李悅

摘 要：我國(guó)供電系統(tǒng)主要采用三相電設(shè)計(jì)，在這一供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)用中，三個(gè)頻率相同而相位存在差異的電流源或電壓源及其負(fù)載共同組成了電路的主要結(jié)構(gòu)，由于三相電路在實(shí)際運(yùn)用中承擔(dān)著電能產(chǎn)生，傳輸以及分配的重要任務(wù)，因此其電路功率的測(cè)量與計(jì)算也顯得尤為重要。本文在對(duì)三相電路特性進(jìn)行概述的基礎(chǔ)上，結(jié)合電力工程應(yīng)用實(shí)際分析了三相電路的實(shí)際運(yùn)用，并從功率測(cè)量這一角度探究了其電路功率的測(cè)量與計(jì)算方法，為三相電路的實(shí)際檢測(cè)提供切實(shí)的參考。

關(guān)鍵詞：三相電路；運(yùn)用分析；測(cè)量計(jì)算

1 三相電路特性概述

三相電路的結(jié)構(gòu)特性是指在電路的整體構(gòu)架中，電能的提供來自三相交流電源，而三相交流電源的特點(diǎn)在于可以提供三個(gè)頻率相同但相位存在差異的電流或電壓。在電力工程中，為了保持不同電壓之間穩(wěn)定的相序，該發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電壓相位差是π/3，這也使得三相發(fā)電機(jī)能夠正序供電與負(fù)序供電時(shí)都能夠穩(wěn)定運(yùn)行。就當(dāng)前三相電路的電源特性進(jìn)行分析，當(dāng)前三相電的產(chǎn)生主要依賴于三相同步發(fā)電機(jī)，通過空間互差π/3相位的繞組與轉(zhuǎn)子均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，從而得出三相感應(yīng)電壓。在電路的連接方式中，三相電路電源與負(fù)載均可以采用星形連接與三角形連接，由于連接方式的特殊性與電源結(jié)構(gòu)特性，使得三相電路能夠在電能的輸送中更為有效的節(jié)省電能消耗，不僅降低了輸電線路中有色金屬的消耗量，對(duì)于電力傳輸成本的控制也有著十分重要的意義。

2 三相電路的實(shí)際運(yùn)用分析

2.1 工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用

在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用三相交流電，一部分來自于三相交流發(fā)電機(jī)，而另一部分電力的產(chǎn)生則依賴于三相變壓器，在低壓供電的過程中，采用三相四線制的三相電路是最具代表性的應(yīng)用。在三相四線制的三相交流發(fā)電機(jī)工作中，電源的三個(gè)線圈按照星形排列規(guī)則進(jìn)行排列，三個(gè)線圈末端X、Y、Z連接在一起，并將連接點(diǎn)作為公共點(diǎn)O。在三相電源運(yùn)行開始供電的過程中，O點(diǎn)引出一條零線，三個(gè)線圈的首端分別引出A線，B線和C線，這三條線路統(tǒng)稱為火線。在不同線路的連接中，公共點(diǎn)O與大地相連，便形成了地線，這樣火線與地線之間便產(chǎn)生了相電壓，而火線之間的電壓差則稱為線電壓，在工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際操作中，220伏，380伏所代表的也便是三相交流電四線供電中所產(chǎn)生的線電壓與相電壓。

2.2 日常生活運(yùn)用

單相負(fù)載的運(yùn)用是日常生活中三相電路的主要運(yùn)用方式，日常生活中的點(diǎn)燈，電冰箱以及洗衣機(jī)等，采用的都是單項(xiàng)負(fù)載供電。在利用三相電路對(duì)單相負(fù)載電路進(jìn)行供電時(shí)，為了保證電力的均衡分配，就要在電路負(fù)載的連接中將負(fù)載分別連接到三相電路中，避免負(fù)載集中連接在三相電路中的一項(xiàng)電路上，進(jìn)而導(dǎo)致電路超負(fù)荷運(yùn)作而引發(fā)電路問題。在三相電路中每條線路所連接負(fù)載的性質(zhì)均相同的情況下，由于線路負(fù)載的對(duì)稱性，因此中線電路上電流之和穩(wěn)定為零，這樣便可以將三相電路中的中線去掉，采用三相電源進(jìn)行三線路供電。而就日常生活中三相電路供電的實(shí)際進(jìn)行分析，由于線路負(fù)載出現(xiàn)完全對(duì)稱的可能性極小，因此為了保障相電流與相電壓的穩(wěn)定性，就必須保證中線的連接，避免在中線線路上安裝保險(xiǎn)絲等設(shè)備的同時(shí)，還要選取機(jī)械強(qiáng)度滿足要求的導(dǎo)線作為三相電路中線。

3 三相電路功率測(cè)量探究

在對(duì)三相電路的功率進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于三相負(fù)載所吸收的平均功率等于各相負(fù)載吸收的平均功率之和，即有：P=PA+PB+PC=UAIAcosφA+UBIBcosφB+UCICcosφC（式中的UA、UB、UC分別代表三相電壓有效值，IA、IB、IC分別代表各相電流有效值，φA、φB、φC分別代表各項(xiàng)電壓電流之間的相位差），因此在對(duì)稱三相電路的電壓電流計(jì)算中，各相電壓與相電流的有效值便等同，即：UA=UB=UC=Uph，IA=IB=IC=Iph，在三相電路中各線路負(fù)載相同的狀態(tài)下，相電壓與相電流之間的相位差也等同：φA=φB=φC=φ，這樣便可以計(jì)算得出三相負(fù)載狀態(tài)下的電路平均功率：P=3UphIphcosφ。當(dāng)三相電路為Y形連接的對(duì)稱負(fù)載時(shí)，線電壓Ul=Iph，線電路Il=Iph，帶入式P=3UphIphcosφ則可得出P=UlIlcosφ。在三相電路上的負(fù)載為三角形連接狀態(tài)時(shí)，則可得出Uph=Ul，Il=Iph，將這兩數(shù)據(jù)帶入P=3UphIphcosφ這一式中，則可得出與Y形連接狀態(tài)下相同的功率數(shù)值，由此可見，在三角形連接與Y形連接狀態(tài)下，三相電路的平均功率均可用P=3UphIphcosφ這一公式進(jìn)行計(jì)算。

在對(duì)三相電路的無功功率進(jìn)行計(jì)算時(shí)，由于電路存在Q=QA+QB+QC=UAIAsinφA+UBIBsinφB+UCICsinφC這一等式關(guān)系，因此在三相電路中則可得出：Q=UlIlsinφ這一等式，在三相電路功率計(jì)算S= 的基礎(chǔ)上，帶入Q表達(dá)式，便可得出S=UlIl。在對(duì)三相電路的無功功率計(jì)算中，負(fù)載的功率因數(shù)可定義為cosφ'=P/S'，因此在三相電路中的便存在cosφ=cosφ'這一等式關(guān)系，即三相電路負(fù)載功率因數(shù)等于單相負(fù)載功率因數(shù)。三相電路中無功功率的產(chǎn)生多數(shù)是由接線方式導(dǎo)致線路電流或電壓發(fā)生相變引起的，因此為了保證工業(yè)生產(chǎn)與日常生活中的用電穩(wěn)定性，提供無功功率，并通過對(duì)兩種功率的供給量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而滿足線路負(fù)載的實(shí)際供電需求。

4 結(jié)語

就當(dāng)前世界范圍內(nèi)的供電及電力傳輸技術(shù)而言，三相電路是一項(xiàng)十分先進(jìn)的強(qiáng)電技術(shù)，因此為了進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)電力工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，就要更加強(qiáng)調(diào)對(duì)三相電路運(yùn)用領(lǐng)域的拓展，并通過對(duì)發(fā)電，輸電及變電技術(shù)中的三相電路運(yùn)用手段加以完善，從而在保障工業(yè)用電安全性的基礎(chǔ)上，更為有力的推進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化電力工業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張明金. 對(duì)三相電路有功功率測(cè)量方法的探討[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2008（10）：126-128.

[2]李錚，姚芳. 三相電路功率的計(jì)算、測(cè)量和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].河北工業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（04）：12-25.

[3]王茂海，孫元章.三相電路中功率現(xiàn)象的解釋及無功功率的分類[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2003（10）：63-66.