交流电为什么会有火线零线之分?高压输电线上有电流方向吗?

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杨静姿|责任编辑|2020-10-10 20:51:06

家用电是交流电,电流方向随时变化,怎么会有火线零线之分?高压电电线上的电流方向?

在回答这个问题之前,先说一下交流电的定义:

交流/直流定义

直流:指方向不随时间变化而变化的电流统称为直流电。

交流:大小和方向都随时间变化而变化的电流统称为交流电。

从定义我们可以简单概括得出

交流电的大小和方向都是随时间变化而变化的

直流电的方向是一直不变,但是大小却可以变化的。

电流波形一般用示波器来测量,如下所示

交直流波形图

直流电波形图如下:

交流电波形图如下:

电流方向

在直流电路里,电流一直从正极出发通过负载回到负极。电源电动势再把电荷从负极提高到正极,一直如此循环下去。如下图所示:

那么在交流电路里,电流到底是怎么流动的呢?

我们再来分析一下交流电的波形图。

从上图我们可以看出:

在0这个时刻电流大小为零,所以图2所示的电路中是没有电流通过的;如图2所示:0-1 这个时刻,随着时间的推移,电流开始变大,并且在1这个时刻,电流到达最大值(峰值)。在图1 中表现为,电流方向从L(火线)--2--3--N(零线),并且一直增大。再随时间的推移如图2所示:1-2 这个时刻,电流开始减小,但方向不变,最后在2这个时刻,电流减小到0。在图1 中表现为,电流依然是从L(火线)--2--3--N(零线),并且电流在减少。再随着时间的推移如图2所示:2-3 这个时刻,电流开始变成负数,并且负的越来越多,最后,在3时刻,电流到达反方向最大。所以在图1 中表现为,电流是从N(零线)--3--2--L(火线),并且一直在增加。再随着时间的推移如图2所示:3-4 这个时刻,电流开始反方向减小,最后,在4时刻,电流减小到0。在图1 中表现为,电流方向为从N(零线)--3--2--L(火线)。此时,一个完整周期结束。在4-8时间段,电流变化跟0-4时间段一样。以此类推,周而复始。

总结:简单的来讲,对于交流电路,电流一会从火线出发通过用电设备流向零线;过一会,电流又从零线出发通过用电设备流向火线。这样一直循环下去...

零线火线定义

这个又要从零火线来源说起了,我画了个三相电源三相线圈连接示意图,直接看图吧

从上图可以看出,三相发电机的三个线圈尾端连接在一起,把这种接法叫作星型接法。三个线圈的连接点叫作“中性点”,从中性点引出的线称为“中性线”。三个线圈的另外一端引出的线称为“相线”,也叫“火线”。把中性线接地,那么中性线始终与大地电位相等并维持在0V,所以把这个线叫“零线”。

中性线接地目的

1. 中性线接地的目的是维持中性线零电位,防止三相不平衡时引起各相火线的电压偏差。如果中性线不接地,三相不平衡时,各相电压会相差很大,甚至几十伏。

2. 如果中性线不接地,当某一相线掉到地上,那么其他相火线与大地的电压就会变成380V。由于大地是导体,火线掉到地上,相当于人踩着一根火线。如果此时人摸到其他火线,那么非常危险。

3. 一般单相设备外壳和火线的设计绝缘电压为220V,设备外壳是接地的。如果某一相火线掉到地上(供电范围广时,这种可能性很高),单相设备电源刚好又用的是其他相火线,那么外壳和设备内火线电压达到380V,设计时的绝缘强度不够可能会被击穿。如果中性线接地,那么火线一掉到地上,保护系统就会让电源跳闸断开。

4. 电容效应。了解供电系统的朋友都知道,IT系统的中性线不接地,它最安全。但是它不适用于大范围供电,就是因为供电范围越大,电容效应越明显。不仅会损失大量电能,而且也不安全可靠。

总结

把中性线接地的目的就是让它与地之间的电位相等,始终维持在零。如果变压器所有的线都不接地,那就没有零线了。比如隔离变压器输出侧不接地,虽然它输出电压为220V,但是它没有零线火线之分。

以上就是我的一些个人见解,如果还有其他不足,欢迎大家补充!

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