單相電

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单相电的波形图

电气工程中,單相電指利用两条线路来分配电力的交流電供电方式,頻率通常是50或60Hz[1]单相电电压在一个周期内两次达到峰值,且瞬时功率成为常数[2],而三相电总功率为常数而运作更为稳定。

位于加拿大的一个单相变压器电线杆

单相电拥有线路较少和效率较高的优点,被北美日本的一些地方等常用作商業和住宅用电,而很少用在大型发电机等设施,这是因为大型电机和单相交流电作用并不会产生旋转磁场,而需要额外的启动电路来支持。[3]

接線[编辑]

单相交流电配电电路(日本)
单相二线制电路,其中GND线接地,输出电压100伏
单相三线制电路,其中中线接地,使用分相式变压器,两个相反相后各输出100伏,而200伏亦可使用

單相二線制[编辑]

單相二線系統包括一條相線(L)和一條中線(N)。電力可以由小型發電機、不间断电源或單相供電系統提供。
此外,三相四線系統也可以提供單相電。相線接至L1/L2/L3其中一相,中線則接至三相變壓器的中性點。中性點通常會接地,以確保電力保護裝置可以正常運作。

單相三線制[编辑]

單相三線系統中,電力由分相式(split-phase)變壓器提供,共有兩條相線(反相)和一條中線,同時提供120V及240V。變壓器的主線圈可接至三相電的其中兩個相(VAB),副線圈則設有中心抽頭,引出中線並同時接地。

分相式電力系統無法產生單一指向的旋轉磁場,因此不是兩相電

比較[编辑]

變壓器繞組

三相電相比,單相電最主要的特點是輸出功率不是常數(功率振盪),其電壓在0°和180°時是零,在90°和270°時達到峰值。而三相電的總功率則是常數,因此,三相發電機可以穩定地運作。

三相變壓器的成本亦比單相變壓器低。只需要多50%的材料,則可提供原來3倍的輸出功率。

因此,三相電無論在發電及輸電都有明顯優勢。但對於商業和住宅用戶,單相電已能滿足一般的用電需求。

電壓[编辑]

在北美地區,分相式為120V/240V,三相電則是120V/208V。部分電動機會接供兩個接線方式,因此能同時支援208V及240V。對於240V供暖系統,若是連接到208V系統中,其功率會下降至75%。此外,部分國家的電壓為127V/220V,把208V的電力裝置接駁到220V系統應可正常運作,但保養或會失效。

在歐亞地區,單相電介乎220V到240V,此電壓能夠提供足夠的電力給馬達和其他高功率電力裝置人使用。與北美不同,歐亞地區的單相電力裝置通常不會接至三相系統以380V至415V運作。

參考資料[编辑]

  1. ^ 日本电气工程师学会《电工袖珍本》第十一篇 送电. Ohmsha. 1959年. 
  2. ^ What's the Difference Between Single Phase and Three Phase AC Power Supplies?. Aegis Power Systems. Aegis Power Systems. [2015-12-28]. (原始内容存档于2021-08-13). 
  3. ^ 日本电气工程师学会《输配电工程》第 4 章配电. Ohmsha. 1980.