Садржај
- Упозорења
- Трофазна снага: визуелна аналогија
- Снага и напон у АЦ круговима
- Једнофазно напајање: проширење аналогије
- Једнофазна у трофазна претворба
У Сједињеним Државама већина моћи која улази у домове људи је једнофазна. Снага произведена у електрани, међутим, трофазна је. То је идеја која стоји иза великих великих далековода које видите везане за високе куле - ти водови би требали да емитују онолико напона колико је изведиво на великим даљинама пре него што се ова снага "дотакне" и испоручи у четврти са знатно смањеним напоном.
Једнофазна снага довољна је за готово све уређаје у домаћинству, док индустријска подешавања са тешком опремом захтевају трофазну струју. Али шта ако вам треба трофазно напајање, а једино што имате је једнофазна снага која улази у ваш дом?
Упозорења
Трофазна снага: визуелна аналогија
Замислите себе и двојицу ваших (очито досадних) пријатеља како корачају напред-назад великом брзином од 2 метра у секунди (око 4,5 миље на сат) стазом која тече север-југ и мери 60 метара од краја до краја. Свако од вас започиње на средини ове стазе, креће се северним крајем, враћа се на старт, наставља ходање до супротног краја и враћа се поново у средину, завршавајући тако један круг од 120 метара или круг. Будући да свако од вас хода брзином од 2 метра у секунди, једно путовање у кружној линији треба свакој особи тачно 60 секунди.
Узмимо даље да је у почетној тачки „статус“ сваког од вас једнак нули. Добијате једну јединицу статуса за сваки метар који ходате према сјеверу и губите јединицу статуса за сваки метар који ходате према југу. Дакле, кад год неко од вас стигне до северног краја стазе, та особа има статус 30, док свако ко скрене на јужни крај има статус -30. Схваћате да вас троје можете максимално да се одвојите један од другог тако што ћете почети 20 секунди, јер сваки круг траје 60 секунди, а вас троје, а 60 подељено са 3 је 20. Ако радите алгебру, установите да када један од вас максимизира свој „статус“ на вредности 30 достижући северни крај, друга два се пролазе једни на половини дуж јужног дела, један се креће ка северу, а други креће на југ, при чему сваки шетач има статус -15. Ако истовремено додате своје статусне вредности, оне износе 30 + (-15) + (-15) = 0. Могуће је показати да је, у ствари, збир свих ваших статусних вредности у било ком тренутку је 0 све док сте троје савршено смештени како је описано.
Снага и напон у АЦ круговима
Ово нуди модел како изгледа трофазна електрична снага, осим што је „напон“ замењен за „статус“ и уместо једног циклуса који се дешава сваких 60 секунди, 60 циклуса напона догађа се сваке секунде. Поред тога, уместо да свака особа прође почетну тачку два пута у минути, напон прође кроз нулту тачку 120 пута у секунди.
Због начина на који су снага, струја и напон математички повезани, трофазна снага остаје на константном, не-нултом нивоу, иако три појединачна напона додају нулу у било којем тренутку. Ова веза је:
П = В2/ Р
Овде је П снага у ватима, В је напон у волтима, а Р је електрични отпор у јединицама које се зову охми. Можете видети да негативни напони доприносе снази јер кварење негативног броја даје позитивну вредност. Укупна снага у трофазном систему је само збир снаге три појединачне вредности снаге сваке фазе.
Такође, ако сте се икада питали како је наизменична струја добила назив, сада имате свој одговор. Напон никада није стабилан ни у једнофазном ни у трофазном систему, и као резултат тога, нити је струјни; на њих се односи Охмов закон, а то је В = ИР, где ја стојим за струју у амперима ("амперима").
Једнофазно напајање: проширење аналогије
Да бисте проширили аналогију дружења између ходања и напријед на једнофазну снагу, замислите само да вас двоје пријатеља позову кући на вечеру док наставите ходати и тамо их имате. Односно, трофазна снага је буквално само три једнофазна извора енергије која се међусобно компензирају за трећину циклуса (или у тригонометријском погледу за 120 степени). У једнофазном напајању сваки пут када једносмерни напон накратко постане нула, као и снага. Можда сада можете разумети зашто мали уређаји, на које не утичу много кратки пропусти у напајању, могу да раде на једнофазној струји, док велике машине које раде на високим нивоима снаге (снаге) не могу; потребно им је велико и стабилно напајање.
Све претходно је лакше разумјети консултацијама са графиком напона у односу на вријеме за трофазно напајање (види Ресурси). На овом графикону поједине фазе су приказане црвеним, љубичастим и плавим линијама. Они увек износе нулу, али збир њихових квадрата је позитиван и константан. Стога, дата непроменљива вредност Р, снага П у тим подешавањима је такође константна због односа П = В2/ Р.
За једнофазно напајање нема напона који би се збрајали, а напон једнофазне струје пролази кроз нулту тачку 120 пута у секунди. У тим тренуцима, снага пада на нулу, али се опоравља довољно брзо да мања светла, уређаји и слично не би имали осјетне прекиде.
Једнофазна у трофазна претворба
Ако имате трофазни мотор у већем уређају, попут компресора за индустријску величину, и немате спреман приступ трофазном напајању захваљујући начину на који је постављена ваша локална мрежа, постоје решења која можете да користите за добијање Ваша опрема правилно напаја. (Једно од њих је једноставно заменити трофазни мотор једнофазним мотором, али то није ни тако паметно као друга решења.)
На располагању су бројне врсте трофазних претварача. Један од њих, а статички претварач, користи чињеницу да иако трофазни мотор не може покренути једнофазну струју, након покретања може остати у погону једнофазног напајања. Статички претварач то ради уз помоћ кондензатора (уређаја који могу да складиште напуњеност), који омогућава статички претварач да остане у току једне од фаза, мада на неефикасан начин који је сигуран за смањење ефикасног животног века мотора. А ротацијски фазни претварачс друге стране делује као својеврсна комбинација замјенског трофазног мотора и независног генератора. Овај уређај укључује мотор у празном ходу, који, када се покрене, не окреће покретне делове у матичним машинама, већ уместо тога ствара снагу тако да целокупно постављање може прилично добро опонашати трофазни систем напајања. Коначно, а погон са променљивом фреквенцијом (ВФД) користи компоненте назване претвараче, које се могу користити за стварање наизменичне струје на готово било којој жељеној фреквенцији и копирање већине услова унутар стандардног трофазног мотора.
Ниједан од ових претварача није савршен, више од ножа за хлеб може се користити за лако резање меса. Али нож за хлеб је бољи од ваших голих руку, па су ове претвараче заправо добре при руци ако често радите са машинама и алатима који гласе на струју.