In diesem Artikel werden die Unterschiede zwischen Einphasen- und Dreiphasen-Wechselstrom-Stromversorgungen behandelt. Wir werden einige Grundlagen von Einphasen- und Dreiphasensystemen kennenlernen, Vor- und Nachteile verstehen und auch die wesentlichen Unterschiede zwischen Einphasen- und Dreiphasenstromversorgungen betrachten.
Einleitung
Fast 90% der elektrischen Energie, die wir in unserem Alltag nutzen, stammt aus einer Wechselstromquelle. Ob es sich um Haushaltsgeräte, Büroausstattung oder Industriemaschinen handelt, wir verwenden eine Wechselstromquelle, um diese Geräte mit Strom zu versorgen.
Wenn Sie Anfänger sind, ist Wechselstrom, oder einfach AC, ein Typ elektrischer Energie, bei dem sich der Strom periodisch sowohl in Größe als auch in Richtung ändert. Je nach Anwendung kann AC-Strom entweder in einem Einphasen- oder einem Dreiphasensystem geliefert werden.
Ein Einphasen-AC-Stromsystem besteht aus zwei Kabeln, die als Phase (manchmal auch als Line, Live oder Hot bezeichnet) und das Neutralleiterkabel bekannt sind. Bei einem Dreiphasensystem werden entweder drei oder vier Kabel zur Stromübertragung verwendet (kein Neutralleiter bei dreiteiliger dreiphasiger Stromversorgung und alle drei Kabel sind Phasen).
Lassen Sie uns nun in die Einzelheiten von Einphasen- und Dreiphasensystemen einsteigen und auch den Unterschied zwischen Einphasen- und Dreiphasenstromversorgungen genauer betrachten.
Was ist eine Einphasenstromversorgung?
Wie bereits erwähnt, wird bei einer Einphasenstromversorgung der Strom mithilfe von nur zwei Kabeln, der Phase und dem Neutralleiter, verteilt. Da der Wechselstrom die Form einer Sinuswelle hat, erreicht die Spannung in einer Einphasenstromversorgung während des positiven Zyklus 900 und während des negativen Zyklus 2700.
Das Phasenkabel führt den Strom zur Last und das Neutralleiterkabel bildet den Rückweg für den Strom. Üblicherweise beträgt die Spannung in einer Einphasenstromversorgung 230V und die Frequenz 50Hz (abhängig vom Wohnort).
Da die Spannung in einer Einphasenstromversorgung ansteigt und abfällt, kann keine konstante Leistung an die Last geliefert werden.
Vorteile
- Es ist die am häufigsten verwendete Stromversorgungsform für die meisten kleinen Strombedarfe. Fast alle Wohnversorgungen sind Einphasenversorgungen, da Haushaltsgeräte nur eine geringe Strommenge zum Betreiben von Lichtern, Ventilatoren, Kühlern, Heizungen, kleinen Klimaanlagen usw. benötigen.
- Das Design und der Betrieb eines Einphasenstromversorgungssystems sind oft einfach.
- Je nach Region reicht eine Einphasenstromversorgung für Lasten bis zu 2500 Watt aus.
Nachteile
- Kleine Einphasenmotoren (in der Regel weniger als 1 kW) können nicht direkt mit Hilfe einer Einphasenstromversorgung gestartet werden, da das Anlaufdrehmoment für den Motor nicht ausreichend ist. Zusätzliche Schaltungen wie Motorstarter (z. B. ein Anlaufkondensator bei Ventilatoren und Pumpen) sind für den ordnungsgemäßen Betrieb erforderlich.
- Schwere Lasten wie Industriemotoren und andere Geräte können nicht mit einer Einphasenstromversorgung betrieben werden.
Was ist eine Dreiphasenstromversorgung?
Eine Dreiphasen-Stromversorgung besteht aus drei Stromleitungen (oder den drei Phasen). Je nach Art des Stromkreises (es gibt zwei Arten: Stern und Dreieck) kann es auch einen Neutralleiter geben oder auch nicht. In einem Dreiphasen-Stromversorgungssystem ist jedes Wechselstromsignal um 1200 phasenverschoben.
In einer Dreiphasenstromversorgung würde während eines Zyklus von 3600 jede Phase zweimal ihren Höchstwert erreichen. Außerdem fällt die Leistung nie auf null. Diese gleichmäßige Stromversorgung und die Fähigkeit, höhere Lasten zu bewältigen, machen eine Dreiphasen-Stromversorgung für den industriellen und kommerziellen Einsatz geeignet.
Wie bereits erwähnt, gibt es zwei Arten von Schaltkreiskonfigurationen in einer Dreiphasenstromversorgung, nämlich die Delta- und die Stern- (Y oder Wye) Schaltung. Bei der Delta-Konfiguration gibt es keinen Neutralleiter, und alle Hochspannungssysteme verwenden diese Konfiguration.
Bei einer Stern- oder Wye-Konfiguration gibt es hingegen einen Neutralleiter (den gemeinsamen Terminalpunkt des Sternschaltkreises) und manchmal auch einen Erdungsdraht.
Die Spannung zwischen zwei Phasen in einer Dreiphasenstromversorgung beträgt 415V, während die Spannung zwischen einer Phase und dem Neutralleiter 240V beträgt. Daher können Sie mit einer Dreiphasenstromversorgung drei Einphasenstromversorgungen bereitstellen (so wird es normalerweise für Wohn- und Kleinunternehmenslasten gemacht).
HINWEIS: Es gibt einen Unterschied zwischen einer direkten Dreiphasenstromversorgung und einer Dreiphasenstromversorgung, die in drei Einphasenstromversorgungen aufgeteilt ist.
Vorteile
- Eine Dreiphasenstromversorgung benötigt für die gleiche Leistung weniger Kabel als eine Einphasenstromversorgung.
- Eine Dreiphasenstromversorgung ist normalerweise das bevorzugte Netzwerk für kommerzielle und industrielle Lasten. Obwohl in einigen Ländern (wie den meisten europäischen Ländern zum Beispiel) auch die Wohnversorgung eine Dreiphasenstromversorgung ist.
- Sie können problemlos größere Lasten betreiben.
- Große Dreiphasenmotoren (die in der Regel in der Industrie verwendet werden) benötigen keinen Starter, da der Phasenunterschied in der Dreiphasenstromversorgung ausreichend ist, um ausreichend Anlaufdrehmoment für den Motor bereitzustellen.
- Fast die gesamte erzeugte Leistung wird in einer Dreiphasenstromversorgung genutzt. Obwohl es ein Konzept von Mehrphasenstrom gibt, haben Studien gezeigt, dass eine Dreiphasenstromversorgung wirtschaftlicher und einfacher herzustellen ist.
- Die Gesamteffizienz der Dreiphasenstromversorgung ist im Vergleich zur Einphasenstromversorgung bei gleicher Last höher.
Unterschied zwischen Einphasen- und Dreiphasenstromversorgungen
Lassen Sie uns nun einen Blick auf den Unterschied zwischen Einphasen- und Dreiphasenstromversorgungen werfen.
- Bei einer Einphasenstromversorgung erfolgt die Stromversorgung über zwei Kabel namens Phase und Neutralleiter. Bei einer Dreiphasenstromversorgung erfolgt die Stromversorgung über drei Kabel (vier Kabel, wenn der Neutralleiter enthalten ist).
- Die Spannung der Einphasenstromversorgung beträgt 230V, während sie bei einer Dreiphasenversorgung 415V beträgt.
- Für die gleiche Leistung benötigt eine Einphasenstromversorgung mehr Kabel als eine Dreiphasenstromversorgung.
- Die Effizienz einer Dreiphasenstromversorgung ist deutlich höher als bei einer Einphasenstromversorgung, und die Leistungsfähigkeit ist ebenfalls höher.
- Da eine Einphasenstromversorgung nur zwei Kabel verwendet, ist die Gesamtkomplexität des Netzwerks geringer im Vergleich zu einer vieradrigen Dreiphasenstromversorgung (mit enthaltenem Neutralleiter).
Vergleich von Einphasen- und Dreiphasenstromversorgungen
Lassen Sie uns nun den Vergleich von Einphasen- und Dreiphasenstromversorgungssystemen in einer Tabelle betrachten.
| Einphasenstromversorgung | Dreiphasenstromversorgung |
|---|---|
| Eine Einphasenstromversorgung erfordert zwei Leiter | Eine Dreiphasenstromversorgung erfordert drei Leiter |
| Die beiden Leiter (Leiter) im Einphasensystem werden als Phase und Neutralleiter bezeichnet | Alle drei Leiter (Leiter) im Dreiphasensystem werden als Phasen bezeichnet |
| Da es nur einen einzigen Leiter gibt, gibt es nur ein Wechselstromsignal (in der Regel eine Sinuswelle) | Die drei Leitungen in der Dreiphasenversorgung führen jeweils ein eigenes Wechselstromsignal und die drei Signale haben einen Phasenunterschied von 120° zueinander |
| Die Leistungsabgabe bei einer Einphasenstromversorgung ist aufgrund von Spannungsspitzen und -dellen nicht konstant | Aufgrund der drei Leiter mit einem Phasenunterschied von 120° ist die Leistungsabgabe bei einer Dreiphasenversorgung immer gleichmäßig und konstant (die Spitzen und Täler der drei Wechselstromsignale werden durch Kompensation ausgeglichen) |
| Die Spannung in der Einphasenstromversorgung beträgt ≈230 V | Die Spannung in der Dreiphasenstromversorgung beträgt ≈415 V |
| Eine Einphasenversorgung ist im Vergleich zu einer Dreiphasenversorgung für die gleiche Leistungsabgabe relativ weniger effizient | Eine Dreiphasenstromversorgung ist effizienter, da sie mit nur einem zusätzlichen Kabel die dreifache Leistung einer Einphasenstromversorgung liefern kann |
| Normalerweise wird eine Einphasenstromversorgung für den Wohn- und Haushaltsbedarf verwendet (oft als Einzelphase aus einer Dreiphasenstromversorgung abgeleitet) | Eine Dreiphasenstromversorgung wird normalerweise für große Gewerbebetriebe und Industrieanlagen verwendet |
| Sie eignet sich für kleine Lasten wie Beleuchtung und Heizung | Eine Dreiphasenversorgung kann große Industriemotoren handhaben |
| Einphasenstromversorgungen haben immer einen Neutralleiter (er fungiert als Rückweg von der Last) | Der Neutralleiter ist optional bei Dreiphasenstromversorgungen (Delta-Verbindungen haben keinen Neutralleiter, aber Sternverbindungen können einen Neutralleiter haben oder auch nicht) |
| Das Risiko eines Ausfalls ist höher, da eine Einphasenstromversorgung nur eine Phase hat (wenn sie ausfällt, gibt es keinen Strom) | Selbst bei einem Ausfall in einer oder zwei Phasen liefert die verbleibende Phase weiterhin Strom in einer Dreiphasenstromversorgung. Daher ist die Ausfallwahrscheinlichkeit geringer |
Benötigen Sie eine Dreiphasenstromversorgung?
Je nach Bedarf wird Ihr Stromversorgungsunternehmen entweder eine Einphasen- oder eine Dreiphasenstromversorgung vorschlagen. Für kleine Häuser und Geschäfte reicht in der Regel eine Einphasenstromversorgung aus.
Wenn Sie jedoch ein großes Haus mit drei bis vier Klimaanlagen (die alle gleichzeitig laufen können), Warmwasserbereiter, große Tauchpumpe, Waschmaschine, Doppeltür-Kühlschrank usw. haben, benötigen Sie möglicherweise eine Dreiphasenstromversorgung, damit die Belastung auf jede Phase ordnungsgemäß verteilt wird.
Da wir keine direkten Dreiphasengeräte haben, gibt das Stromversorgungsunternehmen die drei Phasen aus der Dreiphasenversorgung als drei separate Einphasenversorgungen aus. Wenn Sie zum Beispiel drei Schlafzimmer mit drei Klimaanlagen haben, wird jedem Raum eine andere Phase zugewiesen.
Es ist üblich, dass Wohnungen und Gemeinden eigene Transformatoren haben, sodass sie 11 kV direkt von der Umspannstation auf 240 V heruntertransformieren können, ohne auf den Straßentransformator angewiesen zu sein.
