Pääasiallinen ero yksivaiheisen & kolmivaiheisen virtalähteen

Sähköntuotanto ja -jakelu alkoivat 1880-luvun puolivälissä, ja siitä lähtien vaihtovirtalähdettä on käytetty tavallisten kotitaloustarvikkeiden, toimistolaitteiden ja teollisuuskoneiden virransyöttöön. Vaihtovirtaa on olemassa ja sitä käytetään kahdessa muodossa eli se on joko yksivaiheista tai kolmivaiheista virtalähdettä.

Kaksivaiheista virtalähdettä ei ole olemassa. Kummassakin muodossa sitä käytetään vaihtovirtalaitteiden ja -koneiden virransyöttöön. Yleensä kolmivaiheista virtaa käytetään raskaiden kuormien syöttämiseen teollisuudessa, kun taas yksivaiheista virtaa käytetään pienten kuormien syöttämiseen kodeissa ja pienissä yrityksissä. Yksivaiheisen ja kolmivaiheisen virransyötön välillä on kuitenkin erilaisia eroja, ja tässä artikkelissa selitetään se yksityiskohtaisesti vertailutaulukon avulla.

Ennen kuin menemme yksivaiheisen ja kolmivaiheisen vaihtovirran välisiin eroihin, keskustellaan vaiheen perusasioista sähkössä.

  • Kolmivaihejärjestelmän edut yksivaihejärjestelmään nähden
  • Kolmivaihemuuntajan edut yksivaihemuuntajaan nähden

Yksivaiheisen ja kolmivaiheisen virtalähteen ero

Faasit sähkövirrassa

Toisin kuin tasavirta tasavirta, vaihtovirta vaihtelee nollan ja huippuarvonsa välillä. Virta vaihtelee jatkuvasti muodostaen sinimuotoisen aaltomuodon, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty.

Faasi sähkövirrassaSähköisessä signaalissa jaksollisen signaalin taajuus ja vaihe määritellään seuraavasti; signaalin taajuus on syklien lukumäärä sekunnissa. Kun taas vaihe on aaltomuodon piste tai sijainti ajassa, ja se mainitaan aina asteina, ° tai radiaaneina. Sähköjärjestelmässä vaihe tarkoittaa sellaisten erillisten sinimuotoisten vaihtovirta-aaltomuotojen lukumäärää, joilla on sama taajuus mutta yhteinen vaihe-ero.

Vaihtovirtalähteen taajuus on yleensä 50/60 Hz alueesta riippuen. Järjestelmän vaihe taas riippuu käytettävän sähköjärjestelmän tyypistä. Yhdessä syklissä on 360°. Yksivaiheisessa virtalähteessä on vain yksi vaihtovirta-aalto.

Kolmivaiheisessa virtalähteessä taas on kolme tasaisesti toisistaan erotettua aaltomuotoa, joilla on sama taajuus. Vaiheen 360° per sykli on jaettu tasaisesti kolmeen osaan. Siksi minkä tahansa kahden vaiheen vaihe-ero on 120°.

  • Yksivaiheisen & kolmivaiheisen induktiomoottorin ero
  • Vaihtovirtageneraattorin ja generaattorin ero vertailulla

Yksivaiheinen virtalähde

Vaihtovirtalähteen tyyppiä, jossa kaikki järjestelmän jännitteet vaihtelevat samassa sinimuotoisessa kuviossa, sanotaan yksivaiheiseksi. Se toimitetaan käyttämällä vain kahta johtoa eli virtajohtoa, joka tunnetaan myös nimellä kuuma johto tai jännitteinen johto tai verkko- tai vaihejohto ja nollajohto.

Voima virtaa vaihe- ja nollajohdon välillä kuorman läpi. Vaihejohdinta käytetään virran syöttämiseen kuormaan, kun taas nollajohdin tarjoaa paluureitin kuorman läpi kulkevalle virralle. Joskus sitä kutsutaan myös jaetuksi vaiheeksi.

Yksivaiheinen virtalähde

Tässä kuvassa on esitetty yksivaiheisen virtalähteen vaihtojännitteen ja virran aaltomuoto. Jännite vaihtelee nollapisteen ja huippupisteen välillä. Suurin huippupiste on 90°:n kohdalla ja pienin huippupiste 270°:n kohdalla. Jännite menee joskus nollaan. Siksi yksivaiheinen teho ei ole kovin johdonmukainen verrattuna kolmivaiheiseen tehoon, eikä sitä voida käyttää suurten nimellistehojen syöttämiseen. Sitä käytetään enimmäkseen alle 1000 watin laitteisiin.

Koska se vaatii vain kaksi johdinta, yksivaiheinen virtalähde on melko yksinkertainen ja suunnittelukustannukset ovat hyvin edulliset. Se ei kuitenkaan ole yhtä luotettava kuin kolmivaiheinen, koska sähkökatkos voi johtua linjassa olevasta viasta. Sillä on laaja valikoima sovelluksia jokaisesta kotitaloustuotteesta toimistoihin ja teollisuuden pieniin laitteisiin. Se on tehokas pienten, alle 1000 W:n laitteiden virransyöttöön.

Yksivaiheisen virransyötön huonona puolena on se, että se ei voi pyörittää moottoreita yksinään, koska se ei voi synnyttää pyörivää magneettikenttää (RMF, rotating magnetic field) induktiomoottorissa. se vaatii ylimääräisen moottorin käynnistyspiirin, jotta se toimisi oikein.

  • Vaihtovirtageneraattorin ja tasavirtageneraattorin ero
  • Vaihtovirtamoottorin ja tasavirtamoottorin ero

Kolmivaiheinen virtalähde

Kolmivaiheinen virtalähde sisältää kolme jännitettä, jotka ovat 120°:n etäisyydellä toisistaan yksittäisiä siniaaltoja. Kolmivaiheinen virtalähde koostuu kolmesta yksittäisestä virtajohtimesta eli kolmesta eri värikoodatusta johtimesta yksittäisiä vaiheita varten. Jännite ja virta minkä tahansa kahden virtajohtimen välillä on 120° vaiheiden välillä. Kolmivaiheinen virtalähde tunnetaan myös nimellä monivaiheinen sähköjärjestelmä.

Kolmivaiheinen virtalähdeKolmivaiheinen virtalähde, jota käytetään kuorman syöttämiseen, voidaan kytkeä jompaankumpaan kahdesta kokoonpanosta eli kolmiokokoonpanoon ja tähtikokoonpanoon tai keltakokoonpanoon (tähtikokoonpanon ja kolmiokokoonpanon symboleina käytetään Y- ja Δ-merkkejä). Delta-kokoonpanossa ei ole nollajohtoa. Siinä käytetään vain 3-vaihekaapelia tai virtakaapelia syöttämään virtaa kuormalle.

Tähti- tai Wye-konfiguraatiossa taas on neljäs nollajohto. Nollajohto ulotetaan muuntajan tai generaattorin kolmivaiheisten käämien yhdistelmän yhteisestä pisteestä. Siksi wye- tai tähtikokoonpanossa tarvitaan neljä kaapelia kolmivaiheisen virran syöttämiseen, mukaan lukien kolme virtajohtoa ja yksi nollajohto.

Tähti-kolmio-kytkentäinen kolmivaiheinen virransyöttöNollajohto on hyödyllinen järjestelmässä esiintyvien vikavirtojen havaitsemisessa, minkä vuoksi vaihtovirran siirrossa käytetään kolmivaiheista tähti- tai wye-kokoonpanoa. Wye-kytkettyä syöttöä voidaan käyttää kolmen yksittäisen yksivaiheisen piirin syöttämiseen. Yksivaiheinen syöttö voidaan ottaa vaihekaapelin ja nollakaapelin väliin, mikä tehdään useimmiten EU:ssa ja Aasian maissa. Taloihin syötetään yksivaiheista virtaa olemassa olevasta kolmivaiheisesta verkkojohdosta, joka on wye-konfiguraatiossa.

Kolmivaiheinen virtalähde sisältää kolme yksittäistä vaihtovirta-aaltomuotoa, joiden välillä on 120° ero. Kuten kuvasta näkyy, hetkellinen jännite ei missään vaiheessa saavuta 0-pistettä. Siksi kolmivaiheinen teho on paljon johdonmukaisempi ja toimittaa enemmän tehoa kuin 3 yksivaiheista voimajohtoa. Sitä käytetään yli 1000 watin suuruisten raskaiden kuormien syöttämiseen. Se on vastustuskykyinen sähkökatkojen varalta, jos yhdessä vaiheessa on vika, koska kaksi muuta vaihetta tuottavat edelleen virtaa.

  • Vaihtovirran ja tasavirran siirtojärjestelmän ero & Voimajohdot
  • Vaihtovirta- ja tasavirta-asemien ero

Yksivaiheisen & kolmivaiheisen virtalähteen keskeiset erot

Seuraavassa on esitetty yksivaiheisen ja monivaiheisen (3-vaiheisen) virtalähteen tärkeimmät erot.

Yksivaiheinen virtalähde Kolmivaiheinen virtalähde
Vaihtovirta, jossa kaikilla jännitteillä on sama sinimuotoinen kuvio. Vaihtovirta, jossa on kolme sinimuotoista jännitettä, joilla on 120° vaihe-ero.
Se vaatii vain kaksi johdinta piirin toteuttamiseen. Se vaatii joko 3 tai 4 johdinta kokoonpanosta riippuen.
Se tunnetaan myös nimellä Split Phase System. Se tunnetaan myös nimellä monivaihejärjestelmä
Yksivaihejärjestelmä on hyvin yksinkertainen. Se on monimutkaisempi kuin yksivaihejärjestelmä.
Se voi syöttää virtaa pienille kuormille, jotka ovat alle 1000 wattia. Se voi syöttää virtaa raskaille kuormille, jotka ovat yli 1000 wattia.
Virtahäviö johtuu sähköjohdon viasta. Se on epäluotettavampi ja tehottomampi kuin kolmivaihevirta.
Se on vähemmän luotettava ja tehokas kuin kolmivaihe. Se on luotettavampi ja tehokkaampi kuin yksivaihevirta.
Jännite ja virta menevät nollaan syklin aikana. Jännite ja virta eivät koskaan mene nollaan.
Ei voi synnyttää pyörivää magneettikenttää induktiomoottorissa. se käyttää ylimääräistä virtapiiriä. Se voi synnyttää RMF:n ilman ylimääräistä virtapiiriä.
Syöttöjännite on yhtä suuri kuin vaiheen ja nollapisteen välinen jännite-ero. Vaiheen ja vaiheen välinen jännite on yhtä suuri kuin √3 kertaa vaihejännite. Kun taas vaiheen ja nollapisteen välinen jännite on yhtä suuri kuin yksivaiheinen jännite.
Se kuljettaa vähemmän tehoa kuin vastaava kolmivaiheinen syöttö. Se voi kuljettaa suurta tehoa verrattuna kolmeen yksivaiheiseen vaihtovirtalähteeseen.
Sitä käytetään tehonjakeluun lyhyillä välimatkoilla. Sitä käytetään tehonsiirtoon pitkillä etäisyyksillä, koska kuparihäviöt ovat pienemmät.
Yksivaiheisen vaihtovirran tehohäviöt ovat suhteellisesti suuremmat. Kolmivaiheisen vaihtovirran tehohäviöt ovat suhteellisesti pienemmät.
Se tarvitsee kalliita muuntajia, jotta se voidaan muuntaa kolmivaiheiseksi virtalähteeksi. Wye-järjestetty kolmivaiheinen syöttö voi tarjota 3 yksivaiheista käyttäen joko vaihejohdinta ja nollajohdinta.
Se on epätaloudellisempi verrattuna monivaiheiseen järjestelmään. Se on taloudellisempi, koska se käyttää vain 4 johdinta 6:n johdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdinjohdin.
Sitä käytetään kodinkoneiden ja toimistolaitteiden virransyöttöön. Sitä käytetään raskaiden kuormien virransyöttöön teollisuudessa.

Johtopäätös tästä aiheesta on se, että yksivaiheista virtalähdettä, joka on yksinkertainen ja edullisempi suunnitella, käytetään pieniin kuormituksiin, kuten kodeissa ja toimistoissa. Kun taas kolmivaiheista kuormaa, joka on paljon luotettavampi ja johdonmukaisempi raskaan tehonsiirtokyvyn suhteen, käytetään raskaisiin kuormiin teollisuudessa, jotta voidaan käyttää vähemmän kuparia.

  • Vaihtovirta- ja tasavirtaresistanssin välinen ero – kumpi on enemmän?
  • Eroja HVAC ja HVDC – tehonsiirron välillä
  • Ylivirran, ylikuormituksen ja ylijännitteen välinen ero
  • Ero muuntajan ja induktiomoottorin välillä
  • HVDC:n edut HVAC-tehonsiirtoon nähden
  • Kumpi muuntaja on tehokkaampi, kun se toimii 50 tai 60 Hz:llä?
  • Yksivaiheisen sähköjohdon asennus kotiin – NEC & IEC
  • Kolmivaiheisen sähköjohdon asennus kotiin – NEC & IEC

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.