1 三相交流电路地位、基本原则、负载的连接方法及其本质
三相交流电路是对口单招考试中交流电路部分的一个重点, 不管是机械专业还是机电专业又或者是电子电工专业, 考试的题目也很多变, 有填空题、选择题、判断题、计算题等各种题目类型均有它的华丽身影。而学生对它却是又爱又恨, 因为, 它的华丽外表和多面性经常会晃华了学生的眼睛, 让学生跟着它的华丽的身影走, 而不能抓住其本质, 不能窥探其庐山真面目。
三相交流电路的基本原则就是:任何电气设备都要求所承受的电压应该等于它的额定电压, 因为只有负载在额定电压的情况下才能保证它正常的工作。因为各种负载所要求的电压不同, 电源提供的电压不同, 这就是需要负载按照一定的方法连接来满足负载对电源的要求。在三相电路中负载的连接方法有两种:星形联接和三角形联接, 在计算时又有电源线电压、电源相电压、负载相电压、负载相电流、线电流、对称负载、不对称负载, 三相四线制、三相三线制等等。相似的名称、相近的定义, 往往一不小心就把学生的眼睛晃华了, 不知道到底哪个才是最本质的东西, 哪个是必须要求的, 哪个又是不要代人欧姆定律计算的只需要转化的, 一条题目让学生感觉好像进入了一个迷宫。
其实它的本质很简单就是, 我称之为三相电路的欧姆定律。其中I相:为各种连接时的各相负载上的负载相电流;U相:为各种连接时的各相负载两端的负载相电压;Z相:为各种连接时的各相负载的阻抗。不难发现代人此式子计算的都是相应的负载相电压、相电流、每相阻抗, 与电源的线电压、线电流等没有关系, 线电压和线电流是通过计算出的相电压或者相电流转化出结果, 而不参与相应的欧姆定律计算的, 只是因为线电压和线电流是日常生活中方便测量的量, 所以才会有这一组数据。一道题目只要找出了相应的负载相电压、相电流、每相阻抗等数值或者参数就可以带人计算了。所以在求解三相交流电路时候的关键就是找出对应的负载相电压、负载相电流、负载阻抗等, 有了这三个量所有的问题都能迎刃而解了。
2 运用三相交流电路的欧姆定律解题步骤
2.1 判别负载是否对称
因为负载对称与否直接影响代人的数字不同, 若负载对称则各相负载的相电压、相电流分别是大小相等、频率相同、初相相差120°的对称电压和对称电流。只需要求出其中一相的负载相电压或者相电流, 然后在此基础之上分别加、减120°就可以得到其它的两相负载相电压或者相电流。如果负载不对称就不存在上述的关系, 就需要分别对待了, 它们的负载相电压或者相电流之间没有什么相同地方, 只能单独找出各自的负载相电压或者相电流代人三相交流电的欧姆定律计算, 得到各自不同的结果。
2.2 判别负载联接方式, 求出负载相电压
负载联接方式总体分为两大类, 星形联接和三角形联接。因为负载不同的联接方式就会有不同的负载相电压。若是负载星形联接则负载的相电压为电源相电压, 电源星形联接时候电源相电压为电源线电压的 (职高学生碰到的题目通常都是电源星形联接) , 即若负载是三角形联接则负载相电压为电源星形联接时候的电源线电压, 也等于此时电源的相电压的倍, 即。根据题目给定的负载联接方式和电源联接方式及给定的电源电压求出负载的相电压。各相负载相电压的初相位在第一相的基础之上分别减、加120°即可。
2.3 求出负载阻抗
阻抗为负载对电流的阻碍作用, 也是计算中的关键, 若第一步判别出负载对称则代人公式:求出各相负载阻抗大小, 代人求出各相负载的阻抗角, 因为负载对称所以只要求出其中的任一相负载的相电压即可, 其它各相负载的阻抗是完全相同的。若第一步判别出负载不对称, 则要分别代人此步中的2个公式分别求出各相负载的阻抗大小和阻抗角, 并分别标注为Z1, Z2, Z3。
2.4 代入三相交流电欧姆定律
各相负载的负载相电压和各相负载的负载阻抗都已经求得, 代入三相交流电的本质公式进行计算。若负载对称则直接代入, 求出第一相的相电流, 其它两相的相电流的大小和第一相的相等, 初相位为第一相的初相位分别减、加120°即可得到。如果负载不对称, 则分别代人上述三相交流电欧姆定律分别求出各相负载的相电流。这也就是为什么要把判别负载是否对称放在第一位了, 它是计算的最为关键的一步, 往往有许多同学看到负载对称感觉还不要紧可以求解一些量出来, 但是看到负载不对称就感觉完了, 立刻束手无策了, 还没有真正的上战场就害怕起来了, 那是无论如何都不可能会打胜仗的了。其实就和日常生活中发工资是一样的, 有的是所有的人发一样的工资数字, 有的时候是根据不同的职位等发不同的工资。如果每个人都发一样的工资, 根本不需要考虑职位等, 只要有一个人的工资数字, 就可以知道所有的人的工资数字;如果是根据职位不同而发不同的工资, 这个时候就必须考虑的每个人的职位等因素分别根据这些因素而分别计算工资, 这个时候每个人的工资就是不同的。
2.5 求题目中所要求的其它的未知的量
如求电源线电压、线电流、负载功率等。根据第二步判别的负载联接方式, 分别代入各自的转换公式。如果负载是星形联接则线电流和负载相电流相同, 直接可以得到。如果负载是三角形联接则线电流是负载相电流的倍, 即, 初相位则线电流滞后相电流30° (负载对称) , 就可以得到负载三角形联接时候电源线电流了。功率分别代入即可求得。
注意事项:当负载星形联接时候并有中线的情况下, 每相负载的相电压均为对称的 (这是中线的作用) , 如果负载星形联接没有中线的情况, 则根据不同情况分别计算。
线电压、线电流、相电压、相电流是日常生活和计算时候两种不同的计量方式, 没有本质的不同, 只要抓住问题的关键, 拨开云雾见青天找出它的庐山真面目, 任它有多少个华丽的身影和多面性都不会被它迷惑, 笑看云舒云卷, 不论它是长裙曳地还是运动休闲装, 它只是让你欣赏到它不一样的美。只有真正理解它的人才能理解它的美, 并和它一起翩翩起舞。
摘要：三相交流电路在日常生活和生产中及教育教学中都占有很高的比重, 但是如何解决三相交流电路的电压、电流、阻抗是困扰许多人的一个问题, 搞不清楚到底应该算哪个量, 不需要算哪个量, 应该测量哪个量, 不应该测量哪个量, 总是被它的华丽身影和多面性弄得晕头转向的。本文就这个问题对三相交流电路的求解关键内容作了详细的讲解。
关键词：三相交流电,对称负载,欧姆定律