图文详解：电工基础之三相交流电源

目前，世界各国的电力系统中电能的生产、传输和供电方式绝大多数都是采用三相制。它只要是由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成，这种由三相交流电源供电的电路称为三相交流电路。

三相对称正弦交流电源是由3个频率相同、幅值（或有效值）相等、初相一次滞后120°的正弦电压源接成星形（Y）或三角形（△）组成的电源。

其中3个电压源的电动势称为三相对称电动势。

与单相交流电相比较，三相交流电明显更具优势，例如在功率相同的情况下，三相交流发电机比单相交流发电机体积小、重量轻、成本低；

目前得到广泛应用的三相交流异步电动机，是以三相交流电作为电源的，与单相电动机或其他电动机相比，具有结构简单、价格低廉、性能良好和使用维护方便等优点。

回顾《电工基础》的第三章和第四章的内容，关于交流电的产生原理，我相信大家也有了较为清晰的理解，简单来说就是电磁感应原理的应用，这也是三相交流发电机的工作原理，即三相交流电动势的产生原理。

三相交流发电机是生产正弦交流电的主要设备，它的模型示意图如图1所示，定子上嵌放着一组三相对称电枢绕组U1-U2，V1-V2，W1-W2，三相绕组匝数相同，在空间位置上彼此相差120°，转子上装有励磁绕组，通以直流电流，将产生一对磁极。

当转子以恒定的角速度ω旋转，其磁场就会匝链定子各相绕组，定子上的3个电枢绕组便产生3个单相电动势。定子上的3个线圈的首末端标记除了采用U1-U2，V1-V2，W1-W2外，也有采用A-X，B-Y，C-Z的方式，后者是以前的旧标准，但目前依然在多处使用。

也正是由于定子上各相绕组的空间位置互差120°，所以三相电动势的相位互差120°。

根据3个电枢绕组的标记方式，把3个电源依次称为A相、B相和C相或U相、V相和W相。它们的电压瞬时表达式及其相量如下图37-2所示，式中以A相电压uA为参考正弦量。其中三相电压的相序（次序）A、B、C称为正序或顺序。与此相反，若B相超前A相120°，C相超前B相120°，这种相序称为负序或逆序。

根据图2中的三相电压的瞬时表达式（波形图）及其相量（相量图），可以得到，3个电压的幅值相等，频率相同，相位互差120°，所以三相对称电压的瞬时值之和为0，同理，3个相量和亦为0。

根据上文所提到的，三相交流电源可以接成星形（Y）或三角形（△），而两种不同的接法，其相电压与线电压之间、相电流与线电流之间的关系却不相同。那么，它们之间是什么关系呢？我们继续学习。

图3为三相电源的星形连接方式，简称星形或Y形电源。从3个电压源正极性端子A、B、C向外引出的导线称为端线，从中性点N引出的导线称为中性线（旧称零线）。三相交流系统中，各输电线线端之间的电压，称为线电压；

三相电源中每一相的电压，称为相电压，在星形接法时为相对中性点电压。

星形连接方式的三相交流电源，其线电压与相电压的关系以相量图的形式表示如下图4所示。根据平行四边形定则，求出线电压与相电压的关系如图37-4，即线电压为对应相电压的根号3倍，且超前对应相电压30°。

同理可以求出其他2个线电压，从图37-4所示，可以得到，相电压对称时，线电压也一定依序对称，大小相等，为相电压的根号3倍，依次超前相应相电压30°。

例如我们日常接触比较多的380/220V电压，就是直接根据线电压与相电压的关系得出，在三相四线制的接线方式中，线电压为380V的三相电，其对应的单相电压为220V。通俗来讲，就是火零线之间的电压为220V的线路，其对应火线与火线之间的电压为380V。

三相交流电源的三角形（△）连接方式如上图5所示，简称三角形或△电源。根据线电压的定义，显然，三角形连接方式的三相电源，线电压等于相电压，相电压对称时，线电压也对称，且三角形电源不能引出中性线，也就是说，三相电源作三角形连接时，只能是三相三线制。

其实，三相交流电源的星形连接和三角形连接时线电压与相电压的关系，同样满足于负载阻抗的星形连接和三角形连接时两种电压的关系。例如电机的星三角降压启动，其中的降压，就是利用三角形接法时相电压比线电压小根号3倍的关系。

三相交流电源的内容相对简单，大家只要理清电源电压的相与相、线与线、相与线之间的关系，那么，这次的学习可以说是完全掌握了。

在掌握了三相交流电源的知识后，我们下次继续学习接有三相负载的三相电路的相关知识吧！