三相电力

三相电力是一种常见方法交流电力生成、传输和分配。它是一种多相系统，是全球电网最常用的传输电力的方法。它还用于为大型电机和其他重负载供电。

三线三相电路通常比具有相同线对地电压的等效两线单相电路更经济，因为它使用较少的导体材料来传输给定数量的电力。多相电力系统由独立发明伽利略费拉里斯，米克哈尔·多利沃·多布罗沃尔斯基，霍纳斯·文斯特罗姆，约翰霍普金森和特斯拉在19世纪80年代后期。

三相系统在一个周期内随时间向右增加的瞬时电压的归一化波形。相序为1-2-3。这个循环随着电力系统的频率重复。理想情况下，每相的电压、电流和功率都与其他相偏移120°。三相输电线路三相变压器（Békéscsaba，匈牙利）：左边是初级线，右边是次级线

在对称的三相电力系统中，三个导体各自承载相对于公共参考具有相同频率和电压幅度的交流电，但每个导体之间的相位差为三分之一个周期。公共参考通常连接到地，并且通常连接到称为中性线的载流导体。由于相位差，任何导体上的电压在其他导体之一之后的三分之一周期和其余导体之前的三分之一周期时达到峰值。这种相位延迟为平衡的线性负载提供了恒定的功率传输。它还可以在电动机中产生旋转磁场并使用变压器生成其他相位排列（例如，使用Scott-T变压器的两相系统）。

此处描述的对称三相系统简称为三相系统，因为虽然可以设计和实施非对称三相电力系统（即，具有不等电压或相移），但实际上并未使用它们因为它们缺乏对称系统最重要的优点。

在为平衡和线性负载供电的三相系统中，三个导体的瞬时电流之和为零。换句话说，每个导体中的电流大小等于另外两个导体中的电流之和，但符号相反。任何相导体中电流的返回路径是其他两个相导体。

任何数量（大于一个）的相都可以实现恒定的功率传输和消除相电流，从而保持容量与导体材料比是单相功率的两倍。然而，两相会导致负载的平滑电流变差（使平稳的电力传输成​​为一项挑战），并且超过三相会不必要地使基础设施复杂化。

三相系统可能有第四根电线，常见于低压配电。这是零线。中性线允许以恒定电压提供三个独立的单相电源，通常用于为多个单相负载供电。接线的排列方式是，尽可能在每组中从每相汲取相同的功率。在配电系统的更上游，电流通常很好地平衡。变压器可以接线成四线次级和三线初级，同时允许不平衡负载和相关的次级侧中性电流。

三相的接线通常由不同国家/地区的颜色标识。各相必须按正确顺序连接，以实现三相电机的预期旋转方向。例如，泵和风扇不能反向工作。如果可以同时连接两个源，则需要保持相的同一性；两个不同相之间的直接互连是短路。

与使用两根导线（相线和中线）的单相交流电源相比，没有中线且每相对地电压和电流容量相同的三相电力可以传输三倍的电力只有1.5倍的电线（即，三个而不是两个）。因此，容量与导体材料的比率加倍。对于未接地的三相和中心接地的单相系统，容量与导体材料的比率增加到3:1（如果两者都使用与导体相同规格的接地，则为2.25:1）。

三相电力具有使其在配电系统中受欢迎的特性：

• 相电流往往相互抵消，在线性平衡负载的情况下总和为零。这使得可以减小中性导体的尺寸，因为它承载很少或没有电流。对于平衡负载，所有相导体承载相同的电流，因此可以具有相同的尺寸。
• 传输到线性平衡负载的功率是恒定的。在电动机/发电机应用中，这有助于减少振动。
• 三相系统可以产生具有指定方向和恒定幅度的旋转磁场，这简化了电动机的设计，因为不需要启动电路。

大多数家庭负载是单相的。在北美住宅中，三相电源可能为公寓楼供电，而家庭负载则为单相连接。在密度较低的地区，可以使用单相进行分配。一些大功率家用电器，如电炉和干衣机，由240伏的分相系统或208伏的三相系统的两相供电。

在发电站，发电机将机械能转换成一组三个交流电流，一个来自发电机的每个线圈（或绕组）。绕组的排列使得电流频率相同，但波形的波峰和波谷相互抵消，以提供三个互补电流，相位间隔为三分之一周期（120°或2π⁄3弧度）。所述发生器频率通常为50或60赫兹，取决于国家。

在发电站，变压器将发电机的电压改变到适合传输的水平，以xxx限度地减少损失。

在输电网络中经过进一步的电压转换后，在向用户供电之前，最终将电压转换为标准使用电压。

大多数汽车交流发电机产生三相交流电并通过二极管桥将其整流为直流电。

在“开放三角形”或“V”系统中，仅使用两个变压器。如果其中一个变压器发生故障或需要拆除，则由三个单相变压器组成的闭合三角形可以作为开口三角形运行。在开放三角形中，每个变压器必须承载其各自相的电流以及第三相的电流，因此容量减少到87%。缺少三个变压器中的一个，其余两个的效率为87%，容量为58%（87%中的2⁄3）。

在三角形馈电系统必须接地以检测对地的杂散电流或防止浪涌电压时，可以连接接地变压器（通常是锯齿形变压器）以允许接地故障电流从任何相返回到地。另一种变体是“角接地”三角形系统，它是在变压器的一个结点处接地的闭合三角形。