三相配電線路共面布置中間相導線所受安培力的變化規律

朱學林

（廣東松山職業技術學院，廣東韶關 512126）

0 前言

在低壓配電系統中，三相交流電配電線路經常采用水平布置的形式［1］，各相導線的距離和檔距都有相關的規定，其解釋重點在于安全方面，電磁學原理解釋很少，在維修三相電路更換保險等操作中，出于同樣原因經常注重中間相，認為中間相導體受力特別，載流導線周圍都有磁場，而三根導線的距離不遠，這就出現通電導線置于其他通電導線的磁場中，要受安培力作用，低壓回路中通常電流強度比較大，特別是短路時電流突然增大若干倍，安培力產生的破壞作用很明顯，為此，將中間相導線所受的安培力作一次計算，找出其變化的具體規律。

1 載流導線周圍的磁場

圖1 載流直導線的磁場

2 三相正弦交流電中間相導線所受安培力規律

在低壓配電網中，三相交流電源的導線多為平行地排列在同一平面內，通常電流較大，距離較近，這與高壓輸電網不同，三根通電導線的通過對稱的三相正弦交流電流，iA、iB、iC解析表示如下：

圖2 三相正弦交流電流

三相交流電流變化規律如圖2 所示。設B 相上有一段長為L 的導線，它受到左右兩根導線的安培力作用，因三根導線共面，所以安培力也是共面力，根據右手螺旋法則和左手定則可知，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥，并設定向左的力為負，向右為正，如圖所示。取任一相位ωt，此時安培力如圖3所示。

圖3 任一相位ωt 的安培力方向

此時iC＞iA，合力向左，應為負值。數值上FC＞FA，合力為：

將正弦交流電的表達示式（1）代入合力表達式后：

3 關于安培力推導公式的驗證

4 結束語

（1）三相正弦交流電中間相導線所受安培力仍然按正弦規律變化，頻率是交流電頻率的2倍。

表1 安培力驗證數值表

（3）此安培力在單位長度上不大，如果各相電流100 A，相距10 cm，B相導線上每1 m長度受安培力最大值是2×10-2N，只有在距離近電流大時影響嚴重，如電路短路瞬間，電流突然增大N倍，安培力就增大N平方倍，造成設備損壞。

圖4 B相導體所受安培力的規律

（4）由于安培力是周期性的外力，如果供電設備的某個部分的固有頻率與2 倍交流電頻率相近時，會發生共振，可能對儀表或傳感器產生不良影響，應設法避免之。

［1］戴紹基.建筑供配電技術［M］.北京：機械工業出版社，2005.

［2］李迺伯.物理學［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［3］闞仲元.電動力學教程［M］.北京：高等教育出版社，1988.