为什么交流电采用三相而不是四相或五相？三相四线制和三相三线制的区别？

有关回应 · 2021-5-14 20:54:25

为什么交流电采用三相而不是四相或五相？

答案很简单，因为发电机是三相的。

历史发展是这样的：1832年，人们就发明了单相交流发电机，1885年，发明两相交流电动机，很快，人们发现，三相才是王道。

那发电机为什么是三相？那我们回到18xx年，如果让我们来设计发电机，我们会考虑什么？（假设大家都有基本的高中物理知识，知道发电机的核心原件就是一个矩形导体框切割磁力线从而产生电流，在一个圆周上放N个矩形框就是N相），我的考虑点有：
1.发电机中的空间利用率                                              （N越大越好）
2.发电机中的同样材料（都是金灿灿的铜啊！）的发电效率（N越大越好）
3.发电机中的每个相位之间的稳定性和波动性。             （N越大越好）
4.输电线所需要的材料。                                              （N越小越好）
5.发电，输电，用电等一系列环节的设备复杂程度。       （N越小越好）

太大也好，太小也不好，怎么办？人类最终发现，三相就是最好的平衡点，类似C cup

三相四线制和三相三线制的区别？
一般实际应用只有三相四线制（不算地线，算上地线叫三相五线制），不会用三相三线制。

三相四线制除了三根火线之外，第四根叫中线（注意：单相才有零线的，三相的没有），中线起到保证负载相电压时称不变的作用。

如果三相电路中的每一根所接的负载都相同，每一时刻流过中线的电流之和为零，把中线去掉，用三相三线制供电是可以的。但这是很理想的情况，实际上多个单相负载接到三相电路中构成的三相负载不可能完全对称。在这种情况下中线显得特别重要，不是可有可无。

若是在负载不对称的情况下又没有中线，就形成不对称负载的三相三线制供电。由于负载阻抗的不对称，相电流也不对称，负载相电压也自然不能对称。有的相电压可能超过负载的额定电压，负载可能被损坏（该相的灯泡过亮烧毁）；有的相电压可能低些，负载不能正常工作（灯泡暗淡无光）。随着开灯、关灯等原因引起各相负载阻抗的变化。相电流和相电压都随之而变化，灯光忽暗忽亮，其他用电器也不能正常工作，甚至被损坏。所以必须有中线，也就是三相四线制。

有关回应 · 2021-5-14 20:54:26

开始是单相的，也有人做双相的。
1888年俄国的多布罗斯基发明了三相交流制和效率很高的交流异步电机，推出后发现这玩意儿效率高，成本低，功率大，构造简单，稳定性好，大量减少了铜的用量，迅速占领市场。赚钱多有木有！
3相是不使用辅助设备能产生稳定旋转磁场的最小相数，如果用4、5、6也可以，360能整除的自然数都可以，当然越多越好，但多一相就得多根线，变压器就要多套铁芯，变电站就要多一套断路器，调度就要多一套监控，贵啊！既然3相能产生旋转稳定磁场，而且也已经普及了，而且效率还高，还便宜！那就都用吧。
同样50Hz和60Hz的确定也是成本使然。

话说过来，正是相数的关系，使得直流输电又重新回到了人们的视野（当然也有其他原因，相数无疑是最重要的一个）。

有关回应 · 2021-5-14 20:54:27

简单来说，采用三相是和成本直接相关的，相数越多，电力生产和运输的成本越高，但如果采用两相的话，为保证两相稳定运行的成本也很高，于是乎，现在实际使用中的“交流电”都是三相的。

至于三相三线还是三相四线，也是和成本相关的，在远距离送电时，少一相的导线，节约的将是非常多的投资，所以，在高电压等级（国内110kV及以上的电网）输电时，采用的是三相送电，电网是结成“星形”，在输、受电端的变电站主变处中心点接地，形成三相四线的星形接线方式。

而在配电网架中，考虑的是用户用电的稳定与可靠，因此在完成输电任务后，中性点就消失了，成为了三相三角形接线，这样的接线方式，能保证电源的非正常情况运行时，依然可以向用户供电，为了保证用户用电的电压不会因为短路、断路等情况下中断，所以在0.4kV的配电变压器侧又把中性点给引出来了，形成三相四线的结构。

至于三相五线，实际只是在用户末端再一次将中性点接地，以避免用户电压，特别是中性点电压由于长距离输送导致的电压偏移，避免人身触电的发生。

有关回应 · 2021-5-14 20:54:28

因为三相是能够产生旋转磁场的最小相数

有关回应 · 2021-5-14 20:54:29

为什么交流电采用三相而不是四相或五相
我们知道，电做功是因为电流流过了电器设备，而电流是需要形成回路的。也就是说电流是从电源一端流出经过电器后回到电源侧的。
最早的电能是直流电的，电流从电源的正极流出，经过用电器后流回电源的负极。输电线路是两根导线，一根正极，一根负极。两根导线只输送了一个电流。
到了两相交流电也同样是这样，电流从一根导线流过去，从另一根导线流回来。两根导线输送一个电流。
到了三相交流电却不同了。因为三相交流电之间相位差为120度，对称的三相交流电合成为零。这样三根导线就可以输送三个电流，而不用考虑它流回电源的问题。所以三相交流电是运行成本最低的相数。

为什么交流电采用三相而不是四相或五相？三相四线制和三相三线制的区别？

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