三相電原理（lǐ）及其不同測量接法（fǎ）大全

三相係統

三（sān）相電由三個（gè）頻率相同、幅值相近的交（jiāo）流電壓組成。每個交流電壓（yā）的“相位”與其他交（jiāo）流電壓相差（chà）120°。這可以用波形圖和矢量圖來表示。

使用三相係統有兩個（gè）原因（yīn）:

1.三個矢（shǐ）量間隔（gé）電壓（yā）可用於在電機中產生旋轉磁場。使（shǐ）得電動（dòng）機可以在沒有附加繞組的情況下啟動。

2.三（sān）相係統可以（yǐ）接入負載，所需（xū）銅纜（lǎn）連（lián）接數量(傳輸損耗)是其他方式的一半。

我們來看三個單相（xiàng）係統，每個係統為一個負載提（tí）供100W的功率。總負載為3x100W=300W。為了提供電（diàn）力，1安培的電流流過（guò）6根導線，因此有6個（gè）單位的損耗。也可以（yǐ）將三個電（diàn）源連接到一個公（gōng）共回程，如（rú）圖4所示。當每相的（de）負載電流相同時，負載被（bèi）認為是平（píng）衡（héng）的。當負載平衡，三路電流相（xiàng）位相差120°時，任一（yī）時間點的電流之和為零，回線無電流（liú）。

在三相120係統中，需要三條線來傳輸電（diàn）力，而在其他方式中，需要六條線。所需的銅纜數量減少一半（bàn），導體（tǐ）的傳輸損耗也將減半。

y形連接或星形連接

常見連接（jiē）的三相係（xì）統通常顯示為“Y形或星（xīng）形”連接。

共同點叫做中性點。出於安全考慮，該點通（tōng）常在電源上接地。實際上，負載並不是完全平衡的，因此應該使（shǐ）用（yòng）第四條（tiáo）“中性”線來傳輸電流。如果當地法規（guī）和標準允許，中性導線可能比三根主導線小得多。

三角形接線

上麵討論的三個單相電源也可（kě）以（yǐ）串聯。在任一時間點（diǎn），三個120°相移電（diàn）壓之和為零（líng）。如果sum為零，則兩個端子處於相同的電位，可以連接在一（yī）起。如圖7示意圖所示，這種連接用希臘字母δ表示，稱為三角形連接。

Y形連接與三角形（xíng）連接的比（bǐ）較

y型接法用於為（wéi）家庭和辦公（gōng）室中使用的日常單相設備供電。單相負（fù）載連接到線路和中性線之間的（de）Y形的一條腿。各相總負荷盡可能分擔，為三相主電源提供平衡負荷。

y接線方式（shì）也可以（yǐ）在較高電（diàn）壓下為較大功率負載提供單相或三相電（diàn）。單相電壓是相對於中性線的電壓。此外，提供了更高的相間電壓，如圖8中的黑（hēi）色向量所示。

三角形連接最常見的情況是為功率（lǜ）較高的三相（xiàng）工業負載供（gòng）電。然而，通過沿著（zhe）變壓器線圈連接或“分接”，可以從三相三角形（xíng）電源獲得不同的電壓組合。例如，在美國，240V三角形係統可以具有分相或中心抽頭線圈，提供兩個（gè）120V電源。出於安（ān）全原因，中心抽頭可以在變壓器上接（jiē）地。208V的（de）電壓也提供在中心抽頭和三角形連接的第三個（gè）“高腳”之間。

功率測量（liàng）

在交流係統中，功率由功率表測量。現（xiàn）代數字采樣（yàng）功率計是將電壓和電流（liú）的幾個瞬（shùn）時樣本相（xiàng）乘，計算瞬時功率（lǜ），然後取一個（gè）周期內瞬時功率的平均（jun1）值來表示有功功率。該功率計將精確測量各種波形、頻率和（hé）功率因數中的有（yǒu）功功（gōng）率、視（shì）在功率、無功負（fù）載、功率因數、諧波等。為了使功率分析儀提供（gòng）良好的結果，有必要正確識別接線配置並正（zhèng）確連接功率分（fèn）析儀。

單相功率計連接

隻需要一個功（gōng）率計。與係統功率表（biǎo）的電（diàn）壓端子和電流端子的連接（jiē）簡單明了。功率表的電壓端子通過負載並聯，電流通過與負載串聯的電流端子（zǐ）輸入。

三相（xiàng）連接

在該係統中，電壓由從中心抽（chōu）頭的變壓器線圈產生，所有電壓同相。這在北美住宅（zhái）應用（yòng）中非常常見，其中提供一個240V電源和兩個120V電源，並（bìng）且每個引腳上可能有不同的負載。為（wéi）了測（cè）量總功率和其他（tā）量，兩個功率計如圖所示連接。

布朗德爾定理:所需的功率計（jì）數量

在單相係統中，隻有兩根（gēn）電線。功率是用功率計測量的。在三線係統中，需要兩個功率計。

一般來說，所需的功率計（jì）數量=電線數量-1

驗證三相Y形係統

功率計測量的（de）瞬時功率是瞬時電壓和電流樣本的乘積。

功率計1讀數=i1(v1-v3)

功率計2讀數=i2(v2-v3)

讀數總和w1+w2 = i1 v1-i1 V3+I2 v2-I2 V3 = i1 v1+I2 v2-(I1+I2)V3

(根據基爾霍（huò）夫定律，i1+i2+i3=0，soi1+i2=-i3)

兩次讀數W1+W2=i1v1+i2v2+i3v3=總瞬時功率。

三相三線連（lián）接兩功率表法

當有三條線路時，需要兩個功率計來測量總功率。根據圖（tú）中所（suǒ）示的方法，將（jiāng）兩相連接到功率表的電壓端子（zǐ）。

三相三線連接-三功率表法

如前所述（shù），雖（suī）然在三線（xiàn）係統中隻需要兩個功率（lǜ）表來測（cè）量（liàng）總（zǒng）功率，但有（yǒu）時使用三個功率表很（hěn）方便。在如圖所示的連接中，通過將所有三個（gè）功率計的電壓端子連接在一（yī）起，形成了一條假中性線。

三個功率表連接的好處是指示每相的功率(這在兩個功率表連接中是不可能的)和相到中性線的電壓（yā）。

三相四（sì）線連接

測（cè）量四線係（xì）統的總功率需要三個（gè）功率計。測得的電壓是實際相電壓。通過使用矢量（liàng）數學（xué）運算，可以根據相電壓（yā）的幅值和相位精確計（jì）算（suàn）相間電（diàn）壓。現代功率（lǜ）分析儀也使用基爾（ěr）霍爾定律來計（jì）算流經中（zhōng）性線的電流。

配置測量設備

當線路數量為常數(N)時，需要N-1個功率計來測量整體電能質量，如功率（lǜ）。確保有足夠的通道，並且它們連接正確。

現代多通道功率（lǜ）分析（xī）儀會利用相應的內（nèi）置公式直接計算出整體電能質量，如瓦（wǎ）特（tè）、伏特（tè）、安培、伏安、功（gōng）率（lǜ）因數等。根據接線（xiàn）配置選擇公式，因此（cǐ）設置接線對於獲（huò）得良好的總功率測（cè）量非（fēi）常重要。具有矢量功（gōng）能的功率分析儀還會將相電壓(或Y形)分量轉換為線電壓(或三角形)分量。隻有因子√3才能實現係統間（jiān）的轉換，或者在平衡（héng）線性係（xì）統上隻校準一個功率計的測量。

了解接線配置和正確（què）連接（jiē）對於功率測量（liàng）非常重（chóng）要。熟悉常見的（de）布線係統，記住（zhù）布隆德爾定理（lǐ），會幫助你得（dé）到相應的連接和你可以依賴的結果。