Perché l'offset trifase di 120 gradi?

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Per l'elettricità trifase l'onda è spostata di 120 gradi (2 Rad). Perché le fasi non sono più vicine tra loro? È perché influenzerà la frequenza delle fasi? Come sono stati scelti questi 120 gradi? $\pi/3$

Forma d'onda a 3 fasi

mains three-phase

— Decano
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Non sono sicuro di conoscere la risposta ufficiale, quindi sto solo postando come commento. Con tre fasi, uno spostamento di 120 gradi tra due fasi qualsiasi è il modo naturale per farlo, poiché 360/3 = 120. Ciò semplifica il lavoro, il controllo, ecc. Teoricamente, non vi è alcun motivo per cui non si possa avere una relazione arbitraria tra le tre fasi. Ma potrebbe esserci qualcosa di più ... ad esempio, forse è più facile costruire un generatore trifase in CA per produrre forme d'onda di uscita distanti 120 gradi ... ma non lo so per certo.

— Adam P,

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Quando ci sono 120 ° tra le fasi la somma delle tensioni in qualsiasi momento sarà zero.

Diagramma vettoriale trifase

Ciò significa che con un carico bilanciato non scorre corrente nella linea di ritorno (neutro).

3 vettori correnti aggiunti

Inoltre, se ogni fase è 230 V rispetto al neutro (funzionamento a stella), allora ci saranno 230 V = 400 V tra due fasi qualsiasi (operazione triangolo o triangolo), e sono ugualmente distanziati, cioè ad angoli di 120 °. $\times$ $\sqrt{3}$

(immagini da http://www.electrician2.com/electa1/electa3htm.htm )

— stevenvh
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Questo è certamente il motivo per cui il sistema trifase così come è attualmente progettato è bello . Penso che il motivo originale alla base del perché sia com'è che è più facile avvolgere un motore con le fasi di uscita equidistanti.

— Connor Wolf,

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@Fake: equamente distanziato è il modo evidente per mantenerlo bilanciato meccanicamente. Ma è necessario anche in questo modo per avere le tensioni uguali, in modo che la corrente netta sia zero in un carico bilanciato.

— Stevenvh,

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Essere a 120 gradi di distanza rende le fasi bilanciate in modo tale che il trasferimento di potenza in qualsiasi momento sia una costante. Se avessi fasi "più vicine tra loro" come suggerisci, non ci sarebbe alcun vantaggio reale rispetto alla potenza monofase.

— JustJeff
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ovviamente, se si dispone di un sistema con almeno due fasi uniche, è possibile ricavarne una trifase bilanciata (utilizzando trasformatori adeguati) e quindi inserire una potenza costante in un carico, ma le correnti della linea di trasmissione risultanti saranno asimmetriche; con angoli di fase disuguali dovresti o (1) vivere con una potenza istantanea variabile nel tempo, (2) sottoutilizzare alcuni dei conduttori della linea di trasmissione o (3) avere conduttori di dimensioni diverse. Gli angoli di fase equidistanziati offrono la soluzione ottimale in termini di dimensionamento vs utilizzo del conduttore.

— JustJeff,

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la risposta breve - perché tre fasi equidistanti sono più facili da lavorare (i motori / i generatori non hanno a che fare con l'asimmetria) e più economicamente fattibile (tutti e 3 i conduttori possono essere identificati allo stesso modo) rispetto a qualsiasi altro sistema di tre fasi .

— JustJeff,

Questa è la risposta corretta

— Jason S,

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In linea di principio, qualsiasi generatore di corrente ha un rotore con magenti e bobina sulla periferia, una rotazione del rotore è un ciclo di 360 gradi.

Supponiamo che il generatore abbia un magnete e una bobina, quindi quando il magnete / rotore gira di un giro, la tensione generata nella bobina aumenta gradualmente e raggiunge il picco (massimo) quando la bobina si avvicina al magnete e si riduce gradualmente quando il magnete si allontana .

Supponiamo di collegare la lampadina, quindi il tasso di sfarfallio è chiaramente visibile. Questo si chiama 360 gradi AC monofase.

Supponiamo ora che il generatore abbia due magneti e due bobine posizionati equidistanti, quindi il tasso di sfarfallio viene aumentato, è a 2 fasi, 360/2 = 180 gradi CA.

Supponiamo che il generatore abbia 3 magneti e 3 bobine posizionati equidistanti, quindi il tasso di sfarfallio è molto aumentato; è trifase con 360/3 = 120 gradi AC.

se abbiamo 4 magneti e 4 bobine posizionati equidistanti, la frequenza di sfarfallio è molto più aumentata (non visibile), quindi è a 4 fasi con 360/4 = 90 gradi, CA a 4 fasi.

In pratica, la trifase è molto più adatta alla progettazione.

— alex.forencich
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Penso che questo meriti molti più voti di quanti ne abbia avuti - fisicamente è più conveniente (e presumo più efficiente) produrre motori / generatori a 3 poli, fornendo una fornitura di energia regolare ed efficiente. Metterei soldi sulla scelta del design essendo un compromesso di "scorrevolezza" (più fasi) rispetto al costo (meno avvolgimenti separati). Molto simile ai compromessi nei motori di automobili per quanto riguarda il numero di cilindri che usano.

— John U,

Penso che valga la pena dare un'occhiata a questa immagine di Wikipedia che mostra un'animazione di un generatore di 3 fasi

— prova a catturare finalmente il

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Separando le fasi di 120 ° si mantengono i picchi di tensione (ad esempio) equamente distanziati. Ad esempio, 60 Hz ha picchi ogni 16,66 msec, quindi i picchi di fase A, B, C si separerebbero di un terzo di quel tempo, in questo schema: A-5,55 ms-B-5,55 ms-C-5,55 ms-A. Se uno separasse le fasi A e C da B di, diciamo 100 °, le fasi C e A sarebbero separate di 160 ° e il modello dei picchi sarebbe A-4.63ms-B-4.63ms-C-7.40ms-A.

Una tale serie di fasi balbettanti (con, diciamo, 100 °, 100 °, 160 ° di separazione) comporterebbe molte conseguenze inefficienti e non necessarie, non ultimo dei quali sarebbe la progettazione di un motore a corrente alternata che potrebbe effettivamente utilizzare gli impulsi sconcertanti di tale tensione sincopata vette.

— mgkrebbs
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La maggior parte dell'energia elettrica è prodotta da generatori di corrente alternata.

I 2/3 dell'energia elettrica sono utilizzati dai motori elettrici in corrente alternata (energia elettrica in entrata - energia meccanica in uscita), sono costruiti in modo molto simile ai generatori elettrici (energia meccanica in entrata - energia elettrica in uscita).

Per creare una rotazione nei motori elettrici CA è necessario disporre di avvolgimenti equidistanti nello statore alimentati da campi magnetici equidistanti; campi magnetici equidistanti sono creati da correnti equidistanti (questo risponde alla domanda dei 120 gradi per il sistema trifase).

Il motivo dell'utilizzo di 3 fasi invece di 2, 6 o 12 è perché è il sistema più efficiente (avere 2 significherebbe più perdite di potenza durante la trasmissione, avere 6 fasi significherebbe trasportare l'energia con 6 fili anziché 3).

— user103478
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questa e l'altra come questa sono la risposta. deriva dalla spaziatura fisica nel generatore. non complicato.

— old_timer

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Inoltre, tieni presente che la tensione da fase a fase calerebbe tremendamente con più fasi. Saresti in grado di usarlo da fase a terra solo se hai aggiunto più fasi. Con un normale trasformatore a stella, possiamo ancora avere l'attrezzatura su 208 volt e 240 monofase. Aggiungere più fasi sarebbe molto più difficile aggiungere apparecchiature a 3 fasi o più.

— Vladimir Gusar
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Ad esempio, con 90 gradi con un sistema a 4 fasi, su un trasformatore di motivo, 120v a terra, si otterrebbero 180v fase a fase. Dovrebbe usarlo solo per circuiti monofase poiché fase per fase non sarebbe più efficiente.

— Vladimir Gusar,