분할상 전력
Split-phase electric power |
분할상 또는 단상 3선식 시스템은 단상 배전의 한 종류입니다.이것은 원래의 Edison Machine Works 3와이어 직류 시스템과 동등한 교류(AC)입니다.배전 시스템의 특정 용량에 대해 배전 [1]변압기의 공급 측에 단상을 필요로 하는 한편, 단일 엔드 단상 시스템보다 도체 재료를 절약할 수 있다는 것이 주된 장점입니다.
이 시스템은 북미에서 주거용 및 경상업용으로 일반적입니다.120V AC 라인 2개가 공통 중성선과 함께 서로 180도씩 위상 어긋남(둘 다 중성선에 대해 측정했을 때)으로 구내에 공급된다.중성 도체는 변압기 중앙 탭에서 접지에 연결됩니다.조명 및 소형 어플라이언스 전원 콘센트용 회로(즉,NEMA 1 및 NEMA 5)는 120V 회로를 사용합니다.이 회로는 1개의 라인 사이에 접속되어 단극 회로 차단기를 사용하여 중성입니다.오븐과 같은 수요가 많은 애플리케이션은 240V AC 회로를 사용하여 전원을 공급받습니다. 이러한 회로는 120V AC 라인 2개 사이에 연결됩니다.이러한 240V 로드는 유선 연결이거나 120V 콘센트와 의도적으로 호환되지 않는 NEMA 10 또는 NEMA 14 콘센트를 사용합니다.
분상 전원 시스템의 다른 애플리케이션은 감전 위험을 줄이거나 전자파 소음을 줄이기 위해 사용됩니다.
접속
3선 배전 시스템을 공급하는 변압기는 단상 입력(1차) 권선을 가진다.출력(2차) 권선은 중앙 탭이 되고 중앙 탭은 접지된 뉴트럴에 연결됩니다.그림 1과 같이, 어느 한쪽의 엔드 투 센터 전압은 엔드 투 엔드의 절반입니다.그림 2는 분할 위상 변압기의 출력 전압의 위상도를 나타내고 있습니다.2개의 페이저는 회전 자기장에 대해 고유한 회전 방향을 정의하지 않기 때문에 분할 단상은 2상계가 아닙니다.
미국과 캐나다에서, 이 관행은 토마스 에디슨이 개발한 직류 유통 시스템에서 비롯되었다.램프 쌍 또는 램프 그룹을 같은 회로에 직렬로 연결하고 공급 전압을 2배로 함으로써 도체의 크기를 크게 줄였습니다.
라인 대 중성 전압은 라인 대 라인 전압의 절반입니다.1800와트 미만의 조명 및 소형 기기는 라인 와이어와 뉴트럴 사이에 접속할 수 있습니다.조리장치, 난방공간, 온수기, 의류건조기, 에어컨 및 전기차 충전장치와 같은 고와트 기기들이 2개의 라인 도체에 걸쳐 접속되어 있다.즉, (같은 양의 전력을 공급하는 경우) 전류가 절반으로 감소합니다.따라서 기기가 낮은 [2]전압으로 공급되도록 설계된 경우 필요한 것보다 더 작은 도체를 사용할 수 있습니다.
부하 밸런스가 보장되면 중성 도체는 전류를 통하지 않으며, 시스템은 라인 와이어가 절반의 전류를 소비하는 2배 전압의 싱글 엔드 시스템과 동등합니다.이 경우 중성 도체가 전혀 필요하지 않지만 다양한 부하에 대해 매우 비현실적입니다. 그룹을 직렬로 연결하기만 하면 램프가 켜지고 꺼질 때 과도한 전압 및 밝기 변동이 발생합니다.
두 램프 그룹을 두 활각 사이의 중간 전위 중립에 연결하면 부하의 불균형이 중립의 전류에 의해 공급되어 두 그룹 간에 전압이 상당히 일정해집니다.3개의 와이어(중립선 포함)에 전달되는 총 전류는 항상 가장 부하가 높은 절반의 공급 전류보다 두 배입니다.
도체 전류 용량에 의해 제한되는 짧은 배선에서는 3개의 반사이즈 도체를 2개의 풀사이즈 도체로 대체하여 동등한 단상 시스템의 구리 75%를 사용할 수 있습니다.
배선 실행 시간이 길수록 도체의 전압 강하에 의해 더 제한됩니다.공급전압이 2배로 증가하기 때문에 균형부하가 2배의 전압강하를 견딜 수 있기 때문에 4분의 1 크기의 도체를 사용할 수 있습니다.이것은 동등한 단상시스템의 3/8의 구리를 사용합니다.
실제로는 중간값이 선택됩니다.예를 들어 불균형이 절대 최악의 경우 50%가 아닌 총 부하의 25%(반쪽)로 제한되는 경우, 단상 크기의 도체 3/8은 동일한 최대 전압 강하를 보장하며, 1개의 단상 도체의 합계 9/8, 2개의 단상 도체의 구리 56%가 됩니다.
균형 잡힌 전력
소위 "기술 전력"이라고 불리는 평형 전력 시스템에서는 센터 탭이 있는 절연 변압기를 사용하여 접지에 대한 평형 전압의 컨덕터로 별도의 전원을 만듭니다.평형 전원 시스템의 목적은 전원장치에서 민감한 기기에 결합되는 노이즈를 최소화하는 것입니다.
3선식 배전 시스템과 달리 접지된 중성선은 부하에 분배되지 않고 120V의 라인 투 라인 연결만 사용됩니다.균형 잡힌 전력 시스템은 오디오 및 비디오 제작 스튜디오, 사운드 및 텔레비전 방송, 민감한 과학 기기의 설치에만 사용됩니다.
미국 전기 법규는 기술 전원 [3]설치에 대한 규칙을 제공합니다.시스템은 범용 조명 또는 기타 장비에는 사용하지 않으며, 승인된 장비만 시스템에 연결되도록 특수 소켓을 사용할 수 있습니다.또한 기술 전원 시스템은 배전 시스템의 접지 방식에 특히 주의를 기울입니다.
같은 방에서 "기존" 전력을 사용하는 설비에서 균형 잡힌 전력 시스템을 사용하는 위험은 사용자가 오디오 또는 비디오 기기의 중간 시스템을 통해 부주의하게 전원 시스템을 상호 연결할 수 있다는 것입니다. 이 시스템의 요소는 다른 전력 시스템에 연결될 수 있습니다.이러한 현상이 발생할 가능성은 균형 전원 콘센트에 적절한 라벨을 붙이고 균형 시스템을 위한 "기존" 전원 시스템과는 물리적으로 다른 유형의 전원 콘센트를 사용하여 더욱 구분할 수 있다.
적용들
유럽
유럽에서는 3상 230/400V가 가장 일반적으로 사용됩니다.그러나 230/460V, 3선 단상 시스템은 3상 고전압 도체 중 2개만 사용하는 경우 팜 및 소규모 주택 그룹을 실행하는 데 사용됩니다.그런 다음 분할 위상 최종 강압 변압기가 사용되며, 중앙 탭은 접지되고 두 반쪽은 보통 단상 공급으로 서로 다른 건물에 공급된다. 단, 영국의 경우 대규모 팜이 230-0-230(공칭) 공급을 받을 수 있다.
영국에서 대규모 건설 및 철거 현장의 전기 공구와 휴대용 조명은 BS7375에 의해 관리되며, 가능하면 활선 도체와 접지 사이에 55V만 있는 센터 탭 시스템(CTE 또는 센터 탭 어스 또는 55-0-55)에서 전원을 공급할 것을 권장합니다.이 저전압 시스템은 110V 장비와 함께 사용됩니다.중성 도체는 분배되지 않습니다.위험성이 높은 위치에서는 추가 이중 극 RCD 보호를 사용할 수 있다.그 목적은 습식 또는 실외 공사 현장에서 전기 장비를 사용할 때 발생할 수 있는 감전 위험을 줄이고 고장 시 충격 방지를 위해 신속한 자동 차단의 필요성을 없애기 위함이다.단상 240V를 110V 분할 시스템으로 변환하는 휴대용 변압기는 일반적인 건설 장비입니다.건설현장에서 사용하는 발전기 세트가 직접 공급될 수 있도록 장비되어 있다.
부수적인 이점은 이러한 시스템에 사용되는 110V 백열 램프의 필라멘트가 240V 램프보다 더 두껍고 따라서 기계적으로 더 견고하다는 것입니다.
북미
이 3선 단상 시스템은 북미에서 주거용 및 경량 상업용 용도로 일반적입니다.회로 차단기 패널에는 일반적으로 2개의 활선(열선)과 1개의 중성선이 로컬 변압기의 접지된 중앙 탭에 연결되어 있습니다.통상, 활선 중 하나는 검은색, 다른 하나는 빨간색입니다.중립선은 항상 흰색입니다.단극 회로 차단기는 패널 내의 120V 버스 중 하나에서 120V 회로를 공급하거나, 2극 회로 차단기는 두 버스 모두에서 240V 회로를 공급합니다.120V 회로는 가장 일반적이며 NEMA 1 및 NEMA 5 콘센트에 전력을 공급하기 위해 사용되며 대부분의 가정용 및 경량 상업용 직접 배선 조명 회로에 사용됩니다.240V 회로는 에어컨, 공간 히터, 전기 스토브, 전기 의류 건조기, 온수기, 전기 자동차 충전소 등 수요가 많은 용도에 사용됩니다.이들 콘센트는 120V 콘센트와 의도적으로 호환되지 않는 NEMA 10 또는 NEMA 14 콘센트를 사용합니다.
배선규정은 분할상회로의 적용을 규정합니다.중성(복귀) 도체는 퓨즈 또는 회로 차단기에 의해 보호되지 않기 때문에 중성 와이어는 공급 시스템의 반대 라인에서 공급되는 두 개의 회로에서만 공유할 수 있습니다.양쪽 브레이커가 동시에 [4]트립되도록 바에 의해 접속되어 있는 경우(NEC 210.4), 대향 라인의 2개의 회로는 중립을 공유할 수 있으며, 이로 인해 240V 회로에 걸쳐 120V가 공급되는 것을 방지할 수 있다.
철도
스웨덴에서는 일부 철도에서도 분할상 전력이 사용됩니다.중앙 탭은 접지되어 한쪽 극에는 가공선 섹션이 공급되고 다른 한쪽 극에는 다른 섹션이 사용됩니다.
뉴욕과 보스턴 사이의 북동부 회랑에 있는 암트랙의 60Hz 견인 전력 시스템도 분할 위상 배전을 사용합니다.선로를 따라 기관차용 접선과 전기적으로 분리된 피더 와이어 두 개가 연결되어 있습니다.각 와이어에는 접지에 대해 25kV가 공급되며, 그 사이에 50kV가 공급됩니다.선로를 따라 있는 자동 변압기는 접점과 피더 와이어 사이의 부하를 분산시켜 저항 손실을 줄입니다.
영국의 네트워크 레일은 모든 새로운 50Hz 전기화에 자동 변압기를 사용하고 있으며, (2014년 현재) 많은 오래된 부스터 변압기[1] 설비를 자동 변압기로 전환하여 에너지 손실[2]과 수출 전자파 간섭을 줄이고 있습니다. 이 두 가지 모두 더 길고 무겁거나 빠른 열차가 도입될 때 증가하여 더 높은 속도를 끌어냅니다.전원에서 ak 전류가 흐릅니다.부스터 변압기는 의도된 경로인 "복귀 도체"를 통해서만 트랙션 전류의 회전을 "증강"하며, 열차에서 사용 가능한 전압을 증가시키지 않고 오히려 감소시키며, 추가적인 손실을 발생시킵니다.자동 트랜스폼 시스템은 트랙션 리턴 전류를 의도된 경로로 강제하면서 변속기 손실을 줄여 접지 리턴 전류 누출을 제어하고 낮은 에너지 손실을 보장하는 두 가지 목표를 동시에 달성합니다.초기 비용이 발생합니다.왜냐하면 비교적 적당한 전압으로 절연된 이전의 리턴 도체는 25kV로 절연된 반상 피더로 대체되어야 하며, 자동 변압기 자체는 이전의 부스터 변압기보다 더 크고 더 비싸기 때문입니다.그러나 시간이 지남에 따라 에너지 손실이 줄어들기 때문에 전체적인 비용 절감이 발생합니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Terrell Croft와 Wilford Summers(에드), American Electricians Handbook, 제11판, 뉴욕 맥그로힐(1987년) ISBN0-07-013932-6, 3장, 3-10페이지, 3-14부터 3-22까지.
- ^ 고넨, 투란배전 시스템 엔지니어링, 제2판CRC Press, 2007, 페이지 284.
- ^ NFPA 70, National Electric Code 2005, National Fire Protection Association, Inc., Massachusetts USA, Quincy, 2005.No ISBN (문서번호 640 및 647 )
- ^ "Branch Circuits – Part 1 EC&M".
