Vorteile des Drehstromsystems gegenüber dem Einphasensystem
Derzeit ist das 3-Phasen-Wechselstromsystem sehr beliebt und weltweit für Stromerzeugung, Stromübertragung, Verteilung und für Elektromotoren verwendet.
Das Dreiphasensystem hat im Vergleich zum Einphasensystem die folgenden Vorteile:
Das Leistung-Gewichtsverhältnis eines 3-Phasen-Generators ist höher als bei einem 1-Phasen-Generator. Das bedeutet, dass für die Erzeugung derselben Menge an elektrischer Energie, der Generator in einem 3-Phasen-System kleiner sein kann als in einem 1-Phasen-System. Daher verringern sich die Gesamtkosten des Generators für die Erzeugung derselben Menge an Energie. Zudem wird durch die Reduzierung des Gewichts der Transport und die Installation des Generators erleichtert, und weniger Platz ist erforderlich, um den Generator in Kraftwerken unterzubringen.
Für die Übertragung und Verteilung von elektrischer Energie in gleicher Menge ist in einem 3-Phasen-System weniger Leitermaterial erforderlich als in einem 1-Phasen-System. Daher ist das 3-Phasen-Übertragungs- und Verteilungssystem wirtschaftlicher als das 1-Phasen-System.
Betrachten wir die Leistung, die von einer Einphasenspannungsversorgung und einer Dreiphasenspannungsversorgung bei einem Leistungsfaktor von eins erzeugt wird. Die Welle der durch eine Einphasenspannungsversorgung bei einem Leistungsfaktor von eins erzeugten Leistung ist in Abbildung (C) dargestellt, und Abbildung (D) zeigt die Welle der durch eine Dreiphasenspannungsversorgung erzeugten Leistung.
Aus den in Abbildung (C) und (D) gezeigten Leistungswellen geht hervor, dass im Dreiphasensystem die Momentanleistung über den Zyklus hinweg fast konstant ist, was zu einem gleichmäßigen und schwingungsfreien Betrieb der Maschine führt. Im Gegensatz dazu ist die Momentanleistung im Einphasensystem pulsierend und ändert sich über den Zyklus, was zu Schwingungen in Maschinen führt.
Das Leistung-Gewichtsverhältnis eines dreiphasigen Asynchronmotors ist höher als bei einem einphasigen Asynchronmotor. Das bedeutet, dass für die gleiche Menge an mechanischer Leistung der dreiphasige Asynchronmotor kleiner ist als der einphasige Asynchronmotor. Daher verringern sich die Gesamtkosten des Asynchronmotors. Zudem wird durch die Reduzierung des Gewichts der Transport und die Installation des Asynchronmotors erleichtert, und weniger Platz ist erforderlich, um den Asynchronmotor unterzubringen.
Ein dreiphasiger Asynchronmotor startet sich selbst, da das durch eine dreiphasige Spannungsversorgung erzeugte magnetische Feld mit konstanter Größe rotiert. Im Gegensatz dazu startet sich ein einphasiger Asynchronmotor nicht selbst, da das durch eine einphasige Spannungsversorgung erzeugte magnetische Feld pulsierend ist. Daher müssen wir Vorkehrungen treffen, um den einphasigen Asynchronmotor selbststartfähig zu machen, was die Kosten des einphasigen Asynchronmotors weiter erhöht.
Ein dreiphasiger Motor hat einen besseren Leistungsfaktor
Das Leistung-Gewichtsverhältnis eines dreiphasigen Transformatorens ist höher als bei einem einphasigen Transformator. Das bedeutet, dass für die gleiche Menge an elektrischer Energie, der dreiphasige Transformator kleiner ist als der einphasige Transformator. Daher verringern sich die Gesamtkosten des Transformators. Zudem wird durch die Reduzierung des Gewichts der Transport und die Installation des Transformators erleichtert, und weniger Platz ist erforderlich, um den Transformator unterzubringen.
Wenn in einer Wicklung eines dreiphasigen Transformators ein Defekt auftritt, können die restlichen beiden Wicklungen im offenen Delta-Betrieb verwendet werden, um die dreiphasige Last zu versorgen. Dies ist bei einem einphasigen Transformator nicht möglich. Diese Fähigkeit des dreiphasigen Transformators erhöht dessen Zuverlässigkeit weiter.
Ein dreiphasiges System kann verwendet werden, um eine einphasige Last zu speisen, während das Umgekehrte nicht möglich ist.
Die aus einer dreiphasigen Spannungsversorgung rektifizierte Gleichspannung hat einen Rippelfaktor von 4%, während die aus einer einphasigen Spannungsversorgung rektifizierte Gleichspannung einen Rippelfaktor von 48,2% hat. Das bedeutet, dass die aus einer dreiphasigen Spannungsversorgung rektifizierte Gleichspannung weniger Rippel enthält als die aus einer einphasigen Spannungsversorgung rektifizierte Gleichspannung. Daher wird die Anforderung an Filter für die aus einer dreiphasigen Spannungsversorgung rektifizierte Gleichspannung reduziert, was die Gesamtkosten des Wandlers verringert.
Aus dem Obigen geht hervor, dass das dreiphasige System im Vergleich zum einphasigen System wirtschaftlicher, effizienter, zuverlässiger und bequemer ist.
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