概念--三相电与两相电： 　　

　　

　　注：只有单相电和三相电。没有两相电这种东西。一根火线一根零线，是单相220v。这种输入接线方式多用于家庭照明电大。 　　

　　

　　两条火线，单相380伏。BX系列焊机、电阻系列焊机和电流逆变器DC双电源焊机大多采用这种输入连接方式。三相380V一相缺电就是单相380V。不能叫两相电。 　　

　　

　　三根火线，三相380伏。以及电机的大部分380V电器，大多采用这种连接方式。 　　

　　

　　三相电为三相线，三条线间电压为380v，用于三相供电设备，如三相电机。 　　

　　

　　一般来说，单相电用于为家用和办公电器供电，而三相交流系统广泛用于配电和直接为更大功率的设备供电。 　　

　　

　　三相系统 　　

　　

　　三相电由三个频率相同、幅值相近的交流电压组成。每个交流电压“相”与另一个交流电压相隔120 (图1)。这可以用波形图和矢量图来表示(图2)。 　　

　　

　　 　　

　　

　　图一。三相电压波形 　　

　　

　　 　　

　　

　　图二。三相电压矢量 　　

　　

　　使用三相系统的原因有两个： 　　

　　

　　1.三个矢量间隔电压可用于在电机中产生旋转磁场。使得电动机可以在没有附加绕组的情况下启动。 　　

　　

　　2.三相系统可以接入负载，所需铜缆连接数量(传输损耗)是其他方式的一半。 　　

　　

　　让我们看三个单相系统，每个系统为一个负载提供100W功率(图3)。总负载为3 x 100W=300W W，要提供功率，6根导线流过1安培的电流，所以有6个单位的损耗。也可以将三个电源连接到一个公共回程，如所示(图4)。当每相的负载电流相同时，负载被认为是平衡的。当负载平衡，三路电流相位相差120时，任一时间点的电流之和为零，回线无电流。 　　

　　

　　 　　

　　

　　图3。三个单相电源-6个单元损耗 　　

　　

　　 　　

　　

　　图4。三相电源，平衡负载-3单位损耗 　　

　　

　　y形连接或星形连接 　　

　　

　　在三相120系统中，需要三条线来传输电力，而在其他方式中，需要六条线。所需的铜缆数量减少一半，导体的传输损耗也将减半。 　　

　　

　　具有普通连接的三相系统通常称为“Y形或星形”连接，如(图5)的原理图所示。 　　

　　

　　共同点叫做中性点。出于安全考虑，该点通常在电源上接地。实际上，负载并不是完全平衡的，因此应该使用第四条“中性”线来传输电流。如果当地法规和标准允许，中性导线可能比三根主导线小得多。 　　

　　

　　 　　

　　

　　图5。y形连接或星形连接-三相四线制 　　

　　

　　 　　

　　

　　上面讨论的三个单相电源也可以串联。在任一时间点，三个120相移电压之和为零。如果sum为零，则两个端子处于相同的电位，可以连接在一起。如图7示意图所示，这种连接用希腊字母表示，称为三角形连接。 　　

　　

　　 　　

　　

　　图6。任何时候瞬时电压之和为零。 　　

　　

　　 　　

　　

　　图7。三角形连接-三相三线 　　

　　

　　Y形连接与三角形连接的比较 　　

　　

　　y型接法用于为家庭和办公室中使用的日常单相设备供电。单相负载连接到线路和中性线之间的Y形的一条腿。各相总负荷尽可能分担，为三相主电源提供平衡负荷。 　　

　　

　　Y 　　

形接法还可以为更高电压上更高的功率负载提供单相或三相电。单相电压是相位到中性电压。另外还提供较高相间电压，如（图8）中的黑色矢量所示。

　　

　　

图8. V phase-phase = √3 x V phase-neutral

　　

三角形接法最常用的情况是为功率较高的三相工业负载供电。然而，通过沿着变压器线圈进行连接或“分接”,可以从三相三角形电源中获得不同的电压组合。例如，在美国，240V三角形系统可以有分相或中心分接线圈，提供两个120V电源（图9）。为安全起见，中心分接点可以在变压器上接地。在中心分接点和三角形接法的第三条“高脚”之间，还提供了208V电压。

　　

　　

图9. 三角形接法，采用“分相”或“中心分接”线圈

　　

功率测量

　　

在交流系统中，功率使用功率表测量。现代数字采样功率表，把多个电压和电流的瞬时样点乘在一起，计算瞬时功率，然后取一个周期中瞬时功率的平均值，表示有功功率。功率表将在广泛的波形、频率和功率因数范围上，准确测量有功功率、视在功率、无功负载、功率因数、谐波等等。为使功率分析仪提供良好的结果，必须能够正确识别布线配置，正确连接功率分析仪。

　　

单相功率表连接

　　

只要求一个功率表，如（图10）所示。系统与功率表电压端子和电流端子的连接简单明了。功率表的电压端子透过负载并连，电流通过与负载串联的电流端子输入。

　　

　　

图10. 单相双线和DC测量

　　

单相三相连接

　　

在这个系统中，如图11所示，从一个中心分接的变压器线圈中产生电压，所有电压都同相。这在北美住宅应用中十分常见，其中提供了一个240 V电源和两个120V电源，在每条腿线上可能有不同的负载。为测量总功率和其它数量，应如（图11）所示连接两个功率表。

　　

　　

图11.单相三线

　　

布朗德尔定理：要求的功率表数量，在单相系统中，只有两根线。功率使用一个功率表测量。

　　

在三线系统中，要求两个功率表，如（图12）所示。

　　

一般来说，要求的功率表数量 = 线数-1

　　

　　

图12. 三线Y形系统

　　

验证三相星形系统

　　

功率表测量的瞬时功率是瞬时电压和电流样点之积。

　　

　　功率表1读数 = i1 （v1 - v3）

　　

　　功率表2读数 = i2 （v2 - v3）

　　

　 读数之和W1 + W2 = i1v1 - i1v3 + i2v2 - i2v3

　　

= i1v1 + i2v2 - （i1 + i2） v3

　　

（根据基尔霍夫定律，i1 + i2 + i3 = 0, so i1 + i2 = -i3）

　　

2个读数W1 + W2 = i1v1 + i2v2 + i3v3 = 总瞬时功率。

　　

三相三线接法 - 两个功率表方法

　　

在有三根线时，要求两个功率表测量总功率。根据图所示方法连接两相到功率表的电压端子。

　　

　　

图13. 三相三线、两个功率表方法

　　

三相三线接法三个功率表方法

　　

尽管测量三线系统中的总功率只要求两个功率表，但有时可以方便地使用三个功率表。在如图所示的接法中，通过把所有三个功率表的电压低端子连接在一起，创建一个假中性线。

　　

　　

图14 三相三线（三个功率表方法，把分析仪设置成三相四线模式）

　　

三线三个功率表的接法的优势在于，它指明每一个相的功率（这在两个功率表的接法中是不可能的）以及相到中线电压

　　

测量四线系统中的总功率要求三个功率表。测得的电压是真实的相电压。通过使用矢量数学运算，可以从相电压的幅度和相位中准确地计算出相间电压。现代电源分析仪也使用基尔霍尔定律，计算流过中线的电流。

　　

　　

图15. 三相四线（三个功率表方法）

　　

配置测量设备

　　

在线数一定（N）时，要求N-1个功率表测量整体电能质量，如功率。必须确保拥有足够数量的通道，且正确连接。

　　

现代多通道功率分析仪将使用相应的内置公式，直接计算整体电能质量，如瓦特、伏特、安培、伏安和功率因数。公式根据布线配置选择，因此设置布线对获得良好的总功率测量至关重要。拥有矢量功能的功率分析仪还将把相电压（或Y形）分量转换成线电压（或三角形）分量。只能使用因数√3,实现系统间转换，或对均衡线性系统上只有一个功率表的测量定标。

　　

了解布线配置、正确进行连接对功率测量至关重要。熟悉常用的布线系统，记住布朗德尔定理，将帮助您获得相应的连接以及可以依赖的结果。