依靠强大的计算工具，求解复杂公式，对于物理意义，和本质探索较少，没有方法的创新，创新能力不足。本文对相序指示器进行了新的角度分析，提出几何定性分析的方法，实现了简单易记的分析方法。

电容型相序指示器依靠中性点电压漂移产生的灯泡亮度差异是相序判断的最基本电路（图1 所示）。电容型相序指示器的结论虽然简单，然而实际应用中，对于其相序判断结果极易混淆出错，灯泡亮度差异不明显时无法判断，对于电容的选择以及灯泡过电压问题需要重新计算。即电容型相序指示器原理简单，器件容易取得，器件参数难以匹配，计算复杂，应用不灵活。

1 中性点位移轨迹分析

即tanα=cotβ，二者互余，ΔEFG 为直角三角形，因此U˙NN'终点的轨迹是以EF 为直径的上半圆弧。两个灯泡的电压分别是：

比较可得UNC

图1 电容性相序指示器

图2 中性点位移轨迹

2 电容相序指示器的几何分析

由上一节的分析可知，中性点漂移电压的范围是个半圆，在没有公式计算的结论下，我们认为中性点漂移电压范围是整个圆，如图3 所示，通过KCL（基尔霍夫电流定律）判断，电容型相序指示器的中性点电压漂移是上半圆还是下半圆，也是本文最大的创新点。假设中性点电压在N'位置如图3（a）所示（位于上半圆），此时各相电压分别为UAN'、UBN'、UCN'，电容电流超前电压90°，因此各相电流分别IC、IBN'、ICN'，如图3（a）所示。根据基尔霍夫电流定律可知，流入一个封闭面的电流之和为零，即IC+IBN'+ICN'=0。由图3（a）中三电流方向可知，其叠加后存在是具备为零的条件的。此时，明显可以看出滞后相（B 相）电压大于超前相（C 相）电压，根据此原则即可指示相序。

假设中性点电压在N'位置如图3（b）所示（位于下半圆），此时各相电流分别IC、IBN'、ICN'，由图可以明显看出，三相电流明显在同一个半面内，其和不可能为零，即假设不成立。

综上可以看出，由节点电压法确定中性点位移轨迹圆，由基尔霍夫电流定律，确定电容型相序指示器的位移轨迹圆是上半圆，由上半圆可以确定滞后相电压大于超前相电压，二者结合可以达到实用易记的相序定性分析。同样可以定性分析在轨迹圆的其它位置，也可以得到相同的结论，如图3（c）、3（d）所示。