相位旋转

三相交流发电机

让我们以之前设计的三相交流发电机设计为例，看看磁铁旋转时会发生什么。

三相交流发电机

120°的相角偏移是三对绕组实际旋转角偏移的函数。

如果磁铁顺时针旋转，绕组 3 将在绕组 2 后恰好 120°（交流发电机轴旋转）产生其峰值瞬时电压，在绕组 1 后将在 120° 处达到峰值。 磁铁通过每个极对的不同位置轴的旋转运动。

我们决定将绕组放置在哪里将决定绕组交流电压波形之间的相移量。

如果我们将绕组 1 设为相位角 (0°) 的“参考”电压源，那么绕组 2 的相位角将为 -120°（滞后 120°，或超前 240°），绕组 3 的相位角将为 -240° （或 120° 领先）。

相序

这个相移序列具有确定的顺序。对于轴顺时针旋转，顺序为 1-2-3（先绕 1 峰，然后绕 2，然后绕 3）。只要我们继续旋转交流发电机的轴，这个顺序就会不断重复。

顺时针旋转相序：1-2-3。

但是，如果我们反转 交流发电机轴的旋转（逆时针旋转），磁铁将以相反的顺序通过磁极对。我们将有 3-2-1，而不是 1-2-3。现在，绕组 2 的波形将领先 比1领先120°而不是落后，3将比2领先120°。（下图）

逆时针旋转相序：3-2-1。

多相系统中电压波形序列的顺序称为相位旋转 或相序 .如果我们使用多相电压源为电阻性负载供电，则相位旋转根本没有区别。不管是1-2-3还是3-2-1，电压和电流的大小都是一样的。

我们很快就会看到，三相电源的一些应用取决于相位旋转的方式。

相序检测器

由于电压表和电流表无法告诉我们运行的电力系统的相位旋转是什么，因此我们需要一些其他类型的仪器来完成这项工作。

一个巧妙的电路设计是通过电容在电压和电流之间引入相移，然后通过比较下图中两个指示灯的亮度来检测序列。

相序检测器比较两盏灯的亮度。

两盏灯的灯丝电阻和瓦数相等。电容器的大小在系统频率下具有与每个灯的电阻大致相同的电抗量。

如果用一个与灯阻值相等的电阻代替电容器，则两盏灯会以相同的亮度发光，电路平衡。然而，电容器在电路的第三支腿中引入了等于 90° 的电压和电流之间的相移。

这种相移大于 0°但小于 120°，根据相对于相位 3 的相移使两个灯的电压和电流值发生偏差。

相序检测器的 SPICE 分析

下面的 SPICE 分析“相位旋转检测器—序列 =v1-v2-v3”演示了会发生什么：（下图）

相序检测器的 SPICE 电路。

相位旋转检测器——序列=v1-v2-v3 v1 1 0 交流 120 0 罪 v2 2 0 交流 120 120 罪 v3 3 0 交流 120 240 罪 r1 1 4 2650 r2 2 4 2650 c1 3 4 1u .ac 林 1 60 60 .print ac v(1,4) v(2,4) v(3,4) 。结尾 频率 v(1,4) v(2,4) v(3,4) 6.000E+01 4.810E+01 1.795E+02 1.610E+02 

电容器产生的相移导致第 1 阶段灯（节点 1 和 4 之间）两端的电压下降到 48.1 伏，而第 2 阶段灯（节点 2 和 4 之间）两端的电压上升到 179.5 伏，从而使第一个灯昏暗，第二盏灯亮。

如果相序相反，则会发生相反的情况：“相位旋转检测器-序列=v3-v2-v1”

相位旋转检测器——序列=v3-v2-v1 v1 1 0 交流 120 240 罪 v2 2 0 交流 120 120 罪 v3 3 0 交流 120 0 罪 r1 1 4 2650 r2 2 4 2650 c1 3 4 1u .ac 林 1 60 60 .print ac v(1,4) v(2,4) v(3,4) 。结尾 频率 v(1,4) v(2,4) v(3,4) 6.000E+01 1.795E+02 4.810E+01 1.610E+02 

在这里，（“相位旋转检测器-序列 =v3-v2-v1”）第一个灯接收到 179.5 伏，而第二个只接收到 48.1 伏。

我们研究了相位旋转是如何产生的（极对通过交流发电机旋转磁铁的顺序）以及如何通过反转交流发电机的轴旋转来改变相位旋转。

然而，交流发电机轴旋转的反转通常不是由全国电网提供的电力的最终用户开放的选项（“交流发电机”实际上是向电网供电的所有发电厂中所有交流发电机的总和）。

更换热线

有一个很多 反转相序比反转交流发电机旋转更简单的方法：只需交换连接三相负载的三根“热”线中的任意两根即可。

如果我们再看一下三相电压源的运行相序，这个技巧会更有意义：

1-2-3 轮换：1-2-3-1-2-3-1-2-3-1-2-3-1-2-3。 . . 3-2-1 旋转： 3-2-1-3-2-1-3-2-1-3-2-1-3-2-1 。 . . 

通常被称为“1-2-3”的相位旋转也可以称为“2-3-1”或“3-1-2”，在上面的数字字符串中从左到右？同样，相反的旋转（3-2-1）也可以很容易地称为“2-1-3”或“1-3-2”。

从 3-2-1 的相位旋转开始，我们可以尝试一次交换任意两根电线的所有可能性，看看下图中的结果序列会发生什么。

交换任意两根电线的所有可能性。

无论我们选择交换三对“热”线中的哪一对，相位旋转最终都会反转（1-2-3 变为 2-1-3、1-3-2 或 3-2- 1、全部等价）

评论：

• 相位旋转 , 或 相序 , 是多相交流电源的电压波形达到各自峰值的顺序。对于三相系统，只有两种可能的相序：1-2-3 和 3-2-1，对应于交流发电机旋转的两种可能方向。
• 相位旋转对阻性负载没有影响，但会对不平衡的无功负载产生影响，如相位旋转检测器电路的操作所示。
• 通过交换向三相负载提供三相电源的三根“热”引线中的任意两根，可以反转相位旋转。

相关工作表：

• 多相电力系统工作表