使用少量無(wú)源元件的相位序列指示器

　　在三相交流電系統中,帶有三根導線(xiàn)的電源提供的交流電位具有相同頻率以及相對于零電位導線(xiàn)的振幅,從一根導線(xiàn)到下一根導線(xiàn)的相移均為120。存在兩種可能性來(lái)建立相位序列。在第一種可能性中,第二根導線(xiàn)上的電壓相對于第一根移動(dòng)120,而在第二種可能性中,相對于第一根導線(xiàn)發(fā)生-120 相移。相位次序確定了三相交流電機的旋轉方向,并影響其它需要正確相位序列（正120相移）的設備。你可以使用幾個(gè)低成本無(wú)源元件來(lái)構建相位序列指示器。

　　圖 1 示出了一種概念性的電路,它能檢測這兩種相位序列。對于特定的元件值,適用以下條件 ：只有當VS2正好在VS1之前120出現時(shí)（這表明了正確的相位序列）,R1和C2兩端的電壓才相等,即它們的大小和相位均相同。在這種情況下,A和B點(diǎn)之間的電壓為零。與此相反,只有當VS2在 VS3之前120時(shí)（這對應于相反序列）,C2和R3兩端的電壓才相等。

　　參考圖2中的相圖,當R1和C2兩端的電壓相等時(shí),VC1=-VR2,VC1+VR1=VS1,VC2+VR2=VS2。以下公式滿(mǎn)足這些條件： VR1= VC2=(1/2) VS2=(1/2) VS1, VC1= VR2=cos 30 VS1=cos 30 VS2。解以下公式來(lái)計算元件值： XC1= tan 60R1=√3R1。且R2=tan 60 XC2,其中XC2=-j[1/(2pfC)],f表示VS電壓的頻率。

　　另外,為了確保反向相位序列的檢測,C1=C3并且 R1=R3,即第三條支路中的元件與第一條支路中的元件相同。圖3中的相位序列檢測電路添加了與第一條和第三條支路并聯(lián)的電阻器 R4和R5,從而無(wú)需通過(guò)地線(xiàn)。消除了對地線(xiàn)的需要,這也就規定了 XC1+R1和 XC2+R2之間的比例。要想沒(méi)有電流從節點(diǎn)G流向地,各支路中的電流總和就必須等于零,如果把節點(diǎn)G和地斷開(kāi),那么它相對于地的電位也是零。

　　只要XC1與R1、XC2與R2、XC3與 R3之比如上所述,那么R1、C2和R3兩端的電壓降的平衡狀態(tài)就能得到保持。用一個(gè)常數乘以任何支路的阻抗,只會(huì )影響流過(guò)相應支路的電流大小。流過(guò)任何支路的電流呈現的相位角度與該支路中的電阻器兩端電壓相同。圖4中的相圖表明了圖3中的電流。從這張示意圖來(lái)看,如果 I2=tan 60 I1,則 I1+I2=-2I3。因此,I3的大小是 (I1+I2) 的一半,方向剛好相反。

　　這些電流的矢量圖表明：如果添加兩股電流,每股的大小等于I3,相位與VS1和VS3相同,則產(chǎn)生的總電流的大小和相位與I3相同,因此,節點(diǎn) G的總電流為零：I1+I2+I3+I1''+I3''= I1+I2+2I3=0。為使電流總和為零,R4=R5= R1+XC1= R1-j[1/(2pfC1)] 。圖3中的兩個(gè) LED 指示正確相位序列或反向相位序列。當LED2亮,LED1不亮時(shí),節點(diǎn)A和B之間的電壓是0V,這對應于正確的相位序列。反向相位序列點(diǎn)亮LED1,而LED2不亮。與LED并聯(lián)的二極管可防止超過(guò)LED的反向擊穿電壓,并且電阻器R6和R7限制了流過(guò)LED的正向電流。要想達到更高的靈敏度,可用高輸入阻抗的交流電檢測電路代替LED。

　　該電路的最終版包含一些表明所有三個(gè)相位是否攜帶電壓的指示器。在圖3的電路中,攜帶0V的相位點(diǎn)亮兩個(gè)LED。根據應用的不同,可把由LED和保護二極管組成的電壓檢測電路與VS1/VS2/VS3和節點(diǎn)G之間的限流電阻器串聯(lián)。還可使用具有適當串聯(lián)限流電阻器的低功率霓虹燈。

　　在選擇元件時(shí),應確保它們的值符合以下比例。對于C1的任選值,R1=R2=R3=1/(2pfC1tan 60)、C1=C3、C2=3C1、R4=R5=2R1。在為C1選值時(shí),流過(guò)檢測電路的電流應明顯低于流過(guò)各支路的電流,這就為C1排除了任意低的值。