ทำไมต้องใช้พลังงานสามเฟส ทำไมไม่เพิ่มจำนวนเฟส


44

มีเหตุผลนอกเหนือจากเหตุผลทางประวัติศาสตร์แล้วว่าสามเฟสนั้นได้กลายเป็นจำนวนเฟสที่โดดเด่นหรือไม่?

ฉันตระหนักถึงข้อได้เปรียบเมื่อเทียบกับหนึ่งเฟสและสองเฟสนั่นคือปริมาณตัวนำที่ต้องการลดลงและมอเตอร์นั้นสามารถให้แรงบิดเมื่อหยุดทำงาน (และจังหวะน้อยลง)

นี่เป็นเพียงเพราะผลตอบแทนลดลงเพียงเล็กน้อยเพิ่มความเรียบในการประยุกต์ใช้แรงบิดที่ค่าใช้จ่ายของความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้น (จำนวนสายที่เพิ่มขึ้น (แม้จะมีขนาดเล็กกว่า CSA))

เพื่อให้ชัดเจนขั้นตอนทั้งหมดจะถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกันนั่นคือห้าขั้นตอนคั่นด้วย 72 องศา


2
คล้ายกันมาก (!) ที่คล้ายคลึงกัน: electronics.stackexchange.com/q/12851/930
zebonaut

8
@zebonaut: ใช่พวกเขาทั้งสองพูดคุยเกี่ยวกับสามเฟส แต่ที่นี่ที่คล้ายกันหยุด kinda ...
PlasmaHH

1
@PlasmaHH ยอมรับว่าคำถามนั้นมีวิธีที่แตกต่างกัน แต่คำอธิบายมุ่งหน้าไปในทิศทางเดียวกัน: สามขั้นตอนโดยมีระยะห่างเท่า ๆ กันในมุม 360 องศาเป็นระบบพื้นฐานที่เป็นไปได้มากที่สุด อย่าเข้าใจฉันผิด: ฉันไม่อยากจะพูดว่า "ซ้ำ!" สิ่งที่ฉันอยากจะพูดคือ "สิ่งที่ควรค่าแก่การอ่านนั่น!"
zebonaut

2
นั่นคือพื้นฐานของคำถามนี้ฉันบอกว่าฉันรู้ว่าทำไมเราถึงใช้ 3 เฟสในระยะที่น้อยกว่า 3 เฟส ฉันต้องการเหตุผลที่ไม่ได้ใช้มากขึ้น
Hugoagogo

1
สามขั้นตอนคือจำนวนขั้นต่ำที่คุณสามารถทำได้โดยไม่ต้องมีจุด "ตาย" ในวงจร
Hot Licks

คำตอบ:


35

นอกจากคำตอบของพลาสม่าเอชเอชแล้วอุตสาหกรรมใช้พลังงานเกือบสามเฟสโดยเฉพาะเนื่องจากมอเตอร์เหนี่ยวนำต้องการแหล่งจ่ายไฟอย่างน้อยสามเฟสในการเริ่มต้นและทำงานในทิศทางที่เป็นที่รู้จัก มอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียวต้องการลูกเล่นที่สูญเสียไม่น่าเชื่อถือและมีราคาแพงในการทำเช่นเดียวกัน (ขดลวดพิเศษ, ขดลวดสูญเสีย, สวิทช์ที่ไวต่อความเร็ว, ตัวเก็บประจุ ฯลฯ )

กริดซัพพลายขึ้นอยู่กับสามเฟสเนื่องจากมันมีประสิทธิภาพมากที่สุดในแง่ของการสร้างและการส่งมอบ ตัวอย่างเช่นการใช้กริด 9 เฟสจะต้องใช้สาย 9 เส้นสำหรับกริดการกระจายทั้งหมดซึ่งไม่คุ้มค่า

มอเตอร์ลำดับสูงที่กล่าวถึงไม่ใช้เฟสที่สร้างบรรทัด มอเตอร์สเต็ปเปอร์ใช้เฟสมากขึ้นสำหรับการควบคุมที่ละเอียดยิ่งขึ้น เรียงลำดับโพลีเฟสเฟสสูงมักถูกออกแบบด้วย 'เฟส' มากขึ้นเพื่อลดการกระเพื่อม แต่เฟสถูกสร้างขึ้นในพื้นที่โดยการเปลี่ยนเฟสอินพุตบรรทัดด้วยวิธีการบางอย่างไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยน LC โดยตรงหรือโดยใช้ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามอเตอร์


3
Re วงจรเรียงกระแสที่มีเฟสจำนวนมาก - สำหรับอุปกรณ์ขนาดใหญ่ (2,280 กิโลวัตต์รอก) ฉันเคยเห็นขั้นตอนส่วนใหญ่มาจากหม้อแปลงแบบหลายขดซึ่งมีประสิทธิภาพมาก การใช้หม้อแปลงไฟฟ้าเดลต้าเดลตาสตาร์ (Dd0y5) จะเปลี่ยนสามเฟสเป็นหกเฟส ส่วนใหญ่เวลาที่ฉันเห็นชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามอเตอร์มันจะเปลี่ยน AC เป็น DC
Li-aung Yip

1
สิ่งเหล่านี้เป็นหม้อแปลงทั่วไปสำหรับป้อน VFD ขนาดใหญ่ที่มีความสามารถในการสร้างใหม่ สำหรับความสามารถในการฟื้นฟูแม้ว่าจะมีการพันขดลวดหนึ่งโดยทั่วไปให้ประมาณ 5% ก้าวขึ้นไปยังบรรทัดที่เข้ามาเพื่ออนุญาตให้ทิ้งพลังงานส่วนเกิน
R Drast

2
คำสั่งแรกของคุณไม่ถูกต้อง ห่างกัน 2 เฟส 90 องศาสามารถวิ่งมอเตอร์ไปในทิศทางที่คาดเดาได้และมีกำลังคงที่ กำลังสองเฟสกำลังสองนั้นไม่ได้มีประสิทธิภาพในการสร้างน้อย แน่นอนว่ามีเหตุผลอื่นที่ใช้กำลังแบบ 3 เฟส แต่คำตอบของคุณพลาดจุดเหล่านั้น
Olin Lathrop

1
ขอบคุณฉันตัดสินใจเกี่ยวกับคำตอบนี้ตามที่อธิบายไว้ด้วยเหตุผลที่เป็นไปได้หลายประการ นอกจากนี้ @Court Ammons คำตอบทำให้ฉันรู้ว่าในทางคณิตศาสตร์ไม่มีการปรับปรุงความเรียบของมอเตอร์ 3 เป็นกรณีที่เหมาะสมที่สุดแล้ว ( wolframalpha.com/input/ … )
Hugoagogo

23

เมื่อคุณมีการกระจายพลังงานเฟสเดียวคุณต้องหนึ่งเฟสและหนึ่งคืนซึ่งทั้งสองจะมีกระแสเดียวกัน

หากตอนนี้คุณใช้กำลังสามเฟสแบบสมมาตรแทนคุณจะใช้สามเฟสกับหนึ่งในสามของความสามารถในการบรรทุกปัจจุบันและคุณสามารถกำจัดความเป็นกลางได้ เพียงแค่ช่วยประหยัดเงินในทองแดง หากคุณเพิ่มเฟสมากขึ้นคุณจะไม่สามารถบันทึกทองแดงได้อีก แต่เพิ่มความซับซ้อนเท่านั้น

หากคุณมีกำลังสามเฟสแบบอสมมาตรคุณจะไม่สามารถกำจัดความเป็นกลางได้ แต่ไม่จำเป็นต้องจัดการกระแสรวมทั้งหมดของเฟสทั้งสามในทางกลับกัน อีกทองแดงบางอย่างที่บันทึกไว้ การเพิ่มเฟสเพิ่มเติมแม้ว่าจะไม่ลดทองแดงที่จำเป็นสำหรับการเป็นกลางมาก

ใช่แล้วในตอนท้ายมันมีค่าใช้จ่ายมากขึ้นสำหรับแทบจะไม่ได้รับในแอปพลิเคชันเฉลี่ย ดังนั้นคุณจะพบมากกว่าสามขั้นตอนสำหรับสิ่งที่พิเศษมาก


คุณช่วยแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับแอปพลิเคชันพิเศษเหล่านี้ได้
ไหม

4
@Hugoagogo: ฉันได้เห็น 5 เฟสมอเตอร์ stepper และ 12 ขั้นตอนสำหรับการใช้พลังงานสูง DC แก้ไขแล้วมีการทดลองทางประวัติศาสตร์ที่อาจจะยังคงอยู่ในสายพันธุ์อื่น ๆ ...
PlasmaHH

1
ใช่ แต่ 3 ขั้นตอนจะมีแรงดันไฟฟ้า 400 V ระหว่างสายไม่ใช่ 230 สายเดียว 100 A จะส่ง 40kW ด้วยแรงดันนั้น
Dmitry Grigoryev

1
@PlasmaHH ทำไมแรงดันไฟฟ้าถึงพื้นถึงมีความสำคัญถ้ามันไม่มีกระแสใด ๆ คุณสามารถเห็นบรรทัดหนึ่งเฟสเป็นสองเฟสโดยมีแรงดันไฟฟ้าครึ่งเฟสสู่พื้นดินหากคุณต้องการ ในกรณีนั้นสาย 230V * 100 A จะถ่ายโอน 46kW ด้วยสองบรรทัด
Dmitry Grigoryev

1
@DmitryGrigoryev: เนื่องจาก GND เป็นจุดที่สะดวกและ (เกือบ) โดยพลการในทุก ๆ วงจรที่เราใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการคำนวณอย่างง่าย ในกรณีที่สมมาตรคุณสามารถเรียกเฟสใด ๆ ของ GND แล้วคำนวณได้ แต่เนื่องจากแรงดันและกระแสไม่อยู่ในเฟสด้วยเส้นส่งผ่านตัวต้านทานในการกำหนดค่าเดลต้าทำให้การคำนวณยากขึ้นดังนั้นเราค่อนข้างมอง ที่ค่า rms ของสายการส่งมอบทั้งหมดอ้างอิงถึงจุดร่วม
PlasmaHH

18

สามคือจำนวนขั้นต่ำที่สุดที่เว้นระยะเท่ากันรอบวงกลมและสามารถใช้สร้างสนามแม่เหล็กหมุนในทิศทางที่กำหนด

ขั้นตอนเพิ่มเติมใด ๆ เพียงแค่ต้องใช้สายไฟมากขึ้นและขดลวดเพิ่มเติมในมอเตอร์เหนี่ยวนำ

สองเฟสสามารถตั้งค่าสนามแม่เหล็กหมุนได้หากอยู่ห่างกัน 90 องศา ("การสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส ") เทคนิคการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสเช่นrun capacitorsนั้นใช้กับมอเตอร์เหนี่ยวนำที่ใช้พลังงานเฟสเดียว

พลังงานสองเฟสปรากฎว่าไม่มีข้อได้เปรียบ มอเตอร์ทำงานได้อย่างราบรื่นมากขึ้นในสามขั้นตอนและสองเฟสที่สมดุลต้องใช้ตัวนำสี่ตัวในขณะที่สามเฟสต้องการเพียงสาม กล่าวคือเราสามารถเชื่อมโยงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสกับมอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสโดยใช้สายสามเส้น สามสายสองเฟสเป็นไปได้ แต่จะไม่สมดุล ตัวนำสองคนจะดำเนินการเฟสและตัวนำที่สามทำหน้าที่เป็นกลาง ซึ่งหมายความว่าสายหนึ่งจะต้องจัดการกับกระแสมากขึ้นเนื่องจากมันจะทำหน้าที่เป็นผลตอบแทนสำหรับอีกสองสาย ตัวนำทั้งสามภายใต้สามเฟสล้วนมีกระแสเท่ากัน: พวกมันมีความสมดุล

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ทั้งหมดสามขั้นตอนจึงเป็นสิ่งที่ดีที่สุด หากมีการระบุว่าไฟฟ้าใช้สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำมากกว่าสามเฟสจะสิ้นเปลืองและน้อยกว่าสามขั้น

อย่างไรก็ตามมีการใช้ระบบสองเฟสเช่นเดียวกับระบบขั้นตอนการสั่งซื้อที่สูงขึ้นเช่นหกและสิบสองเฟสยังคงเป็นเพราะพวกเขามีข้อได้เปรียบพิเศษบางอย่าง


1
โดยระบบสองเฟสคุณหมายถึงการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมหรือคุณกำลังอ้างถึงการเดินสายแยกเฟสของสหรัฐด้วยสายไฟป้องกันเฟสสองเส้นและมีความเป็นกลางระหว่างกันหรือไม่?
supercat

1
@supercat Quadrature ฉันมีความแตกต่างแบบแยกส่วน / สองเฟสในบางจุด เดาฉันไม่ได้บันทึกการแก้ไข!
Kaz

15

นอกเหนือจากคำตอบอื่น ๆ :

วัตถุประสงค์หลักคือการมีอย่างน้อยสามขั้นตอนช่วยให้มอเตอร์ของคุณเริ่มต้นในทิศทางที่คาดหวัง สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำหนึ่งเฟสการแก้ไขปัญหาบางอย่างเป็นสิ่งที่จำเป็น (เช่นการเดินสายไฟเพิ่มเติมด้วยตัวเก็บประจุที่ใช้ในระหว่างการเริ่มต้นทำงาน) มีการอธิบายอย่างถูกต้องในคำตอบก่อนหน้า

ทำไมไม่มากไปกว่านี้? เพียง - ไม่จำเป็นและสร้างต้นทุน ไม่เพียง แต่ปัญหาของสายไฟ (เช่นการใช้ทองแดง, ฉนวน) แต่ยังรวมถึงปัญหาการก่อสร้าง คุณนึกภาพหอคอยสำหรับเส้นค่าใช้จ่ายที่มีเก้าเฟสได้หรือไม่ บางทีคุณสามารถทำได้ - บางครั้งเราสามารถพบหอคอยที่มีเส้น 3 เฟสสองเส้นหรือมากกว่านั้น:

หอคอยที่มี 4 OHL

(รูปจาก Wikipedia)

ปัญหาหลักของที่นี่คือการรักษาระยะห่างของฉนวนที่เหมาะสมระหว่างตัวนำและตัวนำและพื้นดิน (หรือโครงสร้างหอคอย) ซึ่งต้องใช้วัสดุจำนวนมาก

นอกจากนี้หากคุณมีเฟสมากกว่าโอกาสของความล้มเหลวก็จะสูงขึ้น แน่นอนในกรณีนี้ (พูด - ตัวนำที่เสีย) ความไม่สมดุลทั้งหมดจะลดลง แต่ความเสี่ยงของความจำเป็นในการปิดสายทั้งหมดจะสูงขึ้น

การสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับเฟสเพิ่มเติมนั้นซับซ้อนเช่นกัน โดยปกติแล้ว hydrogenerators ด้วยความเร็วขนาดเล็กมีหลายคู่ขั้วดังนั้นมันก็โอเคที่จะไม่ให้ 24 คู่ขั้ว แต่หนึ่งหรือสอง (ตัวอย่างเช่นสำหรับ 12 ขั้นตอน) แต่มันมีความซับซ้อนสำหรับหน่วยกังหันความร้อน - กังหัน มักจะมีหนึ่งขั้วคู่บางครั้งสอง สิ่งนี้นำไปสู่ความเร็ว 3000 rpm (สำหรับเครือข่าย 50 Hz) มีความจำเป็นที่สเตเตอร์จะได้รับพลังงานจากเครื่องที่มีความเสี่ยงต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ดังนั้นเฟสที่น้อยลงหมายถึงโอกาสในการลัดวงจรในทางกลับกันที่น้อยลง การแนะนำเฟสเพิ่มเติมจะต้องมีการก่อสร้างสเตเตอร์ที่แพงกว่ามาก

โปรดทราบว่าแม้ว่าวันนี้จะไม่มีปัญหาในการใช้ตัวแปลงความถี่อิเล็กทรอนิกส์กำลังรวมทั้งการทวีคูณเฟสการแก้ไข ฯลฯ มันเป็นปัญหาเมื่อ 30 ปีที่แล้วและแน่นอนกว่า จากนั้นผู้คนตัดสินใจที่จะใช้สามขั้นตอนและตอนนี้มันเป็นไปไม่ได้ที่จะเปลี่ยน


12

ทำไมเพียง 3 ขั้นตอน? ถ้าเราต้องการเฟสมากกว่านี้เราสามารถแปลง 3 เฟสได้อย่างง่ายดายเป็น 6 เฟส / 12 เฟส ฯลฯ โดยใช้สายหม้อแปลงเพื่อทำเช่นนั้น แอปพลิเคชันหลักของเฟสเพิ่มเติมคือแรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมน้อยลงในธนาคารตัวเก็บประจุแบบบริดจ์ที่ได้รับการแก้ไข ฉันไม่เคยเห็นใคร แต่เรียนรู้เกี่ยวกับพวกเขาจากอาจารย์โบราณที่มหาวิทยาลัยขณะทำวิศวกรรมไฟฟ้า

นอกจากนี้สมมติว่าเรามีการกำหนดค่าเดลต้าของตัวต้านทาน 3 ตัวที่เชื่อมต่อกับการเชื่อมต่อ 3 เฟส พลังงานที่ใช้ในช่วงเวลาจะเหมือนกันกับตัวต้านทานกระแสไฟ DC เพราะเมื่อเฟสหนึ่งอยู่ที่ 0% อีกสองเฟสจะอยู่ที่ 66.66% และ 33.33% ถ้าฉันจำได้อย่างถูกต้อง ความสัมพันธ์นี้ก็หมายความว่าพลังงานจากระยะหนึ่งจะกลับเฟสอื่น ๆ ไม่น่ากลัว 3 เฟส!

ดังนั้นในการสรุปไม่จำเป็นต้องมีเฟสเพิ่มเติมเนื่องจากคุณสามารถแปลงเป็นเฟสได้มากขึ้นในตอนท้าย โดยทั่วไปแล้วจะไม่เสร็จสิ้นเนื่องจากเป็น 3 เฟสยอดเยี่ยมอยู่แล้ว

หวังว่านี่จะช่วยได้


1
มีเพียงคนที่พูดถึงว่าถ้าคุณต้องการเฟสมากขึ้นคุณสามารถทำได้ (อย่างสมดุล) อย่างน้อย 3 เฟสทำให้เฟสมากขึ้นซ้ำซ้อนและมีราคาแพงขึ้น
user1512321

1
อันที่จริงแล้วสายส่ง 6 เฟสเป็นเรื่องธรรมดา แต่มีแนวโน้มที่จะเรียกว่า 3 เฟสวงจรคู่ การแปลงระหว่าง 3 และ 6 เฟสนั้นเล็กน้อย การกะระยะ 90 องศาที่ต้องใช้ในการทำ 12 เฟสนั้นไม่ยากมากนักโดยใช้เพียงหม้อแปลงที่มีขดลวดดวงเดียวและขดลวดสามเหลี่ยมหนึ่งเดลต้า พี่ชายของฉันทำงานบนเครือข่ายการกระจายสินค้าและสิ่งนี้ทำให้เกิดปัญหาหนึ่งครั้ง: หากอุปกรณ์รุ่นเก่าแนะนำการเปลี่ยนแปลง 90 องศาในแหล่งจ่ายหนึ่งจะไม่สามารถใช้เป็นข้อมูลสำรองสำหรับอีกระบบได้หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากเฟสที่เข้ากันไม่ได้
Level River St

12

สามเฟสมีคุณสมบัติที่สำคัญมาก: ถ้าคุณดูที่พลังงาน (V ^ 2 / R) ในทั้งสามเฟสและรวมพวกเขากำลังนั้นจะคงที่ตลอดทั้งวงจร ซึ่งหมายความว่ามอเตอร์ 3 เฟสสามารถขับเคลื่อนด้วยกำลังคงที่และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเห็นภาระที่คงที่ 2 เฟสไม่เพียงพอที่จะรับความสัมพันธ์นี้

หนึ่งสามารถใช้การนับเฟสที่สูงขึ้น แต่มีค่าใช้จ่ายมากกว่าในการเดินสายและจะไม่ให้ประโยชน์เพิ่มเติมใด ๆ ในสถานการณ์ส่วนใหญ่ มีการเลือก 3 เฟสเนื่องจากเป็นจำนวนขั้นต่ำของสายที่มีคุณสมบัติที่ดี


4
การสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสแบบสองเฟสสามารถบรรลุความสัมพันธ์ดังกล่าวได้ ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดกับการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสแบบสองเฟสในหลาย ๆ แอปพลิเคชั่นคือต้องใช้ลวดคืนเพื่อให้กระแสมากกว่าสาย "ร้อน" ในขณะที่สามเฟสจะป้อนกระแสไฟฟ้าจำนวนเท่ากันผ่านทั้งสามสาย
supercat

Nifty! ฉันไม่เคยรู้เลยว่ามันทำงานได้กับสองเฟสเช่นกัน! ขอบคุณ!
Cort Ammon

@supercat (หรือคุณสามารถสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสสองเฟสด้วยสายไฟแยกกลับซึ่งเหมือนกับสี่เฟสดังนั้นจึงสิ้นเปลืองสายไฟเมื่อเทียบกับสามเฟส)
user253751

cos2θ+sin2θ=1

9

คำตอบอื่น ๆ อีกมากมายระบุอย่างผิดพลาดว่าคุณต้องการ 3 เฟสสำหรับมอเตอร์เพื่อเริ่มเชื่อถือได้หรือเลี้ยวในทิศทางที่เฉพาะเจาะจงและใช้พลังงานคงที่ ที่จริงแล้วสามารถทำได้สองขั้นตอน 90 องศาจากกัน คุณยังคงได้รับทิศทางที่กำหนดและพลังงานคงที่ตลอดวงจร

อย่างไรก็ตามระบบสองเฟสดังกล่าวจะต้องใช้สายอย่างน้อยสามเส้น แต่ปัจจุบันผ่านทั้งสามสายจะไม่สมมาตรสำหรับภาระพลังงานคงที่ ดังนั้นถ้าคุณต้องการสามสายต่อไปวิธีที่ดีที่สุดในการใช้สายสามเส้นนี้อย่างมีประสิทธิภาพและยืดหยุ่นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้คืออะไร คำตอบคือระบบสามเฟสที่เราใช้จริง แทนที่จะเป็นหนึ่งบรรทัดธรรมดาและสองบรรทัด "ร้อน" 90 °ออกจากเฟสคุณมีสามบรรทัดร้อนสมมาตรแต่ละ 120 °ออกจากเฟสจากอีกสอง โปรดทราบว่าแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย (และกระแสสำหรับโหลดที่สมดุล) จะเป็น 0 เสมอสำหรับระบบ 3 เฟสแบบสมมาตร นี่ไม่ใช่ความจริงของระบบ 2 เฟส

ขั้นตอนเพิ่มเติมไม่ได้ให้คุณสมบัติที่ต้องการเพิ่มเติมดังนั้นเพียงเพิ่มความซับซ้อนและค่าใช้จ่าย


6

แรงดันคือนิยามระหว่างตัวนำสองตัว หากคุณมีตัวนำไฟฟ้าหนึ่งคนคุณไม่มีแรงดันไฟฟ้า ไม่มีแรงดันไฟฟ้าไม่มีพลังงานไม่มีอะไรเกิดขึ้น ไม่มีประโยชน์มากนัก

หากคุณมีตัวนำไฟฟ้าสองตัวคุณจะมีหนึ่งคู่ (2C2) ซึ่งอนุญาตให้มีหนึ่งแรงดันไฟฟ้า เราเรียกเฟสนี้ว่า ตอนนี้เราสามารถทำให้สิ่งต่าง ๆ เกิดขึ้นจริงซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญกว่าการมีตัวนำตัวนำเพียงคนเดียว แต่คุณสามารถทำให้สิ่งหนึ่งเกิดขึ้นได้ ไม่มีความผันแปรที่เป็นไปได้ในวิธีที่โหลดสามารถเชื่อมต่อได้ อีกวิธีหนึ่งมีเพียงหนึ่งมิติสำหรับแรงดันไฟฟ้า: เป็นบวกหรือเป็นลบ ปัญหาที่พบบ่อยอย่างหนึ่งคือถ้าคุณต่อมอร์เตอร์เฟสเดียวเข้ากับสาย AC โดยตรงคุณไม่สามารถรับประกันได้ว่ามันจะหมุนไปทางไหนหรือจะเป็นแบบไหนก็ตาม

หากคุณมีตัวนำสามคนคุณจะมีสามคู่ (3C2) ซึ่งอนุญาตให้มีแรงดันไฟฟ้าสามตัว เราเรียกสิ่งนี้ว่าสามเฟส ตอนนี้เราสามารถทำให้สามสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นคุณอาจมีแม่เหล็กไฟฟ้าสามตัวเรียงกันเป็นวงกลมและเปิดทั้งหมดตามลำดับ ตอนนี้เราสามารถรับประกันได้ว่ามอเตอร์จะหมุนและไปในทิศทางใด นี่คือข้อได้เปรียบที่สำคัญกว่าเฟสเดียว อีกวิธีหนึ่งตอนนี้เรามีแรงดันสองมิติ มันถูกแทนด้วยเวกเตอร์ในพื้นที่สองมิติ มีการจัดเรียงตัวนำที่เป็นไปได้เพียงสองแบบเท่านั้น ((3-1)!) ซึ่งสอดคล้องกับทิศทางการหมุนที่เป็นไปได้สองแบบ

หากคุณขยายตัวนำนี้เป็นตัวนำสี่ตัวคุณจะมีหกคู่ (4C2) ดังนั้นขั้นตอนต่อไปคือแรงดันไฟฟ้าหกเฟส หกเฟสจะมีข้อดีอะไรกว่าสามเฟส ทีนี้ก็มี (4-1)! = 6 การจัดเรียงตัวนำที่เป็นไปได้ที่แตกต่างกันซึ่งหมายความว่าหากคุณกำลังพยายามทำให้บางสิ่งบางอย่างหมุนในระนาบคุณสามารถเชื่อมโยงสิ่งต่าง ๆ ในลักษณะที่ไม่สอดคล้องกับสิ่งนั้น ดังนั้นหากคุณมีมอเตอร์เหนี่ยวนำหกขดลวดคุณจะสามารถเชื่อมต่อกับมันในลักษณะที่สั่นสะเทือนอย่างน่ากลัวและหมุนด้วยความเร็วปกติครึ่งหนึ่งแทนที่จะเลือกทิศทางเดียวหรืออีกทิศทางหนึ่ง นั่นไม่ใช่ข้อดี

แต่สมมติว่าโรเตอร์ของคุณมีอิสระในการหมุนสามองศาแทนที่จะเป็นหนึ่งเดียว ด้วยหกเฟสและการจัดเรียงเชิงกลที่เหมาะสมของเสาแม่เหล็กคุณสามารถทำให้เกิดการหมุน (ม้วนระยะห่างและหันเห) ในโรเตอร์ทรงกลมลอยตัวของตำแหน่งคงที่ เนื่องจากสิ่งนี้ไม่มีอยู่ในความรู้ของฉันสิ่งนี้จึงไม่ถือว่าเป็นแอปพลิเคชันที่มีประโยชน์จริงๆ (อาจอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ซึ่งขั้วแม่เหล็กกำลังโคจรรอบร่างกายบ้าง แต่แล้วพวกมันทั้งหมดเชื่อมต่อกับสาย AC หกเฟสเดียวกันได้อย่างไร) แน่นอนในพื้นที่สี่มิติที่เราสามารถมี ระบบดังกล่าวและยังคงแปลการหมุนทั้งสามทิศทางไปยังโหลดอื่น ๆ ที่อยู่นอกการจัดเรียงสเตเตอร์ / โรเตอร์ทรงกลมการจัดเรียงนี้อาจมีประโยชน์

ในขณะเดียวกันเมื่อย้อนกลับไปใน 3 + 1-space ฉันทำงานในโลกของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์กำลังและฉันเคยเห็นระบบที่ใช้หม้อแปลงชนิดเปลี่ยนเฟสคำตอบที่คนอื่นพูดถึง ในเรื่องของการตั้งชื่อไม่มีใครพูดถึงจะอธิบายโดยใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบเปลี่ยนเฟสเพื่อสร้างขา AC ออกนอกเฟสอีกสามขาเพื่อสร้าง "หกเฟส" (โดยคณิตศาสตร์ของฉันคุณจะมีสิบห้าเฟส แต่ก็ยังไม่ใช่ภาษาที่ใช้) เมื่อใช้งานสามเฟสผ่านตัวเรียงกระแสเป็นหมวกคุณจะได้รับกระแสพัลส์หกครั้งต่อรอบ สำหรับระบบประเภทนี้คุณจะได้รับ 12 พัลส์ดังนั้นระบบประเภทนี้จะเรียกว่าชีพจรสิบสอง

(โดยทั่วไปแล้ววงจรเรียงกระแสสิบสองพัลส์คือวงจรเรียงกระแสแบบหกพัลส์สองตัวหากคุณมีมอเตอร์ไดรฟ์สองตัวคุณสามารถเชื่อมต่อบัส DC ของพวกเขาโดยตรงเข้าด้วยกันและป้อนแต่ละตัวด้วยชุดสามเฟสที่แตกต่างกัน วงจรเรียงกระแสสำหรับชุดหนึ่งและป้อนกระแสตรงของมันลงในไดรฟ์ที่เหลือ)

หากคุณกำลังเปรียบเทียบวงจรเรียงกระแสหกชีพจรกับวงจรเรียงกระแสสิบสองชีพจรที่มีโหลดเหมือนกันแต่ละชีพจรปัจจุบันจะต้องมีขนาดเล็กลงเพื่อชดเชยว่ามีพวกเขาขับโหลดเท่าเดิมหรือไม่ สิ่งนี้ทำให้กระแสโดยรวมของเส้นดูเหมือนคลื่นไซน์มากขึ้นซึ่งหมายความว่าเสียงประสานจะลดลง ระลอกคลื่นบนฝาครอบก็ต่ำลงเช่นกัน แต่ฉันไม่เคยรู้จักใครที่จะห่วงเรื่องนั้นมากนัก

การปรับปรุงฮาร์โมนิกที่มากขึ้นสามารถทำได้ด้วยระบบสิบแปดพัลส์และวงจรเรียงกระแสสามตัว (36 เฟส!) ที่แรงดันไฟฟ้าและกำลังแรงที่สูงขึ้นอาจมีตัวเรียงกระแสแบบขนานจำนวนมากขึ้น เอกสารนี้บนสาย VFD แรงดันปานกลางอ้างอิงถึง 54-pulse rectifier ที่ 11 kV!

TL; DR

พลังงานสามเฟสช่วยให้เรามีอิสระในการหมุนหนึ่งระดับซึ่งเป็นข้อ จำกัด ของสิ่งที่มีประโยชน์ในพื้นที่สามมิติ


4

อีกเหตุผลง่ายๆ: ขั้นตอนเพิ่มเติมจะเป็น "สองคล้าย" กับคนที่มีอยู่ ใส่ความแตกต่าง: เฟสเพิ่มเติมใด ๆ จะเป็นการรวมกันเชิงเส้นของแรงดันไฟฟ้าระหว่างสายไฟสามเส้นที่มีอยู่ - พื้นที่เวกเตอร์ที่ถูกขยายด้วยไซน์และโคไซน์นั้นเป็นสองมิติ


4

อีกแง่มุมของปัญหาคือเรื่องของรูปทรงตัวนำสำหรับสายส่งแรงสูง ด้วยสามบรรทัดปัญหาของการเหนี่ยวนำและกระแส crosstalk เหนี่ยวนำจะถูกย่อให้เล็กที่สุดและกรองได้ง่ายกว่าถ้ามีตัวนำหลายตัวเพิ่มขึ้น ค่าใช้จ่ายจะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าผลประโยชน์ที่มีตัวนำมากขึ้น


1
มันเป็นที่รู้จักกันมานานกว่า 100 ปีที่ผ่านมาทำให้หม้อแปลง magnetisation ส่วนใหญ่ที่ 3 สอดคล้องกันและเหมือนกันกับมอเตอร์ AC 3 เฟสที่ดีที่สุดสำหรับ supressing 3 ประสานซึ่งจะเป็นที่เหมาะสมมากขึ้นกว่าการพูด 5 หรือ 7 ขั้นตอน
ออทิสติก

0

Lionel Barthold ผู้ก่อตั้ง Power Technologies, Inc. อธิบายว่า:

" ทำไมต้องใช้พลังงาน 3 เฟสทำไมไม่ใช้ 6 หรือ 12 "

เขาบอกว่าถึงแม้ว่าเขาได้ออกแบบระบบเฟสที่สูงขึ้น แต่ก็ไม่สามารถนำไปใช้ได้จริงอย่างที่คุณพูดเพราะมันทำให้ผลตอบแทนลดลง เมื่อคุณเพิ่มจำนวนเฟสเป็นสองเท่าคุณจะต้องเพิ่มปริมาณอุปกรณ์เป็นสองเท่าที่สถานีย่อย


คำตอบของลิงก์เท่านั้นไม่มีประโยชน์เมื่อลิงก์ตาย โปรดใส่คำอธิบายโดยย่อในคำตอบของคุณหรือโพสต์ใหม่เป็นความคิดเห็น
ทรานซิสเตอร์
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.