三相系统概述

我国三相系统，由频率相同，幅度类似的三个交流电压组成，每个电压相差120度。

三相系统的优势

启动电机：三个矢量间隔的电压，在电机中产生旋转磁场，不需要额外绕组就可以启动电机。

减少线损：三相系统连接在负载上，电缆的连接数量（传输线损）是其它方式的一半。高效率和较高功率密度，额定功率设备使用时，相比单相电源，三相系统的接线线径会更细。三相电源能够提供近乎两倍于单相系统功率，而不需要两倍的电缆数量

不间断供电，提供连续电流：单相交流电源，两根线的相差180度，严格来讲，电流波形是一种有既定频率和振幅的正弦波，每个周期中，波形会过零两次，此时不会向负载供电，对于住宅和办公商业建筑用电没有影响，但是对于大型机械，其他IT供电设备等有影响，此时需要三相系统。

三相电波形

三相系统提供三个独立的电流，每个电流的间隔为完成完整周期所需时间的三分之一，三相电相位差为120度

如图，当任何一个波形处于峰值电流时，其他两个波形均不为零。与单相电流不同，不存在电流为零的情况。在每相六个不同位置上，总有波形处于正峰或者负峰位置。这意味着三个电流提供的功率总量是恒定的，不会像单相电那样循环出现波峰和波谷。

三相电的相序

相序是指三相交流电在某一确定时间内达到最大值，相位排列的先后顺序。正相序(即顺相序)为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°；反之称为负相序或逆相序，如U-W-V。在实际工程应用中，应该需要注意相序问题，如UPS。

三相电中的电流

三相交流电在相位上彼此相差120度，只要三相对称，任一瞬间电流电压的矢量和都等于零。工作中的三相异步电机，钳流表分别测量三根导线的电流应相等；若同时测量三根导线的电流应等于零，即矢量和等于零，若同时测量两根导线的电流应该等于第三根线的电流。

三相电减少线损的原因

三个单相系统，每个系统为一个负载提供100W的功率，总功率300W，1A电流流经6根线，因此有6个单位的损耗。如果使用三相系统，即把三个电源连接在一个公共回路上，每个相位中的负载电流相同时，负载被认为是平衡的。在负载平衡，且三个电流相位彼此位移120度的情况下，任何时候点上的电流之和都为零，回程线中没有电流。此时只有三个单位的线损。

三相120度系统中，三根线传送功率，其他方式下则会使用六根线，传输损耗减少一半。

三相电的两种接法

Y形接法

公共点称为中性点，实际中，负载不可能时时平衡，要使用第四条中性线传输得到的电流，在满足安规的情况下，该导线通常要细一些，这个点通常在电源上接地。

即三相四线制接法

三相四线供电系统中，N线接地不好或接地端断了，后果是在三相负载不平衡时N线的电位不等于零，即中性点发生偏移。具体零线电位多少与三相负载不平衡度有关，越不平衡，中性点偏移就越大，N线电位就越高，偏移后，三相的相电压就不是220V,有的相超过220V，有的则低于220V.N线电位偏移量过大时，相电压增加的相有可能损坏电器。N线电位升高到一定值可能造成触电事故。三相四线中，三相自成回路，正常情况下中性线是无电流的。Y形接法用来为家庭和办公中使用的日常单相设备供电。单项负载连接在其中一条线路和中性线之间，每个相位中负载应该尽可能共享，以便电源平衡负载

三角形接法

三个单相系统串联起来，任何时刻，三个120度相移电压之和都是零。如果和为零，那么两个端点都处在相同的电位，可以连接在一起。

三角形接法可以提供更大的功率。

功率测量

单相电路功率计算，功率 = 电压 (V) x 电流 (I) x 功率因数 (PF)

三相电路功率的公式为，功率 = 电压 (V) x 电流 (I) x 功率因数 (PF) x 根号3，若为纯阻性负载，功率因数为1。我国，三相电路平均功率是单相电的3倍。

交流系统中，使用功率表测量功率，原理是把多个电压和电流的瞬时样点乘在一起，计算瞬时功率，取一个周期中的瞬时功率的平均值，表示有功功率。

单相功率测量

功率计的电压端子与负载并联，电流端子串入，测量较为简单

三相功率测量

三线系统，如Y形接线，要求使用两个功率表，一般来说，功率表数量等于接线数-1

也可以使用三个电表的方法，方便，将三个功率表的电压低端子连接在一起，创建一个假的中性线。接法如下图

三相三线采用三个功率表是有优势的，可以显示每一相的功率

三相四线接法

要用三个功率表，测得的电压是相电压

三相电可以在供电过程中提高电力传输效率，实现平衡负载，减少能量浪费。三相电流在时间上彼此错开120度，这种相位使得在电力传输中，电流始终保持相对平衡，避免电流在某时刻为零或过高的问题，更稳定的功率输出。

相线之间为120度，线电压超前对应相电压30°度，相线与N线之间是90度，线电压是相电压的根号3倍。

三相系统中的有功功率，无功功率和功率因数

有功功率和无功功率：三相电系统中的功率计算涉及到有功功率（实际做功的功率）和无功功率（用于建立电磁场和维持电感和电容的功率），以及它们之间的相位关系。

功率因数：衡量有用功率与总视在功率（实际耗费的功率）之间关系的因数。优化功率因数有助于减少能源浪费和提高系统效率。

三相电系统中的电压调节和保护

电压调节：确保三相电系统稳定运行的重要因素之一。使用变压器或稳压器来保持稳定的电压输出，以防止设备受损或效率降低。

电压保护：采用过压保护和欠压保护措施，以确保设备和系统在电压异常情况下的安全运行。