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為什么電力系統(tǒng)是三相？
三相交流電是與輸電技術的發(fā)展緊密相連的。
1873年維也納博覽會法國弗泰內(nèi)，使用2km的導線，把一臺用瓦斯發(fā)動機拖動的格蘭姆直流發(fā)電機，和一臺轉動水泵的電動機連接起來。
1874年，皮羅茨基建立了輸送功率為4.5kW的直流輸電線路，輸送距離一開始是50m，后來增加到1km。然后就開始向高壓輸電發(fā)展了。
一開始是直流輸電，但想要傳輸更遠的距離，就必須再提高電壓。在當時的條件下，直流輸電沒條件了：發(fā)電機電壓受限制、直流沒有變壓器等等。后來還發(fā)生過一場交流、直流輸電之爭。
可見，從交流輸電一開始，并不是三相的，呵呵。1832年，人們就發(fā)明了單相交流發(fā)電機。1876年、1884年、1885年，單相變壓器得到了發(fā)展。問題在于應用交流電驅動工作機械。
交流感應電動機的出現(xiàn)，與“旋轉磁場”這個研究緊密相連。1825年，1879年，1883年都是旋轉磁場發(fā)展的節(jié)點，1885年，弗拉利斯制成了臺兩相感應電動機；1888年他又提出了“利用交流電來產(chǎn)生電動旋轉”這一經(jīng)典論文。
1888年多布羅斯基發(fā)明了三相交流制和效率很高的三相異步電動機，交流輸電的*性體現(xiàn)出來了。1891年8月25日，條三相交流高壓輸電線投運，總長175km。發(fā)電機是230kVA，95V，變壓器是200kVA、95/15200，線路末端是兩座13800/112V降壓變電所。
說到優(yōu)點：與單相、兩相系統(tǒng)比，三相輸電系統(tǒng)效率比較高、用銅節(jié)?。蝗嚯姍C的性能、效率和材料利用比單相、兩相的好。
說為什么是三相的？上面已經(jīng)講了發(fā)展歷史。為什么不是四相的？因為三相的出現(xiàn)后，就把市場霸占了……各種理論全圍繞它進行。沒人搞四相的，呵呵。相數(shù)越多，就越復雜，從上面能看出來，主要的是應用。
為什么是三相？
是電力的輸送及使用過程中的技術合理性與節(jié)省設備投資的綜合平衡結果。
原因如下：
1.旋轉磁場：三相是交流電在不使用輔助設備能產(chǎn)生“穩(wěn)定旋轉磁場”的小相數(shù)，這點重要，有了旋轉磁場其它的事情就好理解了......。也許有人說了不對，電能質量監(jiān)測裝置，家用電器都用單相，沒有旋轉磁場小電機怎么會轉？其實家用電器是利用通過電容時電流相位超前的特性從單相電源分出來一相與原來的一相產(chǎn)生旋轉磁場，這點不符合上述條件吧？不使用輔助設備能產(chǎn)生“穩(wěn)定旋轉磁場”。
2.三相交流電相位互差120°，任意兩相之間的線壓相同，使其較之單相交流電有很多優(yōu)點，它在發(fā)電、輸配電以及電能轉換為機械能方面都有明顯的*性。例如：制造三相發(fā)電機、變壓器都較制造單相發(fā)電機、變壓器省材料，而且構造簡單、性能優(yōu)良。又如，用同樣材料所制造的三相電機，其容量比單相電機大50%，三相旋轉電機的瞬時功率是恒定的，其瞬時轉矩也是恒定的，運轉就比較平穩(wěn)；在輸送同樣功率的情況下，三相輸電線較單相輸電線，可節(jié)省有色金屬25%，而且電能損耗較單相輸電時少。
3.使用4相、5相、6相...不可以嗎？
當然可以。使用更多相時會使發(fā)電、輸配電及用電環(huán)節(jié)變得復雜，輸電線路根數(shù)要增加，發(fā)電機、變壓器、電動機等設備也趨于復雜化，增加制造成本；當然大容量設備假定使用四相交流電單從設備制造上也許會更合理，但電網(wǎng)就不同了。另外三相不平衡已經(jīng)引起很多問題了，相數(shù)多了會不會更困難。
3.類似的問題還有頻率為什么是50Hz或60Hz？這也是在考慮綜合成本的情況下確定的，頻率太低電力轉換成動力的效率就會太低，頻率太高，輸變電的損耗會增加以及遠程輸電的功率因數(shù)會下降，選擇50Hz、60Hz也是有其道。