1 三相交流電路地位、基本原則、負載的連接方法及其本質
三相交流電路是對口單招考試中交流電路部分的一個重點, 不管是機械專業還是機電專業又或者是電子電工專業, 考試的題目也很多變, 有填空題、選擇題、判斷題、計算題等各種題目類型均有它的華麗身影。而學生對它卻是又愛又恨, 因為, 它的華麗外表和多面性經常會晃華了學生的眼睛, 讓學生跟著它的華麗的身影走, 而不能抓住其本質, 不能窺探其廬山真面目。
三相交流電路的基本原則就是:任何電氣設備都要求所承受的電壓應該等于它的額定電壓, 因為只有負載在額定電壓的情況下才能保證它正常的工作。因為各種負載所要求的電壓不同, 電源提供的電壓不同, 這就是需要負載按照一定的方法連接來滿足負載對電源的要求。在三相電路中負載的連接方法有兩種:星形聯接和三角形聯接, 在計算時又有電源線電壓、電源相電壓、負載相電壓、負載相電流、線電流、對稱負載、不對稱負載, 三相四線制、三相三線制等等。相似的名稱、相近的定義, 往往一不小心就把學生的眼睛晃華了, 不知道到底哪個才是最本質的東西, 哪個是必須要求的, 哪個又是不要代人歐姆定律計算的只需要轉化的, 一條題目讓學生感覺好像進入了一個迷宮。
其實它的本質很簡單就是, 我稱之為三相電路的歐姆定律。其中I相:為各種連接時的各相負載上的負載相電流;U相:為各種連接時的各相負載兩端的負載相電壓;Z相:為各種連接時的各相負載的阻抗。不難發現代人此式子計算的都是相應的負載相電壓、相電流、每相阻抗, 與電源的線電壓、線電流等沒有關系, 線電壓和線電流是通過計算出的相電壓或者相電流轉化出結果, 而不參與相應的歐姆定律計算的, 只是因為線電壓和線電流是日常生活中方便測量的量, 所以才會有這一組數據。一道題目只要找出了相應的負載相電壓、相電流、每相阻抗等數值或者參數就可以帶人計算了。所以在求解三相交流電路時候的關鍵就是找出對應的負載相電壓、負載相電流、負載阻抗等, 有了這三個量所有的問題都能迎刃而解了。
2 運用三相交流電路的歐姆定律解題步驟
2.1 判別負載是否對稱
因為負載對稱與否直接影響代人的數字不同, 若負載對稱則各相負載的相電壓、相電流分別是大小相等、頻率相同、初相相差120°的對稱電壓和對稱電流。只需要求出其中一相的負載相電壓或者相電流, 然后在此基礎之上分別加、減120°就可以得到其它的兩相負載相電壓或者相電流。如果負載不對稱就不存在上述的關系, 就需要分別對待了, 它們的負載相電壓或者相電流之間沒有什么相同地方, 只能單獨找出各自的負載相電壓或者相電流代人三相交流電的歐姆定律計算, 得到各自不同的結果。
2.2 判別負載聯接方式, 求出負載相電壓
負載聯接方式總體分為兩大類, 星形聯接和三角形聯接。因為負載不同的聯接方式就會有不同的負載相電壓。若是負載星形聯接則負載的相電壓為電源相電壓, 電源星形聯接時候電源相電壓為電源線電壓的 (職高學生碰到的題目通常都是電源星形聯接) , 即若負載是三角形聯接則負載相電壓為電源星形聯接時候的電源線電壓, 也等于此時電源的相電壓的倍, 即。根據題目給定的負載聯接方式和電源聯接方式及給定的電源電壓求出負載的相電壓。各相負載相電壓的初相位在第一相的基礎之上分別減、加120°即可。
2.3 求出負載阻抗
阻抗為負載對電流的阻礙作用, 也是計算中的關鍵, 若第一步判別出負載對稱則代人公式:求出各相負載阻抗大小, 代人求出各相負載的阻抗角, 因為負載對稱所以只要求出其中的任一相負載的相電壓即可, 其它各相負載的阻抗是完全相同的。若第一步判別出負載不對稱, 則要分別代人此步中的2個公式分別求出各相負載的阻抗大小和阻抗角, 并分別標注為Z1, Z2, Z3。
2.4 代入三相交流電歐姆定律
各相負載的負載相電壓和各相負載的負載阻抗都已經求得, 代入三相交流電的本質公式進行計算。若負載對稱則直接代入, 求出第一相的相電流, 其它兩相的相電流的大小和第一相的相等, 初相位為第一相的初相位分別減、加120°即可得到。如果負載不對稱, 則分別代人上述三相交流電歐姆定律分別求出各相負載的相電流。這也就是為什么要把判別負載是否對稱放在第一位了, 它是計算的最為關鍵的一步, 往往有許多同學看到負載對稱感覺還不要緊可以求解一些量出來, 但是看到負載不對稱就感覺完了, 立刻束手無策了, 還沒有真正的上戰場就害怕起來了, 那是無論如何都不可能會打勝仗的了。其實就和日常生活中發工資是一樣的, 有的是所有的人發一樣的工資數字, 有的時候是根據不同的職位等發不同的工資。如果每個人都發一樣的工資, 根本不需要考慮職位等, 只要有一個人的工資數字, 就可以知道所有的人的工資數字;如果是根據職位不同而發不同的工資, 這個時候就必須考慮的每個人的職位等因素分別根據這些因素而分別計算工資, 這個時候每個人的工資就是不同的。
2.5 求題目中所要求的其它的未知的量
如求電源線電壓、線電流、負載功率等。根據第二步判別的負載聯接方式, 分別代入各自的轉換公式。如果負載是星形聯接則線電流和負載相電流相同, 直接可以得到。如果負載是三角形聯接則線電流是負載相電流的倍, 即, 初相位則線電流滯后相電流30° (負載對稱) , 就可以得到負載三角形聯接時候電源線電流了。功率分別代入即可求得。
注意事項:當負載星形聯接時候并有中線的情況下, 每相負載的相電壓均為對稱的 (這是中線的作用) , 如果負載星形聯接沒有中線的情況, 則根據不同情況分別計算。
線電壓、線電流、相電壓、相電流是日常生活和計算時候兩種不同的計量方式, 沒有本質的不同, 只要抓住問題的關鍵, 撥開云霧見青天找出它的廬山真面目, 任它有多少個華麗的身影和多面性都不會被它迷惑, 笑看云舒云卷, 不論它是長裙曳地還是運動休閑裝, 它只是讓你欣賞到它不一樣的美。只有真正理解它的人才能理解它的美, 并和它一起翩翩起舞。
摘要：三相交流電路在日常生活和生產中及教育教學中都占有很高的比重, 但是如何解決三相交流電路的電壓、電流、阻抗是困擾許多人的一個問題, 搞不清楚到底應該算哪個量, 不需要算哪個量, 應該測量哪個量, 不應該測量哪個量, 總是被它的華麗身影和多面性弄得暈頭轉向的。本文就這個問題對三相交流電路的求解關鍵內容作了詳細的講解。
關鍵詞：三相交流電,對稱負載,歐姆定律