三相交流电与等效电路实验台
拖动参数,观察波形、相量、中性线电流与负载端口怎样一起变化。
3Φ · Y/Δ · Vth
三条波相差 120°,不是轮流通电
横轴是电角度。拖动观察线会同步更新波形交点和右侧三个旋转相量。
瞬时电压波形
纵轴按峰值归一化,`+1` 对应相电压峰值。
A 相B 相C 相
相量图
三个箭头等长,相邻夹角始终为 `120°`。
uA / 峰值0.500
uB / 峰值−1.000
uC / 峰值0.500
Y 和 Δ:同一个 √3 出现在不同位置
以下为平衡、正弦、线性阻抗模型。阻抗表示每一相支路的阻抗大小。
连接和负载参数
Y:UP = UL / √3,IL = IP = UP / |Z|
Y 形连接
线量、相量与功率
相电压 UP219 V
相电流 IP5.77 A
线电流 IL5.77 A
电流滞后角 φ31.8°
视在功率 S3.80 kVA
有功功率 P3.23 kW
无功功率 Q2.00 kvar
三相关系UL=√3UP
相同线电压和每相阻抗下,Δ 接的总功率会是 Y 接的 3 倍。
⚠这些数值只展示理想稳态关系。电机是否允许 Y/Δ 切换必须看绕组额定电压、铭牌、保护和接触器互锁。
Y 形负载不平衡:零线连接与断开是两种电路
模型使用三相理想电源和三个纯电阻。连接零线时星点固定;断开时依据 KCL 自动计算星点漂移。
三相负载
IN = −(IA + IB + IC),相量必须带角度相加
电流相量与中性线合成
A 相电流5 A
B 相电流2.5 A
C 相电流10 A
中性线电流6.61 A
星点偏移0 V
状态四线制
各相负载实际承受值
| 支路 | 电阻 | 负载电压 RMS | 支路电流 RMS | 相对额定电压 |
|---|---|---|---|---|
| A 相 | 46 Ω | 230 V | 5 A | 100% |
| B 相 | 92 Ω | 230 V | 2.5 A | 100% |
| C 相 | 23 Ω | 230 V | 10 A | 100% |
中性线把负载星点固定在电源中性点,各相负载电压均为 230 V。
⚠“断零线”只是仿真按钮。真实不平衡三相四线系统断零线会造成危险过欠压,禁止通过实际断线来验证。
戴维南与诺顿:换一种内部画法,端口结果不变
原网络为带负载的分压器。三个视图只改变左侧网络表示,右侧负载电压和电流完全相同。
原网络参数
原始分压网络
两个等效参数
开路电压 Vth8 V
等效电阻 Rth1.33 kΩ
诺顿电流 IN6 mA
Vth = VS × R2/(R1+R2)
Rth = R1 ∥ R2
IN = Vth/Rth
Rth = R1 ∥ R2
IN = Vth/Rth
关闭独立电压源时用短路替代;关闭独立电流源时用开路替代。受控源不能直接关闭。
负载结果与最大功率
负载电压 VL4.8 V
负载电流 IL2.4 mA
负载功率 PL11.5 mW
端口传输效率60%
RL=Rth 时功率最大,但传输效率只有 50%;供电系统通常不以此为设计目标。
等效一致性检查
原始网络 VL / IL4.8 V / 2.4 mA
戴维南 VL / IL4.8 V / 2.4 mA
诺顿 VL / IL4.8 V / 2.4 mA
⚠诺顿短路电流是端口模型参数,不代表可以在真实电池、市电或未知电源上直接做短路实验。