Из этой статьи вы узнаете о различиях между однофазными и трехфазными источниками питания переменного тока. Мы расскажем несколько основ однофазных и трехфазных схем, об их преимуществах и недостатках, а также разберем некоторые ключевые различия между однофазными и трехфазными источниками питания.
Почти 90% электроэнергии, которую мы используем в повседневной жизни, поступает от переменного источника. Будь то наша бытовая техника, офисное оборудование или промышленные машины, мы все равно используем источник переменного тока для питания этих устройств.
Если вы новичок, то переменный ток — это тип электроэнергии, в котором электрический ток периодически меняется, как по величине, так и по направлению. Кроме того, в зависимости от устройства, мощность переменного тока может подаваться либо в однофазной, либо в трехфазной схеме.
Однофазная схема питания переменного тока состоит из двух проводов, известных как фаза и нейтральный провод. В случае трехфазной схемы, используется либо три провода, либо четыре провода для передачи питания (нет нейтрали в трехпроводном трехфазном питании, и все три провода являются фазами).
Давайте теперь углубимся в детали однофазных и трехфазных схем, а также увидим разницу между однофазными и трехфазными источниками питания.
Что такое однофазный источник питания?
Как упоминалось ранее, в однофазном источнике питания мощность распределяется с использованием только двух проводов, называемых фазой и нейтралью. Поскольку мощность переменного тока принимает форму синусоидальной волны, напряжение в однофазной сети достигает максимума при 90° во время положительного цикла и при 270° во время отрицательного цикла.
Фазный провод несет ток к нагрузке, а нейтральный провод обеспечивает обратный путь тока. Обычно однофазное напряжение составляет 230 В, а частота — 50 Гц (это зависит от того, где вы живете).
Поскольку напряжение в однофазном источнике питания увеличивается и падает (пики и провалы), постоянная мощность не может подаваться на нагрузку.
Преимущества:
- Это очень распространенная форма источника питания для самых малых требований к мощности. Почти все бытовые электросети являются однофазными, поскольку бытовым приборам требуется небольшое количество энергии для работы: освещения, вентиляторов, охладителей, обогревателей, небольших кондиционеров и т. д.
- Конструкция и работа однофазной системы электроснабжения часто просты.
- В зависимости от региона, однофазного питания достаточно для нагрузки до 2500 Вт.
Недостатки:
- Небольшие однофазные двигатели (обычно менее 1 кВт) не могут запускаться напрямую от однофазного источника питания, так как для двигателя недостаточно начального крутящего момента. Таким образом, для правильной работы необходимы дополнительные схемы.
- Тяжелые нагрузки, такие как промышленные двигатели и другое оборудование, не могут работать от однофазной сети.
Что такое трехфазное электропитание?
Трехфазный источник питания состоит из трех силовых проводов (или трех фаз). Кроме того, в зависимости от типа цепи (которых существует два типа: звезда и треугольник), у вас может быть или не быть нейтрального провода. В трехфазной схеме электропитания каждый сигнал мощности переменного тока находится в противофазе друг с другом на 1200 .
В трехфазном источнике питания в течение одного цикла 3600 каждая фаза достигла бы пикового значения напряжения дважды. Кроме того, мощность никогда не падает до нуля. Этот стабильный поток мощности и способность выдерживать более высокие нагрузки делают трехфазное питание подходящим для промышленных и коммерческих операций.
Как упоминалось ранее, в трехфазном источнике питания существует два типа конфигураций цепей. Это Треугольник и Звезда. В конфигурации треугольника нулевой провод отсутствует, и все схемы высокого напряжения используют эту конфигурацию.
Что касается конфигурации Треугольник, то есть нейтральный провод (общая клемма) и заземляющий провод (иногда).
Напряжение между двумя фазами в трехфазном источнике питания составляет 415 В, а между фазой и нейтралью — 240 В. Следовательно, вы можете обеспечить три однофазных источника питания, используя трехфазный источник питания (как это обычно делается для жилых помещений и малых предприятий).
Преимущества:
- При одинаковой мощности трехфазный источник питания использует меньше проводов, чем однофазный источник питания.
- Трехфазное питание обычно является предпочтительной сетью для коммерческих и промышленных нагрузок.
- Вы можете очень легко запускать большие нагрузки.
- Большие трехфазные двигатели (обычно используемые в промышленности) не требуют пускателя, поскольку разность фаз в трехфазном источнике питания будет достаточной для обеспечения достаточного начального крутящего момента для запуска двигателя.
- Почти вся мощность вырабатывается в трехфазном питании. Хотя существует концепция многофазного питания, исследования показали, что трехфазный источник питания более экономичен и прост в производстве.
- Общий КПД трехфазного источника питания выше по сравнению с однофазным источником питания для той же нагрузки.
Разница между однофазными и трехфазными источниками питания
Давайте теперь посмотрим на разницу между однофазными и трехфазными источниками питания:
- В однофазном источнике питания питание подается по двум проводам, называемым фазой и нейтралью. При трехфазном питании питание подается по трем проводам (четыре провода, если включен нейтральный провод).
- Напряжение однофазного питания составляет 230 В, а трехфазного – 415 В.
- Для того же количества энергии однофазное питание требует больше проводов, чем трехфазное питание.
- КПД трехфазного источника питания значительно выше, чем у однофазного источника питания, и мощность передачи также больше.
- Поскольку в однофазном источнике питания используется только два провода, общая сложность сети меньше по сравнению с четырехпроводным трехфазным источником питания (включая нейтраль).
Сравнение однофазных и трехфазных источников питания
Давайте теперь сравним однофазные и трехфазные схемы электропитания по таблице:
| Однофазный источник питания | Трехфазный источник питания |
| Для однофазного источника питания требуется два проводника. | Трехфазный источник питания требует трех проводников. |
| Два провода (проводника) в однофазной схеме называются фазой и нейтралью. | Все три провода (проводника) в трехфазной схеме называются фазами. |
| Поскольку есть только один провод, есть только один сигнал переменного тока (обычно синусоидальная волна). | Три провода в трехфазном источнике питания несут собственный сигнал переменного тока, и эти три сигнала разнесены на 120°. |
| Подача электроэнергии при однофазном питании нестабильна из-за пиков и провалов напряжения. | Благодаря трем проводникам с разницей фаз 120° подача мощности в трехфазном питании всегда стабильна и постоянна (пики и провалы трех сигналов переменного тока компенсируются друг другом). |
| Напряжение при однофазном питании ≈230В. | При трехфазном питании напряжение составляет ≈415 В. |
| Однофазное питание относительно менее эффективно, чем трехфазное питание при той же мощности. | Трехфазный источник питания более эффективен, так как он может обеспечить в три раза большую мощность, чем однофазный источник питания, всего с одним дополнительным проводом. |
| Обычно однофазное электропитание применяется для жилых и бытовых нужд. | Трехфазное электроснабжение обычно подается в крупные коммерческие центры и промышленные предприятия. |
| Однофазное питание идеально подходит для небольших нагрузок, таких как освещение и отопление. | Трехфазное питание может работать с большими промышленными двигателями. |
| Однофазные источники питания всегда имеют нейтральный провод (он действует как обратный путь от нагрузки). | Нейтральный провод является необязательным в трехфазных источниках питания (соединение треугольником не имеет нейтрального провода, но соединение звездой может иметь или не иметь нейтральный провод). |
| Вероятность неисправности выше, так как однофазный источник питания имеет только одну фазу (если он выходит из строя, то нет питания). | Даже в случае неисправности одной или двух фаз оставшиеся фазы будут продолжать подавать питание в трехфазном источнике питания. |
Нужен ли вам трехфазный источник питания?
В зависимости от ваших требований ваша энергораспределительная компания предложит вам для использования либо однофазный, либо трехфазный источник питания. Для небольших домов и магазинов достаточно однофазного питания.
Но если у вас большой дом с тремя-четырьмя кондиционерами (все может работать одновременно), водонагревателями, большим погружным насосом, стиральной машиной, двухдверным холодильником и т.д., тогда вам может понадобиться трехфазное питание, чтобы нагрузка на каждую фазу распределялась правильно.
Если у вас нет устройств напрямую работающих от трехфазного источника питания, то компания по распределению электроэнергии поступает так, три фазы от трехфазного источника питания предоставляется как три отдельных однофазных источника питания. Например, если у вас три спальни с тремя кондиционерами, то каждой комнате будет предоставлена своя фаза.
Обычно в квартирах стоят специальные трансформаторы, чтобы они могли понижать напряжение 11 кВ, которое поступает непосредственно от подстанции, до 240 В, не завися от уличного трансформатора.
С Уважением, МониторБанк