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:
- 入户线路为3根火线,一条地线,没有零线。
- 火线和火线之间的电压为220v。火线对地电压 130v。
- 入户电表设计三相不平衡保护开关
- 使用任意2条火线来兼容老的单相220v设备,继续提供 220v 的 2孔和3孔插座。
- 三相设备使用4脚插座。
不同供电制度下的对比如下:
| 220v三相 | 220v 单相 | 380v三相 | 240v 直流 | |
|---|---|---|---|---|
| 电压危险性 | 中 | 中 | 高 | 中 | 
| 每1kw功率电流 | 2.63A | 4.55A | 1.52A | 4.17A | 
| 线材成本系数 | 2.63 * 3+1 | 4.55 * 2+1 | 1.52 * 4+1 | 4.17 * 2 | 
| 电能质量 | 高 | 低 (100hz功率波动) | 高 | 高 | 
| 异步电机转矩 | 恒转矩 | 100hz 转矩波动 | 恒转矩 | 无法使用 | 
| 故障保护成本 | 中 | 低 | 中 | 高 | 
| 三相失横危险性 | 低 | 高 | 高 | 无 | 
| 三相失横表现 | 欠压 (罢工) | 过压 (烧毁) 或 欠压(罢工) | 过压(烧毁) + 失压 | 无 | 
| 380v 三相异步电机兼容性 | 星接改三角 | 无法使用 | 直接使用 | 无法使用 | 
| 220v 三相异步电机兼容性 | 直接使用 | 无法使用 | 三角改星接 | 无法使用 | 
| 220v 单相电机兼容性 | 接任意2火线 (三相不平衡) | 直接使用 | 接任一火线 (三相不平衡) | 无法使用 | 
| 开关电源兼容性 | 接任意2火线 (三相不平衡) / 整流后输入 (三相平衡) | 直接使用 | 接任一火线(三相不平衡) | 直接使用 | 
| 全桥整流后电压 | 310v | 310v | 540v | 240v | 
| 电子器件耐压等级 | 650v | 650v | 1200v | 450v | 
| 输入整流成本 | 650v耐压二极管*6 + 小电容 | 650v耐压二极管*4 + 大电容 + NTC | 1200v耐压二极管*6 + 小电容 | 小电容 | 
| 逆变方式 | 310v 直流母线 + 6管全桥逆变 | 310v 直流母线+4管全桥逆 | 540v直流母线 + 6管全桥逆变 | 
在三种供电制度下,各自有最适合的电机,而相同功率下的不同电机的成本对比:
| 220v三相异步电机 | 220v 单相异步电机 | 380v三相异步电机 | 无刷电机 | |
|---|---|---|---|---|
| 电机效率 | 80% - 90% | 50% - 70% | 80% - 90% | 90% - 98% | 
| 电机成本 | 低 | 中 | 低 | 高(永磁) | 
| 扭矩特性 | 恒扭矩 | 脉动扭矩 | 恒扭矩 | 恒扭矩 (正弦波驱动) / 脉动扭矩 (方波驱动) | 
| 调速方式 | 变频变压调速 | 无法调速 | 变频变压调速 | 变频变压调速 | 
| 变频器需求 | 可选 | 无法使用 | 可选 | 必须使用 | 
| 电机功率适用范围 | 百瓦 - 万瓦 | 百瓦 - 千瓦 | 百瓦 - 十万瓦 | 毫瓦 - 百万瓦特 | 
如果考虑到现行的220v单相供电进行升级,则升级的优缺点如下:
| 220v 单相升级220v三相 | 220v 单相 升级 到380v三相 | 220v 单相 升级 到240v 直流 | |
|---|---|---|---|
| 电压危险性 | 没变 | 提高了 | 略有下降 | 
| 电流 | 下降 | 下降 | 几乎不变 | 
| 室内布线设计 | 2.5平足够使用到 15kw,无需4平布线 | 零线断线非常危险,要处处考虑 | 几乎无变化 | 
| 保护器设计 | 2P保护器升级为3P保护 | 2P保护器升级为3P保护 | 直流断路器特难 | 
| 老设备无脑兼容方式 | 抽2相 | 抽 1 相,注意零线电流 | 有条件下兼容(使用开关电源的设备可直接兼容) | 
| (带开关电源的)新设备设计思路 | 修改整流器即可 (小改) | 修改整流器并提高器件耐压(重新设计) | 去掉整流器 (降本增效) | 
| 使用感应电机的设备升级思路 | 改为三相电机/改为无刷电机 | 改为三相电机/改为无刷电机 | 改为无刷电机 | 
| 配电网的改造(老设施) | 更换变压器,入户改三相 | 入户改三相 | 配电网需要使用交-直整流器 | 
| 配电网的建设(新建住宅) | 新买变压器 | 新买变压器 | 新买整流器 (贵) |