电工技术看似简单，但要精通却也不容易，我写电工技术的相关文章并非要包罗万象，而是要为后面写“接地”做铺垫，顺便也多懂一些电工常识。本文是《浅谈一些基本的电工技术》的第一篇，讲的是发电机的原理、交流电及其相位分类。

发电机原理

发电机结构

发电机结构简图

在一个由导体构成的闭合回路线圈内，用磁铁在内旋转就会产生电流，这就是发电机的原理。当然，上图只是一个简图，实物比这要复杂得多，请看下图。

单元发电机

单元发电机

单元发电机（Elementary generator）由电枢、磁极片、滑环、电刷和负载组成。

中学物理告诉我们，根据电磁感应原理，电枢通过旋转切割磁感线而产生电流。

交流电定义

交流电（绿色曲线）；横轴是时间（t），竖轴是电流（i）或电压（）。

当电枢以恒定的速度旋转时，线圈中产生的电压或电流与时间的关系如上图绿色曲线所示。

像这种周期性地反转方向的电流叫做“交流电”。

交流电和直流电的区别

现在发电、输电和配电通常都是用交流电，家用电也属于交流电，而干电池产生的电流是直流电。

关于交流电和直流电的本质区别或历史演变，网上有大把资料，我们这里不展开，只要知道以上结论就好了。

◇交流输出与电枢转动的关系

电枢在0度

电枢在90度

电枢在180度

电枢在270度

电枢在360度

交流电相位分类

相位（Phase）

相位的解释图

相位（Phase）是一个时间点（瞬时）在一个波形周期中的位置，简称“相”。单相电

单相电的电压图

在上图中的任意一个时间点上，有且仅有一个点与之对应，也就是只有“一个相位”。

这样的交流电我们把它叫做“单相交流电”，简称“单相电”。当电枢匀速旋转一圈时，它产生一个“单相交流电”周期。

二相电

二相交流发电机的简化图

类似地，在单元发电机的基础上增加一个电枢，与原来的电枢成90°夹角， 当电枢以恒定的速度旋转时，线圈中就会产生两股交流电。

二相电的电压图

在上图中的任意一个时间点上，有两个点与之对应，也就是一个时间点有“两个相位”。

这样的交流电我们把它叫做“二相交流电”，简称“二相电”。

注：尽管有重合的点，但是绝大部分时间点都有两个相位。

三相电

三相交流发电机的简化图

再进一步，在二相发电机的基础上增加一个电枢，三个电枢依次成120°夹角， 当电枢以恒定的速度旋转时，线圈中就会产生三股交流电。

三相电的电压图

在上图中的任意一个时间点上，有三个点与之对应，也就是一个时间点有“三个相位”。

这样的交流电我们把它叫做“三相交流电”，简称“三相电”。

注：尽管有重合的点，但是绝大部分时间点都有三个相位。

多相系统（Polyphase system）

说完单相电、二相电和三相电，我们很自然地就想到，如果在三相电发电机上增加一个电枢，是不是就变成四相电了？

我在查询资料时，没见过有四相电的说法，大概是不实用，人们就不去研究了。实际上，人们把三相或以上的交流电系统统称为“多相系统”。

多相系统（Polyphase system）有三个或三个以上通电的导电体，在每个导体的电压波之间携带一个确定的相位角的交流电；例如上面提到的三相电压的相位角是120°。