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8.1 : 三相电路

交流配电系统有三种类型:单相系统、两相系统和三相系统。单相电路常见于住宅环境,通常会采用双线系统来将单一的交流电源连接到各种负载。这些电路支持工作电压为 120 伏(V)和 240 伏的标准家用电器,例如电灯、电视机和微波炉。1895 年安装的尼亚加拉瀑布水电站是第一台两相发电机,是由尼古拉-特斯拉来进行设计的。两相供电系统不太常见,三相系统中通常会包含两个相位差为 90 度的电压源。

三相四线系统在工业应用中是最为普遍的。这种系统是由三个幅度和频率相同但彼此之间相位差为 120 度的交流电源组成的。这种系统中的负载可以连接成 Y 形(星形)配置或三角形(Δ 形)配置。

三相电路的优势在于其效率和稳定性。与单相系统相比,三相系统能够提供的电力脉动更小,从而能够实现更加平稳的电力传输并最大程度地减少振动——这对于感应电机等工业机械来说是至关重要的。另一个好处则是传输一定量的电能所需的导体材料将会更少,这会使得三相系统比单相系统更具成本效益。

在 Y 形连接的三相系统中,线电压和相电压与电流之间的关系如下:

Equation 1

Equation 2

同时对于Δ形连接系统来说:

Equation 3

Equation 4

这些公式表示了线间电压和电流与每相电压和电流之间的关系,这对于计算三相系统的总功率来说是至关重要的。可使用以下公式来计算 Y 型和 Δ 型连接的总功率:

Equation 5

其中的 ϕ 是功率因数角,这会对电力传输效率产生影响。

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Three phase CircuitsAC Power DistributionSingle phaseTwo phaseThree phase SystemsVoltage SourcesY ConfigurationDelta ConfigurationPower EfficiencyPower TransmissionIndustrial ApplicationsInduction MotorsConductor MaterialLine to line VoltagesPower Factor Angle

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