三相交流電是與輸電技術(shù)的發(fā)展緊密相連的。

1873年維也納博覽會(huì)法國(guó)弗泰內(nèi)，使用2km的導(dǎo)線，把一臺(tái)用瓦斯發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的格蘭姆直流發(fā)電機(jī)，和一臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)水泵的電動(dòng)機(jī)連接起來(lái)。

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(kāi)始是50m，后來(lái)增加到1km。然后就開(kāi)始向高壓輸電發(fā)展了。

一開(kāi)始是直流輸電，但想要傳輸更遠(yuǎn)的距離，就必須再提高電壓。在當(dāng)時(shí)的條件下，直流輸電沒(méi)條件了：發(fā)電機(jī)電壓受限制、直流沒(méi)有變壓器等等。后來(lái)還發(fā)生過(guò)一場(chǎng)交流、直流輸電之爭(zhēng)。

可見(jiàn)，從交流輸電一開(kāi)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(jī)。1876年、1884年、1885年，單相變壓器得到了發(fā)展。問(wèn)題在于應(yīng)用交流電驅(qū)動(dòng)工作機(jī)械。

交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，與“旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)”這個(gè)研究緊密相連。1825年，1879年，1883年都是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)展的節(jié)點(diǎn)，1885年，弗拉利斯制成了臺(tái)兩相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；1888年他又提出了“利用交流電來(lái)產(chǎn)生電動(dòng)旋轉(zhuǎn)”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(dòng)機(jī)，交流輸電的*性體現(xiàn)出來(lái)了。1891年8月25日，條三相交流高壓輸電線投運(yùn)，總長(zhǎng)175km。發(fā)電機(jī)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(shuō)到優(yōu)點(diǎn)：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)??；三相電機(jī)的性能、效率和材料利用比單相、兩相的好。

說(shuō)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?yàn)槿嗟某霈F(xiàn)后，就把市場(chǎng)霸占了……各種理論全圍繞它進(jìn)行。沒(méi)人搞四相的，呵呵。相數(shù)越多，就越復(fù)雜，從上面能看出來(lái)，主要的是應(yīng)用。

為什么是三相？

是電力的輸送及使用過(guò)程中的技術(shù)合理性與節(jié)省設(shè)備投資的綜合平衡結(jié)果。

原因如下：

1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：三相是交流電在不使用輔助設(shè)備能產(chǎn)生“穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)”的小相數(shù)，這點(diǎn)重要，有了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)其它的事情就好理解了......。也許有人說(shuō)了不對(duì)，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，家用電器都用單相，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)小電機(jī)怎么會(huì)轉(zhuǎn)？其實(shí)家用電器是利用通過(guò)電容時(shí)電流相位超前的特性從單相電源分出來(lái)一相與原來(lái)的一相產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這點(diǎn)不符合上述條件吧？不使用輔助設(shè)備能產(chǎn)生“穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)”。

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(diǎn)，它在發(fā)電、輸配電以及電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能方面都有明顯的*性。例如：制造三相發(fā)電機(jī)、變壓器都較制造單相發(fā)電機(jī)、變壓器省材料，而且構(gòu)造簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良。又如，用同樣材料所制造的三相電機(jī)，其容量比單相電機(jī)大50%，三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)的瞬時(shí)功率是恒定的，其瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩也是恒定的，運(yùn)轉(zhuǎn)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(shí)少。

3.使用4相、5相、6相...不可以嗎？

當(dāng)然可以。使用更多相時(shí)會(huì)使發(fā)電、輸配電及用電環(huán)節(jié)變得復(fù)雜，輸電線路根數(shù)要增加，發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備也趨于復(fù)雜化，增加制造成本；當(dāng)然大容量設(shè)備假定使用四相交流電單從設(shè)備制造上也許會(huì)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(wèn)題了，相數(shù)多了會(huì)不會(huì)更困難。

3.類似的問(wèn)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(zhuǎn)換成動(dòng)力的效率就會(huì)太低，頻率太高，輸變電的損耗會(huì)增加以及遠(yuǎn)程輸電的功率因數(shù)會(huì)下降，選擇50Hz、60Hz也是有其道。