我們生活在電的世界,三相電的基本電工技術你知道嗎?

前言

本文是《淺談一些基本的電工技術》的第二篇，講的是三相電發電機原理、三相電接法、導體的正式名稱及其顏色標識和三相四線制。

三相電的廣泛應用

在電力系統中，三相電被廣泛地應用在發電、輸電和配電。它也是工業上常用的電源，可提供超過數千瓦或以上功率的電力。三相電被廣泛採用的原因有：技術條件、歷史因素和成本等。舉個不太恰當的類似例子，大多數汽車只有4個輪子，如果少於4個就會不安全，多於4個成本就會增加，造成不必要的浪費。有興趣的可以看看以下連結，這裡就不展開了。

1.為什麼交流電採用三相而不是四相或五相？三相四線制和三相三線制的區別？ - 知乎

2.為什麼交流電是三相的？很有趣的一個問題 - 知乎

三相發電機原理

以下的網頁描述了三相發電機的原理：

繞組

以上的網頁中有一段話：

以上的原理模型電機的轉子有2個磁極，定子有6個槽，實際的三相發電機定子鐵芯上有多個槽，其槽數為極數的3n倍（n=1,2,3, ……），稱為整數槽，還有不成整數關係的稱為分數槽。多個線圈按規律均勻嵌裝在槽中，組成三相繞組。

三相發動機的定子

水電站發電機定子繞組。因此，當你拆開發電機或電動機時，你會發現定子鐵芯上均勻分布著密密麻麻的線圈。

電感器：發電機的這些線圈有一個專門的術語（inductor）。

電感器也叫做線圈、扼流圈或電抗器，在中文裡，電感器一詞在口語上也會被簡稱為電感。安裝在變壓器、電動機和發電機中使用的較大電感，也稱繞組（Winding）。

電感元件

電感符號

根據《GB/T 4728.2-2005》，電感符號的標識號為S00583，如上圖所示。

三相電的接法。三相電有兩種基本接法：Y形（wye ）連接和Δ形（delta ）連接，或者叫做星型連接和三角形連接。

接線板（接線柱）常見導體的正式名稱

根據《GB/T 2900.71-2008》和《GB 7947-2010》，下面介紹幾個常見導體的正式名稱。

線導體（line conductor），正常運行時帶電並能用於輸電或配電的導體，但不是中性導體或中間導體。

上圖中的L1、L2和L3的正式名稱是線導體，中文簡稱是線1、線2和線3。以前，在交流系統和直流系統中，線導體又分為相導體和極導體，雖然這兩個概念已廢棄，但人們也習慣把L1、L2和L3叫做相線（相導體）。

中性導體：在三相電的Y形連接中，它的公共點是中性點，引出來的導線叫做中性線（neutral conductor，簡稱N）。

關於中性線的定義，很難用一句話講完，有興趣可以看我寫的《淺談中性線的定義和由來》，沒興趣就記住結論好了，繼續往下看。

保護導體和保護接地導體：保護導體（protective conductor，簡稱PE），為了安全目的，如電擊防護中設置的導體。

保護接地導體（protective grounding conductor），用於保護接地的保護導體。

註：在電氣裝置中，PE導體通常也被當做保護接地導體。

PEN導體（PEN conductor），俗稱PEN線，是保護接地中性導體，兼有保護接地導體和中性導體功能的導體。

簡單來說，就是把中性線接地之後再引出來就是PEN線了，如上圖所示。

三相四線制

把上面的圖總結一下，並把它們畫成規範的電路圖，如上圖所示。

根據《GB/T 16895.1-2008》的第9頁，這種載流導體的配置方式叫做「三相四線制」。「相「是指交流電的相位分類，例如單相電、二相電和三相電。「線「是指正常運行下的載流導體，即線導體、中性導體、PEN導體、PEL導體、中間導體或PEM導體。

PE導體只用於故障保護，在正常使用下不攜帶電流，所以PE導體不能叫做「線「。因此，上圖仍然是三相四線制，而不是三相五線制。

市電電壓：根據《GB/T 2900.50-2008》，介紹了線電壓和相電壓的定義。

1.線電壓（phase to phase voltage）

電路中的給定點上兩線[相]導體間的電壓。

2.相電壓（phase-to-neutral voltage）

交流電路的給定點上線[相]導體和中性導體之間的電壓。

根據《GB 50052-2009》的5.0.2條，低壓配電電壓宜採用220V/380V。220V/380V指的是低壓配電系統的標稱電壓，較低的數值（220V）是相電壓，較高的數值（380V）是線電壓。

換言之，中國規定，民用供電線路相線之間的電壓（即線電壓）為380V，相線和中性線之間的電壓（即相電壓）為220V，這裡的220V就是我們常說的市電電壓值。

三相四線制的使用

根據《GB 50052-2009》的7.0.1條，規範推薦了單相二線制、二相三線制、三相三線制和三相四線制。

在實際應用中，中國大陸民用供電使用三相電作為樓層或小區進線，多用Y形接法，線電壓為380V（近似值），需要中性線，一般也都有地線，即為三相四線制。而進戶線為單相線，即三相中的一相，對地或對中性線電壓均為220V（近似值）。

導體顏色標識

雖然《GB 50303-2002》已經廢止，但還有很多舊線路是用這一標準。《GB 7947-2010》保留了中性線（淡藍色）和PE線（綠-黃雙色）的顏色，值得一提的是，《GB 7947-2010》的全部技術內容為強制性，也就是必須嚴格按照本標準執行。