В небольших домохозяйствах, офисах, квартирах более распространено однофазное питание. Трехфазное питание выбирается в качестве предпочтительного источника для больших зданий, фабрик, заводов и других энергоёмких различных типов применений.
Генераторы на электростанциях вырабатывают трехфазное электричество для энергетических систем.
Трехфазное питание более эффективно
Трехфазное производство электроэнергии в три раза больше вырабатывает электроэнергии по трем проводам, чем может быть подано по двум, без необходимости увеличения толщины проводов. Трехфазное электричество по самой своей природе является гораздо более плавной формой электричества, чем однофазное или двухфазное питание.
Трехфазное электричество обычно используется в промышленности для привода двигателей и в других устройствах. Именно эта более стабильная электрическая мощность позволяет машинам работать более эффективно и прослужить на много лет дольше, чем их аналоги, работающие на двух фазах. Некоторые приложения способны работать с трехфазным питанием таким образом, который вообще не работал бы с однофазным. Трехфазный — это распространенный способ передачи электроэнергии. Это тип многофазной системы, используемой для питания двигателей и многих других устройств.
Трехфазные системы могут иметь или не иметь нейтральный провод. Нейтральный провод позволяет трехфазной системе использовать более высокое напряжение, сохраняя при этом поддержку однофазных приборов с более низким напряжением. В ситуациях распределения высокого напряжения обычно не требуется нейтральный провод, поскольку нагрузки могут быть просто соединены между фазами (соединение фаза-фаза).
Трехфазное электричество обладает свойствами, которые делают его более желательным в системах электроснабжения:
- фазные токи имеют тенденцию компенсировать друг друга (суммирование до нуля в случае линейной сбалансированной нагрузки). Это позволяет исключить нейтральный проводник на некоторых линиях.
- передача мощности в линейную сбалансированную нагрузку является постоянной, что помогает снизить вибрации генератора и двигателя.
- трехфазные системы могут создавать магнитное поле, которое вращается в заданном направлении, что упрощает конструкцию электродвигателей.
Крупные коммерческие электростанции генерируют 3-х фазный переменный ток одновременно от одного и того же генератора. Каждая фаза отличается друг от друга на 1/3 периода и имеют разность фаз 1200 друг от друга. Это связано с тем, что комплекты проводов расположены вокруг генератора. На генераторе магнит обычно представляет собой электромагнит, требующий щеток для подачи тока на провода вращающегося магнита. Генерируемое напряжение относительно невелико, но при этом возникают большие токи. Дальше напряжение подается на трансформатор на распределительной станции, который преобразует переменный ток в более высокое напряжение, но с низким током для передачи на большие расстояния. Это происходит по той причине, что мощность выражается как произведение напряжения на ток. Если кто-то должен передать, 100 МВт до места, расположенного на расстоянии нескольких сотен километров, высокие токи в кабеле могут вызвать омический нагрев кабелей. Таким образом, в передаче используются низкие токи, что означает высокое напряжение.
Высоковольтные опоры электропередачи лучше из трех кабелей — 3 фазы. На другом конце высоковольтное напряжение преобразуются в низкое, и в конечном итоге по отдельным фазным кабелям поступают к потребителям. Крупным потребителям энергии, таким как заводы, могут потребоваться все три фазы.
Домохозяйствам обычно требуется только одна фаза.
Трехфазная электрическая передача
Линии электропередачи представляют собой наборы проводов, которые передают электроэнергию от генерирующих станций к подстанциям, которые обеспечивают электроэнергией потребителей. На электростанции электроэнергия ”повышается» до нескольких тысяч вольт с помощью трансформатора и подается на линию электропередачи. На многочисленных подстанциях в системе передачи трансформаторы понижают напряжение до более низкого и подают ее на распределительные линии. Распределительные линии обеспечивают электроэнергией фермы, дома и предприятия. Тип структуры передачи, используемые для любого проекта, определяются характеристиками маршрута линии электропередачи, включая рельеф местности и существующую инфраструктуру.
Текущие и будущие потребности в линиях электропередачи
Растущий спрос на электроэнергию и трудности с разработкой новых источников электроэнергии увеличили потребность в пропускной способности, которая наиболее эффективно достигается за счет передачи при очень высоком напряжении. Одним из факторов, усложняющих планирование таких линий, является непредсказуемость спроса. В частности, недавние прогнозы спроса были высокими. Учитывая растущие затраты и трудности, связанные с размещением и строительством новых генерирующих источников, одним из привлекательных способов обеспечения достаточного и надежного энергоснабжения является использование системы источников.
Гибкие внутрирегиональные и межрегиональные механизмы передачи позволяют одному географическому району компенсировать временную нехватку в другом районе Постоянные механизмы позволяют регионам с избытком электроэнергии обеспечивать электроэнергией регионы с меньшей генерирующей мощностью.
