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它为什么能取代单相电路，成为电力系统的核心？我们又该如何理解三相电源、负载的连接方式，以及线电压、相电压、线电流、相电流之间的复杂关系？
这份笔记将带你从 “为什么是三相” 出发，系统梳理三相电路的基本概念、核心变量关系，再到电源侧 Y-Δ 等效变换的原理与应用，帮你搭建起清晰的知识框架，让复杂的三相电路变得直观易懂。
一、为什么会有三相电路，而不是直接使用单相电路？
在日常生活中，我们听的较多的概念是零线、火线、地线，比如常见的三头插座，其中最上端为地线，下方是一火线一零线。
那为什么会凭空出现三相电路的概念呢？其实是因为在发电厂中用到的是三相电机，三相电机在传输效率、传输平滑性、可靠性等方面有着很大的优势，逐渐成为现代电力系统的基础。
发电厂的发电机转子在磁场中旋转时，会切割三组互差 120° 的定子绕组，从而产生幅值相等、相位互差 120° 的三相交流电。这种天然的三相结构，让三相电路相比单相电路拥有不可替代的优势：
传输效率更高：在相同的输电条件下，三相电路输送的功率是单相的 3 倍，而导线材料的消耗却更少。这意味着在远距离输电时，三相系统能显著降低成本和能量损耗。
功率输出更平稳：单相交流电的瞬时功率会随时间波动，而三相交流电的瞬时功率之和是恒定的。这使得三相电机（如工业中的大型电机）运行时更加平稳，振动和噪音更小，特别适合驱动重型机械。
供电可靠性更强：三相系统中，即使某一相出现故障，另外两相仍可继续供电，大大提高了供电的连续性和可靠性。
关于发电机这部分可以暂时不同深入了解，在电机学的时候再详细学习。
当三相电被高压电线传输到目的地附近后，会有一个变电站承接高压电，并转换为低压220V有效值的交流电，不过此时仍然是三个相位的电源。于是通常还会按楼层、按单元号把三相电分别发给不同的用户，所以在用户的感官上一直使用的都是单相交流电。
二、三相电路、三相电源的基本概念
要真正掌握三相电路，首先要厘清定义和一些基本物理量（如线电压、相电压等），这是理解后续连接方式、计算方式的基础，也是区分单相与三相的核心依据。
（1）三相电源
所谓三相电源，就是由三个相位不同的电源组成的，在现代电力体系中主要以对称三相电源为主，即每个电源只有相位不同，而模值、频率、波形（通常为正弦）都完全相同的独立电源。
1.1 Y型与型电源
由于一共有三个独立源，所以连接方式可以分为Y型和型两种。
其中Y型连接有明确中性点N，俗称N为零线，ABC各自为一条火线；而连接中没有明确中性点，所以通常只能用在特定工业大型设备中，而家用电器无法使用型连接的电源。
（即使构造一个连接电源，使得：任意两点之间电源有效值都是220V，但三相交流电是随时间相位互差 120° 变化的，A、B 两相的电位都在实时波动（没有固定的 0V 参考），这会导致家电内部的整流、稳压电路无法正常工作，甚至因为电位漂移损坏元件。所以没有确切的零线，容易烧毁家用电器。）
而且最关键的一点是，我国的电力体系中，型电源只会供给大型工业设备，家庭走线都是引出的Y型电源的线。
其中，电源端Y型连接由于有火线、零线的区分，所以可以有两种有效值的引出法：连任意火线ABC和零线N=220V有效值；连任意火线之间为380V有效值的工业电压。
而型连接只有火线，所以只能引出380V有效值的工业电压，相当于Y型连接的第二种使用方法。
1.2相序
（2）三相负载
与三相电源的定义相同，三相负载通常也只考虑对称形式的，此时三段负载在模值、阻抗角方面均相同。
而既然电源侧有两种不同的接法，那么负载侧也一定有着对应的两种接法。
（3）由三相电源、三相电压组成的不同连接方式
由于各自有多种连接方式，所以在电源、负载组合到一起时也会有不同的连接方式。
注意，上图中可能有些编号关系是错误混乱的。正确的判断方式应当为：AB相对应A阻抗、BC相对应B阻抗、CA相对应C阻抗。而所谓的相就是该点两端连接的是哪相电源。
三、三相电路的基本变量及其关系 （1）基本变量的定义
我们主要讨论相电压、相电流、线电压、线电流的概念及其关系。
有一点容易混淆的，这里着重说明：与“相”相关的，既可以理解成电源上的变量；也可以理解成负载阻抗上的变量（因为每相电源只会给对应的负载输电，所以各相之间是独立、对称的电路，互不干扰）。而与“线”相关的，都是输电线上的变量。
（2）线电压、相电压的关系（电源侧）
下面所有分析都基于对称电压、对称负载的条件。
这里需要记住：Y型连接中，线电压为相电压的倍数关系---根号三倍。而连接中，线电压与相电压完全相等。
（3）线电流、相电流的关系（负载侧）
以下分析仍然是基于电源、负载阻抗完全对称的条件下得到的。
这里需要注意：连接中，线电流为相电流的根号三倍；而Y型连接中线电流和相电流则完全相等。
由于线电流与相电压互为对偶关系，所以他们的结论也是完全对偶的形式，可以从这点出发记忆。
（4）总结与分析 4.1 综合结论
上述两种情况是分析电压、电流的基本单元。但是细心的同学会发现，分析电压关系的时候是从电源侧出发的；而分析电流的时候是从负载处考虑的。但是由于排列组合，一共有5种电源-负载连接方式，那么到底以谁为主呢？
答案是两者都要考虑！比如一个电路是Y型电源、三角形负载。那么难道会综合上述两个特点吗？线电压为相电压的根号三倍，线电流也为相电流的根号三倍？
答案是：是的，在 “Y 型电源 + 型负载” 的组合中，这两个 “√3 倍” 的结论会同时生效，它们分别作用于电路的不同部分，互不冲突。
这种结论也适用于其他排列组合。
有时候题目中可能一条支路有多个负载，让你计算某一个特定负载的线电压、相电压，此时他们仍然满足根号三倍的关系。
4.2 “独立”的分析与讨论
在三相电路里，“独立” 的本质就是：这一相的电流，有没有自己专属的回路，不需要 “借道” 其他相。
四、对称三相电路的基本分析方法 （1）利用节点电压法得到的基本Y-Y连接结论
对称三相电路本质上仍然是正弦稳态电路，只不过由一个独立源增加为三个对称独立源，所有在正弦稳态部分可以使用的分析方法与结论在这里都仍然成立，只不过会多出一些特殊的分析方法。比如这里的Y-Y连接等电势结论。
这张图中在电路连接结构中，直接把N、N’点相连了，所以很明显能看出UNN'之间的电压为0。但是我们刚刚的分析是一个普适性、通用性的分析。所以以后就算遇到题目中没有导线连接N、N'两点，可以认为已经有虚拟导线连接了。因为他们俩的电位相同，既可以看做短路，又可以看做断路。
然后由于Y-变换，理论上而言所有的三相电路都可以化简为Y-Y连接方式，并利用等电位结论进行分析。这一点我们再后续文章中补充讲解。
（2）无内阻三相电源的Y-等效变换
前面我们在分析时候讨论过负载侧可以直接利用阻抗等效变换公式进行Y-变换。但是万一有时候需要把电源侧等效变换呢？
这里我们需要明白一个引理：负载端只能感受到相序、线电压。换句话说，无论你把电源侧如何变化，只要保证相序和线电压恒定不变，则负载完全不知道你做了变换，从而利用这个特点进行电源侧的Y-等效变换，从而简化分析过程。
等效变换的原理：上图是三相电路的基本结构，Y型连接的4线制本质仍然可以看做三相三线制的特殊情况，所以在负载端看来，只要左边三条线引入的电源是相同的（线电压相同），则可以进行等效变换（黑箱原理）。
由于Y型电源的线电压是相电压的根号3倍，而型电源的线电压和相电压完全相同，所以如果想要把Y型电源等效变换成型电源，则需要乘上根号3，并且相位偏移+30°；而型电源等效变换成Y型电源则是相反的过程，先除以根号3倍，再让相位偏移-30°。
