三相交流电
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什么是三相交流电[1]
三相交流电是由三个频率相同、幅值相同、相位不同的三个单相交流电组成的三相电流、三相电压和三相电动势的总称。
三相交流电的产生[2]
三相交流电的特点[3]
和单相交流电相比较，三相交流电具有以下特点：
(1)三相发电机比同尺寸的单相发电机输出的功率大。
(2)三相发电机的结构和制造与单相发电机相差不多，且使用、维护较方便，运转时比单相发电机的振动要小。
(3)在同样条件下输送同样大的功率时，特别是在远距离输电时，三相输电线要比单相输电线节约24％的材料。
由于具有以上特点，所以三相交流电比单相交流电应用更为广泛。
三相交流电的表示方法[4]
三相交流电有如下几种表示方法：
(1)瞬时值表达式
(3)相量图表示如图2(b)所示。
(4)相量表示
=E∠0°=EV
=E∠-120°=E(
)V
=E∠120°=E(
)V 从图2不难证明，对称三相电动势瞬时值代数和恒等于零，其相量和也恒等于零。即有eA + eB + eC = 0，
。对称三相电压和电流具有相同的特性。
三相交流电的线制[5]
1．什么是三相三线制?
三相三线制是电源和负载之间的一种连接方式。把供电系统中不引出中性线的星形接法和三角形接法，即电源和负载之间只有三根相线连接的接法称为三相三线制。三相三线制只包括三相电的三个相线(A相、B相和C相)。由于没有中性线(N线)和地线(PE线)，所以这种供电方式不能用于三相不对称负载，此外，由于没有外壳接地保护，一般不作民用。工厂车间里，除有些三相电动机和变压器之外，也较少使用。
三相三线制标准导线颜色为：A相线为黄色，B相线为绿色，C相线为红色。
电力系统高压架空线路，即野外看到的输电线路一般采用三相三线制，这三根线(三相线)可能水平排列，也可能三角形排列；每一相可能是单独的一根线(一般为钢芯铝绞线)，也有可能是分裂线(电压等级很高的架空线路中，为了减小电磁损耗和线路电抗，采用分裂导线，由多根线组成一相线，一般分2～4裂)，电力系统高压架空线路是典型的三相三线制接法。
2．什么是三相四线制?
三相四线制供电系统是电源和负载均星形连接的一种供电方式。把电源的三条相线(电源的首端)与三相负载的首端相连，把电源的星接点与负载的星接点用一条线相连，就构成了三相四线制接法。把连接两个星接点的连线称为中性线。
三相四线制是用电系统中经常使用的一种供电方式。其中，三相指L1(A)相、L2(B)相、L3(C)相这三相；四线指正常工作时电路的三根相线和一根N线(中性线)。三相四线制中有中性线存在，从而保证星形连接的各相负载上的电压始终接近对称，在负载不平衡时也不致发生某一相电压升高或降低。此外，若一相断线，仍可以保证其他两相负载两端的电压不变，所以，在低压供电线路上广泛采用三相四线制。
3．在低压三相四线制(380V/220V)供电系统中，中性线有什么作用?
在低压供电系统中，大多数采用三相四线制方式供电，因为这种方式能够提供两种不同的电压——线电压(380V)和相电压(220V)。其中，220V的相电压就是电源的任意一根端线到中性线之间的电压。所以，三相四线制供电系统可以适应用户不同的需要。
在三相四线制系统中，如果三相负载是完全对称的(阻抗的性质和大小完全相同)，则零线可有可无，例如三相异步电动机的三相绕组完全对称，连接成星形后，即使没有零线。三相绕组也能得到三相对称的电压，电动机能照常工作。但是对于住宅、学校、机关和商场等以单相负荷为主的用户来说，零线就起着举足轻重的作用了。尽管这些地方在设计、安装供电线路时都尽可能使局部的三相负荷接近平衡，但是这种平衡只是相对的，不平衡则是绝对的，而且各相负载每时每刻都在变化。在这种情况下，如果零线中断了，三相负载中性点的电位就要发生位移。中性点电位位移的直接后果就是三相电压不再平衡，有的相电压可能大大超过电器的额定电压(在极端情况下可能会接近380V)，轻则烧毁电器，重则引起火灾等重大事故；而有的相电压大大低于电器的额定电压(在极端情况下会接近OV)，轻则使电器无法工作，重则也会烧毁电器(因为电压过低，空调、冰箱和洗衣机等设备中的电动机无法启动，时间长了也会烧毁电机绕组)。由于三相负载是随机变化的，所以电压不平衡的情况也是随机变化的。
当中性线存在时，负载的相电压始终对称并总是等于电源的相电压，这里中性线起着迫使负载相电压对称和基本不变的作用。因此，使得各相负载的工作彼此独立，互不影响，即使负载不对称或某一相负载发生断路故障，其他两相上的负载照常可以正常工作。
4．在低压三相四线制(380V／220V)供电系统中，如何设置中性线?'
在设置零线时应该注意以下方面。
①在三相四线制线路的干线上，流过中性线的电流不能超过线电流额定值的1／4。
②正确选择中性线截面。以照明为主的线路中性线截面应等于相线截面。单相供电线路中，中性线截面应和相线相同。
③尽量减少线路中中性线接头，中性线的连接必须牢固可靠，若铜线、铝线相接时，应使用铜铝过渡夹，并加强巡查和维护，发现有接头打火或接触不良时，应及时处理。平时还应经常进行检查，避免中性线接触不良等问题的发生，保证中性线在任何时候都不能断开。
④不能在中性线上安装开关，更不允许装设熔断器。
5．在低压供电系统中，三相四线制比三相三线制有什么优点?
三相三线制供电系统只适用于三相对称负载(如三相电力变压器、三相电动机等)。如果因为某种原因，负载不对称了，在原来的中性点上就会产生电压，造成负载欠压和超压运行，容易造成负载损坏。三相四线制低压供电系统的优点如下。
①采用三相四线制低压供电系统可以获得电源线电压和电源相电压两种电压，这对于用户来说非常方便。所以，在低压供电系统中，经常采用动力和照明混合供电，即将380V的线电压供三相电动机使用，将220V的相电压供照明和单相负载使用。
②三相四线制低压供电系统不但适用于三相对称负载，也适用于三相不对称负载。当三相负载不对称时，因为中性线的电阻和负载相比小得多，在电压的分配上，可以近似认为中性线上的电压为零，则不对称的三相负载仍然能获得对称的三相电压，从而可以保证负载正常工作。
③三相四线制比三相三线制工作可靠。三相三线制供电系统，若一相负载断开，则剩下的两相负载会串联起来分配电源线电压，使得每相负载两端的电压低于正常工作电压，该两相负载也不能正常工作。而三相四线制低压供电系统，当一相断开时，剩下的两相负载各自仍承受电源相电压，因此在短时间内仍然能正常工作。
三相交流电的相序[1]
以三相交流电动势为例，三相交流电的相序通常是指三相交流电动势依次达到正向最大值(或正幅值)的先后顺序。若三相交流电动势达到正向最大值(或正幅值)的顺序依次是A相→B相→C相→A相，即相序为A、B、C、A；当然，三相交流电动势达到正向最大值(或正幅值)的顺序也可能是C相→B相→A相→c相，即相序为C、B、A、C。三相交流电流和三相交流电压的相序也是这样定义的。
为保证供电系统的可靠性、经济性以及提高电源的利用率，发电厂提供的电能都要并入电网运行，所以要求并入电网时必须保证同名相的连接，即同相序的三相电才能相连。另外，三相交流异步电动机的旋转方向和接入的三相电的相序有关系。如液压泵的转向会影响泵的工作效率等，因此必须对三相交流电的相序引起足够的重视。
三相交流电的供电方式[6]
三相交流发电机能产生三相交流电压，将这三相交流电压供给用户可采用3种供电方式：直接连接供电、星形连接供电和三角形连接供电。
- 1．直接连接供电方式
直接连接供电方式是将发电机3组绕组输出的每相交流电压分别用2根供电导线向用户供电，这种方式共需用到6根供电导线，如果在长距离供电时采用这种供电方式会使供电成本很高。
- 2．星形连接供电方式
星形连接是将发电机的3组绕组末端都连接在一起，并接出一根线，称为中性线N，3组绕组的首端各引出一根线，称为相线，这3根相线分别称为U相线、V相线和W相线。3根相线分别连接到单独的用户，而中性线则在用户端一分为三，同时连接3个用户，这样发电机3组绕组上的电压就分别提供给各自的用户。在这种供电方式中，发电机3组绕组连接呈星形，并且采用4根线来传送三相电压，因此称为三相四线制星形连接供电方式。
任意一根相线与中性线之间的电压都称为相电压UP，该电压实际上是任意一组绕组两端间的电压；任意两根相线之间的电压称为线电压UL。从图4可以看出，线电压实际上是由两组绕组上的相电压叠加得到的，但线电压UL的值并不是相电压UP的2倍，因为任意两组绕组上的相电压相位都不相同，不能进行简单的乘2来求得。根据理论推导可知，在星形连接时，线电压是相电压的
倍，即
如果相电压UP = 220V，根据上式可计算出线电压约为380V。在图4中，三相交流电动机的3根线分别与发电机的3根相线连接，若发电机的相电压为220V，那么电动机3根线中的任意两根之间的电压就为380V。
- 3．三角形连接供电方式
三角形连接是将发电机的3组绕组首末端依次连接在一起，连接方式呈三角形，在3个连接点各接出一根线，分别称为U相线、V相线和W相线。将3根相线按图5所示的方式与用户连接，3组绕组上的电压就分别提供给各自的用户。在这种供电方式中，发电机3组绕组连接呈三角形，并且采用3根线来传送三相电压，因此称为三相三线制三角形连接供电方式。
在三角形连接供电方式中，相电压UP(每组绕组上的电压)和线电压UL(两根相线之间的电压)是相等的，即在图5中，如果相电压为220V，那么电动机3根线中的任意两根之间的电压也为220V。
