圖文詳解：電工基礎(chǔ)之三相交流電源

目前，世界各國(guó)的電力系統(tǒng)中電能的生產(chǎn)、傳輸和供電方式絕大多數(shù)都是采用三相制。它只要是由三相電源、三相負(fù)載和三相輸電線路三部分組成，這種由三相交流電源供電的電路稱為三相交流電路。

三相對(duì)稱正弦交流電源是由3個(gè)頻率相同、幅值（或有效值）相等、初相一次滯后120°的正弦電壓源接成星形（Y）或三角形（△）組成的電源。

其中3個(gè)電壓源的電動(dòng)勢(shì)稱為三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)。

與單相交流電相比較，三相交流電明顯更具優(yōu)勢(shì)，例如在功率相同的情況下，三相交流發(fā)電機(jī)比單相交流發(fā)電機(jī)體積小、重量輕、成本低；

目前得到廣泛應(yīng)用的三相交流異步電動(dòng)機(jī)，是以三相交流電作為電源的，與單相電動(dòng)機(jī)或其他電動(dòng)機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、性能良好和使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

回顧《電工基礎(chǔ)》的第三章和第四章的內(nèi)容，關(guān)于交流電的產(chǎn)生原理，我相信大家也有了較為清晰的理解，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是電磁感應(yīng)原理的應(yīng)用，這也是三相交流發(fā)電機(jī)的工作原理，即三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生原理。

三相交流發(fā)電機(jī)是生產(chǎn)正弦交流電的主要設(shè)備，它的模型示意圖如圖1所示，定子上嵌放著一組三相對(duì)稱電樞繞組U1-U2，V1-V2，W1-W2，三相繞組匝數(shù)相同，在空間位置上彼此相差120°，轉(zhuǎn)子上裝有勵(lì)磁繞組，通以直流電流，將產(chǎn)生一對(duì)磁極。

當(dāng)轉(zhuǎn)子以恒定的角速度ω旋轉(zhuǎn)，其磁場(chǎng)就會(huì)匝鏈定子各相繞組，定子上的3個(gè)電樞繞組便產(chǎn)生3個(gè)單相電動(dòng)勢(shì)。定子上的3個(gè)線圈的首末端標(biāo)記除了采用U1-U2，V1-V2，W1-W2外，也有采用A-X，B-Y，C-Z的方式，后者是以前的舊標(biāo)準(zhǔn)，但目前依然在多處使用。

也正是由于定子上各相繞組的空間位置互差120°，所以三相電動(dòng)勢(shì)的相位互差120°。

根據(jù)3個(gè)電樞繞組的標(biāo)記方式，把3個(gè)電源依次稱為A相、B相和C相或U相、V相和W相。它們的電壓瞬時(shí)表達(dá)式及其相量如下圖37-2所示，式中以A相電壓uA為參考正弦量。其中三相電壓的相序（次序）A、B、C稱為正序或順序。與此相反，若B相超前A相120°，C相超前B相120°，這種相序稱為負(fù)序或逆序。

根據(jù)圖2中的三相電壓的瞬時(shí)表達(dá)式（波形圖）及其相量（相量圖），可以得到，3個(gè)電壓的幅值相等，頻率相同，相位互差120°，所以三相對(duì)稱電壓的瞬時(shí)值之和為0，同理，3個(gè)相量和亦為0。

根據(jù)上文所提到的，三相交流電源可以接成星形（Y）或三角形（△），而兩種不同的接法，其相電壓與線電壓之間、相電流與線電流之間的關(guān)系卻不相同。那么，它們之間是什么關(guān)系呢？我們繼續(xù)學(xué)習(xí)。

圖3為三相電源的星形連接方式，簡(jiǎn)稱星形或Y形電源。從3個(gè)電壓源正極性端子A、B、C向外引出的導(dǎo)線稱為端線，從中性點(diǎn)N引出的導(dǎo)線稱為中性線（舊稱零線）。三相交流系統(tǒng)中，各輸電線線端之間的電壓，稱為線電壓；

三相電源中每一相的電壓，稱為相電壓，在星形接法時(shí)為相對(duì)中性點(diǎn)電壓。

星形連接方式的三相交流電源，其線電壓與相電壓的關(guān)系以相量圖的形式表示如下圖4所示。根據(jù)平行四邊形定則，求出線電壓與相電壓的關(guān)系如圖37-4，即線電壓為對(duì)應(yīng)相電壓的根號(hào)3倍，且超前對(duì)應(yīng)相電壓30°。

同理可以求出其他2個(gè)線電壓，從圖37-4所示，可以得到，相電壓對(duì)稱時(shí)，線電壓也一定依序?qū)ΨQ，大小相等，為相電壓的根號(hào)3倍，依次超前相應(yīng)相電壓30°。

例如我們?nèi)粘＝佑|比較多的380/220V電壓，就是直接根據(jù)線電壓與相電壓的關(guān)系得出，在三相四線制的接線方式中，線電壓為380V的三相電，其對(duì)應(yīng)的單相電壓為220V。通俗來(lái)講，就是火零線之間的電壓為220V的線路，其對(duì)應(yīng)火線與火線之間的電壓為380V。

三相交流電源的三角形（△）連接方式如上圖5所示，簡(jiǎn)稱三角形或△電源。根據(jù)線電壓的定義，顯然，三角形連接方式的三相電源，線電壓等于相電壓，相電壓對(duì)稱時(shí)，線電壓也對(duì)稱，且三角形電源不能引出中性線，也就是說(shuō)，三相電源作三角形連接時(shí)，只能是三相三線制。

其實(shí)，三相交流電源的星形連接和三角形連接時(shí)線電壓與相電壓的關(guān)系，同樣滿足于負(fù)載阻抗的星形連接和三角形連接時(shí)兩種電壓的關(guān)系。例如電機(jī)的星三角降壓?jiǎn)?dòng)，其中的降壓，就是利用三角形接法時(shí)相電壓比線電壓小根號(hào)3倍的關(guān)系。

三相交流電源的內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，大家只要理清電源電壓的相與相、線與線、相與線之間的關(guān)系，那么，這次的學(xué)習(xí)可以說(shuō)是完全掌握了。

在掌握了三相交流電源的知識(shí)后，我們下次繼續(xù)學(xué)習(xí)接有三相負(fù)載的三相電路的相關(guān)知識(shí)吧！