Господа Профессиональные Электрики! Не ведитесь на дешевизну. Скупой платит дважды.
Какое оборудование использует трехфазное питание?
• Электродвигатели
Для электродвигателей преимущество трёхфазного питания заключается в том, что оно позволяет создавать вращающееся магнитное поле. На этой схеме
магнитное поле, создаваемое каждой фазой, показано соответствующим цветом. Таким образом, вращается векторная сумма трёх полей.
Если ротор состоит из постоянного магнита, то он, очевидно, будет вращаться строго синхронно с магнитным полем, если только не заклинит.
Ещё лучше, если ротор состоит из набора проводников, подобных этому:
Ротор вращается с несколько меньшей скоростью, чем магнитное поле, и, следовательно, вращающееся магнитное поле индуцирует токи в токопроводящих стержнях. Эти токи создают сильное магнитное поле в роторе, при этом нет необходимости в щётках и контактных кольцах для передачи тока в ротор. Такой двигатель может прослужить десятилетия, поскольку у него есть только одна движущаяся часть — сам ротор.
• Линии электропередачи
При трёхфазной передаче электроэнергии требуется только одна линия для каждой фазы. Как показано на рисунке,
Каждая фаза одновременно служит как фазным, так и обратным проводом для одной цепи. Таким образом, три провода выполняют работу шести. Именно поэтому линии электропередачи на большие расстояния строятся группами по три.
(Неизолированные линии на вершинах опор предназначены для защиты от ударов молнии.)
Вышеизложенное относится к трёхфазной схеме «Δ» («треугольник»). Трёхфазная сеть также может быть организована по схеме «Y»:
Y-образная конфигурация выгодна вблизи конечных ступеней распределительной системы для частных домов, где трёхфазное питание распределяется по отдельным однофазным линиям, поскольку нейтральный провод не требует изоляции. Трёхфазное распределение, даже в Y-образной конфигурации, экономит провода, поскольку, если все три фазы потребляют одинаковый ток, ток нейтрали равен нулю, а при дисбалансе токов, потребляемых тремя фазами, например, когда одна фаза потребляет нулевой ток, ток нейтрали никогда не превышает тока, потребляемого одной линией. Таким образом, в Y-образной конфигурации четыре провода выполняют функцию шести.
• Изменение подаваемой частоты
Циклоконвертор похож на инвертор, но он может принимать трёхфазный переменный ток на входе и выдавать трёхфазный переменный ток разной частоты. Принцип прост (хотя реализация не так проста): в каждый момент времени циклоконвертор подключает каждую выходную линию к той входной линии, напряжение которой наиболее близко к соответствующему. При трёхфазном входе можно получить довольно хорошую форму выходного сигнала, но, используя трёхфазный вход как в Δ-, так и в Y-конфигурации (через трансформаторы), циклоконвертор может принимать эквивалент шестифазного входного сигнала для ещё лучшего качества выходного сигнала.
Эквивалентная работа с однофазным питанием даёт плохое приближение, поскольку однофазный вход периодически проходит через ноль. Обычная процедура с однофазным входом заключается в выпрямлении входного постоянного тока с помощью конденсатора большой ёмкости для обеспечения питания при прохождении нуля, а затем использовании отдельного инвертора для питания каждой фазы.
Изменение частоты питания полезно, когда асинхронный двигатель должен работать с переменной скоростью для компенсации изменяющейся нагрузки. Асинхронный двигатель работает лучше всего, когда магнитное поле вращается чуть быстрее требуемой скорости вращения двигателя. Таким образом, переменная частота входного сигнала асинхронного двигателя обеспечивает точное и плавное управление двигателем в соответствии с меняющимися потребностями. Конечно, двигатель может работать с одинаковой легкостью в любом направлении, изменяя временные интервалы выходных сигналов.
Некоторые бытовые приборы, предназначенные для работы от однофазного источника питания, распространённого в большинстве домов, используют комбинацию выпрямителя и инвертора. В этом случае они обеспечивают трёхфазный выход для эффективного использования асинхронных двигателей, как описано выше.
Другим возможным применением изменения частоты сети или даже просто фазы является передача электроэнергии из одной сети в другую, когда две сети находятся под управлением отдельных систем. Даже в пределах одной сети может возникнуть неизбежный сдвиг фаз из-за расстояния.
