三相配電線路共面布置中間相導(dǎo)線所受安培力的變化規(guī)律

朱學(xué)林

（廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東韶關(guān) 512126）

0 前言

在低壓配電系統(tǒng)中，三相交流電配電線路經(jīng)常采用水平布置的形式［1］，各相導(dǎo)線的距離和檔距都有相關(guān)的規(guī)定，其解釋重點(diǎn)在于安全方面，電磁學(xué)原理解釋很少，在維修三相電路更換保險(xiǎn)等操作中，出于同樣原因經(jīng)常注重中間相，認(rèn)為中間相導(dǎo)體受力特別，載流導(dǎo)線周圍都有磁場(chǎng)，而三根導(dǎo)線的距離不遠(yuǎn)，這就出現(xiàn)通電導(dǎo)線置于其他通電導(dǎo)線的磁場(chǎng)中，要受安培力作用，低壓回路中通常電流強(qiáng)度比較大，特別是短路時(shí)電流突然增大若干倍，安培力產(chǎn)生的破壞作用很明顯，為此，將中間相導(dǎo)線所受的安培力作一次計(jì)算，找出其變化的具體規(guī)律。

1 載流導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)

圖1 載流直導(dǎo)線的磁場(chǎng)

2 三相正弦交流電中間相導(dǎo)線所受安培力規(guī)律

在低壓配電網(wǎng)中，三相交流電源的導(dǎo)線多為平行地排列在同一平面內(nèi)，通常電流較大，距離較近，這與高壓輸電網(wǎng)不同，三根通電導(dǎo)線的通過對(duì)稱的三相正弦交流電流，iA、iB、iC解析表示如下：

圖2 三相正弦交流電流

三相交流電流變化規(guī)律如圖2 所示。設(shè)B 相上有一段長(zhǎng)為L(zhǎng) 的導(dǎo)線，它受到左右兩根導(dǎo)線的安培力作用，因三根導(dǎo)線共面，所以安培力也是共面力，根據(jù)右手螺旋法則和左手定則可知，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥，并設(shè)定向左的力為負(fù)，向右為正，如圖所示。取任一相位ωt，此時(shí)安培力如圖3所示。

圖3 任一相位ωt 的安培力方向

此時(shí)iC＞iA，合力向左，應(yīng)為負(fù)值。數(shù)值上FC＞FA，合力為：

將正弦交流電的表達(dá)示式（1）代入合力表達(dá)式后：

3 關(guān)于安培力推導(dǎo)公式的驗(yàn)證

4 結(jié)束語

（1）三相正弦交流電中間相導(dǎo)線所受安培力仍然按正弦規(guī)律變化，頻率是交流電頻率的2倍。

表1 安培力驗(yàn)證數(shù)值表

（3）此安培力在單位長(zhǎng)度上不大，如果各相電流100 A，相距10 cm，B相導(dǎo)線上每1 m長(zhǎng)度受安培力最大值是2×10-2N，只有在距離近電流大時(shí)影響嚴(yán)重，如電路短路瞬間，電流突然增大N倍，安培力就增大N平方倍，造成設(shè)備損壞。

圖4 B相導(dǎo)體所受安培力的規(guī)律

（4）由于安培力是周期性的外力，如果供電設(shè)備的某個(gè)部分的固有頻率與2 倍交流電頻率相近時(shí)，會(huì)發(fā)生共振，可能對(duì)儀表或傳感器產(chǎn)生不良影響，應(yīng)設(shè)法避免之。

［1］戴紹基.建筑供配電技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［2］李迺伯.物理學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［3］闞仲元.電動(dòng)力學(xué)教程［M］.北京：高等教育出版社，1988.