미국에서 사람들의 가정에 들어오는 대부분의 전력은 단상 전력입니다. 그러나 발전소에서 생성되는 전력은 3 상 전력입니다. 이것은 높은 타워에 부착 된 대형 송전선의 배후에있는 아이디어입니다. 이 전력이 "탭"되고 크게 감소 된 상태로 이웃에 전달되기 전에 장거리에서 가능한 많은 전압 전압.
단상 전력은 거의 모든 가전 제품에 충분하지만 중장비를 특징으로하는 산업 설정에는 3 상 전력이 필요합니다. 그러나 3 상 전원이 필요하고 가정에 단상 전원 만 있으면 어떨까요?
경고
여기에있는 정보는 교육 목적이 아닌 학문적 목적으로 만 사용됩니다. 작업에 대해 특별히 훈련을받지 않은 이상 집이나 다른 곳에서 전선을 실험하거나 변경하지 마십시오.
3 상 전력: 시각적 비유
자신과 두 명의 (분명히 지루한) 친구가 2 미터의 빠른 속도로 앞뒤로 걷고 있다고 상상해보십시오. 남북으로 이어지는 길을 따라 초당 (시속 4.5 마일) 종료. 여러분 각자는이 길의 중간 지점에서 시작하여 북쪽 끝으로 걸어가 시작으로 돌아가 계속합니다. 반대쪽 끝까지 걷다가 다시 중간으로 돌아와서 120 미터 "랩"을 완성합니다. 주기. 여러분 각자가 초당 2 미터의 속도로 걷기 때문에 한 번의 왕복 여행은 정확히 60 초가 걸립니다.
시작점에서 각 사용자의 "상태"가 0이라고 가정합니다. 북쪽으로 걸어 갈 때마다 한 단위의 상태를 얻고 남쪽으로 걸어 갈 때마다 한 단위의 상태를 잃습니다. 따라서 여러분 중 한 명이 길의 북쪽 끝에 도달 할 때마다 그 사람의 상태는 30이고 남쪽 끝에서 회전하는 사람은 -30의 상태를가집니다. 당신은 세 사람이 20을 시작함으로써 서로를 최대한 분리 할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 각 회로는 60 초가 걸리고 세 사람이 있고 60을 3으로 나누면 20. 대수를하면 한 사람이 북쪽 끝에 도달하여 30의 값에서 "상태"를 최대화했을 때 다른 두 사람은 각각의 워커는 -15의 상태를 갖는 남쪽 섹션을 따라 서로를 지나가고 있습니다. 하나는 북쪽으로, 다른 하나는 남쪽으로 향합니다. 이러한 시간에 상태 값을 더하면 합계가 30 + (-15) + (-15) = 0이됩니다. 실제로 세 사람이 설명 된대로 완벽하게 엇갈리게 배치되어있는 한 언제든지 모든 상태 값의 합계가 0임을 보여줄 수 있습니다.
AC 회로의 전력 및 전압
이것은 "전압"이 다음과 같다는 점을 제외하고 3 상 전력이 어떻게 보이는지 모델을 제공합니다 "상태"를 대체하고 60 초마다 한 사이클이 발생하는 대신 60 개의 전압 사이클이 발생합니다. 매초. 또한 각 사람이 1 분에 두 번 시작점을 통과하는 대신 전압은 1 초에 120 번 영점을 통과합니다.
전력, 전류 및 전압이 수학적으로 관련되는 방식으로 인해 3 상 전력은 3 개의 개별 전압이 언제든지 0에 더해지더라도 일정한 0이 아닌 수준으로 유지됩니다. 이 관계는 다음과 같습니다.
P = V2/아르 자형
여기서 P는 전력 (와트), V는 전압 (볼트), R은 전기 저항 (옴)입니다. 음수를 제곱하면 양의 값이 나오기 때문에 음의 전압이 전력에 기여한다는 것을 알 수 있습니다. 3 상 시스템의 총 전력은 각 위상의 3 개 개별 전력 값의 전력 합계입니다.
또한 교류 (AC)가 어떻게 이름을 얻었는지 궁금한 적이 있다면 이제 답을 얻었습니다. 전압은 단상 또는 3 상 시스템에서 일정하지 않으며 결과적으로 전류도 아닙니다. 이것들은 옴의 법칙 인 V = IR과 관련이 있습니다. 여기서 저는 전류를 암페어 ( "amps")로 나타냅니다.
단상 전력: 비유 확장
친구들이 걷는 앞뒤의 비유를 단상 전력으로 확장하려면, 계속 걷는 동안 두 친구가 저녁 식사를 위해 집에 전화를 걸어 그곳에 있다고 상상해보십시오. 즉, 3 상 전력은 말 그대로 3 개의 1 상 전력 원이주기의 1/3 (또는 삼각법으로 120도)만큼 상호 오프셋됩니다. 단상 전원 공급 장치에서 단일 전압이 잠시 0이 될 때마다 전원 출력도 마찬가지입니다. 당신은 이제 왜 작은 가전 제품이 아주 짧은 시간에 영향을받지 않는지 이해할 수있을 것입니다. 전력, 단상 전력으로 실행할 수있는 반면 높은 와트 (전력) 수준에서 작동하는 대형 기계 할 수 없습니다. 크고 안정적인 전원 공급이 필요합니다.
앞서 말한 모든 내용은 전압 대 전압 그래프를 참조하면 더 쉽게 이해할 수 있습니다. 3 상 전원 공급 장치의 시간 (참고 자료 참조). 이 그래프에서 개별 위상은 빨간색, 보라색 및 파란색 선으로 표시됩니다. 이것들의 합은 항상 0이지만 제곱의 합은 양수이며 일정합니다. 따라서 R의 변하지 않는 값이 주어지면 이러한 설정의 전력 P는 관계 P = V로 인해 일정합니다.2/R.
단상 전원의 경우 합산 할 전압이 없으며 단상 전압은 초당 120 회 영점을 통과합니다. 이러한 순간에 전력은 0으로 떨어지지 만 작은 조명, 가전 제품 등이 눈에 띄는 중단을 경험하지 않도록 충분히 빠르게 복구됩니다.
단상에서 3 상으로 변환
산업용 크기의 공기 압축기와 같은 더 큰 장치에 3 상 모터가 있고 액세스 할 준비가되어 있지 않은 경우 로컬 그리드가 설정된 방식으로 인한 3 상 전력, 장비를 적절하게 확보하는 데 사용할 수있는 해결 방법이 있습니다. 전원. (이 중 하나는 3 상 모터를 단상 모터로 간단히 교체하는 것이지만 다른 솔루션만큼 영리하지는 않습니다.)
다양한 유형의 3 상 변환기를 사용할 수 있습니다. 이들 중 하나는 정적 변환기, 3 상 모터는 단상 전원으로 시동 할 수 없지만 일단 시동되면 단상 전원으로 계속 작동 할 수 있다는 사실을 활용합니다. 정적 변환기는 커패시터 (전하를 저장할 수있는 장치)의 도움으로이를 수행하여 정적 변환기가 모터의 유효 수명을 감소시키는 비효율적 인 방식이기는하지만 단계 중 하나를지지합니다. 스팬. ㅏ 회전 위상 변환기반면에 대체 3 상 모터와 독립 발전기의 일종의 조합으로 작동합니다. 이 장치에는 아이들러 모터가 포함되어 있으며, 일단 움직이면 부모의 움직이는 부품을 돌리지 않습니다. 대신 전체 설정이 3 상 전력 시스템을 합리적으로 모방 할 수 있도록 전력을 생성합니다. 잘. 마지막으로 가변 주파수 드라이브 (VFD) 거의 모든 원하는 주파수에서 교류를 생성하고 표준 3 상 모터 내부의 대부분의 조건을 복제하는 데 사용할 수있는 인버터라고하는 구성 요소를 사용합니다.
이 변환기 중 어느 것도 완벽하지 않으며 빵 칼을 사용하여 쉽게 고기를자를 수 있습니다. 그러나 빵 칼이 맨손보다 낫기 때문에 전력이 많이 소모되는 기계와 도구를 자주 사용하는 경우 이러한 변환기를 손에 들고 있으면 좋습니다.