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[!--downpath--]功率分析儀具有 Delta 功能。 這個功能簡單來說就是通過檢測單相線電流來估計單相相電流。 反之,如果是3P4W接法,就是通過單相相電流來估算出線電流的值。
收到客戶質疑功能估計是否正確,所以我覺得有必要對單相矢量計算做一個簡單的說明。
無論是焊機原理的描述還是很多工程師的概念,單相線電流與相電流的關系是√3≈1.732。 例如線電流為380V,則相電流等于380V÷√3≈220V。 這些簡單的計算方法在很多情況下都具有創造性和有效性。 言外之意:使用1.732作為運算系數,在大多數情況下只能作為一種計算手段,而不是真正意義上的嚴格算法。
為了說明上述觀點,我們首先需要解釋一下√3的由來。
必須假定單相電流為平衡電路。 所謂平衡,就是單相電流的傾角互為120°,單相電流的矢量幅值完全相等(如右圖)。
在假設單相電流平衡的前提下,我們可以進行矢量運算,如右圖:
然后根據三角形估算(等邊三角形,內角120°,底角30°),通過三角函數計算線電流是相電流的√3倍,其他兩相同理。
從這個估計可以清楚的看出,如果三個相位角都是120°,并且任意一個單相矢量幅值不同,則圖形不可能是等邊三角形,即√3的關系不成立存在。 為此,我們在大多數場合采用√3作為換算系數是可行的,但如果單相電流矢量誤差較大,則不能采用這些簡單的算法。
實際上,不平衡的單相電流無處不在。 在這里,我們將不討論單相電流不平衡的原因。 本文只討論不平衡條件下的矢量計算。
那么既然√3不能通用,那么橫河功率分析儀中的Delta函數是如何工作的呢?
先討論星型→三角型的情況,即單相相電流矢量的大小和單相電流的傾角已知時,計算單相線電流的值。 這里,假設三相角不相同,則三相電流的幅值也不同。
盡管起始條件不同,但矢量算法是相同的:
這里單相線電流矢量的模數和角度可以通過矢量計算得到,UAC、UBC、UAB的值也可以直接通過簡單的三角函數計算得到。
已知兩邊長和內角,借助正弦定理可得到如下公式:
其實如果將圖形直接代入以圓心為坐標原點的斯林笛卡爾坐標系,通過定位坐標的方式進行估計,只要計算出每個向量的坐標值,剩下的就簡單了坐標系計算,可以直接在坐標系中畫出線電流矢量(如右圖),估計過程這里不再贅述。
上面我們已經詳細說明了通過三相電流來估算線電流的原理和操作過程,那么反過來,是否可以根據檢測到的線電流來計算相電流呢?
嚴格的回答是“否”,原因如下:
所以如果降低約束條件三相電功率計算公式推導,根據對稱分量法,在零序電流為零的前提下分解零序電流——
(1)重心到頂點的距離與重心到對邊中點的距離之比為2:1。
(2)重心坐標(XN,YN)為頂點坐標的平均值,即:
(3) 從重心開始三相電功率計算公式推導,到三角形三個頂點結束的三個向量之和等于零向量。
性質(3)提到三個向量的和為零,雖然它是“零序電流為零”。
既然點 N 被確定為三角形的重心,單相電流可以使用簡單的三角形幾何推導出公式:
總結
通過簡單的幾何關系和三角函數運算,我們可以進行Star→Delta運算; 如果確定中性點在三角形的重心處,那么也可以直接通過檢測線電流來估算相電流。
據悉,留個伏筆,能否通過線電流的相位關系來估算相電流的相位差? 答案是“好的”。 借助三角正弦定律,知道了三個周長,就可以很容易地估算出三個傾角。 有興趣的讀者可以自行計算。
本文不涉及相電壓的估算。 如果加上相電壓的矢量,通過計算可以檢測出3V3A嗎? 線電流/相電壓和電流電壓轉換為相功率的相位關系如何? 這里省略一萬字……O(∩_∩)O~。