ทำไมต้องเป็นแบบ 3 เฟสและไม่ใช่การส่งกำลังแบบ 1 เฟส?

เหตุใดการส่งกำลังจึงใช้สามบรรทัดที่มีสามเฟสต่างกัน ทำไมไม่สามบรรทัดทั้งหมดในเฟสเดียวกัน มันเกี่ยวกับตัวเลือกที่ใช้ในการสร้างพลังงานหรือมีการสูญเสียน้อยลงเมื่อเฟสของทั้งสามสายต่างกันหรือไม่?

^{คำถามของฉันค่อนข้างตรงกันข้ามกับ " ทำไมต้องใช้พลังงานสามเฟสทำไมไม่เพิ่มจำนวนเฟสขึ้นไปอีก " (เปรียบเทียบ " เหตุใดระยะสามเฟสจึงชดเชย 120 องศา ")}

ทำไมไม่สามบรรทัดทั้งหมดในเฟสเดียวกัน

1. เพราะไม่มีเส้นทางกลับ
2. เพราะเฟสเดียวไม่มี "การหมุน" สามเฟสทำให้มันง่ายมากที่จะทำให้มอเตอร์หมุนด้วยลำดับเฟสที่กำหนดทิศทางของการหมุน สลับสองเฟสและทิศทางกลับด้าน

มีการสูญเสียน้อยกว่าหรือไม่เมื่อเฟสของทั้งสามบรรทัดต่างกันทั้งหมด?

1. การจ่ายพลังงานแบบสามเฟสต้องการทองแดงหรืออลูมิเนียมน้อยกว่าสำหรับการถ่ายโอนพลังงานเท่ากันเมื่อเทียบกับการจ่ายพลังงานแบบเฟสเดียว
2. ขนาดของมอเตอร์สามเฟสนั้นเล็กกว่าของมอเตอร์เฟสเดียวที่มีพิกัดเท่ากัน
3. มอเตอร์สามเฟสเริ่มต้นด้วยตนเองเนื่องจากสามารถสร้างสนามแม่เหล็กหมุนได้ มอเตอร์เฟสเดียวต้องใช้ขดลวดเริ่มต้นพิเศษเนื่องจากมันสร้างสนามแม่เหล็กเร้าใจเท่านั้น
4. ในมอเตอร์เฟสเดียวพลังที่ถ่ายโอนในมอเตอร์เป็นฟังก์ชั่นของกำลังไฟทันทีซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง ในสามเฟสพลังงานทันทีนั้นคงที่
5. มอเตอร์เฟสเดียวมีแนวโน้มที่จะเกิดการสั่นสะเทือนมากกว่า อย่างไรก็ตามในมอเตอร์สามเฟสพลังงานที่ถ่ายโอนนั้นมีความสม่ำเสมอตลอดวงจรและการสั่นสะเทือนจึงลดลงอย่างมาก
6. มอเตอร์สามเฟสมีการควบคุมตัวประกอบกำลังที่ดีกว่า
7. สามเฟสช่วยให้การแก้ไข DC ที่มีประสิทธิภาพพร้อมระลอกคลื่นต่ำ

รูปที่ 1 ผลลัพธ์ DC จากวงจรเรียงกระแสสามเฟส

8. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ายังได้รับประโยชน์จากการนำเสนอภาระทางกลอย่างต่อเนื่องผ่านการปฏิวัติเต็มรูปแบบซึ่งจะช่วยเพิ่มพลังงานและลดการสั่นสะเทือน

คำตอบที่ดีจาก @Transistor หากต้องการเพิ่มอีกเล็กน้อย: -

สามเฟสเป็นกระแสโดยธรรมชาติและแรงดันไฟฟ้าที่สมดุลจากมุมมองของมันสร้างการรบกวน ในช่วงเวลาใดช่วงเวลาหนึ่ง (และภาระที่มีความสมดุลพอสมควร) การปล่อยคลื่นแม่เหล็กจะต่ำเนื่องจากสนามแม่เหล็กทั้งหมดถูกยกเลิกเนื่องจากกระแสไฟฟ้ามีความสมดุล

มีแรงดันไฟฟ้าสุทธิคงเหลือในระยะใกล้ - สิ่งสำคัญสำหรับการลด EMI สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงในเฟสเดียวและสายไฟคืนเนื่องจากสนามแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสุทธิที่มองเห็นในระยะไกลใกล้นั้นเป็นครึ่งสนาม AC ที่สถานีถ่ายทอดสด สิ่งนี้สามารถสร้าง EMI ได้

เห็นได้ชัดว่าคุณสามารถโต้แย้งว่าภายใต้เงื่อนไขที่ไม่สมดุลจะมีสนามแม่เหล็กสุทธิ แต่หากต้องการตอบโต้บนสายส่งกำลังแรงสูงขนาดใหญ่ความไม่สมดุลนั้นโดยปกติจะมีค่าสูงสุดเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์

ดังนั้นสำหรับการโหลดที่สมดุล 30 A (ต่อเฟส) เนื่องจากความสมดุล 120 องศาผลรวมสุทธิของเฟสเซอร์สามเฟสปัจจุบันแต่ละอันจะเป็นศูนย์

ข้อดีอีกอย่างคือเมื่อแปลงเป็น DC 3 เฟสจะสร้างแรงดันไฟฟ้าระลอกคลื่นที่ต่ำกว่ามากเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่ามีไดโอดสองตัวที่ดำเนินการอยู่เสมอ: -

ฉันจะเน้นคำตอบของฉันในการส่งสัญญาณเพียงอย่างเดียวโดยไม่ต้องอธิบายว่าเพราะเหตุใด 3 เฟสจึงมีประโยชน์โดยทั่วไปเพราะคำตอบอื่น ๆ ก็ทำเช่นนั้น

การส่งพลังงานเป็นการประนีประนอม การประนีประนอมระหว่างประสิทธิภาพในการส่งข้อมูลและความง่ายในการแปลง วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการส่งพลังงานไฟฟ้าคือ DC นี่คือสาเหตุที่เส้นที่ยาวสุดส่วนใหญ่เป็น HVDC (กระแสตรงแรงดันสูง) อย่างไรก็ตาม DC เป็นสิ่งที่แย่ที่สุดสำหรับการแปลงเป็น HV เมื่อคุณต้องการส่งจากสถานีพลังงานและกลับไปที่ LV เมื่อคุณต้องการให้อาหารแก่ผู้บริโภค

AC ในทางกลับกันสะดวกในการแปลง - เพียงแค่ใส่หม้อแปลง อย่างไรก็ตามการส่งสัญญาณดูด เช่น. AC แผ่พลังงานบางส่วนออกไป แต่นั่นไม่ใช่ประเด็นหลัก ถ้าคุณดูกราฟไซน์คุณจะรู้ว่าสาย AC ไม่ทำงานจริง 100% ในขณะที่สาย DC มีกระแสไฟฟ้าที่มีประโยชน์ตลอดเวลา (หนึ่งสามารถคิด DC เป็น PWM รอบการทำงาน 100%), สาย AC ดำเนินการปัจจุบันเพียงบางส่วนของเวลา ซึ่งหมายความว่าสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่เหมือนกัน (ซึ่งกำหนดค่าใช้จ่ายของฉนวนสาย) และสำหรับกระแสสูงสุดเดียวกัน (ซึ่งกำหนดขนาดและค่าใช้จ่ายของตัวนำ) AC สามารถส่งพลังงานเพียงส่วนหนึ่งเท่านั้น

นี่คือแนวคิดของมัลติเฟส แน่นอนว่ามัลติเฟสเดียวไม่ได้มีความหมายอะไรเลยคุณสามารถมี 3 เฟสกับ 6 ตัวนำได้ (3 คู่เป็นอิสระจากกัน) กุญแจสำคัญในที่นี้คือการแบ่งปันสายไฟระหว่างเฟส มันเป็นเรือสองลำที่ร้อนระอุ - ลูกเรือ 2 คนแบ่งกันสองชั้น 1 คนเมื่อผู้ชายคนหนึ่งตื่นขึ้นมาและเริ่มกะของเขาอีกคนหนึ่งหยุดกะการทำงานของเขาและเข้านอน ประเด็นคือไม่ต้องมีสองชั้นที่ว่างเปล่าเพียงแค่สูญเสียพื้นที่และ AC 3 เฟสทำงานในแนวคิดเดียวกัน: ในเวลาที่ "เฟส" เฟสหนึ่งเฟสหนึ่งเฟสอื่นกำลังใช้สายไฟเพื่อส่งกระแสไฟของตัวเองอีกครั้ง มันไม่ชัดเจนตั้งแต่แรกเห็นเพราะมันลื่นไหลมาก ๆ อันหนึ่งตกลงมาที่ 0 ในขณะที่คนอื่น ๆ ลุกขึ้นและไม่เคยมีช่วงเวลาที่เฟสหนึ่งเป็นสายทั้งหมดให้กับตัวเอง แต่ประเด็นก็คือใช้เวลาว่างของสายไฟอีกครั้ง

ทำไมต้อง 3 เนื่องจาก 2 มีขนาดเล็กเกินไปคุณจึงไม่สามารถมี 2 เฟสบน 2 สายได้ 3 คือจำนวนขั้นต่ำที่สามารถแชร์สายทั้งหมดได้ ทำไมต้องชดเชย เพราะเฟสหนึ่งของตัวนำ X นั้นเหมือนกับตัวนำ 1 X คูณหนา

เมื่อคุณเปรียบเทียบระบบ 3 เฟสกับระบบ 1 เฟสคุณจะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าด้วยการเพิ่มสายไฟอีก 50% คุณจะได้รับกระแสเพิ่มขึ้น 3 เท่า

การส่ง 3 เฟสใช้สายไฟสองครั้งอย่างมีประสิทธิภาพเท่ากับ 1 เฟส ดังนั้นคุณสามารถใช้ทองแดงได้มากถึงครึ่งเส้นเมื่อสร้างเส้น