8.9
家庭に電力を供給する2線式単相システムと、重機を備えた工場に電力を供給する3線式バランス3相システムを考えてみましょう。
どちらのシステムも、同じ材料と長さのワイヤを抵抗負荷で使用し、同じライン電圧と吸収電力を備えています。
単相システムでは、電流は吸収された電力と線間電圧の比率に等しくなり、電力損失は吸収された電力の2乗を線電圧の2乗で割ったものに比例します。
三相システムの場合、電流は3本のワイヤに分割され、総電力損失は異なる方法で計算されます。
2 つのシステムの電力損失の比率では、抵抗はワイヤ半径に置き換えられます。
両方のシステムで電力損失が等しい場合、単相システムのワイヤの半径は三相システムの半径の 2 倍になります。
2つのシステムに必要な材料を比較すると、単相システムは三相システムよりも33%多くの材料を使用します。
したがって、同じ電力出力の場合、三相システムは材料の消費を大幅に最小限に抑え、配電効率を向上させます。
電気回路内の電力分配は、住宅および産業エネルギー システムの基本的な側面です。住宅環境では単相電力が一般的ですが、重機のある産業環境では三相電力が標準です。各システムはそれぞれ異なり、利点があるため、電力分配と材料効率の基本原理を理解することが重要です。
単相電力分配:
単相回路は、家庭環境では一般的で、2 線式システムが使用されます。このシステムの電流は、負荷によって吸収される電力と線間電圧によって決まります:
抵抗による配線の電力損失は、電流の 2 乗に比例します:
ここで、R は配線の抵抗です。
三相電力分配:
産業環境で最も広く使用されているバランスの取れた三相システムです。このシステムでは、電流は 3 本のワイヤに分割され、同じ電力レベルの単相システムと比較して各ワイヤの電流が減少します。各相の電流と抵抗が同じであると仮定すると、総電力損失は各相の損失の合計になります。
ワイヤ サイズと材料消費:
両方のシステムで電力損失が同じ場合のワイヤ サイズを比較すると、電力損失を増やすことなく増加した電流を流すには、単相システムのワイヤの断面積は 三相システムの断面積よりも大きくなければなりません。具体的には、単相システムでは、三相システムの各相ワイヤの断面積の 2 倍の断面積のワイヤが必要です。つまり、単相システムでは、3 相システムと同じ電力負荷を処理するために断面積の大きいワイヤが必要になり、導電材料が約 33% 増加します。
家庭に電力を供給する2線式単相システムと、重機を備えた工場に電力を供給する3線式バランス3相システムを考えてみましょう。
どちらのシステムも、同じ材料と長さのワイヤを抵抗負荷で使用し、同じライン電圧と吸収電力を備えています。
単相システムでは、電流は吸収された電力と線間電圧の比率に等しくなり、電力損失は吸収された電力の2乗を線電圧の2乗で割ったものに比例します。
三相システムの場合、電流は3本のワイヤに分割され、総電力損失は異なる方法で計算されます。
2 つのシステムの電力損失の比率では、抵抗はワイヤ半径に置き換えられます。
両方のシステムで電力損失が等しい場合、単相システムのワイヤの半径は三相システムの半径の 2 倍になります。
2つのシステムに必要な材料を比較すると、単相システムは三相システムよりも33%多くの材料を使用します。
したがって、同じ電力出力の場合、三相システムは材料の消費を大幅に最小限に抑え、配電効率を向上させます。
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