三相配电线路共面布置中间相导线所受安培力的变化规律

朱学林

（广东松山职业技术学院，广东韶关 512126）

0 前言

在低压配电系统中，三相交流电配电线路经常采用水平布置的形式［1］，各相导线的距离和档距都有相关的规定，其解释重点在于安全方面，电磁学原理解释很少，在维修三相电路更换保险等操作中，出于同样原因经常注重中间相，认为中间相导体受力特别，载流导线周围都有磁场，而三根导线的距离不远，这就出现通电导线置于其他通电导线的磁场中，要受安培力作用，低压回路中通常电流强度比较大，特别是短路时电流突然增大若干倍，安培力产生的破坏作用很明显，为此，将中间相导线所受的安培力作一次计算，找出其变化的具体规律。

1 载流导线周围的磁场

图1 载流直导线的磁场

2 三相正弦交流电中间相导线所受安培力规律

在低压配电网中，三相交流电源的导线多为平行地排列在同一平面内，通常电流较大，距离较近，这与高压输电网不同，三根通电导线的通过对称的三相正弦交流电流，iA、iB、iC解析表示如下：

图2 三相正弦交流电流

三相交流电流变化规律如图2 所示。设B 相上有一段长为L 的导线，它受到左右两根导线的安培力作用，因三根导线共面，所以安培力也是共面力，根据右手螺旋法则和左手定则可知，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，并设定向左的力为负，向右为正，如图所示。取任一相位ωt，此时安培力如图3所示。

图3 任一相位ωt 的安培力方向

此时iC＞iA，合力向左，应为负值。数值上FC＞FA，合力为：

将正弦交流电的表达示式（1）代入合力表达式后：

3 关于安培力推导公式的验证

4 结束语

（1）三相正弦交流电中间相导线所受安培力仍然按正弦规律变化，频率是交流电频率的2倍。

表1 安培力验证数值表

（3）此安培力在单位长度上不大，如果各相电流100 A，相距10 cm，B相导线上每1 m长度受安培力最大值是2×10-2N，只有在距离近电流大时影响严重，如电路短路瞬间，电流突然增大N倍，安培力就增大N平方倍，造成设备损坏。

图4 B相导体所受安培力的规律

（4）由于安培力是周期性的外力，如果供电设备的某个部分的固有频率与2 倍交流电频率相近时，会发生共振，可能对仪表或传感器产生不良影响，应设法避免之。

［1］戴绍基.建筑供配电技术［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［2］李迺伯.物理学［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［3］阚仲元.电动力学教程［M］.北京：高等教育出版社，1988.