三相交流電是電能的一種輸送形式，簡稱為三相電。三相交流電源，是由三個頻率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流電勢組成的電源，單相電用來為民用和辦公電器供電，而三相交流（a.c.）系統(tǒng)則廣泛用于配電及直接為功率更高的設備提供電力。本文介紹了三相系統(tǒng)的基本原理以及可能的不同測量連接之間的差異。
單相電和三相電的區(qū)別_三相電系統(tǒng)原理和接法----單相電和三相電的區(qū)別想必三人自行車大家都知道，而我們今天要說的就是用三人自行車的關系，其實三人自行車與三相交流電三個繞組的運行規(guī)律一致？而且波形也一致。不信你看圖↓
由于三個人腳踏的旋轉角度正好錯開120度，設腳踏的高度為M，于是我從后面看他們三個人的腳踏位置為：
Y=Msin0+Msin120+Msin240=M（sin0+sin120+sin240）=0
也就是說，此三個人的腳踏高度的總和為零。
于是，對于單個人來說，腳踏的曲線類似于單相交流電；對于三個人來說，3套腳踏地曲線類似于三相交流電。曲線如下：
此三人都做了功，使得這輛車在路上運動，并且越來越遠離了我。這可不就類似于三相交流電做功。
從任何一個人做功來看，他是按圓周運動去踩腳踏。但從右腳腳踏距離腳踏機構的圓心處上下高度來看，其實就是按時間變化的正弦波。也即上圖中的黃色線。
從三個人的集體做功來看，就是上圖中黃色、綠色和紅色三條正弦波曲線。
這就是單相交流電與三相交流電的區(qū)別——一個人踩腳踏相當于單相交流電，而三個人的集體踩腳踏相當于三相交流電。
我們知道，發(fā)電機中有三套繞組，這三套繞組繞制時相互之間產生的空間角度是120度，就相當于三套腳踏。三套繞組引出后構成三條相線，而三個繞組的公共點匯集到一起，構成中性線N，引出為零線。
在任意時刻，右腳腳踏相對腳踏中心點的垂直高度就相當于電壓的幅值，它的絕對值在0到220V的1.414倍之間變化取值。
任意兩副右腳腳踏垂直高度的偏差就相當于線電壓，它的絕對值在0到380V的1.414倍之間變化取值。
單相電和三相電的區(qū)別_三相電系統(tǒng)原理和接法----三相電系統(tǒng)原理和接法三相電由頻率相同、幅度類似的三個AC電壓組成。每個ac電壓“相位”與另一個ac電壓相隔120°（圖1）。這可以通過圖形方式，使用波形和矢量圖（圖2）進行表示。
圖1. 三相電壓波形
圖2. 三相電壓矢量
使用三相系統(tǒng)的原因有兩個：
1. 可以使用三個矢量間隔的電壓，在馬達中產生旋轉磁場。從而可以在不需要額外繞組的情況下啟動馬達。
2. 三相系統(tǒng)可以連接到負載上，要求的銅纜連接數(shù)量（傳輸損耗）是其它方式的一半。
我們看看三個單相系統(tǒng)，每個系統(tǒng)為一個負載提供100W的功率（圖3）?？傌撦d是3 x 100W = 300W.為提供電力，1安培電流流經6根線，因此有6個單位的損耗。也可以把三個電源連接到一個公共回程上，如圖4所示。當每個相位中的負載電流相同時，負載被認為是均衡的。在負載均衡、且三個電流相位彼此位移120°的情況下，任何時點上的電流之和都為零，回程線路中沒有電流。
圖3. 三個單相電源 - 6個單位損耗
圖4. 三相電源，均衡負載 - 3個單位損耗
在三相120°系統(tǒng)中，要求3根線傳送功率，而在其它方式下則要求6根線。要求的銅纜數(shù)量減少了一半，導線傳輸損耗也將減半。
Y形接法或星形接法
擁有公共連接的三相系統(tǒng)通常如圖5的示意圖所示，稱為“Y形或星形”接法。
公共點稱為中性點。為安全起見，這個點通常在電源上接地。在實踐中，負載并不是完美均衡的，要使用第四條“中性”線傳送得到的電流。如果本地法規(guī)和標準允許，中性導體可能會比三條主導體小得多。
圖5. Y形接法或星形接法 - 三相四線
三角形接法
上面討論的三個單相電源也可以串聯(lián)起來。在任何時點上，三個120°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，可以聯(lián)接在一起。這種接法如圖7中的示意圖所示，使用希臘字母Δ表示，稱為三角形接法。
圖6. 任意時間的瞬時電壓之和為零
圖7. 三角形接法 - 三相三線
Y形接法和三角形接法比較
Y形接法用來為家庭和辦公中使用的日常單相設備供電。單相負載連接到線路和中性線之間Y形的一條腿上。每個相位的總負載盡可能多地共享，以便為主三相電源提供均衡負載。www.diangon.com
Y形接法還可以為更高電壓上更高的功率負載提供單相或三相電。單相電壓是相位到中性電壓。另外還提供較高相間電壓，如圖8中的黑色矢量所示。
圖8. V phase-phase = √3 x V phase-neutral
三角形接法最常用的情況是為功率較高的三相工業(yè)負載供電。然而，通過沿著變壓器線圈進行連接或“分接”，可以從三相三角形電源中獲得不同的電壓組合。例如，在美國，240V三角形系統(tǒng)可以有分相或中心分接線圈，提供兩個120V電源（圖9）。為安全起見，中心分接點可以在變壓器上接地。在中心分接點和三角形接法的第三條“高腳”之間，還提供了208V電壓。
圖9. 三角形接法，采用“分相”或“中心分接”線圈
功率測量
在交流系統(tǒng)中，功率使用功率表測量。現(xiàn)代數(shù)字采樣功率表，把多個電壓和電流的瞬時樣點乘在一起，計算瞬時功率，然后取一個周期中瞬時功率的平均值，表示有功功率。功率表將在廣泛的波形、頻率和功率因數(shù)范圍上，準確測量有功功率、視在功率、無功負載、功率因數(shù)、諧波等等。為使功率分析儀提供良好的結果，必須能夠正確識別布線配置，正確連接功率分析儀。
單相功率表連接
只要求一個功率表，如圖10所示。系統(tǒng)與功率表電壓端子和電流端子的連接簡單明了。功率表的電壓端子透過負載并連，電流通過與負載串聯(lián)的電流端子輸入。
圖10. 單相雙線和DC測量
單相三相連接
在這個系統(tǒng)中，如圖11所示，從一個中心分接的變壓器線圈中產生電壓，所有電壓都同相。這在北美住宅應用中十分常見，其中提供了一個240 V電源和兩個120V電源，在每條腿線上可能有不同的負載。為測量總功率和其它數(shù)量，應如圖11所示連接兩個功率表。
圖11. 單相三線
布朗德爾定理：要求的功率表數(shù)量
在單相系統(tǒng)中，只有兩根線。功率使用一個功率表測量。在三線系統(tǒng)中，要求兩個功率表，如圖12所示。
一般來說，要求的功率表數(shù)量 = 線數(shù) - 1
圖12. 三線Y形系統(tǒng)
驗證三相Y形系統(tǒng)
功率表測量的瞬時功率是瞬時電壓和電流樣點之積。
功率表1讀數(shù) = i1 （v1 - v3）
功率表2讀數(shù) = i2 （v2 - v3）
讀數(shù)之和W1 + W2 = i1v1 - i1v3 + i2v2 - i2v3
= i1v1 + i2v2 - （i1 + i2） v3
?。ǜ鶕?jù)基爾霍夫定律，i1 + i2 + i3 = 0， so i1 + i2 = -i3）
2個讀數(shù)W1 + W2 = i1v1 + i2v2 + i3v3 = 總瞬時功率。
三相三線接法 - 兩個功率表方法
在有三根線時，要求兩個功率表測量總功率。根據(jù)圖所示方法連接兩相到功率表的電壓端子。
圖13. 三相三線、兩個功率表方法
三相三線接法 - 三個功率表方法
如前所述，盡管測量三線系統(tǒng)中的總功率只要求兩個功率表，但有時可以方便地使用三個功率表。在如圖所示的接法中，通過把所有三個功率表的電壓低端子連接在一起，創(chuàng)建一個假中性線。
圖14. 三相三線（三個功率表方法，把分析儀設置成三相四線模式）
三線三個功率表的接法的優(yōu)勢在于，它指明每一個相的功率（這在兩個功率表的接法中是不可能的）以及相到中線電壓。
三相四線接法
測量四線系統(tǒng)中的總功率要求三個功率表。測得的電壓是真實的相電壓。通過使用矢量數(shù)學運算，可以從相電壓的幅度和相位中準確地計算出相間電壓。現(xiàn)代電源分析儀也使用基爾霍爾定律，計算流過中線的電流。
圖15. 三相四線（三個功率表方法）
配置測量設備
在線數(shù)一定（N）時，要求N-1個功率表測量整體電能質量，如功率。（http://www.diangon.com/版權所有）必須確保擁有足夠數(shù)量的通道，且正確連接。
現(xiàn)代多通道功率分析儀將使用相應的內置公式，直接計算整體電能質量，如瓦特、伏特、安培、伏安和功率因數(shù)。公式根據(jù)布線配置選擇，因此設置布線對獲得良好的總功率測量至關重要。擁有矢量功能的功率分析儀還將把相電壓（或Y形）分量轉換成線電壓（或三角形）分量。只能使用因數(shù)√3，實現(xiàn)系統(tǒng)間轉換，或對均衡線性系統(tǒng)上只有一個功率表的測量定標。
三相五線制接法
三相五線制包括三相電的三個相線（A、B、C線）、中性線（N線）；以及地線（PE線）。
中性線（N線）就是零線。三相負載對稱時，三相線路流入中性線的電流矢量和為零，但對于單獨的一相來講，電流不為零。三相負載不對稱時，中性線的電流矢量和不為零，會產生對地電壓。
三相五線制分為TT接地方式和TN接地方式，其中TN又具體分為TN-S，TN-C，TN-C-S三種方式。
TT接地方式：
第一個字母T表示電源中性點接地，第二個T是設備金屬外殼接地，這種方法高壓系統(tǒng)普遍采用，低壓系統(tǒng)中有大容量用電器時不宜采用。
TN-S接地方式：
字母S代表N與PE分開，設備金屬外殼與PE相連，設備中性點與N相連。
其優(yōu)點是PE中沒有電流，故設備金屬外殼對地電位為零。主要用于數(shù)據(jù)處理，精密檢測，高層建筑的供電系統(tǒng)。
TN-C接地方式：
字母C表示N與PE合并成為PEN，實際上是四線制供電方式。設備中性點和金屬外殼都和N相連。由于N正常時流通三相不平衡電流和諧波電流，故設備金屬外殼正常對地有一定電壓，通常用于一般供電場所。
TN-C-S接地方式：
一部分N與PE分開，是四線半制供電方式。應用于環(huán)境較差的場所。
當N和PE分開后不允許再合并。
中國規(guī)定，民用供電線路相線之間的電壓（即線電壓）為380V，相線和地線或中性線之間的電壓（即相電壓）均為220V。進戶線一般采用單相二線制，即三個相線中的任意一相和中性線（作零線）。如遇大功率用電器，需自行設置接地線。
三相五線制標準導線顏色為：A線黃色，B線藍色，C線紅色，N線褐色，PE線黃綠色或黑色。
N線即為零線，也有做成藍色的。
了解布線配置、正確進行連接對功率測量至關重要。熟悉常用的布線系統(tǒng)，記住布朗德爾定理，將幫助您獲得相應的連接以及可以依賴的結果。
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