交流电为什么最多只有三相

​​在日常生活中，我们常常能听到别人说“三相电”，但即便是如此“耳熟能详”的词，大多数人估计也是一知半解，云里雾里。

那今天咱们就来说说这“三相电”究竟是个什么鬼？

为啥是“三相电”，就不能是四相、五相、六相……呢？

三相电是啥？

大家在都见过这样的插座吧——

这种插座用到的是我们常见的220伏的家庭用电，也就是单相电。单相电只有一根相线，我们习惯于称这根相线为“火线”。

一根火线+一根零线，两根线就可以用到上图中的两孔插座。为了在漏电时保障人身安全，我们还会加一根地线，这样就有三根线，用到的便是上面的三孔插座。

有些人可能也见过这种四孔插座——

这种插座用到的就是我们今天要讲的三相电了。

三相电主要是工业用电，一般用在需要大功率的场合。

三相电有三根火线。这三根火线相位之间的夹角为120°。我们知道，一根火线和一根零线的相电压为220伏，所以三相电的线电压为380伏。

和单相电一样，三相供电也需要一根零线，组成三相四线。也可以加上地线，组成三相五线。

三相电通常可以用A、B、C或L1、L2、L3或U、V、W表示。一般来说，颜色分别为黄色、绿色、红色。

三相电的由来？

三相电，也称三相交流电。它是怎么来的呢？这要从交流电开始说起。

早在1831年，法拉第就已经发现了交流电的产生方法，但对于当时的人们来说，“电”都是个稀罕物，更别说交流电的应用了，所以交流电一直处于“襁褓”之中。

交流电之父：法拉第

直到人们发现电的用处，想让电走进千家万户服务生产生活，便开始研究输电技术。

1874年，俄国皮罗茨基建立了输送功率为4.5千瓦的直流输电线路，输电距离开始为50米，后来增加到1000米，人们开始探索直流输电技术。

后来发现电要传输更远的距离，而又要降低电流减少损耗，就必须提高电压。这样一来直流输电就受到了限制，于是人们把目光转向了交流电。

交流电天然具有电流变化的特点，从而可以通过变压器实现“电→磁→电”的变换，从大电流低电压变换成小电流高电压，于是开始一路开挂。

但是交流输电从一开始，也不是三相的。

史上第一台单相交流发电机，是1832年波利特·皮克西基于法拉第的原理发明的。1884年，单相交流变压器得到发展，随后单相交流系统应用于照明电路中。

同时两相系统（相位差90度）也有所发展，主要表现为西屋公司制造的两相发电机投入使用。

到1888年，俄国多布罗沃利斯基发明了三相交流制和效率更高的三相交流异步电动机，三相交流输电和应用的优越性愈发凸显出来。随后，1891年，第一条三相交流高压输电线路投运。

最古老的西门子小型单相交流发电机

为什么会向三相发展呢？

大家知道，输送电能最少要两根导线形成回路，两根导线输送一个电流，这就是单相系统。在两相系统中，两条相线都需要一条零线构成回路，四根导线输送两个电流。而三相系统就牛了，由于三相中性点电位为零，所以最少三根导线就能输送三个电流。所以采用三相交流电输电成本最低。

最终，三相输电系统在优胜劣汰中脱颖而出，有了今天的稳固地位。

关于直流输电还是交流输电，还引发了一场“电流战争”，话说这是一段特斯拉和爱迪生的恩怨情仇……扯远了，想了解的可以点击“交直流之争”。

特斯拉&爱迪生

三相电有啥优点？

三相供电系统具有很多优点。

在发电方面 

相同材料的三相发电机，其容量比单相发电机大50%；

在传输方面 

输送相同功率的情况下，三相输电线比单相的节省金属25%，电能损失较单相少。三相变压器比单相的结构简单、节省材料，比较经济；

在用电方面 

三相对称电流会形成标准圆的旋转磁场，瞬时转矩恒定，使三相电动机平稳转动。

那是不是相数越多就越好呢？

也不是。

对于现代科技来说，能真正进入生活被我们广泛运用的，往往有着相同的特性，比如：安全、稳定、可靠、经济。电力系统同样也必须满足这四点特性。

如果相数越多,发电、输配电以及用电环节就会变得更加复杂，而且输电线路根数要增加，发电机、变压器、电动机等设备也趋于复杂化，制造成本也会增加。就目前的技术而言，没有发现其任何的突出优势。

更何况，不管是企业需要的产生异步电动机旋转磁场的动力用电，还是普通照明或加热用的家庭用电，三相系统已经满足了所有的用电需求，并且被广泛使用，自然也就无人问津多相系统的研究了。

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