콘텐츠
미국에서는 사람들의 가정에 들어오는 대부분의 전력이 단상 전력입니다. 그러나, 발전소에서 생성 된 전력은 3 상 전력이다. 이것이 고층 타워에 연결된 큰 전송 선로의 개념입니다.이 선은이 전원을 "탭핑"하여 크게 줄어든 전압으로 이웃에 전달하기 전에 장거리에 가능한 한 많은 전압을 전송해야합니다.
단상 전원은 거의 모든 가전 제품에 충분하지만 중장비를 갖춘 산업 환경에는 3 상 전원이 필요합니다. 그러나 3 상 전원이 필요한데 단상 전원 만 있으면 집에 들어갈 수 있습니까?
경고
삼상 전력 : 시각적 비유
남북으로 이어지는 길을 따라 초당 2 미터 (약 4.5 마일)의 빠른 속도로 앞뒤로 걷는 자신과 두 명의 (명백한 지루한) 친구를 상상해보십시오. 여러분 각자는이 길의 중간 지점에서 시작하여 북쪽 끝으로 걸어 가서 시작으로 돌아오고 반대쪽 끝으로 계속 걸어 간 다음 다시 중간으로 돌아가서 120 미터의 "랩"또는 사이클을 완료합니다. 여러분 각자가 초당 2 미터를 걷기 때문에 한 번의 왕복으로 각 사람이 정확히 60 초가 걸립니다.
시작점에서 "상태"는 각각 0이라고 가정하십시오. 북쪽으로 걸어 갈 때마다 미터당 하나의 상태가되고 남쪽으로 걸어 갈 때마다 미터당 상태가 사라집니다. 따라서 여러분 중 한 사람이 경로의 북쪽 끝에 도달 할 때마다 그 사람의 상태는 30이고 남쪽 끝에있는 사람은 -30입니다. 각 회로는 60 초가 걸리고 세 개가 있고 60을 3으로 나눈 값이 20이기 때문에 세 개는 20 초 간격으로 시작하여 서로를 최대한 분리 할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 대수를 수행하면 한 사람이 북쪽 끝에 도달하여 "상태"값을 30으로 최대화하면 다른 두 사람은 남쪽 부분을 따라 서로 반쯤지나갑니다. 하나는 북쪽으로, 다른 하나는 남쪽으로 향합니다. -15. 이러한 시간에 상태 값을 더하면 합계가 30 + (-15) + (-15) = 0이됩니다. 실제로는 언제든지 모든 상태 값의 합계를 표시 할 수 있습니다 설명 된대로 세 사람이 완벽하게 엇갈 리면 0입니다.
AC 회로의 전원 및 전압
이는 "전압"이 "상태"로 대체되고 60 초마다 한 번의 사이클 대신 매초마다 60 개의 전압 사이클이 발생한다는 점을 제외하고 3 상 전력의 모습을 보여주는 모델을 제공합니다. 또한, 각 사람이 분당 시작점을 두 번 통과하는 대신 전압이 초당 120 번 영점을 통과합니다.
전력, 전류 및 전압이 수학적으로 관련되는 방식으로 인해, 3 개의 개별 전압이 언제든지 0에 추가 되더라도 3 상 전력은 0이 아닌 일정하게 유지됩니다. 이 관계는 다음과 같습니다
P = V2/아르 자형
여기서 P는 와트 단위의 전력, V는 볼트 단위의 전압, R은 옴 (ohms) 단위의 전기 저항입니다. 음수를 제곱하면 양수 값이 생성되므로 음수 전압이 전력에 기여한다는 것을 알 수 있습니다. 3 상 시스템의 총 전력은 각 위상의 3 개의 개별 전력 값의 전력의 합입니다.
또한 교류 (AC)가 어떻게 이름을 얻었는지 궁금한 적이 있다면 이제 답을 얻습니다. 단상 또는 3 상 시스템에서는 전압이 일정하지 않으므로 전류가 흐르지 않습니다. 이것들은 V = IR 인 Ohms 법칙과 관련이 있는데, 여기서 전류는 암페어 ( "amps")를 나타냅니다.
단상 전력 : 유추 확장
친구를 걸어 다니며 뒤로 흔드는 비유를 1 상 전력으로 확장하려면 계속 걷는 동안 친구 두 명이 저녁 식사를 위해 집으로 전화를 걸었다 고 상상해보십시오. 즉, 3 상 전력은 말 그대로 사이클의 3 분의 1 (또는 삼각법으로 120도)에 의해 서로 상쇄되는 3 개의 1 상 전원이다. 단상 전원 공급 장치에서 단일 전압이 잠깐 동안 0이 될 때마다 전원 출력도 마찬가지입니다. 전력이 매우 짧은 시간에 크게 영향을받지 않는 소형 가전 제품이 단상 전원으로 작동 할 수있는 반면, 높은 전력 (전력) 수준에서 작동하는 대형 기계는 왜 작동하지 않는지 이해할 수 있습니다. 그들은 크고 안정적인 전원 공급 장치가 필요합니다.
3 상 전원 공급 장치에 대한 전압 대 시간 그래프를 참고하면 앞서 설명한 모든 내용을보다 쉽게 이해할 수 있습니다 (참고 자료 참조). 이 그래프에서 개별 단계는 빨간색, 보라색 및 파란색 선으로 표시됩니다. 이것들은 항상 0의 합이지만, 제곱의 합은 양수입니다. 따라서 R의 변하지 않는 값이 주어지면, 이들 설정에서의 전력 P는 또한 관계 P = V로 인해 일정하다2/아르 자형.
단상 전원의 경우에는 합산 할 전압이 없으며 단상 전압은 초당 120 회 영점을 통과합니다. 이러한 순간에 전력은 0으로 떨어지지 만 작은 조명, 기기 등이 눈에 띄게 중단되지 않도록 충분히 빨리 복구됩니다.
단상에서 3 상으로의 변환
산업용 공기 압축기와 같은 더 큰 장치에 3 상 모터가 있고 로컬 그리드 설정 방식으로 인해 3 상 전원에 액세스 할 수없는 경우 다음 방법으로 해결할 수 있습니다. 장비의 전원이 올바르게 공급됩니다. (이 중 하나는 단순히 3 상 모터를 단상 모터로 바꾸는 것이지만 다른 솔루션만큼 영리하지는 않습니다.)
다양한 유형의 3 상 컨버터를 사용할 수 있습니다. 이 중 하나 정적 변환기, 3 상 모터는 단상 전원으로 시동 할 수 없지만 일단 시동되면 단상 전원으로 계속 작동 할 수 있다는 사실을 이용합니다. 정적 컨버터는 커패시터 (충전을 저장할 수있는 장치)를 사용하여이를 수행합니다. 이로 인해 정적 컨버터는 모터의 유효 수명을 단축시키는 비효율적 인 방식이지만 위상 중 하나를 유지할 수 있습니다. 에이 회전식 위상 변환기반면에, 대체 3 상 모터와 독립 발전기의 일종의 조합으로 작동합니다. 이 장치에는 아이들러 모터가 포함되어 있는데, 일단 가동되면 상위 기계에서 움직이는 부품을 돌리지 않고 대신 전체 전력을 생성하여 전체 설정이 3 상 전력 시스템을 합리적으로 모방 할 수 있도록 전력을 생성합니다. 마지막으로 가변 주파수 드라이브 (VFD) 거의 모든 원하는 주파수에서 교류를 생성하고 표준 3 상 모터 내부의 대부분의 조건을 복제하는 데 사용할 수있는 인버터라는 구성 요소를 사용합니다.
이 변환기 중 어느 것도 완벽하지 않으며 빵 칼을 사용하여 고기를 쉽게자를 수 있습니다. 그러나 빵 나이프는 맨손보다 낫기 때문에 전력이 부족한 기계 및 도구를 자주 사용하는 경우 이러한 변환기는 실제로 사용하는 것이 좋습니다.