כיצד להמיר שלב חד פעמי לעוצמה תלת שלבית

בארצות הברית, רוב הכוח שנכנס לבתי אנשים הוא כוח חד פאזי. הכוח שנוצר בתחנת הכוח חשמל, לעומת זאת, הוא כוח תלת פאזי. זה הרעיון שמאחורי אותם קווי הולכה גדולים שאתה רואה מחוברים למגדלים גבוהים - קווים אלה אמורים להעביר כ מתח רב ככל האפשר למרחקים ארוכים לפני "הקשה" על כוח זה ומועבר לשכונות בהפחתה רבה מתח.

הספק חד פאזי מספיק כמעט לכל מכשירי הבית, ואילו הגדרות תעשייתיות הכוללות ציוד כבד דורשות הספק תלת פאזי. אבל מה אם אתה צריך כוח תלת פאזי וכל מה שיש לך זה הכוח החד פאזי שנכנס לבית שלך?

• המידע כאן מיועד למטרות אקדמיות בלבד - לא הדרכה. לעולם אל תתנסה או תשנה חוטי חשמל בביתך או בכל מקום אחר, אלא אם כן הוכשרת במיוחד לתפקיד.

דמיין את עצמך ושניים מחבריך (המשועממים כמובן) הולכים קדימה ואחורה במהירות מהירה של 2 מטר לשנייה (כ -4.5 מייל לשעה) בשביל שעובר צפונה-דרום ונמדד 60 מטר מהקצה אל סוֹף. כל אחד מכם מתחיל בנקודת האמצע של השביל הזה, הולך לקצה הצפוני, חוזר להתחלה, ממשיך הולך לקצה הנגדי וחוזר שוב לאמצע ובכך משלים "הקפה" אחת של 120 מטר, או מחזור. מכיוון שכל אחד מכם הולך על 2 מטר לשנייה, הלוך ושוב אחד לוקח לכל אדם בדיוק 60 שניות.

נניח עוד שבנקודת ההתחלה, ה"סטטוס "כל אחד מכם הוא אפס. אתה מקבל יחידת מעמד אחת לכל מטר שאתה הולך צפונה ומאבד יחידת מעמד לכל מטר שאתה הולך דרומה. כך שבכל פעם שאחד מכם מגיע לקצה הצפוני של השביל, לאותו אדם יש מעמד של 30, בעוד שלכל מי שעושה את התור בקצה הדרומי יש מעמד של -30. אתם מכירים בכך ששלושתכם יכולים להפריד את עצמכם בצורה מקסימאלית זה מזה על ידי התחלת 20 בהפרש של שניות, כי כל מעגל לוקח 60 שניות ויש לכם שלושה, ו 60 חלקי 3 זה 20. אם אתה עושה את האלגברה, אתה מגלה שכשאחד מכם מקסם את "הסטטוס" שלך בערך 30 על ידי הגעה לקצה הצפוני, השניים האחרים עוברים אחד את השני באמצע הדרך בקטע הדרומי, האחד פונה צפונה והשני פונה דרומה, שם לכל הליכון מעמד של -15. אם אתה מוסיף את ערכי הסטטוס שלך יחד בזמן כזה, הם מסתכמים ב- 30 + (-15) + (-15) = 0. ניתן להראות שלמעשה, סכום כל ערכי הסטטוס שלך בכל עת הוא 0 כל עוד שלושתך מגויסים לחלוטין כמתואר.

זה מציע מודל של איך נראה חשמל תלת פאזי, למעט "מתח" הוחלף ב"מצב "ובמקום שמחזור אחד יתרחש מדי 60 שניות, מתרחשים 60 מחזורי מתח בכל שנייה. בנוסף, במקום שכל אדם יעבור את נקודת ההתחלה פעמיים בדקה, המתח עובר דרך נקודת האפס 120 פעמים בשנייה.

בגלל האופן שבו מתח, זרם ומתח קשורים באופן מתמטי, כוח תלת פאזי נשאר ברמה קבועה ולא אפסית למרות ששלושת המתחים הבודדים מוסיפים לאפס בכל עת. מערכת יחסים זו היא:

P = V²/ ר

כאן P הוא כוח בוואט, V הוא מתח בוולט ו- R הוא התנגדות חשמלית ביחידות הנקראות אוהם. אתה יכול לראות שמתחים שליליים תורמים להספק מכיוון שריבוע מספר שלילי מניב ערך חיובי. ההספק הכולל במערכת תלת פאזית הוא רק סכום הכוח של שלושת ערכי הכוח האישיים של כל שלב.

כמו כן, אם אי פעם מצאת את עצמך תוהה כיצד זרם חילופין (AC) קיבל את שמו, כעת יש לך את התשובה שלך. המתח לעולם אינו יציב במערכות חד-פאזיות או תלת-פאזיות, וכתוצאה מכך גם אינו זרם; אלה קשורים בחוק אוהם, שהוא V = IR, שם אני מייצג את הזרם באמפר ("אמפר").

כדי להרחיב את האנלוגיה של חברים-הלוך-וחזור לכוח חד-פאזי, פשוט דמיין ששניים מחבריך נקראים הביתה לארוחת ערב בזמן שאתה ממשיך ללכת, ויש לך את זה. כלומר, כוח תלת פאזי הוא פשוטו כמשמעו שלושה מקורות כוח חד פאזיים המקוזזים הדדית בשליש מחזור (או במונחים טריגונומטריים, ב -120 מעלות). באספקת חשמל חד פאזית, בכל פעם שהמתח היחיד הופך לזמן קצר לאפס, כך גם תפוקת החשמל. אתה יכול אולי להבין עכשיו מדוע מכשירים קטנים שאינם מושפעים הרבה מהפסקות קצרות מאוד כוח, יכול לפעול בהספק חד פאזי, ואילו מכונות גדולות הפועלות ברמות הספק גבוהות (הספק) לא יכול; הם דורשים אספקת חשמל גדולה ויציבה.

ניתן להבין בקלות רבה יותר את כל האמור לעיל על ידי התייעצות בגרף של מתח לעומת זמן לאספקת חשמל תלת פאזי (ראה משאבים). בגרף זה, השלבים הבודדים מתוירים בקווים אדומים, סגולים וכחולים. אלה תמיד מסתכמים באפס, אך סכום הריבועים שלהם חיובי וקבוע. לפיכך, בהינתן ערך בלתי משתנה של R, הכוח P במערכים אלה קבוע גם בשל הקשר P = V²/R.

עבור אספקה ​​חד פאזית אין מתחים לסיכום, והמתח של שלב יחיד עובר דרך נקודת האפס 120 פעמים בשנייה. ברגעים אלה, החשמל יורד לאפס אך מתאושש די מהר כדי שאורות, מכשירי חשמל קטנים יותר וכן הלאה לא יחוו הפרעות ניכרות.

אם יש לך מנוע תלת פאזי במכשיר גדול יותר כגון מדחס אוויר בגודל תעשייתי ואין לך גישה מוכנה אליו כוח תלת פאזי בשל אופן הגדרת הרשת המקומית שלך, יש דרכים לעקיפת הבעיה בהן תוכל להשיג את הציוד שלך כראוי מְמוּנָע. (אחד מהם הוא פשוט להחליף את המנוע התלת פאזי במנוע חד פאזי, אבל זה כמעט לא חכם כמו פתרונות אחרים.)

ישנם סוגים רבים של ממירים תלת פאזיים. אחד מאלה, א ממיר סטטי, מנצל את העובדה שלמרות שמנוע תלת פאזי אינו יכול להתחיל בהספק חד פאזי, הוא יכול להישאר פועל בהספק חד פאזי ברגע שהוא מופעל. ממיר סטטי עושה זאת בעזרת קבלים (מכשירים שיכולים לאחסן טעינה), המאפשרים לממיר הסטטי לעמוד באחד השלבים, אם כי באופן לא יעיל שמובטח להפחתת חייו האפקטיביים של המנוע לְהַקִיף. א ממיר פאזה סיבובי, לעומת זאת, משמש כמעין שילוב של מנוע תלת פאזי תחליפי וגנרטור עצמאי. התקן זה כולל מנוע בטל, שברגע שהוא מופעל בתנועה אינו מסובב חלקים נעים אצל ההורה מכונות אלא במקום לייצר כוח כך שההגדרה כולה תוכל לחקות מערכת חשמל תלת פאזית באופן סביר נו. לבסוף, א כונן תדרים משתנה (VFD) עושה שימוש ברכיבים הנקראים ממירים, באמצעותם ניתן ליצור זרם חילופין כמעט בכל תדר רצוי ולשכפל את רוב התנאים בתוך מנוע תלת פאזי רגיל.

אף אחד מממירים אלה אינו מושלם, אלא יותר מסכין לחם ניתן לחתוך בשר בקלות. אבל סכין לחם עדיפה על הידיים החשופות שלך, ולכן הממירים האלה באמת טובים שיש לך אם אתה עובד לעתים קרובות עם מכונות וכלים רעבים לכוח.