Av Kevin Beck
Uppdaterad 24 mars 2022
teptong/iStock/GettyImages
I USA får de flesta hem enfasström från det lokala elnätet. Elen som genereras vid kraftverk produceras dock som trefaskraft. Högspänningsledningar bär denna trefasförsörjning över långa avstånd, sedan minskar transformatorerna spänningen innan de levereras till stadsdelar.
Enfaseffekt är tillräcklig för vardagliga apparater, men industriell utrustning som stora motorer och kompressorer kräver ofta den jämna, kontinuerliga effekten av ett trefassystem. Om din fastighet bara har enfasservice kan du fortfarande köra trefasmaskiner med rätt omvandlare.
Denna artikel är endast för utbildningsändamål. Ändra eller experimentera aldrig med elektriska ledningar om du inte är en kvalificerad elektriker. Felaktig hantering kan orsaka allvarliga skador eller dödsfall.
Tänk på tre identiska oscillatorer som är 120° ur fas. När de plottas överlappar deras spänningar så att den algebraiska summan vid varje ögonblick är noll. Men eftersom effekten beror på kvadraten på spänningen, levererar det kombinerade systemet en konstant uteffekt som inte är noll. Det är därför trefasförsörjning är idealisk för stora motorer som behöver jämnt, oavbrutet vridmoment.
Matematiskt beräknas effekt som:
P =V 2 /R
Här är V den momentana spänningen och R är belastningsresistansen. Även när den momentana spänningen är negativ, ger kvadrering av den ett positivt bidrag till den totala effekten.
En enfasförsörjning pendlar mellan positiv och negativ spänning och passerar genom noll 120 gånger per sekund (60Hz). Vid dessa nollkorsningar sjunker den momentana effekten till noll, men den snabba återgången håller små apparater igång smidigt. Stora motorer är dock beroende av ett kontinuerligt kraftflöde och kan stanna när spänningen en kort stund når noll.
När du behöver driva en trefasmotor men endast har enfasservice, finns flera konverteringsalternativ. Var och en har sina egna avvägningar när det gäller kostnad, effektivitet och motorlivslängd.
En statisk omvandlare använder kondensatorer för att generera en syntetisk tredje fas. Motorn kan starta på enfasström, sedan levererar omvandlaren den saknade fasen för att hålla den igång. Även om det är billigt, minskar det motorns livslängd med upp till 20 % på grund av kraven på reaktiv effekt.
Denna enhet kombinerar en tomgångsmotor och en integrerad generator. När tomgångsenheten är igång skapar den en äkta trefasutgång som kan driva lasten med minimal förlust. Roterande omvandlare är mer robusta än statiska omvandlare men är skrymmande och kräver en separat underhållsrutin.
En VFD använder power-inverter-teknik för att syntetisera AC vid valfri frekvens och spänning. Genom att justera utgångsvågformen kan den emulera en äkta trefasförsörjning, vilket ger bästa motorprestanda och energieffektivitet. VFD är den mest sofistikerade lösningen men kommer till ett högre pris.
Varje konverteringsmetod har sina egna fördelar, och det bästa valet beror på din applikations energibehov, budget och önskad livslängd för din utrustning.
