三相電

在電氣工程中，三相電 - 也簡稱為三相交流電壓或三相電流 - 是由三個相同頻率的單獨交流電流或交流電壓組成的多相交流電流形式，其相位角彼此固定 120°。

通俗地說，三相電被稱為大電流，這是不正確的或至少是不準確的。 這個名字是可以理解的，因為使用相同數量的材料可以傳輸兩倍于單相交流電的電力。

三相系統主要用于電能技術領域，用于電網中電能的輸送和分配。 這方面的例子是國家三相高壓輸電網絡、本地供電區域的低壓網絡或用于驅動電梯或電動車輛的三相機器。

三相電變壓器可以制造出比相同性能的單相變壓器更小的鐵心截面。 使用三相系統從幾千瓦開始就具有經濟意義，并解釋了它在電能技術領域的重要性。

如果在三相發電機中將三個線圈排列成一個偏移 120° 的圓，則會產生三個具有中心旋轉磁場的交流電壓。 在最簡單的情況下，這是通過旋轉的永磁體完成的。 交流電壓一個接一個地達到它們的xxx偏轉，在時間上偏移三分之一的周期。 線間電壓的時間偏移由相移角描述。 這三個導體稱為外導體，通常縮寫為 L1、L2 和 L3。 帶有縮寫 R、S 和 T 的相導體過去用于表示外導體。

三相技術中的一個重要電路是星形電路，其中心點連接到中性導體 N。 在三個外部導體上負載均勻時，它不承載電流，負載不均勻時，電流的大小是由相移的各個電流的瞬時值相加（而不是平均值相加！） . 另一個重要的電路是三角形電路，其中沒有中性導體。

在三相系統中，任意兩相導體之間的電壓稱為線電壓，中性導體與任意一相導體之間的電壓稱為相電壓。 這些電壓的 RMS 值通過稱為串聯因子的固定比率相互關聯，對于三相系統，該比率始終為 3 {\displaystyle {\sqrt {3}}} 。

三個相間電壓用實線畫出并且隨著相間因數增加的幅度，三個相間電壓用虛線畫出。 在該表示中，可以看出相間電壓相對于相間電壓相移了 30°。 這種情況在所謂矢量組中的三相變壓器的復雜傳輸比和用于抑制諧波的12脈沖電路中的三相整流器中起作用。

由于節省材料，三相系統幾乎專門用于電網中用于能量傳輸的三相高壓傳輸。 一些國家的例外情況是牽引電流網絡，其歷史上被設計為單相網絡，以及在特殊條件下連接兩點的高壓直流輸電 (HVDC)。 在電網中，可以使用電力變壓器以技術上簡單的方式在不同電壓等級之間轉換三相電流，效率高達 99% 以上，變電站中通常設計為三相變壓器。 原則上，三個獨立的單相變壓器也可以在三相系統中并排使用——每個外導體一個。 這是在邊界情況下，例如大型 Sch即負載或減少運輸問題（重量、尺寸）。 如果改用鐵芯三腳或五腳的三相變壓器，則用料少。 通過連接三個星電流的磁通量，可以在核心中節省鐵。 此外，三相變壓器的鐵損低于具有相同總功率的三個單相變壓器，因為損耗隨鐵芯質量線性增加。 一個由兩個變壓器組成的特殊電路，即斯科特電路，可以將三相系統轉換為兩相系統甚至四相系統，同時三相系統盡可能對稱地加載。

與直流網絡相比，交流電壓網絡以及三相系統可以作為網狀網絡或互連網絡運行，其中多個發電機在網絡中的不同點提供能量，消費者的電能來自不同的點。 所有發電機必須同步工作。 在網狀網絡中，通過調整節點電壓和通過相位影響無功功率來控制功率流以避免個??別線路過載。 為此，在電力變壓器中有分接開關用于電壓控制，所謂的移相變壓器或用于無功功率流的同步發電機，其用作移相器，以及用于無功功率補償的線圈或電容器組。 自 1990 年代末以來，作為柔性交流輸電系統 (FACTS) 的一部分，電力電子技術也被用于影響功率流。

對于 HVDC 等直流電壓網絡，不可能像三相電流那樣使用相移來控制互連網絡中的功率流。 因此，高直流電壓目前只能用于直接點對點連接。 高直流電壓用于能量傳輸的優點是電容充電電源在長線路或地下電纜中不起作用。 為此，高壓直流點接主要用于長度超過750公里的架空線路和電纜長度為幾十公里到幾百公里的海底電纜。

三相電提供了一種創建均勻旋轉磁場的簡單方法。 該旋轉磁場在三相電機中用于驅動（電機運行）或產生電能（發電機運行）。

三相電機分為

• 同步電機，其中轉子以與定子的旋轉磁場相同的速度旋轉，并且
• 轉子以不同于定子旋轉磁場的速度旋轉的異步電機。 轉子速度與定子旋轉磁場之間的百分比差異稱為滑差。

• 三相同步電機旋轉場的可視化

三相系統中旋轉磁場的方向可以通過交換任意兩個外導體來反轉，用于換向接觸器電路中三相電動機的方向反轉。 旋轉場測量裝置用于測量旋轉場的方向。 在電力網絡中，旋轉磁場定義為順時針方向。

帶鼠籠式轉子的異步電機設計簡單、堅固、可靠、免維護且經濟。 它們沒有換向器磨損和引起無線電干擾，比單相交流電機更可靠。 對于電機，連接由字母 U、V 和 W 標識，可能帶有附加索引。

對于無刷直流電機，電子電路，即所謂的轉換器，從直流電壓源產生具有旋轉磁場的三相電流。

要啟動大型三相電機，會使用星三角電路、啟動變壓器、軟啟動裝置或電子逆變器等電路。

在低壓電網和400kV輸電網級等特高壓電網中，星點直接接地； 中性點處理的類型在三相系統的錯誤處理中起著重要作用。

低壓網絡通常設計為帶有接地中性線的四線系統，也可以連接單相負載。 三線系統在高壓范圍內很常見。