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【摘要】现在单相电机大踏步走入家庭,家用空调、电风扇、冰箱、洗衣机、微波炉、抽油烟机等都是单相电机,所有的家用电器的电机都改为三相电机,其节能效果一定是显著的，实现家庭三相交流供电代替单相交流供电,三相交流供电由于负载永远平衡,使三相不平衡变成相对的。三相交流供电提高线路运行的稳定性,改善了居民用电质量,节约了有限的能源。本文就关于单相交流电220V变成三相交流供电设计进行深入探讨，可供参考。
【关键词】单相交流电；220V；三相交流供电；平衡；安全系数
1．三相供电有利供电网络的平衡
实现三相交流配电,负载始终对称,扭转过去三相平衡是相对的,三相不平衡是绝对的。彻底消除了三相不平衡对用户的影响。
当三相不平衡时能引起一相电压升高,两相电压降低。这是一般电工理论书都有的习题,也是生活中所能见到的事实。三相不平衡使中性线有电流,有可能使中性线带危险电压。如三相不平衡超过允许偏差范围,致使供电质量下降,用户不能正常运行。网上资料表明:“电压偏高10%,白炽灯寿命将缩短一半以上”。
三相不平衡对电机可有影响。在同步电机中,三相不平衡产生的负序电流能产生相对于转子转速2倍的反向磁场,从而在转子和定子中产生附加损耗及振动。在异步电动机中,由于负序阻抗是正序阻抗的1／8-1／5,即使不大的负序分量(1%额定电压),也将得到很大的不对称电流(7%-9%额定电流),使电机增加损耗(发热),减少转矩,产生振动。因此三相不平衡也是三相电机过载原因之一。
三相不平衡的零序电流导致配电变压器温升过高,不平衡电流使配电变压器动力下降。不平衡运行通过配电变压器可反馈到一次回路,造成网络不平衡,它也是产生高次谐波的原因之一,对供电网络的保护系统造成误动作,人们称为谐波“污染”,谐波产生的电磁辐射,也能干扰邻近通讯。
2．三相供电实现节省能源
三相供电在原有导线规格不变的情况下,增加一根导线,输出功率是原来的3倍,即
输出容量比原来提高3倍。在功率不变的情况下,三相电一根相线的电流是单相电一根线电流的1／3倍,电流和导线截面积成正比,增加一根导线,导线截面积就可减小,节约了铜线。在功率不变的情况下,忽略感抗容抗影响,线路损失功率计算如下:
在相等时间内,线路能量损失下降为原来的一半。可见增加一根导线,经济效益是显著的。在当前供电紧张情况下,降低了线损、提高了容量,在保证供电电压偏差范围内,实际上就是提高供电范围。
虽然单相电机已经发展多年,但单相电机与三相电机相比还有三低,即效率低、过载能力低和功率因数低,表1给出三相电机与单相电机的对比参数。
由表1还可见,在功率相同情况下,还有两高。单相电机起动电流的平均值是三相电机的4.5倍为一高,它是居民家庭电压闪变的来源之一;另一高是工作电流单相电机是三相电机的3.65倍。
实现三相供电,对电机就能推广Y-△负载切换装置,减轻负载时将绕组切换成星形接法,以提高效率减少损耗。例如家庭空调,比较常用的是抽湿,如果将抽湿档电机接成Y形连接,既提高了功率因数也节省了能源。
可见三相供电比单相供电经济效益高。但在小区、楼宇里目前还是单相供电,这是以前人们无法解决的,也是只满足照明需要的年代没有必要解决的。
3．三相供电提高居民用电质量
鉴于人们生活水平的逐步提高,对于灯的作用,已不再停留在基本照明这一简单的需求上,而是把灯作为一种生活中不可缺少的艺术品来看待。居民家庭对于照明的质量也明显提高。对周期性电压急剧变化引起的照明闪变,也就是照明灯闪烁引起人眼视觉不适或疲劳,人们提出了更高的要求。由此市场研究开发出无闪灯,除直流灯外,有变频灯,它升高频率带来电磁辐射,有裂相灯,它是把单相电分裂成两相,接两个灯管。而三相电源相当于接三个灯管,自然是最佳的选择。灯的亮度选择也可以用上Y-△负载变换,向上拨动开关是星形联结夜间照明用,向下拨动开关是三角形负载额定功率发光。对电视机来说,三相电源整流比单相电源整流效率高、波形好。
4．三相供电提高用电安全系数
由单相供电变三相供电,可以有两种方案,一种是前面讲的不改变现在的配电方式(220V／380V)。这实际是升高了电压,降低供电电流,节约铜线,降低损耗,提高供电范围,缓解当前供电紧张的局面。在国外对小区、对塔楼升高到四百多伏单相供电的实例是存在的。英国居民用电就是240V。另一种方案是从人身安全角度考虑,降低电压。据资料统计:低压触电占触电总数85%。而单相触电又占低压触电75%,即一相一地直接或间接触电。如改成三相供电,线电压110V,则相电压110／≈63.5v(简单说成65V),把220V相电压降低约3.5倍,人站在地上碰火线不是110V,而是63.5V。这样人一相一地触电几率大大下降,提高了安全系数。
三相交流供电给用户带来的变动。三相供电比当前提倡推广的TN-S配电系统(三相五线制)还是少了一棵线。有利,就有弊,降低了电压,在相同功率下(65V下),线电流就要比220V时的单相电流增大1.15倍。白炽灯的灯丝由三段构成,连接成星形或三角形负载,像旧式电子管一样用插头、插座形式引出。日光灯也是一样,由三个灯管构成,像节能灯那样,也可组成圆形灯管。现在的科技完全可以制造成5瓦、10瓦的光源。所有单相插座改为三相插座,在降低电压情况下,三线插座不用转换成四线插座。室内布线相应增加一根。开关、电度表都换成三相开关和三相电度表,电度表旁的漏电保护器替换成断相保护器,防缺相运行。单相交流电的优点是一根线带电(一般情况),线路简单。缺点是漏电保护器许多人不喜欢用,它的灵敏动作给家庭生活带来不便(冰箱停电)。
5．结束语
综上所述，三相交流供电在公寓中已经到户,大的中央空调就是三相交流供电。当前世界各国居民用电都是单相交流供电,在大量单相电机涌入家庭的今天,为了节省能源、提高电机效率,为了克服电压闪变的现象,提高居民供电质量,为了电网稳定及平衡的需要,改变配电方式实现三相交流供电到每一家是值得大力推广的。
参考文献：
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