實用易記的相序指示器分析方法

張銀釧

（江蘇師范大學科文學院，江蘇 徐州221116）

相序指示器沒有過時，其分析方法仍是企業應用和課堂教學最基本、最核心的內容。盡管節點電壓法、戴維南等效、向量圖法分析等方法非常巧妙[1]，幾何定性分析法是簡單、可靠、工程實用的最好方法。

研究人員對相序指示器從各種角度進行分析、計算、解釋說明，其分析方法有：節點電壓代數法[1]，戴維南等效代數法[2]，電壓表法[3]，向量圖法[4]。皆是電壓角度分析，缺少電流和幾何角度。擴展研究僅僅是器件選擇層面：如兩燈泡串聯應對過壓，燈泡電阻串聯取電阻發熱程度，電容替換成電感或者電阻，燈泡替換成電壓表等方法。對相序指示器的基礎探究不夠，方法不夠創新，僅依靠強大的計算工具，求解復雜公式，對于物理意義，和本質探索較少，沒有方法的創新，創新能力不足。本文對相序指示器進行了新的角度分析，提出幾何定性分析的方法，實現了簡單易記的分析方法。

電容型相序指示器依靠中性點電壓漂移產生的燈泡亮度差異是相序判斷的最基本電路（圖1 所示）。電容型相序指示器的結論雖然簡單，然而實際應用中，對于其相序判斷結果極易混淆出錯，燈泡亮度差異不明顯時無法判斷，對于電容的選擇以及燈泡過電壓問題需要重新計算。即電容型相序指示器原理簡單，器件容易取得，器件參數難以匹配，計算復雜，應用不靈活。

1 中性點位移軌跡分析

即tanα=cotβ，二者互余，ΔEFG 為直角三角形，因此U˙NN'終點的軌跡是以EF 為直徑的上半圓弧。兩個燈泡的電壓分別是：

比較可得UNC

圖1 電容性相序指示器

圖2 中性點位移軌跡

2 電容相序指示器的幾何分析

由上一節的分析可知，中性點漂移電壓的范圍是個半圓，在沒有公式計算的結論下，我們認為中性點漂移電壓范圍是整個圓，如圖3 所示，通過KCL（基爾霍夫電流定律）判斷，電容型相序指示器的中性點電壓漂移是上半圓還是下半圓，也是本文最大的創新點。假設中性點電壓在N'位置如圖3（a）所示（位于上半圓），此時各相電壓分別為UAN'、UBN'、UCN'，電容電流超前電壓90°，因此各相電流分別IC、IBN'、ICN'，如圖3（a）所示。根據基爾霍夫電流定律可知，流入一個封閉面的電流之和為零，即IC+IBN'+ICN'=0。由圖3（a）中三電流方向可知，其疊加后存在是具備為零的條件的。此時，明顯可以看出滯后相（B 相）電壓大于超前相（C 相）電壓，根據此原則即可指示相序。

假設中性點電壓在N'位置如圖3（b）所示（位于下半圓），此時各相電流分別IC、IBN'、ICN'，由圖可以明顯看出，三相電流明顯在同一個半面內，其和不可能為零，即假設不成立。

綜上可以看出，由節點電壓法確定中性點位移軌跡圓，由基爾霍夫電流定律，確定電容型相序指示器的位移軌跡圓是上半圓，由上半圓可以確定滯后相電壓大于超前相電壓，二者結合可以達到實用易記的相序定性分析。同樣可以定性分析在軌跡圓的其它位置，也可以得到相同的結論，如圖3（c）、3（d）所示。

圖3 電容型相序指示器

3 結論

由節點電壓法，確定中性點位移軌跡是個圓，根據基爾霍夫電流定律流入閉合面的電流為零。經過向量圖的幾何分析可知，電容型相序指示器中，中性點位移軌跡圓是上半圓，由電容電流超前電壓90°，得滯后相電壓大于超前相電壓。幾何分析法結合電壓和電流定律，分析方法簡單，結果直觀，有利于故障分析和參數的調整。