三相電原理及其不同測量接（jiē）法大全

三相係（xì）統

三相電由三個頻率相同、幅值相近的（de）交流電壓組成。每個交流電壓的“相位”與其他（tā）交流電壓相差120°。這可以用波形圖和矢量圖來表示。

使用三相係統（tǒng）有兩個（gè）原因（yīn）:

1.三個矢量間隔電壓可（kě）用於在電機中產生旋轉磁場。使得電動機可（kě）以在沒有附加繞組（zǔ）的情況下啟動。

2.三相係（xì）統可以接入負載，所需銅纜連接數量(傳輸（shū）損耗（hào）)是其他方式的一半。

我們來看三個單相係統，每個係統為（wéi）一個（gè）負載提供100W的功率。總負載為（wéi）3x100W=300W。為了提供電（diàn）力，1安培的電流流過6根導線，因此（cǐ）有6個單位的損（sǔn）耗。也可以將三個電源連接到一個公共回程（chéng），如（rú）圖4所示（shì）。當每相的負載電流相同時（shí），負載被認為是（shì）平衡的。當負載平（píng）衡（héng），三路電流相位相（xiàng）差120°時，任一時間點的電流之和為零，回線無電流。

在三（sān）相120係統中，需要三條線（xiàn）來傳輸電力，而在其他方式（shì）中，需要六條線。所需的銅纜數量減少一半，導體的傳輸損耗也將減半。

y形連接或星形連接

常見連接的三相係統通常顯示為“Y形或星（xīng）形”連接。

共同點叫做中性點。出於安全考慮，該點通常在（zài）電（diàn）源上接地。實際上，負載並（bìng）不是完全平衡的，因此應該使用第四條“中性”線來傳輸電流。如（rú）果當地法規和標準允許，中（zhōng）性導線可能比三根主導線小得多。

三角形接線（xiàn）

上麵討論（lùn）的三個單相（xiàng）電源也可以串聯。在任一時間點，三（sān）個120°相移電壓之和為零。如（rú）果（guǒ）sum為零，則兩個端子處於相同的（de）電位，可以連接（jiē）在一起。如圖（tú）7示意（yì）圖所示，這種連接用希臘字母δ表（biǎo）示（shì），稱為三角（jiǎo）形（xíng）連接。

Y形連接與（yǔ）三角（jiǎo）形（xíng）連接的比較

y型接法用於為家庭和辦公室中使用的日常單相設備供電。單相負載（zǎi）連接（jiē）到線路和（hé）中（zhōng）性線之間的Y形的一（yī）條腿。各相（xiàng）總負（fù）荷盡可能分擔，為三相主電源提供平衡負荷。

y接線方式也可以在較高電壓下（xià）為較大功率（lǜ）負載提供單相或三相電。單相電壓（yā）是相對於中性（xìng）線的電壓。此外，提供了更高的相間電壓（yā），如圖8中的黑色向量所示。

三角形連（lián）接最常見的情況是為功率較高的三相工業負載（zǎi）供電。然（rán）而，通過沿著變壓器線圈連接或“分接”，可以從三相三角形電源獲得不同的電壓組合。例如（rú），在美國（guó），240V三角形係統可以具有分相或中心抽頭線圈，提供兩個120V電源。出於安全（quán）原因，中心抽頭可以在變壓器上接地。208V的電（diàn）壓也提供在中心抽頭（tóu）和三角形連接的第三個“高腳”之間。

功率測量（liàng）

在交流係統中，功率由功率表測量。現代數字采樣功率計是（shì）將電壓和電流的幾（jǐ）個瞬（shùn）時樣本相乘，計算瞬時功率，然後取一個周期內（nèi）瞬時功（gōng）率（lǜ）的平（píng）均值來（lái）表示有功功率。該功率計將（jiāng）精確測量各種波形、頻率和功率因數中的有功功率、視在功（gōng）率、無功負載、功率因數、諧波等。為了使功率（lǜ）分析儀提供良（liáng）好的結果，有必要正（zhèng）確（què）識別接線配置（zhì）並正確連接功率分析（xī）儀。

單相功率計連接

隻需要一個（gè）功率計。與係統功率表的電壓端子和電流端子的連接簡單明了。功率表（biǎo）的電壓端子通過負載並聯，電（diàn）流（liú）通過與負載串聯的電流端子輸入（rù）。

三相連接（jiē）

在該係統中，電壓由從中心抽頭的變壓器（qì）線圈（quān）產生，所有電壓同相。這（zhè）在（zài）北美住宅應用中非（fēi）常常見，其中提（tí）供一個240V電源和兩個120V電源，並且每個引腳上可能有不同的負載。為了測量總功率和其他量，兩個（gè）功率計如圖所示連（lián）接（jiē）。

布朗德爾定理:所需的功（gōng）率計數量

在單相係統中，隻有（yǒu）兩根電（diàn）線。功率是用功率計測量的。在三（sān）線係統中，需要兩個功率計。

一般來說，所需的功率計數量=電線數量-1

驗證（zhèng）三相Y形係統

功率計測量的瞬時功率是瞬時電壓和電流（liú）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

(根據基爾霍夫定律，i1+i2+i3=0，soi1+i2=-i3)

兩次（cì）讀數W1+W2=i1v1+i2v2+i3v3=總瞬時功率。

三相三線連接（jiē）兩功率表法

當（dāng）有三條（tiáo）線路時，需要兩個功率計來測量總功率。根據圖中所示的方法，將（jiāng）兩相（xiàng）連（lián）接到功率表的電壓（yā）端子。

三相三線連接-三功（gōng）率表法

如前所述，雖然在三（sān）線係統中隻需要兩個功率表來測量總功率（lǜ），但有時使用三（sān）個功率表很方便。在如圖所示的連接中，通過將所有三個功率（lǜ）計的電壓端子連接在一起，形（xíng）成了一條假中性線。

三個功率表連接的好處是指示每相的（de）功（gōng）率(這（zhè）在兩個功率表連接中是不可能的)和相到中性線的電壓。

三相四線連接

測量四線係統的總（zǒng）功率需（xū）要三個功率計。測得的電壓是實際相電壓。通過使用矢量數學運（yùn）算，可以根據相電壓的幅值和相位精確計算相（xiàng）間電壓（yā）。現代功率分析儀也（yě）使用基爾霍爾定（dìng）律來計算流經中性（xìng）線的電流。

配置測量設備

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

現代多通道功率（lǜ）分析儀會利用相應的內置公式直接（jiē）計（jì）算出整體電能質量，如瓦特、伏特、安培、伏（fú）安、功（gōng）率因數等。根據接線配置選擇公式，因此設置接線對於獲得良好（hǎo）的總功（gōng）率測量非常重要。具有矢量功（gōng）能（néng）的（de）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（yǒu）因子√3才能實（shí）現（xiàn）係統間的轉換，或者在平衡線性係統上隻校準一個功率計的測量。

了解接線配置和正確連（lián）接對於功率測量非常（cháng）重要。熟悉常見的布線係統，記（jì）住布隆德爾定理，會幫助你得到相應的連接和你可以依賴的結果。