三相系統概述

我國三相系統，由頻率相同，幅度類似的三個交流電壓組成，每個電壓相差120度。

三相系統的優勢

啟動電機：三個矢量間隔的電壓，在電機中產生旋轉磁場，不需要額外繞組就可以啟動電機。

減少線損：三相系統連接在負載上，電纜的連接數量（傳輸線損）是其它方式的一半。高效率和較高功率密度，額定功率設備使用時，相比單相電源，三相系統的接線線徑會更細。三相電源能夠提供近乎兩倍于單相系統功率，而不需要兩倍的電纜數量

不間斷供電，提供連續電流：單相交流電源，兩根線的相差180度，嚴格來講，電流波形是一種有既定頻率和振幅的正弦波，每個周期中，波形會過零兩次，此時不會向負載供電，對于住宅和辦公商業建筑用電沒有影響，但是對于大型機械，其他IT供電設備等有影響，此時需要三相系統。

三相電波形

三相系統提供三個獨立的電流，每個電流的間隔為完成完整周期所需時間的三分之一，三相電相位差為120度

如圖，當任何一個波形處于峰值電流時，其他兩個波形均不為零。與單相電流不同，不存在電流為零的情況。在每相六個不同位置上，總有波形處于正峰或者負峰位置。這意味著三個電流提供的功率總量是恒定的，不會像單相電那樣循環出現波峰和波谷。

三相電的相序

相序是指三相交流電在某一確定時間內達到最大值，相位排列的先后順序。正相序(即順相序)為U-V-W或V-W-U或W-U-V，也就是表示U相超前V相120°，V相超前W相120°，W相又超前U相120°；反之稱為負相序或逆相序，如U-W-V。在實際工程應用中，應該需要注意相序問題，如UPS。

三相電中的電流

三相交流電在相位上彼此相差120度，只要三相對稱，任一瞬間電流電壓的矢量和都等于零。工作中的三相異步電機，鉗流表分別測量三根導線的電流應相等；若同時測量三根導線的電流應等于零，即矢量和等于零，若同時測量兩根導線的電流應該等于第三根線的電流。

三相電減少線損的原因

三個單相系統，每個系統為一個負載提供100W的功率，總功率300W，1A電流流經6根線，因此有6個單位的損耗。如果使用三相系統，即把三個電源連接在一個公共回路上，每個相位中的負載電流相同時，負載被認為是平衡的。在負載平衡，且三個電流相位彼此位移120度的情況下，任何時候點上的電流之和都為零，回程線中沒有電流。此時只有三個單位的線損。

三相120度系統中，三根線傳送功率，其他方式下則會使用六根線，傳輸損耗減少一半。

三相電的兩種接法

Y形接法

公共點稱為中性點，實際中，負載不可能時時平衡，要使用第四條中性線傳輸得到的電流，在滿足安規的情況下，該導線通常要細一些，這個點通常在電源上接地。

即三相四線制接法

三相四線供電系統中，N線接地不好或接地端斷了，后果是在三相負載不平衡時N線的電位不等于零，即中性點發生偏移。具體零線電位多少與三相負載不平衡度有關，越不平衡，中性點偏移就越大，N線電位就越高，偏移后，三相的相電壓就不是220V,有的相超過220V，有的則低于220V.N線電位偏移量過大時，相電壓增加的相有可能損壞電器。N線電位升高到一定值可能造成觸電事故。三相四線中，三相自成回路，正常情況下中性線是無電流的。Y形接法用來為家庭和辦公中使用的日常單相設備供電。單項負載連接在其中一條線路和中性線之間，每個相位中負載應該盡可能共享，以便電源平衡負載

三角形接法

三個單相系統串聯起來，任何時刻，三個120度相移電壓之和都是零。如果和為零，那么兩個端點都處在相同的電位，可以連接在一起。

三角形接法可以提供更大的功率。

功率測量

單相電路功率計算，功率 = 電壓 (V) x 電流 (I) x 功率因數 (PF)

三相電路功率的公式為，功率 = 電壓 (V) x 電流 (I) x 功率因數 (PF) x 根號3，若為純阻性負載，功率因數為1。我國，三相電路平均功率是單相電的3倍。

交流系統中，使用功率表測量功率，原理是把多個電壓和電流的瞬時樣點乘在一起，計算瞬時功率，取一個周期中的瞬時功率的平均值，表示有功功率。

單相功率測量

功率計的電壓端子與負載并聯，電流端子串入，測量較為簡單

三相功率測量

三線系統，如Y形接線，要求使用兩個功率表，一般來說，功率表數量等于接線數-1

也可以使用三個電表的方法，方便，將三個功率表的電壓低端子連接在一起，創建一個假的中性線。接法如下圖

三相三線采用三個功率表是有優勢的，可以顯示每一相的功率

三相四線接法

要用三個功率表，測得的電壓是相電壓

三相電可以在供電過程中提高電力傳輸效率，實現平衡負載，減少能量浪費。三相電流在時間上彼此錯開120度，這種相位使得在電力傳輸中，電流始終保持相對平衡，避免電流在某時刻為零或過高的問題，更穩定的功率輸出。

相線之間為120度，線電壓超前對應相電壓30°度，相線與N線之間是90度，線電壓是相電壓的根號3倍。

三相系統中的有功功率，無功功率和功率因數

有功功率和無功功率：三相電系統中的功率計算涉及到有功功率（實際做功的功率）和無功功率（用于建立電磁場和維持電感和電容的功率），以及它們之間的相位關系。

功率因數：衡量有用功率與總視在功率（實際耗費的功率）之間關系的因數。優化功率因數有助于減少能源浪費和提高系統效率。

三相電系統中的電壓調節和保護

電壓調節：確保三相電系統穩定運行的重要因素之一。使用變壓器或穩壓器來保持穩定的電壓輸出，以防止設備受損或效率降低。

電壓保護：采用過壓保護和欠壓保護措施，以確保設備和系統在電壓異常情況下的安全運行。