《三相交流电源连接故障原因仿真和实践》
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[摘 要]电工技术中三相交流电源的连接形式是由电源相电压与负载额定电压所决定的.三相电源的连接形式多为“星形（ㄚ）”和“三角形（△）”.在电源连接安装中如出现一相首尾端接反时,不但负载不能正常工作,严重时会损坏三相交流電源本身.
[关键词]电工技术 三相电源 仿真 实践
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0081-01
1.三相交流电源“星形（ㄚ）”连接形式（故障原因）
三相交流电源各相的“末端”连接在一起形成三相电源的中性点N,各相电源“首端”引出相线U、V、W.如中性点引出中性线,则构成供配电系统中常见的“三相四线制”,否则为“三相三线制”.在常见的“三相四线制”供配电系统中,可对外提供对称的三相相电压（220V单相照明电压）和对称的三相线电压（380V电力电压）.且线电压是相电压的 倍,并超前前导相30°.
三相交流电源“星形（ㄚ）”连接形式的要点是：各相电源的“末端”连接在一起构成电源“中性点”.实践操作中,三相交流电源“星形（ㄚ）”连接时,若某一相电源首尾端接反时会出现什么情况呢?三相交流电源“星形（ㄚ）”连接时,“某一相电源（W相）首尾端接反时”仿真电路（注意,正确连接时电压表U2、U3示数应与U1相同）.
仿真结果表明：当“三相交流电源“星形（ㄚ）”连接时,某一相电源（W相）首尾端接反时,三相电源系统对外输出“五个相电压（220V相电压）,一个线电压（380V线电压）.
如图1所示为“三相交流电源“星形（ㄚ）”连接时,某一相电源（W相）首尾端接反时”的相量图.W相的相量图因首尾接反变得与原来正确时相量图大小相等,方向相反.
电路理论表明,对称三相交流电源相量表达式的和,其值为零.即 等于0通过电路理论分析,当“三相交流电源“星形（ㄚ）”连接时,某一相电源（W相）首尾端接反时”,三相交流电源相量表达式的和 等于 ∠-60°,并不为零.
若将这样的三相电源系统用于实践,如三相交流异步电动机,由于三相交流电源严重不对称致使负载电流不对称,三相交流电动机某相电流过大或过小,电动机发热严重,进而损毁三相异步交流电动机.
那么怎样判断和寻找三相交流电源“星形（ㄚ）连接时,首尾端接反的电源相呢?由以上分析可知：首尾端连接正确的两相间输出线电压正常（如 ）,与首尾端接反的电源相相关的线电压输出错误（如 、 ）.所以在实践中,当“三相交流电源“星形（ㄚ）”连接“设备安装工作完成后,用电压进行检测.若某相首尾接反时,只有一个线电压输出正常（如 ）,而且是线电压正常输出正常的两相之外的第三相（如W相）首尾接反了,只需将该相安正确方式重新连接安装后,再次测量即可排出故障.
2.三相交流电源“三角形（△）”连接形式（故障原因）
三相交流电源各相的首尾依次顺序相连成三角形（△）,然后从各相电源的首端引出电源相线U、V、W.三相交流电源“三角形（△）”连接形式对外只能提供对称的三相线电压,即 .适用于三相负载电压为电源相电压的应用.由基尔霍夫电压（KVL）定律和对称三相交流电源特点,在三相交流电源“三角形（△）”回路中有 等于0,各相电源内阻抗对称时,环路内电流 等于0.
三相交流电源“三角形（△）”连接的要点是：电源各相首尾顺序相连.实践操作中,三相交流电源“三角形（△）”连接时,若某一相电源首尾端接反时会出现什么情况呢?如图2所示为“某一相电源（W相）首尾端接反时”仿真电路.电路中U1电压表用于测量回路电压是否为0.
仿真结果表明：“三相交流电源“三角形（△）”连接时,若三相电源各相首尾端连接正确时,电路中电压表示数为0；若某一相电源（W相）首尾端接反时,电压表示数不为0,示数为电源相电压的2倍.
那么怎样判断和寻找三相交流电源“三角形（△）”连接时,首尾端接反的电源相呢?根据上述分析与仿真结果.在实践中,当“三相交流电源“三角形（△）”连接时,设备安装工作完成后,不要直接闭合最后一个连接点,先用电压表进行检测.若电压表示数为0,则电源各相首尾端连接正确,再闭合最后一个接点.若电压表示数不为0,则分别测量两相电源串联的端电压,如某两相电源（U、V相）串联电压示数为相电压值,说明该两电源首尾（U、V相）连接正确,另外一相（如W相）电源首尾端接反.只需将该相安正确方式重新连接安装后,再次测量排出故障后,闭合最后一个接点.
3.三相交流电源连接形式（ㄚ/△）安装实践
选用三相交流变压器一台进行安装实践.该变压器一次绕组电压为380V,二次绕组电压为220V/380V.首先判断测量出一、二次绕组各相绕组的首尾端.其次分别按图3所示进行二次绕组“星形（ㄚ）”连接安装,模拟三相电源的“星形（ㄚ）”连接形式.按图4进行二次绕组“三角形形（△）”连接安装,模拟三相电源的“三角形形（ㄚ）”连接形式.并分别进行电路参数测量,判别电路故障原因,快速排出故障,完成电路调试.
参考资料
[1]聂典,Multisim10计算机仿真,北京：电子工业出版社,2007.
[2]苗晓培,电工技术与技能[M],西安：西北工业大学出版社,2016.
作者简介
杨格（1967-）,男,重庆万州人,重庆三峡职业学院机械与电子工程系副教授,主研方向为电工电子技术.
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和实践引用文献:
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