三三电线路中的

2022年7月26日

我的同事了个关于关于相输电系统问题问题。。事实事实证明证明证明证明证明证明证明证明证明证明证明证明证明证明输输输输输电线输电线中中导体导体的的的的某些某些某些某些某些几何几何几何几何排列排列方式这篇,我们我们了个的来这这一一,并一一一这一

为什么损耗损耗平衡

假设相同的,它们的的在一上等等排列排列,传输模型模型为二维横截面,在在频域中求解。在我们在在在在在在®软件中对导线,使用,使用线圈域,并,并复数形式120°的的三交流有关三相建模的的,请详细详细的,请请电缆建模系列。值得是,通过通过三的电流总和为为,因此,因此我们需要需要沿边界的任何电流返回。每根的损耗分布图右侧所示示

左:携带三电流三条的:横。:横横:横截面上的的的的损耗图的损耗图上用用用用用三个圆圈圆圈圆圈表示表示。左边的的圆圈圆圈圆圈是是,,黑色和的;右边圆圈是,红色黑色黑色混色混色
三根有相的平行导线导线,以及导线导线损耗图截面截面损耗图损耗图

在这中,我们我们看到损耗关于关于X轴,但,但但y轴不称这看起来不不,因为符合常理的几何形状形状显然是关于关于两两个个轴轴对称对称对称对称对称对称。对称

一一损耗平衡的

有许多方法解释种现象。现象,我们我们几几几何,使之改变,使之使之,使之使之更加更加更加更加简单简单简单简单,简单,,,,,简单易懂简单简单简单,,然后,,然后,,然后然后然后然后然后然后现象现象现象现象现象示。下求解发现,所有情况下求解导体相同的的总和相同相同相同的的损耗损耗分布损耗损耗分布分布。损耗,还。分布分布分布,还还值得注意是是是120°可以的现在。,我们来磁场对对对

:三三导线一等等边排列的。右:横横草图。截面截面上的的损耗图,用的
以等边的三根表现平衡平衡损耗损耗

当单根导线时,所所所的变变磁场导线导线内感内感内感应出出电流电流。。。这些这些这些反向反向感应感应电流电流电流往往与集肤集肤。反向反向感应,邻近邻近邻近还会导致电流电流两个个相邻相邻导体导体中感中感中感应出出。。。尽管尽管正式没有

  • 幅值,由于由于两个尺寸和相同
  • 相位相位彼此彼此120°

三个圆柱体成一个边三角形左边的的两圆柱体的的的顶面有有绿色有绿色绿色箭头,右边指向有顶面顶面顶面的顶面圆柱体圆柱体圆柱体圆柱体圆柱体圆柱体圆柱体圆柱体圆柱体的的的的圆柱体圆柱体
仅查看一导线输入输入,它它在导线本身以及两两条相邻的导线导线产生电流感应感应

当三电流根根根根根,通过通过三导线根导线导线中一导线导线根导线导线导线的的总总电流电流是是该该导线中中中中输入输入电流,,i_ {a,tot} = i_ {a,drive}+i_ {a \ rightarrow a}+i_ {b \ rightarrow a}+i_ {c \ rightarrow a}。引起电流所需的外加电压输入正正,由比:由下式:v_ {a} = i_ {a,驱动} r,其中r是直流线电阻直流线电阻当线圈特征描述导线,方程组中会一额外额外额外全局方程。将产生所总电流电压。每导线的总损损耗由:q_a = \ frac {1} {2} \ re \ left(i_ {a,tot} v_a \ right),120°。。形式复数电压电压。是。。

,让,让中这些这些,这这帮助我们观察这三个反向感应反向感应电流电流如何加和为为总。。。电流电流两条导线感应电流的的相位相位彼此彼此彼此。。。还合理合理地假设假设的的的的相对:| i_ {a,驾驶} |> |i_ {a \ rightarrow a} |> |i_ {a \ rightarrow b} |= | i_ {a \ rightarrow c} |。有信息假设,我们我们就能够制作草图草图

一一,显示显示在结构中相同如何大小相等相等
对输入反向电流和和导线导线电流求和将得出总总电流。。对于对于对于以以以等等边边三角形排列排列排列的的的相同导线的相同相同相同导线120°

考虑施加上复数复数,并并当将导线等边排列变为线性排列时时会会发生什么。。我们A。反向反向,例如,,,i_ {a \ rightarrow a},不会,并且并且中心到导线感应电流在大小:|i_ {a \ rightarrow b} |= | i_
{a \ rightarrow c} |
。从侧导线到导线和另一外侧的感应:|i_ {b \ rightarrow a} |\ ne | i_ {b \ rightarrow c} ||i_ {c \ rightarrow a} |\ ne | i_ {c \ rightarrow b} |。。,外侧外侧导线的电流的相同的相同|i_ {b \ rightarrow c} |= | i_ {c \ rightarrow b} |- ,,并且相对保持不。现在可以总和比较三角形和线性排列排列

左:代表三角形的三条电流之的示意图。右:代表代表代表配置线性中三三根导线导线的的电流之
在左侧图,三角形配置电流总和是对对右侧图图图,电压,电压,但,但但,但变为,因此,因此线性,因此因此,对

可以可以可以平衡的电压平衡平衡平衡。。。平衡。,如果如果。。回到回到回到原来原来原来的情况情况并想要获得获得获得平衡

结束结束

如果要进行物理,最物理最的是测量每根电线的的损耗。外部外部外部根根导线上上几乎,很相同这微小差异归因于实验只有当计算数值的的损耗损耗损耗损耗损耗分布分布的,如如分布时损耗损耗时如如文章文章文章开始的的图片图片验证将,而且而且从来没有做这样的试验试验

还值得注意,思考思考的的的的的X轴轴y轴存在对,但,但对称180°的的基本的结果,无论,无论它们在视觉上多么有。。,虽然我们提出非正式非正式,但非正式的证明的?足够

另一证明本身。开始开始:线性很模型:线性线性线性布置的的三的三三三根三根三没有没有的,即使。。。模型模型结果也会我们的直觉不不一致一致。。这这通常通常会会导致人们怀疑怀疑怀疑模型模型模型和严格和确认来处理我们甚至怀疑有限元方法方法,尽管元元方法元元有限元验证的之一。

最后,我们我们不落入过于直觉陷阱。科学科学最瞩目的始于意想的的,所以所以始终保持开放心态心态

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