Tại sao truyền điện 3 pha chứ không phải 1 pha?

Tại sao truyền tải điện sử dụng ba dòng với ba giai đoạn khác nhau? Tại sao không phải ba dòng tất cả trong cùng một giai đoạn? Liệu nó có phải làm với các máy phát điện được sử dụng để tạo ra năng lượng không, hay có mất ít hơn khi các pha của ba dòng khác nhau không?

^{Câu hỏi của tôi có phần ngược lại với " Tại sao điện ba pha? Tại sao không phải là số pha cao hơn? " (X " Tại sao ba pha lại lệch 120 độ? ").}

Tại sao không phải ba dòng tất cả trong cùng một giai đoạn?

1. Bởi vì sau đó không có con đường trở về.
2. Bởi vì một pha không có "vòng quay". Ba pha làm cho nó rất đơn giản để tạo ra một động cơ quay với trình tự pha xác định hướng quay. Hoán đổi hai pha và hướng ngược lại.

Có ít mất mát khi các giai đoạn của ba dòng là khác nhau?

1. Phân phối điện ba pha đòi hỏi ít đồng hoặc nhôm để truyền cùng một lượng điện so với điện một pha.
2. Kích thước của động cơ ba pha nhỏ hơn động cơ một pha có cùng mức.
3. Động cơ ba pha tự khởi động vì chúng có thể tạo ra từ trường quay. Động cơ một pha đòi hỏi một cuộn dây khởi động đặc biệt vì nó chỉ tạo ra một từ trường dao động.
4. Trong động cơ một pha, công suất được truyền trong động cơ là một chức năng của công suất tức thời luôn thay đổi liên tục. Trong ba pha công suất tức thời là không đổi.
5. Động cơ một pha dễ bị rung động. Tuy nhiên, trong các động cơ ba pha, công suất được truyền đều trong suốt chu kỳ và do đó các rung động giảm đi rất nhiều.
6. Động cơ ba pha có quy định hệ số công suất tốt hơn.
7. Ba pha cho phép chỉnh lưu DC hiệu quả với độ gợn thấp.

Hình 1. Kết quả DC từ bộ chỉnh lưu ba pha.

8. Máy phát điện cũng được hưởng lợi bằng cách trình bày một tải cơ học không đổi trong suốt cuộc cách mạng đầy đủ, do đó tối đa hóa sức mạnh và cũng giảm thiểu rung động.

Câu trả lời tốt từ @Transistor. Để thêm một chút nữa: -

Ba pha vốn là dòng điện và điện áp cân bằng từ quan điểm của nó tạo ra nhiễu. Tại bất kỳ thời điểm nào (và tải cân bằng hợp lý), phát xạ từ đều thấp vì tất cả các từ trường đều bị loại bỏ do dòng điện được cân bằng.

Có sự cân bằng điện áp ròng trong trường xa gần - quan trọng để giảm EMI. Điều này không đúng với một pha và dây trở lại vì trường điện áp xoay chiều thuần nhìn thấy trong trường xa gần bằng một nửa trường AC ở đầu cực trực tiếp. Điều này có thể tạo EMI.

Rõ ràng bạn có thể đưa ra một lập luận để nói rằng trong điều kiện mất cân bằng sẽ có một từ trường ròng, nhưng để chống lại điều này, trên một đường truyền công suất lớn, sự mất cân bằng thường sẽ chỉ tối đa vài phần trăm: -

Vì vậy, đối với tải 30 A cân bằng (mỗi pha), do cân bằng 120 độ, tổng tiền ròng của ba pha hiện tại riêng lẻ bằng không.

Một lợi ích khác là khi chuyển đổi sang DC, 3 pha tạo ra điện áp gợn thấp hơn nhiều do thực tế luôn có hai điốt tiến hành: -

Tôi sẽ tập trung câu trả lời của mình vào việc truyền một mình, mà không giải thích tại sao nói chung 3 pha là hữu ích vì các câu trả lời khác đã làm điều đó.

Truyền tải quyền lực là một sự thỏa hiệp. Một sự thỏa hiệp giữa hiệu quả truyền tải và dễ dàng chuyển đổi. Cách truyền năng lượng điện hiệu quả nhất là DC. Đây là lý do tại sao hầu hết các dòng siêu dài là HVDC (dòng điện cao áp trực tiếp). Tuy nhiên, DC là điều tồi tệ nhất để chuyển đổi nó thành HV khi bạn muốn gửi nó từ nhà máy điện và quay lại LV khi bạn muốn cung cấp nó cho người tiêu dùng.

Mặt khác, AC rất thuận tiện để chuyển đổi - chỉ cần đặt một máy biến áp. Tuy nhiên, truyền tải hút. Ví dụ. AC tỏa ra một phần năng lượng, nhưng đó không phải là mối quan tâm chính. Nếu bạn nhìn vào biểu đồ hình sin, bạn sẽ nhận ra rằng dây AC không thực sự hoạt động 100%. Trong khi cáp DC mang dòng điện hữu ích mọi lúc (người ta có thể nghĩ DC là 100% chu kỳ nhiệm vụ), cáp AC chỉ mang dòng điện một phần thời gian. Điều này có nghĩa là với cùng một điện áp cực đại (quy định chi phí cách điện đường dây) và cho cùng một dòng điện cực đại (quy định kích thước và chi phí của dây dẫn), AC chỉ có thể truyền một phần năng lượng.

Ở đây có ý tưởng về nhiều pha. Tất nhiên một mình nhiều pha không có nghĩa là một điều, bạn có thể có 3 pha trên 6 dây dẫn (3 cặp hoàn toàn độc lập với nhau). Chìa khóa ở đây là chia sẻ các dây giữa các giai đoạn. Nó giống như một chiếc giường nóng trên tàu chiến - 2 thủy thủ chia sẻ 1 giường, khi một chàng trai thức dậy và bắt đầu ca làm việc của mình, người kia kết thúc ca làm việc của mình và đi ngủ. Vấn đề là không có một chiếc giường trống nào chỉ lãng phí không gian và AC 3 pha hoạt động theo cùng một khái niệm: trong thời điểm một pha "nghỉ", một pha khác đang sử dụng lại một trong các dây của nó để truyền dòng điện riêng. Nó không rõ ràng ngay từ cái nhìn đầu tiên bởi vì nó rất lỏng, một người rơi xuống 0 trong khi những người khác tăng lên, và không bao giờ có lúc một pha như một sợi dây tự nó. Nhưng vấn đề là sử dụng lại thời gian nhàn rỗi của dây.

Tại sao 3? Vì 2 quá nhỏ, bạn không thể có 2 pha trên 2 dây. 3 là số lượng pha tối thiểu có thể chia sẻ tất cả các dây. Tại sao phải bù? Bởi vì một pha trên dây dẫn X giống như dây dẫn 1 lần X dày hơn.

Khi bạn so sánh hệ thống 3 pha với hệ thống 1 pha, bạn có thể thấy rõ rằng chỉ cần thêm 50% dây bạn sẽ có dòng điện gấp 3 lần.

Truyền 3 pha sử dụng dây TWICE hiệu quả như 1 pha. Vì vậy, bạn có thể sử dụng một nửa số đồng khi xây dựng đường dây.