從原理到接法全面了解三相電：三相電與兩相電、單相電的區(qū)別

　　三相交流電是生活中的?？停谔囟ōh(huán)境下由于大功率電器設(shè)備的使用負(fù)荷，需要用到三相電，是電能的一種輸送形式，簡稱為三相電。三相交流電源，是由三個(gè)頻率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流電勢組成的電源。

　　三相電的特點(diǎn)

　　1、三相電都是火線，摸那一條都不成，兩根之間是380V，每根與零線間是220V，也就是我們?nèi)粘Ｊ褂玫摹?/p>

　　2、三相電可以接電機(jī)，三根同時(shí)進(jìn)入電機(jī)，有星形接法和三角形接法。

　　3、隨便兩根的電壓是380V而不是220V。

　　4、可以用其中一根與零線構(gòu)成220V使用。

　　5、中性線一般是用來在三相負(fù)荷不平衡時(shí)，來導(dǎo)通不平衡電流的。

　　零線是變壓器中性點(diǎn)引出的線路，與相線構(gòu)成回路對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行供電，通常情況下，零線在變壓器中性點(diǎn)處與地線重復(fù)接地，起到雙重保護(hù)作用電壓是兩點(diǎn)間電位差，地線是作為電路電位基準(zhǔn)點(diǎn)的等電位體。

　　三相交流電壓的數(shù)學(xué)式

　　V1 = Asin（2πft）=Asin（wt）

　　V2 = Asin（2πft - 2π/3）=Asin（wt-2π/3）

　　V3 = Asin（2πft + 2π/3）=Asin（wt+2π/3）

　　其中A是電壓的峰值，f則是交流電壓的頻率。

　　三相電與兩相電的區(qū)別

　　三相電和兩相電的區(qū)別在于三相電比兩相電多兩根火線，并且，電壓等級(jí)不同，三相電為380V，兩相電為220V，三相電也用于企業(yè)和工廠等，如電機(jī)、泵類等大型設(shè)備的供電，而兩相多用于家庭、學(xué)校、賓館等家用電器的使用，單相電，兩相電，三相電是低壓三相四線（380V/220V）供電系統(tǒng)中的謂稱。單相表示中性線（零線）與任意相線（A，B，C）組成，電壓為220V。兩相表示任意兩相線（AC，AB，BC）組成，電壓為380V。三相表示互差120度的三相（A，B，C）線組成，3Φ380V。對(duì)電器負(fù)荷而言，三相有兩種接法（星形和三角形）。

　　三相電與單相電的區(qū)別

　　三相電與單相電的區(qū)別：單相是220V，是相線對(duì)零線間的電壓。三相的是A.B.C之間380V的相間電壓，用電器是三相電380V的電機(jī)或設(shè)備。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電源都是三相的，三相電源的每一相與其中性點(diǎn)都可以構(gòu)成一個(gè)單相回路為用戶提供電力能源。注意在這里交流回路中不能稱做正極或負(fù)極，應(yīng)該叫相線（民用電中稱火線）和中性線（民用電中稱零線）。

　　三相電原理

　　用一個(gè)例子詮釋三相電原理，雖然粗淺，單比喻恰當(dāng)，能快速理解。

　　三個(gè)人站在正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，A相的人先推一下，然后是B相的人，接著是C相，輪流推，輪子就不停地轉(zhuǎn)動(dòng)起來了。如果某人用的力道大點(diǎn)，三相就不平衡了，支撐點(diǎn)就會(huì)發(fā)生晃動(dòng)，支撐點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生反作用力［中性點(diǎn)（N線）有電流通過］，如果輪子沒有阻力，就會(huì)發(fā)生飛車的現(xiàn)象，這時(shí)相當(dāng)于產(chǎn)生了短路現(xiàn)象，三相電大致就像這樣。

　　三項(xiàng)電的回路構(gòu)成

　　三項(xiàng)一般是交流電，存在相位的偏差，電流會(huì)從高電壓自動(dòng)走向低壓。例如電焊機(jī)是接在三項(xiàng)上的某兩項(xiàng)，這里就叫u，v相，就是380v，某個(gè)時(shí)候但u相是高電壓的時(shí)候，v相就是低電壓，這樣高低電壓之間有相位差，就會(huì)有電流流過，形成回路。當(dāng)然也有v相高的時(shí)候！

　　電動(dòng)機(jī)接三相電原理

　　三相電的每一項(xiàng)波形都是單項(xiàng)正弦，但各項(xiàng)相角相差120度。三項(xiàng)電是可以在電機(jī)轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生方向固定的啟動(dòng)力矩的最少相數(shù)。

　　三相電接法

　　三相電由頻率相同、幅度類似的三個(gè)AC電壓組成。每個(gè)ac電壓“相位”與另一個(gè)ac電壓相隔120°（圖1）。這可以通過圖形方式，使用波形和矢量圖（圖2）進(jìn)行表示。

　　圖1. 三相電壓波形

　　圖2. 三相電壓矢量

　　使用三相系統(tǒng)的原因有兩個(gè)：

　　1. 可以使用三個(gè)矢量間隔的電壓，在馬達(dá)中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。從而可以在不需要額外繞組的情況下啟動(dòng)馬達(dá)。

　　2. 三相系統(tǒng)可以連接到負(fù)載上，要求的銅纜連接數(shù)量（傳輸損耗）是其它方式的一半。

　　我們看看三個(gè)單相系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)為一個(gè)負(fù)載提供100W的功率（圖3）?？傌?fù)載是3 x 100W = 300W.為提供電力，1安培電流流經(jīng)6根線，因此有6個(gè)單位的損耗。也可以把三個(gè)電源連接到一個(gè)公共回程上，如圖4所示。當(dāng)每個(gè)相位中的負(fù)載電流相同時(shí)，負(fù)載被認(rèn)為是均衡的。在負(fù)載均衡、且三個(gè)電流相位彼此位移120°的情況下，任何時(shí)點(diǎn)上的電流之和都為零，回程線路中沒有電流。

　　圖3. 三個(gè)單相電源 - 6個(gè)單位損耗

　　圖4. 三相電源，均衡負(fù)載 - 3個(gè)單位損耗

　　在三相120°系統(tǒng)中，要求3根線傳送功率，而在其它方式下則要求6根線。要求的銅纜數(shù)量減少了一半，導(dǎo)線傳輸損耗也將減半。

　　Y形接法或星形接法

　　擁有公共連接的三相系統(tǒng)通常如圖5的示意圖所示，稱為“Y形或星形”接法。

　　公共點(diǎn)稱為中性點(diǎn)。為安全起見，這個(gè)點(diǎn)通常在電源上接地。在實(shí)踐中，負(fù)載并不是完美均衡的，要使用第四條“中性”線傳送得到的電流。如果本地法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)允許，中性導(dǎo)體可能會(huì)比三條主導(dǎo)體小得多。

　　圖5. Y形接法或星形接法 - 三相四線

　　三角形接法

　　上面討論的三個(gè)單相電源也可以串聯(lián)起來。在任何時(shí)點(diǎn)上，三個(gè)120°相移電壓之和都是零。如果和為零，那么兩個(gè)端點(diǎn)都處在相同的電位，可以聯(lián)接在一起。這種接法如圖7中的示意圖所示，使用希臘字母Δ表示，稱為三角形接法。

　　圖6. 任意時(shí)間的瞬時(shí)電壓之和為零

　　圖7. 三角形接法 - 三相三線

　　Y形接法和三角形接法比較

　　Y形接法用來為家庭和辦公中使用的日常單相設(shè)備供電。單相負(fù)載連接到線路和中性線之間Y形的一條腿上。每個(gè)相位的總負(fù)載盡可能多地共享，以便為主三相電源提供均衡負(fù)載。www.diangon.com

　　Y形接法還可以為更高電壓上更高的功率負(fù)載提供單相或三相電。單相電壓是相位到中性電壓。另外還提供較高相間電壓，如圖8中的黑色矢量所示。

　　圖8. V phase-phase = √3 x V phase-neutral

　　三角形接法最常用的情況是為功率較高的三相工業(yè)負(fù)載供電。然而，通過沿著變壓器線圈進(jìn)行連接或“分接”，可以從三相三角形電源中獲得不同的電壓組合。例如，在美國，240V三角形系統(tǒng)可以有分相或中心分接線圈，提供兩個(gè)120V電源（圖9）。為安全起見，中心分接點(diǎn)可以在變壓器上接地。在中心分接點(diǎn)和三角形接法的第三條“高腳”之間，還提供了208V電壓。

　　圖9. 三角形接法，采用“分相”或“中心分接”線圈

　　功率測量

　　在交流系統(tǒng)中，功率使用功率表測量?，F(xiàn)代數(shù)字采樣功率表，把多個(gè)電壓和電流的瞬時(shí)樣點(diǎn)乘在一起，計(jì)算瞬時(shí)功率，然后取一個(gè)周期中瞬時(shí)功率的平均值，表示有功功率。功率表將在廣泛的波形、頻率和功率因數(shù)范圍上，準(zhǔn)確測量有功功率、視在功率、無功負(fù)載、功率因數(shù)、諧波等等。為使功率分析儀提供良好的結(jié)果，必須能夠正確識(shí)別布線配置，正確連接功率分析儀。

　　單相功率表連接

　　只要求一個(gè)功率表，如圖10所示。系統(tǒng)與功率表電壓端子和電流端子的連接簡單明了。功率表的電壓端子透過負(fù)載并連，電流通過與負(fù)載串聯(lián)的電流端子輸入。

　　圖10. 單相雙線和DC測量

　　單相三相連接

　　在這個(gè)系統(tǒng)中，如圖11所示，從一個(gè)中心分接的變壓器線圈中產(chǎn)生電壓，所有電壓都同相。這在北美住宅應(yīng)用中十分常見，其中提供了一個(gè)240 V電源和兩個(gè)120V電源，在每條腿線上可能有不同的負(fù)載。為測量總功率和其它數(shù)量，應(yīng)如圖11所示連接兩個(gè)功率表。

　　圖11. 單相三線

　　布朗德爾定理：要求的功率表數(shù)量

　　在單相系統(tǒng)中，只有兩根線。功率使用一個(gè)功率表測量。在三線系統(tǒng)中，要求兩個(gè)功率表，如圖12所示。

　　一般來說，要求的功率表數(shù)量 = 線數(shù) - 1

　　圖12. 三線Y形系統(tǒng)

　　驗(yàn)證三相Y形系統(tǒng)

　　功率表測量的瞬時(shí)功率是瞬時(shí)電壓和電流樣點(diǎn)之積。

　　功率表1讀數(shù) = i1 （v1 - v3）

　　功率表2讀數(shù) = i2 （v2 - v3）

　　讀數(shù)之和W1 + W2 = i1v1 - i1v3 + i2v2 - i2v3

　　= i1v1 + i2v2 - （i1 + i2） v3

　?。ǜ鶕?jù)基爾霍夫定律，i1 + i2 + i3 = 0， so i1 + i2 = -i3）

　　2個(gè)讀數(shù)W1 + W2 = i1v1 + i2v2 + i3v3 = 總瞬時(shí)功率。

　　三相三線接法 - 兩個(gè)功率表方法

　　在有三根線時(shí)，要求兩個(gè)功率表測量總功率。根據(jù)圖所示方法連接兩相到功率表的電壓端子。

　　圖13. 三相三線、兩個(gè)功率表方法

　　三相三線接法 - 三個(gè)功率表方法

　　如前所述，盡管測量三線系統(tǒng)中的總功率只要求兩個(gè)功率表，但有時(shí)可以方便地使用三個(gè)功率表。在如圖所示的接法中，通過把所有三個(gè)功率表的電壓低端子連接在一起，創(chuàng)建一個(gè)假中性線。

　　圖14. 三相三線（三個(gè)功率表方法，把分析儀設(shè)置成三相四線模式）

　　三線三個(gè)功率表的接法的優(yōu)勢在于，它指明每一個(gè)相的功率（這在兩個(gè)功率表的接法中是不可能的）以及相到中線電壓。

　　三相四線接法

　　測量四線系統(tǒng)中的總功率要求三個(gè)功率表。測得的電壓是真實(shí)的相電壓。通過使用矢量數(shù)學(xué)運(yùn)算，可以從相電壓的幅度和相位中準(zhǔn)確地計(jì)算出相間電壓?，F(xiàn)代電源分析儀也使用基爾霍爾定律，計(jì)算流過中線的電流。

　　圖15. 三相四線（三個(gè)功率表方法）