了解三相電壓安排，以更好地了解驅動幾乎所有工業(yè)電機的系統(tǒng)以及為每個單相插座和照明系統(tǒng)供電的較小分支電路。

工業(yè)控制系統(tǒng)幾乎總是由三相主電壓服務供電。由于與高壓柜相關的危險，這種三相電源通常不太了解。系統(tǒng)的一些基本知識可以幫助了解為什么存在某些設備，以及為什么會遇到某些故障。

幾乎所有工業(yè)設施以及許多小商店甚至車庫的主要電源都是常見的三相電壓電源。許多電壓水平可能非常危險，因此大多數(shù)關鍵組件都通過嚴格的弧閃控制固定在機柜內。由于這個概念已經(jīng)有些令人困惑，當隱藏在外殼后面時，三相電壓的奧秘似乎更加深奧。

無論如何，了解這些系統(tǒng)至關重要，因為它們驅動幾乎所有工業(yè)電機，并且較小的分支電路為每個單相插座和照明系統(tǒng)供電。

三相電力安排

有幾種不同的安排可以讓三相電進入設施服務。最常見的是，這是一個采用 Wye 排列的 480V 系統(tǒng)。由于每個系統(tǒng)的線圈的特征排列，Wye 一詞與 Delta 形成對比。

圖 2. 基本 Y 形 （Y） 排列。

小型設施（例如家庭商店或商業(yè)建筑）的典型三相服務是 208V Wye 布置系統(tǒng)。

另一種安排是Delta系統(tǒng)。

圖 3. 基本 Delta （Δ） 排列。

兩個系統(tǒng)之間的一個特征差異是典型的 Delta 不包括中性線（除了一些更罕見的系統(tǒng)），因此相間的電壓不是自然的單相源。

另一方面，四線星形系統(tǒng)包括一根中性線，因此從每相到中性線的電壓提供了一個較低電壓的單相電源。這實際上是配備 208V Wye 系統(tǒng)的設施中 120V 分支電路的來源。

3-Phase Even 是什么意思？

無論系統(tǒng)是直流還是交流，電壓只是電路中兩個充電點之間的勢能。在電源中，這是在 + 和 - 端子之間驅動能量的潛力，而在負載設備中，這是在 + 和 - 端子之間驅動電流所需的能量。

在直流系統(tǒng)中，電壓固定在恒定的直流水平。然而，在交流電中，交替是電壓的快速循環(huán)變化。由于它是一個循環(huán)，因此術語“相位”用于指代相對于中性線不斷變化的線路。

在單相或三相交流系統(tǒng)中，能量差將驅動電流從線路到零線或從零線到線路，每秒切換 60 次（60 Hz，有時 50 Hz）。在三相系統(tǒng)中，有三根線，只有一根中性線。每條線 （L） 將交替地向和從中性線 （N） 推拉電流，但不是同時。

每個 L 電壓的時間正好是從其之前的 L 延遲的完整周期的 1/3，這被稱為正好 120° 的“相位差”。雖然一根 L 線可能正試圖將電流驅動到 N 端，但另外兩根 L 線可能正朝著相反的方向驅動。這一事實的主要內容是，在任何給定時間，至少兩根電線總會有一個（非零）電壓，并且總會有至少一個正向電壓和一個反向電壓。

圖 4. 三相電力流的動畫。圖片由比爾 C提供。［ CC BY-SA 3.0 ］

與該系統(tǒng)相比，單相電壓每個周期總是有兩次零伏點。這導致電機的不平衡開關驅動。另一個缺點是，根據(jù)電機“開啟”的時間，它可能會開始向任一方向驅動，除非人為插入相位延遲。三相自然提供了這種延遲。非常適合電機。

為什么三相是電機的理想選擇？

至少使用三相非常適合電機。轉子周圍的線圈布置允許每個相位首先以正極性驅動，然后以負極性驅動，以吸引和排斥轉子內的磁鐵。在三相相互偏移的情況下，當一條線路電流達到其峰值時，下一條線路達到峰值可能是順時針方向的 1/3，也可能是前一個線圈逆時針方向的 1/3。

以這種方式，可以非常小心地控制旋轉方向。如果我們希望反轉旋轉方向，則可以互換后兩組線路導線，并且峰值電流的順序將反轉。

在單相系統(tǒng)中，只有一個電流存在，盡管它在轉子的兩側均等分配。當電機打開時，電流的確切幅度以及最后一次停止時的轉子位置都將決定旋轉方向。為了使其成為可預測的操作，啟動電容器用于確定初始旋轉方向，然后在達到一定速度時用離心開關關閉。

如果存在兩相系統(tǒng)，它不會比一相具有任何優(yōu)勢，除了兩相將具有相等但相反的極性。在沒有外部相移分量的情況下，電機方向仍會受到隨機方向的拉動。

那么為什么不是五相或更多呢？

如果使用這樣的東西，五相電壓可能比三相電壓更具優(yōu)勢。通過每一相傳遞的電流會稍微小一些，施加到驅動磁場的電機上的電流會提供更平滑的性能。

但是，每個額外階段的后續(xù)收益都小于之前的收益。也就是說，增加基礎設施以再提供兩條相線將花費額外的大量資金。但是接下來的兩個階段的額外好處將遠遠少于從一相到三相系統(tǒng)的原始兩個階段。通常認為三相是多相的好處與最低的合理基礎設施成本之間的最佳平衡。