三相220v供电可行性研究

Posted on November 17, 2023

经过深思熟虑,我提出了一种新的居民用电供电模式: 即三相220伏4线制供电。以适应未来更大的入户功率需求。

特点为:

  1. 入户线路为3根火线,一条地线,没有零线。
  2. 火线和火线之间的电压为220v。
  3. 入户电表设计三相不平衡保护开关

在这个特点下,带来的优势为:

  1. 电压等级仍旧为220v。家庭布线只是从3线升级为4线。同等供电功率下每条线可以比单相220v使用更小的截面积。
  2. 对老式单相电器,无需任何修改可以立即兼容。巨大的兼容性保障了过渡期的平稳进行。
  3. 开关电源可以简单的通过修改前置整流电路直接升级为支持三相输入。整流后的直流电压依旧为310v,其余电路无需任何改动。整流电路的额外成本只是多了2个二极管,从4个升级为6个。
  4. 对普通电器可以淘汰昂贵易损效率低的单相异步电机。而使用更廉价的三相异步电机,并提高效率。
  5. 三相供电更稳定,没有100hz的功率脉动现象。可以极大的减小设备内的储能电解电容的使用。提高设备寿命和安全性。
  6. 如果所有用电器都为三相电设计,则三相负载平衡自动达成,无需在配电网使用昂贵的平衡柜。

新设计一个 86 插座

插座

新设计一个插头

插头

其中,三角形边缘的触点为地线。插入的时候地线先于火线接合。

此插头适用电流为 10A, 因此能适用的功率为 3.8kw。足够满足几乎所有家庭用电器的需求。切为三向插头,可以从任意3个方向插入。

对于单相的老旧电器,则可以沿用旧有的3脚插头和插座。

相比使用单相3线制,同样满足 12kw 负荷,家庭布线总线从 3*6 布线改为 4*4布线。用铜量反而略有下降。对于功率非常小(三相负载不均衡在容许值内时)的一些线路,可以仍旧使用双线220v供电。

视在功率的计算为 220v * 每相电流 * $\sqrt{3}$ 相比单相供电,计算的时候要多乘一个 $\sqrt{3}$

Comments