电气装置

我们生活在电的世界,三相电的基本电工技术

发布时间:2023/4/20 0:54:44   
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前言

本文是《浅谈一些基本的电工技术》的第二篇,讲的是三相电发电机原理、三相电接法、导体的正式名称及其颜色标识和三相四线制。

三相电的广泛应用

在电力系统中,三相电被广泛地应用在发电、输电和配电。它也是工业上常用的电源,可提供超过数千瓦或以上功率的电力。三相电被广泛采用的原因有:技术条件、历史因素和成本等。举个不太恰当的类似例子,大多数汽车只有4个轮子,如果少于4个就会不安全,多于4个成本就会增加,造成不必要的浪费。有兴趣的可以看看以下链接,这里就不展开了。

1.为什么交流电采用三相而不是四相或五相?三相四线制和三相三线制的区别?-知乎

2.为什么交流电是三相的?很有趣的一个问题-知乎

三相发电机原理

以下的网页描述了三相发电机的原理:

绕组

以上的网页中有一段话:

以上的原理模型电机的转子有2个磁极,定子有6个槽,实际的三相发电机定子铁芯上有多个槽,其槽数为极数的3n倍(n=1,2,3,……),称为整数槽,还有不成整数关系的称为分数槽。多个线圈按规律均匀嵌装在槽中,组成三相绕组。

三相发动机的定子

水电站发电机定子绕组。因此,当你拆开发电机或电动机时,你会发现定子铁芯上均匀分布着密密麻麻的线圈。

电感器:发电机的这些线圈有一个专门的术语(inductor)。

电感器也叫做线圈、扼流圈或电抗器,在中文里,电感器一词在口语上也会被简称为电感。安装在变压器、电动机和发电机中使用的较大电感,也称绕组(Winding)。

电感元件电感符号

根据《GB/T.2-》,电感符号的标识号为S,如上图所示。

三相电的接法。三相电有两种基本接法:Y形(wye)连接和Δ形(delta)连接,或者叫做星型连接和三角形连接。

接线板(接线柱)常见导体的正式名称

根据《GB/T.71-》和《GB-》,下面介绍几个常见导体的正式名称。

线导体(lineconductor),正常运行时带电并能用于输电或配电的导体,但不是中性导体或中间导体。

上图中的L1、L2和L3的正式名称是线导体,中文简称是线1、线2和线3。以前,在交流系统和直流系统中,线导体又分为相导体和极导体,虽然这两个概念已废弃,但人们也习惯把L1、L2和L3叫做相线(相导体)。

中性导体:在三相电的Y形连接中,它的公共点是中性点,引出来的导线叫做中性线(neutralconductor,简称N)。

关于中性线的定义,很难用一句话讲完,有兴趣可以看我写的《浅谈中性线的定义和由来》,没兴趣就记住结论好了,继续往下看。

保护导体和保护接地导体:保护导体(protectiveconductor,简称PE),为了安全目的,如电击防护中设置的导体。

保护接地导体(protectivegroundingconductor),用于保护接地的保护导体。

注:在电气装置中,PE导体通常也被当做保护接地导体。

PEN导体(PENconductor),俗称PEN线,是保护接地中性导体,兼有保护接地导体和中性导体功能的导体。

简单来说,就是把中性线接地之后再引出来就是PEN线了,如上图所示。

三相四线制

把上面的图总结一下,并把它们画成规范的电路图,如上图所示。

根据《GB/T.1-》的第9页,这种载流导体的配置方式叫做“三相四线制”。“相“是指交流电的相位分类,例如单相电、二相电和三相电。“线“是指正常运行下的载流导体,即线导体、中性导体、PEN导体、PEL导体、中间导体或PEM导体。

PE导体只用于故障保护,在正常使用下不携带电流,所以PE导体不能叫做“线“。因此,上图仍然是三相四线制,而不是三相五线制。

市电电压:根据《GB/T.50-》,介绍了线电压和相电压的定义。

1.线电压(phasetophasevoltage)

电路中的给定点上两线[相]导体间的电压。

2.相电压(phase-to-neutralvoltage)

交流电路的给定点上线[相]导体和中性导体之间的电压。

根据《GB-》的5.0.2条,低压配电电压宜采用V/V。V/V指的是低压配电系统的标称电压,较低的数值(V)是相电压,较高的数值(V)是线电压。

换言之,中国规定,民用供电线路相线之间的电压(即线电压)为V,相线和中性线之间的电压(即相电压)为V,这里的V就是我们常说的市电电压值。

三相四线制的使用

根据《GB-》的7.0.1条,规范推荐了单相二线制、二相三线制、三相三线制和三相四线制。

在实际应用中,中国大陆民用供电使用三相电作为楼层或小区进线,多用Y形接法,线电压为V(近似值),需要中性线,一般也都有地线,即为三相四线制。而进户线为单相线,即三相中的一相,对地或对中性线电压均为V(近似值)。

导体颜色标识

虽然《GB-》已经废止,但还有很多旧线路是用这一标准。《GB-》保留了中性线(淡蓝色)和PE线(绿-黄双色)的颜色,值得一提的是,《GB-》的全部技术内容为强制性,也就是必须严格按照本标准执行。



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