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三相交流電
三相交流電是由三個頻率相同、電勢振幅相等、相位差互差120°角的交流電路組成的電力系統(tǒng)。目前，我國生產(chǎn)、配送的都是三相交流電。
一、簡介
仔細觀察，可以發(fā)現(xiàn)馬路旁電線桿上的電線共有4根，而進入居民家庭的進戶線只有兩根。這是因為電線桿上架設(shè)的是三相交流電的輸電線，進入居民家庭的是單相交流電的輸電線。自從19世紀末世界上首次出現(xiàn)三相制以來，它幾乎占據(jù)了電力系統(tǒng)的全部領(lǐng)域。目前世界上電力系統(tǒng)所采用的供電方式，絕大多數(shù)是屬于三相制電路。三相交流電比單相交流電有很多優(yōu)越性，在用電方面，三相電動機比單相電動機結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，性能好；在送電方面，采用三相制，在相同條件下比單相輸電節(jié)約輸電線用銅量。實際上單相電源就是取三相電源的一相，因此，三相交流電得到了廣泛的應用。
使一個線圈在磁場里轉(zhuǎn)動，電路里只產(chǎn)生一個交變電動勢，這時發(fā)出的交流電叫做單相交流電。如果在磁場里有三個互成120度角的線圈同時轉(zhuǎn)動，電路里就產(chǎn)生三個交變電動勢，這時發(fā)出的交流電叫做三相交流電。
交流電機中，在鐵芯上固定著三個相同的線圈AX、BY、CZ，始端是A、B、C，末端是X、Y、Z。三個線圈的平面互成120度角。勻速地轉(zhuǎn)動鐵芯，三個線圈就在磁場里勻速轉(zhuǎn)動。三個線圈是相同的，它們發(fā)出的三個電動勢，最大值和頻率都相同。
這三個電動勢的最大值和頻率雖然相同，但是它們的相位并不相同。由于三個線圈平面互成120度角，所以三個電動勢的相位互差120度。
二、四線制式
工業(yè)上用的三相交流電，有的直接來自三相交流發(fā)電機，但大多數(shù)還是來自三相變壓器，對于負載來說，它們都是三相交流電源，在低電壓供電時，多采用三相四線制。
在三相四線制供電時，三相交流電源的三個線圈采用星形（Y形）接法，即把三個線圈的末端X、Y、Z連接在一起，成為三個線圈的公用點，通常稱它為中點或零點，并用字母O表示。供電時，引出四根線：從中點O引出的導線稱為中線或零線；從三個線圈的首端引出的三根導線稱為A線、B線、C線，統(tǒng)稱為相線或火線。在星形接線中，如果中點與大地相連，中線也稱為地線。我們常見的三相四線制供電設(shè)備中引出的四根線，就是三根火線一根地線。
我國低壓供電標準為50HZ、380/220V，而日本及西歐某些國家采用60HZ、110V的供電標準，在使用進口電器設(shè)備時要特別注意，電壓等級不符，會造成電器設(shè)備的損壞。
三、三相電壓
每根火線與地線間的電壓叫相電壓，其有效值用UA、UB、UC表示（A、B、C為下標）；火線間的電壓叫線電壓，其有效值用UAB、UBC、UCA表示（A、B、C為下標）。因為三相交流電源的三個線圈產(chǎn)生的交流電壓相位相差120°，三個線圈作星形連接時，線電壓等于相電壓的根號3倍。我們通常講的電壓是220伏，380伏，就是三相四線制供電時的相電壓和線電壓。
我國日常電路中，相電壓是220V，線電壓是380V（380=根號3×220）。工程上，討論三相電源電壓大小時，通常指的是電源的線電壓。如三相四線制電源電壓380V，指的是線電壓380V。
在日常生活中，我們接觸的負載，如電燈、電視機、電冰箱、電風扇等家用電器及單相電動機，它們工作時都是用兩根導線接到電路中，都屬于單相負載。在三相四線制供電時，多個單相負載應盡量均衡地分別接到三相電路中去，而不應把它們集中在三根電路中的一相電路里。如果三相電路中的每一根所接的負載的阻抗和性質(zhì)都相同，就說三根電路中負載是對稱的。在負載對稱的條件下，因為各相電流間的相位彼此相差120°，所以，在每一時刻流過中線的電流之和為零，把中線去掉，用三相三線制供電是可以的。但實際上多個單相負載接到三相電路中構(gòu)成的三相負載不可能完全對稱。在這種情況下中線顯得特別重要，而不是可有可無。有了中線每一相負載兩端的電壓總等于電源的相電壓，不會因負載的不對稱和負載的變化而變化，就如同電源的每一相單獨對每一相的負載供電一樣，各負載都能正常工作。若是在負載不對稱的情況下又沒有中線，就形成不對稱負載的三相三線制供電。由于負載阻抗的不對稱，相電流也不對稱，負載相電壓也自然不能對稱。有的相電壓可能超過負載的額定電壓，負載可能被損壞（燈泡過亮燒毀）；有的相電壓可能低些，負載不能正常工作（燈泡暗淡無光）。隨著開燈、關(guān)燈等原因引起各相負載阻抗的變化。相電流和相電壓都隨之而變化，燈光忽暗忽亮，其他用電器也不能正常工作，甚至被損壞?？梢姡谌嗨木€制供電的線路中，中線起到保證負載相電壓時稱不變的作用，對于不對稱的三相負載，中線不能去掉，不能在中線上安裝保險絲或開關(guān)，而且要用機械強度較好的鋼線作中線。
相交流電依次達到正最大值（或相應零值）的順序稱為相序（phase sequence），順時針按A-B-C的次序循環(huán)的相序稱為順序或正序，按A-C-B的次序循環(huán)的相序稱為逆序或負序，相序是由發(fā)電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向決定的，通常都采用順序。三相發(fā)電機在并網(wǎng)發(fā)電時或用三相電驅(qū)動三相交流電動機時，必須考慮相序的問題，否則會引起重大事故，為了防止接線錯誤，低壓配電線路中規(guī)定用顏色區(qū)分各相，黃色表示A相，綠色表示B相，紅色表示C相。工程上通用的相序是正序。
四、形成
為保證發(fā)電機的穩(wěn)定運行，發(fā)電機至少需要三個繞組，理論上發(fā)電的相數(shù)可以更高，但三相最經(jīng)濟，因此世界各國普遍使用三相發(fā)電、供電。
五、特性
三相電在電源端和負載端均有星形和三角形兩種接法。二種接法都會有三條三相的輸電線及三個電源（或負載），但電源（或負載）的連接方式不同。
日常用電系統(tǒng)中的三相四線制中電壓為380/220V，即線電壓為380V，相電壓則隨接線方式而異；若使用星形接法，相電壓為220V，三角形接法的相電壓則為380V。
六、星型接法
三相電的星形接法是將各相電源或負載的一端都接在一點上，而它們的另一端作為引出線，分別為三相電的三條相線。對于星形接法，可以將中點（稱為中性點）引出作為中性線，形成三相四線制。也可不引出，形成三相三線制。當然，無論是否有中性線，
間變電所變壓成為較低電壓后以三相或單相的形式深入各個車間供電。
十、三相負載
從發(fā)電廠發(fā)出的電都是三相交流電。發(fā)電廠送至用戶末端變壓器的同樣是三相交流電，末端變壓器輸送至千家萬戶的就是三相交流電。而用戶端因為使用的用電設(shè)備不同，又分為單相負載和三相負載。我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫钠胀娖鲙缀醵际菃蜗嘭撦d，如：電視機、洗衣機，電飯煲、空調(diào)、冰箱、電腦等等等。而工廠、企業(yè)、建筑施工現(xiàn)場等使用的多為三相負載。
單相負載：概括起來說就是采用一根相線（俗稱火線）外加一根工作零線（俗稱零線）一起給用電器提供電源做功。此設(shè)備就稱為單相負載。
三相負載：概括起來說就是采用三根相線給用電設(shè)備提供電源，使其做功，就叫三相負載。在三相負載里面又可以細分為三相平衡負載和三相不平衡負載。區(qū)別為：三相平衡負載其各相電流均比較近似。而三相不平衡負載反映了各相電流差別很大，電流過高的相線容易發(fā)熱起火，從而引發(fā)電氣火災。
十一、三相平衡
一個三相平衡電路的三相電壓源必須是正弦波，且頻率相同，幅度相同，相位互差120度；三相的負荷阻抗相同且均為線性阻抗，因此三相的電流都是正弦波，且頻率相同，幅度相同，相位互差120度。
絕對的三相平衡是不存在的，實際的三相系統(tǒng)總是存在不同程度的不平衡現(xiàn)象。 對于不平衡現(xiàn)象比較嚴重的系統(tǒng)，可以使用調(diào)整不平衡電流無功補償裝置。根據(jù)wangs定理（王氏定理），在相間跨接的電容器可以在相間轉(zhuǎn)移有功電流。通過在各相與相之間以及各相與零線之間恰當?shù)亟尤氩煌瑪?shù)量電容器的方法，不但可以使各相均得到良好的補償，而且可以調(diào)整不平衡有功電流。
1、三相電源如果是純阻性的平衡負載，零線電流是為0的，如果是感性或容性的，那么就會導致輕微的負載不均衡而漂移，出現(xiàn)零線需要維持相位正常而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。
2、[三個單相負載放在一起]這種意思為3個負載掛在同一相上，這個時候串聯(lián)電路中處處電流相等即相零兩線電流相當，但在三相回路中不適用。
3、3相電力中，如果保證3相負載的絕對平衡，那么將3條相線經(jīng)過負載后接入到零線中，此時零線絕對無電流。
就如同這么說，比如你每一相接一個電阻（的一端），他們的另一端全部接在零線上，這個時候接通電源，當他們負載穩(wěn)定之后，3相的每一相電流應當一樣。
4、這時切斷零線，他們?nèi)钥梢岳^續(xù)運行，并且三相電流不變。同時他們3個電阻的交點（零線）與任何一條相線的電壓為220V 5、也就是說沒零線他們一樣可以用
6、零線即中性線，是電力系統(tǒng)中的中性點，在發(fā)電機中也是繞組的中性點，在變壓器輔助線圈（通常為低壓輸出端）端，中性線已經(jīng)嚴格而且良好的接地，即保證中性線對地電壓為0，如果三相負載平衡中性線也不該有電流。
中性線就是為了保證3相平衡而使用的，假設(shè)3相中只有1相負載了1A，那么零線電流為1A，如果3相中的2相電流各為1A，那么零線電流為1.41A，如果三相負載均衡，零線無電流。
7、電流從A相線通過A相的負載流到中性點再流到B相（或C相）的負載上，再流入B相線，這樣構(gòu)成一個回路，由于AB兩負載的功率相同即容量相同，電流相同電阻相同，然后C相也是如此的話，那么就決定了他們的3負載之交點會呈中性，無電流。都可以添加地線，分別成為三相五線制或三相四線制。
星形接法的三相電，當三相負載平衡時，即使連接中性線，其上也沒有電流流過。三相負載不平衡時，應當連接中性線，否則各相負載將分壓不等。
七、三角接法
三相電的三角形接法是將各相電源或負載依次首尾相連，并將每個相連的點引出，作為三相電的三條相線。三角形接法沒有中性點，也不可引出中性線，因此只有三相三線制。添加地線后，成為三相四線制。
八、電壓電流
三相電的系統(tǒng)，有二種不同的方式描述電壓及電流，一種是由輸電線的觀點，另一種則是由電源或負載的觀點。
三相電的輸電線為三條相線，線上流過的電流稱為線電流，而二條相線之間的電壓則為線電壓。
若考慮三相電源或負載，流過任何一相電源或負載的電流稱為相電流，任一相電源或負載二端的電壓則為相電壓。
二種電壓及電流的數(shù)學關(guān)系，則依其使用三角形或星形接法而有所不同，若三相的電源或負載平衡時：
星形接法的三相電，線電壓是相電壓的根號3倍，而線電流等于相電流。 三角形接法的三相電，線電壓等于相電壓，而線電流等于相電流的根號3倍。
九、使用
中國民用供電使用三相電作為樓層或小區(qū)進線，多用星形接法，其相電壓為220V，而線電壓為381V(近似值)，需要中性線，一般也都有地線，即為三相五線制。而進戶線為單相線，即三相中的一相，對地或?qū)χ行跃€電壓均為220V。一些大功率空調(diào)等家用電器也使用三相四線制接法，此時進戶線必須是三相線。
工業(yè)用電多使用6kV以上高壓三相電進入廠區(qū)，經(jīng)總降壓變電所、總配電所或車間變電所變壓成為較低電壓后以三相或單相的形式深入各個車間供電。
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