交流電為什么最多只有三相

??在日常生活中，我們常常能聽(tīng)到別人說(shuō)“三相電”，但即便是如此“耳熟能詳”的詞，大多數人估計也是一知半解，云里霧里。

那今天咱們就來(lái)說(shuō)說(shuō)這“三相電”究竟是個(gè)什么鬼？

為啥是“三相電”，就不能是四相、五相、六相……呢？

三相電是啥？

大家在都見(jiàn)過(guò)這樣的插座吧——

這種插座用到的是我們常見(jiàn)的220伏的家庭用電，也就是單相電。單相電只有一根相線(xiàn)，我們習慣于稱(chēng)這根相線(xiàn)為“火線(xiàn)”。

一根火線(xiàn)+一根零線(xiàn)，兩根線(xiàn)就可以用到上圖中的兩孔插座。為了在漏電時(shí)保障人身安全，我們還會(huì )加一根地線(xiàn)，這樣就有三根線(xiàn)，用到的便是上面的三孔插座。

有些人可能也見(jiàn)過(guò)這種四孔插座——

這種插座用到的就是我們今天要講的三相電了。

三相電主要是工業(yè)用電，一般用在需要大功率的場(chǎng)合。

三相電有三根火線(xiàn)。這三根火線(xiàn)相位之間的夾角為120°。我們知道，一根火線(xiàn)和一根零線(xiàn)的相電壓為220伏，所以三相電的線(xiàn)電壓為380伏。

和單相電一樣，三相供電也需要一根零線(xiàn)，組成三相四線(xiàn)。也可以加上地線(xiàn)，組成三相五線(xiàn)。

三相電通?？梢杂肁、B、C或L1、L2、L3或U、V、W表示。一般來(lái)說(shuō)，顏色分別為黃色、綠色、紅色。

三相電的由來(lái)？

三相電，也稱(chēng)三相交流電。它是怎么來(lái)的呢？這要從交流電開(kāi)始說(shuō)起。

早在1831年，法拉第就已經(jīng)發(fā)現了交流電的產(chǎn)生方法，但對于當時(shí)的人們來(lái)說(shuō)，“電”都是個(gè)稀罕物，更別說(shuō)交流電的應用了，所以交流電一直處于“襁褓”之中。

交流電之父：法拉第

直到人們發(fā)現電的用處，想讓電走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)服務(wù)生產(chǎn)生活，便開(kāi)始研究輸電技術(shù)。

1874年，俄國皮羅茨基建立了輸送功率為4.5千瓦的直流輸電線(xiàn)路，輸電距離開(kāi)始為50米，后來(lái)增加到1000米，人們開(kāi)始探索直流輸電技術(shù)。

后來(lái)發(fā)現電要傳輸更遠的距離，而又要降低電流減少損耗，就必須提高電壓。這樣一來(lái)直流輸電就受到了限制，于是人們把目光轉向了交流電。

交流電天然具有電流變化的特點(diǎn)，從而可以通過(guò)變壓器實(shí)現“電→磁→電”的變換，從大電流低電壓變換成小電流高電壓，于是開(kāi)始一路開(kāi)掛。

但是交流輸電從一開(kāi)始，也不是三相的。

史上第一臺單相交流發(fā)電機，是1832年波利特·皮克西基于法拉第的原理發(fā)明的。1884年，單相交流變壓器得到發(fā)展，隨后單相交流系統應用于照明電路中。

同時(shí)兩相系統（相位差90度）也有所發(fā)展，主要表現為西屋公司制造的兩相發(fā)電機投入使用。

到1888年，俄國多布羅沃利斯基發(fā)明了三相交流制和效率更高的三相交流異步電動(dòng)機，三相交流輸電和應用的優(yōu)越性愈發(fā)凸顯出來(lái)。隨后，1891年，第一條三相交流高壓輸電線(xiàn)路投運。

最古老的西門(mén)子小型單相交流發(fā)電機

為什么會(huì )向三相發(fā)展呢？

大家知道，輸送電能最少要兩根導線(xiàn)形成回路，兩根導線(xiàn)輸送一個(gè)電流，這就是單相系統。在兩相系統中，兩條相線(xiàn)都需要一條零線(xiàn)構成回路，四根導線(xiàn)輸送兩個(gè)電流。而三相系統就牛了，由于三相中性點(diǎn)電位為零，所以最少三根導線(xiàn)就能輸送三個(gè)電流。所以采用三相交流電輸電成本最低。

最終，三相輸電系統在優(yōu)勝劣汰中脫穎而出，有了今天的穩固地位。

關(guān)于直流輸電還是交流輸電，還引發(fā)了一場(chǎng)“電流戰爭”，話(huà)說(shuō)這是一段特斯拉和愛(ài)迪生的恩怨情仇……扯遠了，想了解的可以點(diǎn)擊“交直流之爭”。

特斯拉&愛(ài)迪生

三相電有啥優(yōu)點(diǎn)？

三相供電系統具有很多優(yōu)點(diǎn)。

在發(fā)電方面?

相同材料的三相發(fā)電機，其容量比單相發(fā)電機大50%；

在傳輸方面?

輸送相同功率的情況下，三相輸電線(xiàn)比單相的節省金屬25%，電能損失較單相少。三相變壓器比單相的結構簡(jiǎn)單、節省材料，比較經(jīng)濟；

在用電方面?

三相對稱(chēng)電流會(huì )形成標準圓的旋轉磁場(chǎng)，瞬時(shí)轉矩恒定，使三相電動(dòng)機平穩轉動(dòng)。

那是不是相數越多就越好呢？

也不是。

對于現代科技來(lái)說(shuō)，能真正進(jìn)入生活被我們廣泛運用的，往往有著(zhù)相同的特性，比如：安全、穩定、可靠、經(jīng)濟。電力系統同樣也必須滿(mǎn)足這四點(diǎn)特性。

如果相數越多,發(fā)電、輸配電以及用電環(huán)節就會(huì )變得更加復雜，而且輸電線(xiàn)路根數要增加，發(fā)電機、變壓器、電動(dòng)機等設備也趨于復雜化，制造成本也會(huì )增加。就目前的技術(shù)而言，沒(méi)有發(fā)現其任何的突出優(yōu)勢。

更何況，不管是企業(yè)需要的產(chǎn)生異步電動(dòng)機旋轉磁場(chǎng)的動(dòng)力用電，還是普通照明或加熱用的家庭用電，三相系統已經(jīng)滿(mǎn)足了所有的用電需求，并且被廣泛使用，自然也就無(wú)人問(wèn)津多相系統的研究了。

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