相序指示器案例教学探索

章 艳，陈希有

(大连理工大学电气工程学院，辽宁 大连 116024)

0 引言

许多电路类教材在讲述非对称三相电路时，都把基于白炽灯和电容器的相序指示器作为典型例子，如图1所示。这个电路结构比较简单、取材十分方便，因而在缺少专用仪器的场合比较合适自己制作。该电容性相序指示器电路，可以在理论教学上帮助学生理解中点位移、相电压不平衡和中线作用等概念。无疑，这是一个理论联系实际的典型教学案例。

图1 电容性相序指示器原理图

然而，大多数教材在讲述这个例子时，为计算简便，假设电容和灯泡电阻满足ωCR的条件[1-4]。这样容易使学生误解成只有满足这个条件才能用于测定相序。另外，即使满足了上述条件，当用于测定电网电压相序时，必有一个灯泡的电压会超过额定值[5-7]，存在烧毁的可能。教材没有对此给出必要的提示。作为具有实用意义的教学案例，这两个问题都应该传授或启发给学生，以便在实践中获得正确的应用。

为此，本文对这一电路进行了深入研究，包括中点位移轨迹、灯泡亮度差别与电容的关系、选择电容时的一般考虑、超过额定电压时的解决方案以及将电容换成电感或电阻时用于测量相序的可能性等。在论证中由于使用了清晰直观的相量图，因而本文也是采用相量图分析交流电路的可行示例。

1 中点位移轨迹分析

使用电容型相序指示器时，设A相接电容，B和C两相分别接相同的白炽灯。为讨论白炽灯亮度与电容的关系，先分析中点位移与电容的关系，称为中点位移轨迹。……