Mengapa tiga fase diimbangi oleh 120 derajat?

Untuk listrik tiga fase, gelombang diimbangi oleh 120 derajat (2 Rad). Mengapa fase-fase itu tidak saling berdekatan? Apakah karena akan mempengaruhi frekuensi fase? Bagaimana 120 derajat ini dipilih?$\pi/3$

Ketika ada 120 ° antara fase, jumlah tegangan setiap saat akan menjadi nol.

Ini berarti bahwa dengan beban seimbang tidak ada arus yang mengalir di jalur balik (netral).

Juga, jika setiap fase adalah 230V sehubungan dengan netral (operasi bintang), maka akan ada 230V = 400V antara dua fase (operasi segitiga atau delta), dan mereka juga berjarak sama, yaitu pada sudut 120 °. $\times$ $\sqrt{3}$

(gambar dari http://www.electrician2.com/electa1/electa3htm.htm )

Menjadi 120 derajat terpisah membuat fase seimbang sehingga transfer daya setiap saat adalah konstan. Jika Anda memiliki fase 'lebih dekat bersama' seperti yang Anda sarankan, tidak akan ada keuntungan nyata dari kekuatan fase tunggal.

Pada prinsipnya, setiap pembangkit listrik memiliki rotor dengan magents dan kumparan di pinggiran, satu putaran rotor adalah satu siklus 360 derajat.

Misalkan generator memiliki satu magnet dan satu koil, maka ketika magnet / rotor berputar satu putaran, tegangan yang dihasilkan dalam koil secara bertahap naik dan mencapai puncak (maks) ketika kumparan mendekati magnet dan mengurangi secara bertahap ketika magnet bergerak menjauh .

Misalkan kita menghubungkan bohlam maka tingkat flicker jelas terlihat. Ini disebut 360 deg, AC fase tunggal.

Sekarang, misalkan generator memiliki dua magnet dan dua kumparan ditempatkan dengan sama, maka tingkat flicker meningkat, itu adalah 2 fase, 360/2 = 180 derajat AC.

Katakanlah generator memiliki 3 magnet dan 3 kumparan ditempatkan dengan sama, maka laju flicker jauh meningkat; itu adalah 3 fase dengan 360/3 = 120 derajat AC.

jika kita memiliki 4 magnet dan 4 kumparan ditempatkan dengan sama maka laju flicker jauh lebih meningkat (tidak terlihat), maka itu adalah 4 fase dengan 360/4 = 90 derajat, 4 fase AC.

Dalam praktiknya, 3 fase jauh lebih cocok untuk desain.

Dengan memisahkan fase dengan 120 ° satu menjaga puncak tegangan (misalnya) merata. Sebagai contoh, 60 Hz memiliki puncak setiap 16,66 msec, sehingga fase A, B, C puncak akan datang sepertiga dari waktu terpisah, dalam pola ini: A-5.55ms-B-5.55ms-C-5.55ms-A. Jika satu fase dipisahkan A & C dari B oleh, katakan 100 ° maka fase C dan A akan dipisahkan oleh 160 °, dan pola puncak akan menjadi A-4.63ms-B-4.63ms-C-7.40ms-A.

Seperangkat fase gagap yang demikian (dengan, katakanlah, pemisahan 100 °, 100 °, 160 °) akan memerlukan banyak konsekuensi yang tidak efisien dan tidak perlu, yang paling tidak akan merancang motor AC yang secara efektif dapat menggunakan impuls mengejutkan dari tegangan yang disinkronkan tersebut. puncak.

Sebagian besar energi listrik dibuat oleh generator AC.

2/3 dari energi listrik digunakan oleh motor listrik AC (energi listrik dalam - energi keluar), mereka dibangun sangat mirip dengan generator listrik (energi mekanik dalam - energi keluar).

Untuk membuat rotasi pada motor listrik AC, Anda harus memiliki lilitan dengan jarak yang sama di stator yang diberi makan oleh medan magnet yang sama-sama berjarak; medan magnet spasi sama diciptakan oleh arus spasi sama (ini menjawab pertanyaan Anda dari 120 derajat untuk sistem 3 fase).

Alasan menggunakan 3 fase bukan 2, 6 atau 12 itu karena itu sistem yang paling efisien (memiliki 2 akan berarti lebih banyak kehilangan daya selama transmisi, memiliki 6 fase akan berarti untuk mengangkut energi dengan 6 kabel daripada 3).

Juga perlu diingat bahwa tegangan fase ke fase akan turun drastis dengan lebih banyak fase. Anda hanya dapat menggunakannya fase ke tanah jika Anda menambahkan lebih banyak fase. Dengan transformator wye biasa, kita masih bisa memiliki peralatan berada di 208 volt dan 240 fase tunggal. Tambahkan lebih banyak fase akan jauh lebih sulit untuk menambahkan peralatan 3 fase atau lebih.