Pourquoi le décalage triphasé est-il de 120 degrés?

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Pour l'électricité triphasée, l'onde est décalée de 120 degrés (2 Rad). Pourquoi les phases ne sont-elles pas plus rapprochées? Est-ce parce que cela affectera la fréquence des phases? Comment ces 120 degrés ont-ils été choisis? $\pi/3$

Forme d'onde triphasée

mains three-phase

— doyen
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Je ne suis pas sûr de connaître la réponse officielle, alors je poste simplement un commentaire à la place. Avec trois phases, un décalage de 120 degrés entre deux phases est le moyen naturel de le faire, car 360/3 = 120. Cela facilite le travail, le contrôle, etc. En théorie, il n'y a aucune raison pour que vous ne puissiez pas avoir de relation arbitraire entre les trois phases. Mais il peut y avoir plus que cela ... par exemple, il est peut-être plus facile de construire un générateur CA triphasé pour produire des formes d'onde de sortie à 120 degrés ... mais je ne sais pas avec certitude.

— Adam P

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Lorsqu'il y a 120 ° entre les phases, la somme des tensions à tout moment sera nulle.

Diagramme vectoriel triphasé

Cela signifie qu'avec une charge équilibrée, aucun courant ne circule dans la ligne de retour (neutre).

3 vecteurs actuels ajoutés

De plus, si chaque phase est de 230 V par rapport au neutre (fonctionnement en étoile), alors il y aura 230 V $\times$ = 400 V entre deux phases quelconques (fonctionnement triangle ou delta), et elles sont également espacées de manière égale, c'est-à-dire à des angles de 120 °. $\sqrt{3}$

(images de http://www.electrician2.com/electa1/electa3htm.htm )

— Stevenvh
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C'est certainement pourquoi le système triphasé tel qu'il est actuellement conçu est agréable . Je pense que la raison d'origine de cette situation est qu'il est plus facile d'enrouler un moteur avec les phases de sortie également espacées.

— Connor Wolf

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@Fake - L'espacement égal est le moyen évident de le maintenir mécaniquement équilibré. Mais vous en avez également besoin de cette façon pour que les tensions soient égales, de sorte que le courant net soit nul dans une charge équilibrée.

— stevenvh

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La différence de 120 degrés rend les phases équilibrées de sorte que le transfert de puissance à tout instant est une constante. Si vous aviez des phases plus proches les unes des autres comme vous le suggérez, il n'y aurait pas de réel avantage par rapport à l'alimentation monophasée.

— JustJeff
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bien sûr, si vous avez un système avec au moins deux phases uniques, vous pouvez en dériver un triphasé équilibré (en utilisant des transformateurs appropriés) et ainsi mettre une puissance constante dans une charge, mais les courants de ligne de transmission résultants seront asymétriques; avec des angles de phase inégaux, vous devrez soit (1) vivre avec une puissance instantanée variant dans le temps, (2) sous-utiliser certains des conducteurs de la ligne de transmission, ou (3) avoir des conducteurs de tailles différentes. Des angles de phase également espacés donnent la solution optimale en ce qui concerne le dimensionnement / l'utilisation du conducteur.

— JustJeff

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la réponse courte - parce que trois phases régulièrement espacées sont plus simples à utiliser (les moteurs / générateurs n'ont pas à gérer l'asymétrie) et plus économiquement réalisables (les 3 conducteurs peuvent être spécifiés de la même manière) que tout autre système à trois phases .

— JustJeff

Ceci est la bonne réponse.

— Jason S

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En principe, tout générateur de puissance a un rotor avec des magents et une bobine à la périphérie, une rotation du rotor est un cycle de 360 degrés.

Supposons que le générateur possède un aimant et une bobine, puis lorsque l'aimant / rotor tourne d'un tour, la tension générée dans la bobine augmente progressivement et atteint son maximum (max) lorsque la bobine se rapproche le plus de l'aimant et diminue progressivement à mesure que l'aimant s'éloigne .

Supposons que nous connections l'ampoule, alors le taux de scintillement est clairement visible. C'est ce qu'on appelle 360 degrés, monophasé AC.

Supposons maintenant que le générateur possède deux aimants et deux bobines placés à égale distance, puis le taux de scintillement est augmenté, il est biphasé, 360/2 = 180 degrés AC.

Disons que le générateur a 3 aimants et 3 bobines placés de manière équidistante, alors le taux de scintillement est beaucoup augmenté; c'est 3 phases avec 360/3 = 120 degrés AC.

si nous avons 4 aimants et 4 bobines placés de manière équidistante, alors le taux de scintillement est beaucoup plus augmenté (non visible), alors il est à 4 phases avec 360/4 = 90 degrés, AC à 4 phases.

En pratique, le triphasé est beaucoup plus adapté à la conception.

— alex.forencich
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Je pense que cela mérite beaucoup plus de votes qu'il n'en avait - physiquement, il est plus pratique (et je suppose que c'est le plus efficace) de produire des moteurs / générateurs à 3 pôles, offrant une alimentation en puissance fluide et efficace. Je mettrais de l'argent sur le choix de la conception étant un compromis de "douceur" (plus de phases) par rapport au coût (moins d'enroulements séparés). Tout comme les compromis dans les moteurs de voiture concernant le nombre de cylindres qu'ils utilisent.

— John U

Je pense que cela vaut la peine de jeter un coup d'œil à cette image de Wikipedia montrant une animation d'un générateur triphasé

— essayez-attrapez-enfin

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En séparant les phases de 120 °, on maintient les pics de tension (par exemple) régulièrement espacés. Par exemple, 60 Hz a des pics toutes les 16,66 ms, donc les pics de phase A, B, C se sépareraient d'un tiers de ce temps, dans ce modèle: A-5,55 ms-B-5,55 ms-C-5,55 ms-A. Si l'on séparait les phases A et C de B par, disons 100 °, alors les phases C et A seraient séparées de 160 °, et le modèle des pics serait A-4.63ms-B-4.63ms-C-7.40ms-A.

Un tel ensemble de phases saccadées (avec, disons, une séparation de 100 °, 100 °, 160 °) entraînerait de nombreuses conséquences inefficaces et inutiles, dont la moindre serait la conception d'un moteur à courant alternatif qui pourrait utiliser efficacement les impulsions stupéfiantes d'une telle tension syncopée. pics.

— mgkrebbs
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La majeure partie de l'énergie électrique est produite par des générateurs AC.

Les 2/3 de l'énergie électrique sont utilisés par les moteurs électriques AC (énergie électrique entrée - énergie mécanique sortie), ils sont construits très similaires aux générateurs électriques (énergie mécanique entrée - énergie électrique sortie).

Afin de créer une rotation dans les moteurs électriques à courant alternatif, vous devez avoir des enroulements également espacés dans le stator alimentés par des champs magnétiques également espacés; des champs magnétiques également espacés sont créés par des courants également espacés (cela répond à votre question des 120 degrés pour le système triphasé).

La raison d'utiliser 3 phases au lieu de 2, 6 ou 12 est que c'est le système le plus efficace (avoir 2 signifierait plus de pertes de puissance pendant la transmission, avoir 6 phases signifierait transporter l'énergie avec 6 fils au lieu de 3).

— user103478
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ceci et l'autre comme ça sont la réponse. il provient de l'espacement physique dans le générateur. pas compliqué.

— old_timer

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Gardez également à l'esprit que la tension entre phases chuterait considérablement avec plus de phases. Vous ne pourrez l'utiliser phase à terre que si vous avez ajouté plus de phases. Avec un transformateur en étoile ordinaire, nous pouvons toujours avoir des équipements sur 208 volts et 240 monophasés. Ajouter plus de phases, il serait beaucoup plus difficile d'ajouter un équipement triphasé ou plus.

— Vladimir Gusar
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Par exemple, avec 90 degrés avec un système à 4 phases, sur un transformateur pourquoi, 120 V à la terre, vous obtiendriez 180 V phase à phase. Il faudrait l'utiliser uniquement pour des circuits monophasés car la phase à phase ne serait plus aussi efficace.

— Vladimir Gusar