張銀釧

（江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院，江蘇 徐州221116）

相序指示器沒有過時(shí)，其分析方法仍是企業(yè)應(yīng)用和課堂教學(xué)最基本、最核心的內(nèi)容。盡管節(jié)點(diǎn)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(shí)用的最好方法。

研究人員對(duì)相序指示器從各種角度進(jìn)行分析、計(jì)算、解釋說明，其分析方法有：節(jié)點(diǎn)電壓代數(shù)法[1]，戴維南等效代數(shù)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(kuò)展研究僅僅是器件選擇層面：如兩燈泡串聯(lián)應(yīng)對(duì)過壓，燈泡電阻串聯(lián)取電阻發(fā)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(duì)相序指示器的基礎(chǔ)探究不夠，方法不夠創(chuàng)新，僅依靠強(qiáng)大的計(jì)算工具，求解復(fù)雜公式，對(duì)于物理意義，和本質(zhì)探索較少，沒有方法的創(chuàng)新，創(chuàng)新能力不足。本文對(duì)相序指示器進(jìn)行了新的角度分析，提出幾何定性分析的方法，實(shí)現(xiàn)了簡單易記的分析方法。

電容型相序指示器依靠中性點(diǎn)電壓漂移產(chǎn)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(jié)論雖然簡單，然而實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于其相序判斷結(jié)果極易混淆出錯(cuò)，燈泡亮度差異不明顯時(shí)無法判斷，對(duì)于電容的選擇以及燈泡過電壓問題需要重新計(jì)算。即電容型相序指示器原理簡單，器件容易取得，器件參數(shù)難以匹配，計(jì)算復(fù)雜，應(yīng)用不靈活。

1 中性點(diǎn)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(diǎn)的軌跡是以EF 為直徑的上半圓弧。兩個(gè)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(diǎn)位移軌跡

2 電容相序指示器的幾何分析

由上一節(jié)的分析可知，中性點(diǎn)漂移電壓的范圍是個(gè)半圓，在沒有公式計(jì)算的結(jié)論下，我們認(rèn)為中性點(diǎn)漂移電壓范圍是整個(gè)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(diǎn)電壓漂移是上半圓還是下半圓，也是本文最大的創(chuàng)新點(diǎn)。假設(shè)中性點(diǎn)電壓在N'位置如圖3（a）所示（位于上半圓），此時(shí)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(jù)基爾霍夫電流定律可知，流入一個(gè)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(shí)，明顯可以看出滯后相（B 相）電壓大于超前相（C 相）電壓，根據(jù)此原則即可指示相序。

假設(shè)中性點(diǎn)電壓在N'位置如圖3（b）所示（位于下半圓），此時(shí)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(gè)半面內(nèi)，其和不可能為零，即假設(shè)不成立。

綜上可以看出，由節(jié)點(diǎn)電壓法確定中性點(diǎn)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(jié)合可以達(dá)到實(shí)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(jié)論，如圖3（c）、3（d）所示。

圖3 電容型相序指示器

3 結(jié)論

由節(jié)點(diǎn)電壓法，確定中性點(diǎn)位移軌跡是個(gè)圓，根據(jù)基爾霍夫電流定律流入閉合面的電流為零。經(jīng)過向量圖的幾何分析可知，電容型相序指示器中，中性點(diǎn)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(jié)合電壓和電流定律，分析方法簡單，結(jié)果直觀，有利于故障分析和參數(shù)的調(diào)整。