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为什么用三相电路是什么(为什么采用三相电源?)

一、为什么只使用三相供电系统而不是2-Φ、4-Φ、6-Φ、12-Φ?

我们知道,输、配电、用电最常见的供电系统是单相和三相系统。单相供电系统和三相供电系统之间存在很大差异,其中三相供电系统比单相供电系统具有一些优势。

请记住,6 相、12 相等在整流电路、VFD和电力电子设备中的其他用途中有多种应用,有助于减少纹波和脉动直流。此外,借助移相和电动发电机组很容易获得不同的相数(如6、9和12等),这在过去不知何故非常复杂,但这不是一个经济的系统用于长距离配电和传输。

二、为什么采用三相供电系统而不是单相供电系统?


三相相对于单相或两相系统的主要优点是我们可以传输更多(恒定且均匀)的功率。

1、单相系统电源

P = V . I . CosФ

2、三相系统中的功率

P = √3 x 线电压 x 线路电流 x 功率因数

P = 3 x 相电压 x 相电流 x 功率因数

它清楚地表明,三相系统中的电功率值是单相供电系统中传输的功率的1.732(√3的值)倍。其中两相供电系统比单相供电系统多传输1.141倍的功率。

此外,还有RMF(旋转磁场),有助于三相电机自定位,具有恒定的瞬时功率和扭矩。另一方面,这些功能和特性在单相供电系统中不可用,即没有 RMF 和脉动功率

此外,三相的传输损耗和电压降较小。例如,在典型的电阻电路中;

3、单相系统
传输线中的功率损耗=

传输线上的电压降=

4、三相系统

传输线中的功率损耗=

传输线上的电压降=


三、与单相系统相比,三相系统的电压降和功率损耗减少了 50%。

现在,两相电源与三相电源相同,还包含功率、产生的RMF和恒转矩。但由于三相多了一个相数,因此与两相相比,三相的功率更大。所以问题就出现在这里,为什么不使用更多的短语,如 6、9、12、24、48 等。下面我们将展示如何在三相中传输额外的功率,而与具有相同数量的两相相比电线。

值得注意的是:三相系统中每相之间的相位角为 120°,而单相(滞后或超前)和两相之间的相位角为 90°(度)。

为什么不是两相?为什么只有三相?

那么,如果两相和三相系统中都存在 RMF、恒定功率和扭矩,那么为什么使用三相而不是两相系统呢?原因是三相系统中的额外相位比两相系统承载额外的功率。

此外,还需要四根电线来提供从发电机到负载点的电源(两个相对都作为相线和中性线来完成电路)。


为了消除两相四线系统中的额外导线,使用一根公共中性线,使其成为两相三线系统,但公共中性线从两相返回的电流量较大,因此中性线需要更粗的导体尺寸(例如铜材料)。


现在,出于同样的原因,与两相系统相比,三根电线(作为三相系统中的相)可以以额外的功率完成所需的工作。在对称和平衡负载系统或三角形配置中,采用三相三线制;在不对称和不平衡负载或星形配置中,采用三相四线制,以顺利实现电力传输所需的功能和分配。


为什么不是 6-Φ、9-Φ 或 12-Φ 而不是 3-Φ?

那么,有人可能会问,增加相数是否有利,那为什么不使用更多的多相系统,如6相、9相、12相甚至更多相数呢?由于存在RMF,多相系统中具有恒定的功率和扭矩,同时通过添加额外的相(例如4相、5相、7相、24相、48相或任何相),传输损耗和电压降低了50%其他“n”个相。那么为什么其中只有三相系统呢?

原因很简单。其中最少的数量是 3,这意味着我们需要最少数量的导线(三相为 3 根,而 12 相系统为 12 根),而克服的困难几乎相同。另外,三相系统中所有相之间的相角配置为120度,可以抵消和消除三次谐波及其倍数,如果我们选择6相、9相、12相或更多相,只会导致额外的成本输配电线路以及相关开关设备和保护设备的材料、复杂设计和额外维护。

不仅是导体,在多相系统(例如 6、9 或 12)中,我们将重新设计整个系统(这会导致更复杂的系统),例如 12 根导体中的每一个、母线、断路器、电力和配电 T/F、电流(CT)和电压互感器等以及输电铁塔高度的增加、电力和变电站占用的空间。这就是为什么我们将其限制为三相系统而不是任何其他相系统。

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