電力系統為什麼是三相的

2021-06-07 13:51:06 字數 1917 閱讀 6199

三相交流電是與輸電技術的發展緊密相連的。

2023年維也納國際博覽會法國弗泰內,使用2km的導線,把一台用瓦斯發動機拖動的格蘭姆直流發電機,和一台轉動水幫浦的電動機連線起來。

2023年,**皮羅茨基建立了輸送功率為4.5kw的直流輸電線路,輸送距離一開始是50m,後來增加到1km。然後就開始向高壓輸電發展了。

一開始是直流輸電,但想要傳輸更遠的距離,就必須再提高電壓。在當時的條件下,直流輸電沒條件了:發電機電壓受限制、直流沒有變壓器等等。後來還發生過一場交流、直流輸電之爭。

可見,從交流輸電一開始,並不是三相的,呵呵。2023年,人們就發明了單相交流發電機。2023年、2023年、2023年,單相變壓器得到了發展。問題在於應用交流電驅動工作機械。

交流感應電動機的出現,與「旋轉磁場」這個研究緊密相連。2023年,2023年,2023年都是旋轉磁場發展的節點,2023年,弗拉利斯製成了第一台兩相感應電動機;2023年他又提出了「利用交流電來產生電動旋轉」這一經典**。

2023年**多布羅斯基發明了三相交流制和效率很高的三相非同步電動機,交流輸電的優越性體現出來了。2023年8月25日,第一條三相交流高壓輸電線投運,總長175km。發電機是230kva,95v,變壓器是200kva、95/15200,線路末端是兩座13800/112v降壓變電所。

說到優點:與單相、兩相系統比,三相輸電系統效率比較高、用銅節省;三相電機的效能、效率和材料利用比單相、兩相的好。

說為什麼是三相的?上面已經講了發展歷史。為什麼不是四相的?因為三相的出現後,就把市場霸佔了……各種理論全圍繞它進行。沒人搞四相的,呵呵。相數越多,就越複雜,從上面能看出來,最主要的是應用。

readfree版的回答很精彩,學習了。下面就三相交流電為什麼是三相再補充幾點:

1.問題的出處:據說(未考證)這個問題是清華大學電機系一教授在研究生考試時出的考題「為什麼電力系統是三相?」,考生自然是沒有回答出來,後來被某位人士當作抨擊中國教育體制的素材引用。樓主是看到了這了素材加以提問還是靈感突發想到的並不是很重要了,只要確定是乙個好問題就可以了,值得思考。

2.為什麼是三相?是電力的輸送及使用過程中的技術合理性與節省裝置投資的綜合平衡結果。原因如下:

a)旋轉磁場:三相是交流電在不使用輔助裝置能產生「穩定旋轉磁場」的最小相數,這點最重要,有了旋轉磁場其它的事情就好理解了......。也許有人說了不對,家用電器都用單相,沒有旋轉磁場小電機怎麼會轉?其實家用電器是利用通過電容時電流相位超前的特性從單相電源分出來一相與原來的一相產生旋轉磁場,這點不符合上述條件吧?--不使用輔助裝置能產生「穩定旋轉磁場」

b)三相交流電相位互差120°,任意兩相之間的線壓相同,使其較之單相交流電有很多優點,它在發電、輸配電以及電能轉換為機械能方面都有明顯的優越性。例如:製造三相發電機、變壓器都較製造單相發電機、變壓器省材料,而且構造簡單、效能優良。又如,用同樣材料所製造的三相電機,其容量比單相電機大50%,三相旋轉電機的瞬時功率是恆定的,其瞬時轉矩也是恆定的,運轉就比較平穩;在輸送同樣功率的情況下,三相輸電線較單相輸電線,可節省有色金屬25%,而且電能損耗較單相輸電時少。

c)使用4相、5相、6相...不可以嗎?

當然可以。使用更多相時會使發電、輸配電及用電環節變得複雜,輸電線路根數要增加,發電機、變壓器、電動機等裝置也趨於複雜化,增加製造成本;當然大容量裝置假定使用四相交流電單從裝置製造上也許會更合理,但電網就不同了。另外三相不平衡已經引起很多問題了,相數多了會不會更困難?

寫道這兒,想到了裡想到了另外乙個問題:發動機的問題,農村用的手扶拖拉機是單缸發動機,夏利是三缸,桑塔納是四缸。。。。,賓士寶馬用到了六缸、八缸甚至更多,功率(馬力)越大,使用的缸數越多。雖然四缸車比較普遍,但也不能否認六缸發動機的合理性吧,當然不同的車可以行駛在同一道路上,可以並存;電網就不同了,只能統一。

d)類似的問題還有頻率為什麼是50hz或60hz?這也是在考慮綜合成本的情況下確定的,頻率太低電力轉換成動力的效率就會太低,頻率太高,輸變電的損耗會增加以及遠端輸電的功率因數會下降,選擇50hz、60hz也是有其道理的。

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