Трехфазные двигатели Доминируют фабрики, фермы и коммерческие здания не потому, что они модны, а потому, что они выжимают более механическую работу из каждых киловатт-часа, чем любая конкурирующая технология. Понимание того, как они это достигают, показывает, почему инженеры указывают их, даже когда доступен однофазный поставки.
Источником сбережений является более высокий коэффициент мощности двигателя. В сбалансированной трехфазной обмотке тока пики в одной фазе при сокращении в двух других, создавая вращающееся магнитное поле, которое остается почти постоянным по амплитуде. Это плавное вращение устраняет периодические всплески намагничивающего тока, который преследует однофазные конструкции, что повышает коэффициент мощности с примерно 0,65 до намного выше 0,85. Коммунальные компании вознаграждают высокие факторы мощности с более низкой платой за спрос, поэтому ежемесячный счет падает до того, как двигатель даже превращает нагрузку.
Далее приходит использование меди. Каждая из трех обмоток несет ток для двух третей электрического цикла, равномерно распределяя тепло и позволяя более тонким проводникам без горячих точек. Меньше меди означает более низкие потери I²R; Трехфазный мотор 10 кВт обычно рассеивает 180 Вт, как тепло, тогда как однофазная единица того же рейтинга теряет 300 Вт. В течение 6000-часового года разница составляет 720 кВтч, что достаточно для привлечения среднего европейского домохозяйства в течение двух месяцев.
Вращающее поле также обеспечивает использование роторов белки-клетки практически без электрического сопротивления. Руловые стержни коротко закручены по конечным кольцам, поэтому щетки, скользящие кольца или внешние резисторы не требуются. Потери трения и искры исчезают, эффективность поднимается еще на 2–3 %, а бюджеты по обслуживанию сокращаются, потому что заменить нечего, кроме подшипников.
Переменные частоты приводов (VFD) умножают выгоду. Трехфазный двигатель приветствует шестиступенчатую или ШИМ-форму волны, производимой современными инверторами, эффективно работает от 5 Гц до 200 Гц без перегрева. Сопоставляя скорость вала с фактическим спросом насосов, вентиляторов или конвейеров, VFD может сократить использование энергии на 30–50 % по сравнению с операцией с постоянной скоростью за клапаном или демпфером. Сам двигатель вносит свой вклад, поддерживая высокий крутящий момент на ампер во всем диапазоне скорости.
Наконец, трехфазные двигатели переносят более высокие напряжения-230 В, 460 В или 690 В-восстановление тока для той же мощности. Более низкий ток означает меньшие кабели и более низкие потери в распределительной сети. 50-метровый питание, питающий двигатель мощностью 15 кВт, привлекает только 23 А при 400 В трехфазной против 65 А при одноэтажной однофазе 230 В, сохраняя еще 250 Вт потери меди.
Всего вдумчиво применяется Трехфазный двигатель Поглощает на 15–25 % меньше энергии, чем его однофазный аналог при идентичной нагрузке, и на 60 % меньше при сочетании с VFD. Сбережения появляются не только на счет за электроэнергию, но и в более прохладной работе, более длительный срок изоляции и меньше незапланированных отключений. Эта комбинация объясняет, почему менеджеры учреждений, которые когда-то терпили неэффективные однофазные машины, теперь спрашивают, не нужно ли обновлять, а как быстро может быть доставлен новый трехфазный блок.