Чому 3-фазова, а не 1-фазова передача живлення?

Чому для передачі електроенергії використовуються три лінії з трьома різними фазами? Чому б не три лінії в одній фазі? Чи має це відношення до генераторів, що використовуються для виробництва електроенергії, чи менше втрат, коли всі фази трьох ліній різняться?

^{Моє запитання дещо зворотне " Чому трифазна потужність? Чому не більша кількість фаз? " (Пор. " Чому трифазна зміна на 120 градусів? ").}

Чому б не три лінії в одній фазі?

1. Тому що тоді шляху повернення немає.
2. Тому що однофазна не має "обертання". Трифазна дуже спрощує виготовлення обертового двигуна з послідовністю фаз, що визначає напрямок обертання. Поміняйте двома фазами, і напрямок повернено.

Чи менше втрат, коли фази трьох ліній всі різні?

1. Трифазний розподіл потужності вимагає менше міді або алюмінію для передачі тієї ж кількості потужності, що і порівняння з однофазною потужністю.
2. Розмір трифазного двигуна менший, ніж у однофазного двигуна такого ж типу.
3. Трифазні двигуни самозапускаються, оскільки вони можуть виробляти обертове магнітне поле. Для однофазного двигуна необхідна спеціальна пускова обмотка, оскільки вона створює лише пульсуюче магнітне поле.
4. В однофазних двигунах потужність, що передається в двигунах, є функцією миттєвої потужності, яка постійно змінюється. У трифазному миттєва потужність є постійною.
5. Однофазні мотори більш схильні до коливань. Однак у трифазних двигунах передана потужність рівномірна через цикл і, отже, коливання сильно зменшуються.
6. Трифазні двигуни мають кращу регуляцію коефіцієнта потужності.
7. Три фази забезпечують ефективну ректифікацію постійного струму з низькою пульсацією.

Малюнок 1. Результатний постійний струм від трифазного випрямляча.

8. Генератори також отримують користь, подаючи постійне механічне навантаження через повний оберт, таким чином максимізуючи потужність, а також мінімізуючи вібрацію.

Хороша відповідь від @Transistor. Щоб додати трохи більше: -

Три фази властиві по струму і напрузі врівноваженими з точки зору породження перешкод. У будь-який момент часу (і досить збалансованого навантаження) магнітна емісія низька, оскільки всі магнітні поля відміняються через врівноваженість струмів.

У близькому дальньому полі є баланс чистої напруги - важливий для зменшення ІМТ. Це не стосується однофазного і зворотного проводу, оскільки чисте поле напруги змінного струму, що бачиться в близькому дальньому полі, становить половину поля змінного струму на терміналі живлення. Це може генерувати EMI.

Зрозуміло, ви можете зробити аргумент, щоб сказати, що в незбалансованих умовах буде чисте магнітне поле, але, щоб протистояти цьому, на великій лінії електропередачі великої потужності, дисбаланс, як правило, становитиме лише кілька відсотків максимум: -

Отже, для врівноваженого навантаження 30 А (за фазу) завдяки балансу 120 градусів чиста сума окремих трьох фаз струму дорівнює нулю.

Ще одна перевага полягає в тому, що при переході в постійний струм 3 фаза виробляє набагато меншу напругу пульсацій через те, що завжди проводяться два діоди: -

Сфокусую свою відповідь лише на передачі, не пояснюючи, чому 3 фаза корисна взагалі, тому що це робили й інші відповіді.

Передача влади - це компроміс. Компроміс між ефективністю передачі та простотою перетворення. Найефективніший спосіб передачі електроенергії - постійний струм. Ось чому більшість наддовгих ліній - це високовольтний постійний струм. Однак постійний струм є найгіршим для перетворення його на ВН, коли ви хочете відправити його з електростанції, і назад до НН, коли ви хочете подати його споживачам.

З іншого боку змінного струму дуже зручно перетворювати - просто поставте трансформатор. Однак трансмісія смокче. Напр. Перемінний струм випромінює частину енергії, але це не головне питання. Якщо ви подивитеся на синусоїдальний графік, то зрозумієте, що провід змінного струму насправді не працює 100% часу. У той час як кабель постійного струму весь час несе в собі корисний струм (можна вважати постійний струм як 100% робочого циклу ШІМ), кабель змінного струму несе струм лише частину часу. Це означає, що для однієї і тієї ж пікової напруги (яка диктує вартість ізоляції лінії) і для однакового пікового струму (який диктує розмір і вартість провідників) змінного струму може передавати лише частину потужності.

Тут іде ідея про багатофазність. Звичайно, багатофазність не означає нічого, ви можете мати 3 фази на 6 провідників (3 пари, повністю незалежні один від одного). Ключовим тут є розподіл проводів між фазами. Це як гаряча нарізка на військовому кораблі - 2 моряки діляться 1 двоярусною, коли один хлопець прокидається і починає свою зміну, інший закінчує свою зміну і лягає спати. Сенс полягає в тому, щоб порожній наріз просто не витрачав місця, а 3-фазний змінного струму працює за тією ж концепцією: у той час, коли одна фаза "впирається", інша фаза повторно використовує один із своїх проводів для передачі власного струму. На перший погляд це незрозуміло, тому що це дуже плавно, один падає на 0, тоді як інші піднімаються, і ніколи не настає час, коли одна фаза, як провід, все до себе. Але сенс у повторному використанні простою проводів.

Чому 3? Оскільки 2 занадто мало, ви не можете мати 2 фази на 2 дроти. 3 - мінімальна кількість фаз, якими можуть ділитися всі дроти. Чому компенсується? Тому що одна фаза на X провідниках - це те саме, що на 1 провідник X в рази товщі.

Якщо порівнювати 3-фазну систему з 1-фазною системою, ви можете чітко бачити, що додаючи лише 50% більше проводів, ви отримуєте в 3 рази більше струму.

3-фазна передача використовує дроти ДВІ настільки ж ефективно, як і однофазна. Таким чином, ви можете використовувати наполовину менше міді при побудові лінії.