雷 海

1 常見(jiàn)三相電源的使用

頻率為50 Hz的三相交流電，是最常見(jiàn)的正弦交流電。圖1是三相交流變壓器和負(fù)荷組成的簡(jiǎn)單線路圖，三相中B相落后于A相120°，C相超前A相120°。

假設(shè)圖1中Ia=Ib=Ic=I，那么Ia=Ib=Ic=I，圖中電路是對(duì)稱的三相供電電路，00′中線上的總電流I0=Ia+Ib+Ic，設(shè)t0時(shí)A相電流Ia=ImSinωt（正好落在X軸正向軸上），則Ib=ImSin(ωt-120°)=ImSin(ωt+240°)（ 在 第 三 象 限）， 此 時(shí)Ic=ImSin(ωt+120°)（在第二象限）；所以中線00′上的電流：I0=Ia+Ib+Ic=ImSinωt+ImSin(ωt+240°)+ImSin(ωt+120°)。

根據(jù)和差公式：

綜上：I0=Ia+Ib=Ic=0

上面的式子說(shuō)明對(duì)稱的三相電路中，其中線（零線）上是沒(méi)有電流的，中線可以省去不要。常見(jiàn)的三相電動(dòng)機(jī)和PDM發(fā)射機(jī)上的主電源變壓器就是利用這個(gè)原理省去中線，采用三相火線供電的。但是，在實(shí)際使用三相電能時(shí)，很難做到三相負(fù)荷對(duì)稱。也就是說(shuō)，很難做到Ia=Ib=Ic。因?yàn)槲覀兊挠秒娖骶哂械氖羌冸娮瑁械氖亲儔浩?。其?shí)際總負(fù)荷是一個(gè)復(fù)合型的阻抗，是一個(gè)復(fù)數(shù)，只有當(dāng)三相電源各相負(fù)荷的虛部和虛部相等，實(shí)部和實(shí)部都相等時(shí)，才能算三相負(fù)荷對(duì)稱；更何況許多線路都是單相供電線路，用電時(shí)間和電流大小差別甚大，所以中線（零線）也就絕對(duì)不可少了。

2 中線（零線）使用的重要性

零線對(duì)于各分支電路來(lái)說(shuō)，它提供了電流的回路路徑。但是，對(duì)于三相電源的總零線來(lái)說(shuō)，它不但要完成上述任務(wù)，更重要的是它能使三相電路的各相負(fù)荷成為互不影響的獨(dú)立電路。不管每相的負(fù)荷如何變動(dòng)，負(fù)荷上承受的電壓都是對(duì)稱的，從而保證了各相負(fù)荷正常工作。中線（零線）一旦斷開(kāi)，雖然電源的線電壓仍然對(duì)稱，但各相負(fù)荷所承受的相電壓已經(jīng)遭到破壞。以圖2電路為例，如下。

為了分析方便，把A相和負(fù)荷斷開(kāi)，把中線OO′也斷開(kāi)，此時(shí)B相和C相以及它們的原負(fù)荷Rb和Rc就變成了串聯(lián)電路。串聯(lián)電路的電流是相同的

圖1 變壓器和負(fù)載接線示意圖

圖2 中線（零線）和A相斷線示意圖

Rb上所承受的電壓：URb=Ibc×Rb=2.53×50=126.5 V，Rc上是所承受的電壓URc=Ibc×Rc=2.53×100=253 V。從這些式子可以看出，Rb因?yàn)楣┙o它的電壓只有126.5 V，電壓太低，不能正常工作。Rc因?yàn)楣┙o它的電壓太高，有253 V，有燒壞的危險(xiǎn)，也難以正常工作。如果中線00′不斷開(kāi)，這樣Rb和Rc上所承受的都是各自的相電壓，而與各自的電阻值大小就沒(méi)有關(guān)系了。所以，在三相四線制的供電電路中，中線是不準(zhǔn)安裝開(kāi)關(guān)或保險(xiǎn)絲的。有時(shí)架空的中線還采用鋼心導(dǎo)線來(lái)加強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度，以免斷開(kāi)。

浙江省青田廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)老機(jī)房由于設(shè)計(jì)不當(dāng)，把中線也接上電閘和保險(xiǎn)絲，結(jié)果保險(xiǎn)絲燒斷，燒壞了很多電器，而且燒壞的都是那些用電量小的小件電器。對(duì)于轉(zhuǎn)播臺(tái)來(lái)說(shuō)，這些小件電器往往是那些比較值錢設(shè)備，如電腦、收訊方面的設(shè)備，一旦燒壞，修復(fù)很麻煩。

所以，在機(jī)房供電線路的設(shè)計(jì)上，一定要認(rèn)真處理好中線，而且要盡可能地做到三相負(fù)荷對(duì)稱。比如說(shuō)，機(jī)房的空調(diào)盡可能地用三相電源的。其他單相用電器件盡可能在三相電源中均勻分布，避免某一相負(fù)荷過(guò)重。三相電源的中線在變壓器輸出端已經(jīng)接入大地，不用在其他地方再做接地點(diǎn)，尤其不要把電源的中線（零線）和地網(wǎng)的地線接在一起。