使用少量無源元件的相位序列指示器

　　在三相交流電系統(tǒng)中,帶有三根導(dǎo)線的電源提供的交流電位具有相同頻率以及相對(duì)于零電位導(dǎo)線的振幅,從一根導(dǎo)線到下一根導(dǎo)線的相移均為120。存在兩種可能性來建立相位序列。在第一種可能性中,第二根導(dǎo)線上的電壓相對(duì)于第一根移動(dòng)120,而在第二種可能性中,相對(duì)于第一根導(dǎo)線發(fā)生-120 相移。相位次序確定了三相交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向,并影響其它需要正確相位序列（正120相移）的設(shè)備。你可以使用幾個(gè)低成本無源元件來構(gòu)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(cè)這兩種相位序列。對(duì)于特定的元件值,適用以下條件 ：只有當(dāng)VS2正好在VS1之前120出現(xiàn)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(dāng)VS2在 VS3之前120時(shí)（這對(duì)應(yīng)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(dāng)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。解以下公式來計(jì)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(cè),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(cè)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,從而無需通過地線。消除了對(duì)地線的需要,這也就規(guī)定了 XC1+R1和 XC2+R2之間的比例。要想沒有電流從節(jié)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(jié)點(diǎn)G和地?cái)嚅_,那么它相對(duì)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(shù)乘以任何支路的阻抗,只會(huì)影響流過相應(yīng)支路的電流大小。流過任何支路的電流呈現(xiàn)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(jié)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(dāng)LED2亮,LED1不亮?xí)r,節(jié)點(diǎn)A和B之間的電壓是0V,這對(duì)應(yīng)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LED的反向擊穿電壓,并且電阻器R6和R7限制了流過LED的正向電流。要想達(dá)到更高的靈敏度,可用高輸入阻抗的交流電檢測(cè)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(jù)應(yīng)用的不同,可把由LED和保護(hù)二極管組成的電壓檢測(cè)電路與VS1/VS2/VS3和節(jié)點(diǎn)G之間的限流電阻器串聯(lián)。還可使用具有適當(dāng)串聯(lián)限流電阻器的低功率霓虹燈。

　　在選擇元件時(shí),應(yīng)確保它們的值符合以下比例。對(duì)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),流過檢測(cè)電路的電流應(yīng)明顯低于流過各支路的電流,這就為C1排除了任意低的值。