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單相電:修订间差异

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[[File:AC wave.gif|边框|有框|单相电的波形图]]
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在[[電機工程學|电气工程]]中,[[單相電]](single-phase electric power)指利用两条线路来分配电力的[[交流電]]供电方式,頻率通常是50或60[[Hz]]<ref>{{Cite book|title=日本电气工程师学会《电工袖珍本》第十一篇 送电|publisher=Ohmsha|year=1959年}}</ref>。由于单相电[[電壓|电压]]在一个周期内两次达到峰值,[[瞬时功率]]并非恒定<ref>{{cite web|title=What's the Difference Between Single Phase and Three Phase AC Power Supplies?|url=https://aegispower.com/difference-between-single-phase-three-phase-ac-dc-power-supplies/|access-date=2015-12-28|website=Aegis Power Systems|publisher=Aegis Power Systems|archive-date=2021-08-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20210813071211/https://aegispower.com/difference-between-single-phase-three-phase-ac-dc-power-supplies/|dead-url=no}}</ref>;[[三相電|三相电]]的瞬时功率之和则是恒定值,运作更为稳定。
{{專家}}
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[[File:Single-phase-pole-transformer-d335.jpg|缩略图|299x299px|位于加拿大的一个单相变压器电线杆]]
'''單相電'''是一種[[交流電]],頻率通常是50或60[[Hz]]。單相電形成是[[三相電]]中抽其中一組相出來使用,統稱為「單相交流電」。
单相电具线路较少、效率较高的优点,被[[北美地区|北美]]和[[日本]]的一些地方用作商業和住宅用电;但很少用在大型[[发电机]]等设施,这是因为大型电机和单相交流电作用不会产生旋转磁场,需要额外的启动电路来支持。<ref>{{Cite book|title=日本电气工程师学会《输配电工程》第 4 章配电|publisher=Ohmsha|year=1980}}</ref>


==接線==
相線來自L1/L2/L3其中一個。中線就是三相[[變壓器]]的中性點,理論上中線電流是零。中性點通常會接地,以確保電力保護裝置可以正常運作。
{{multiple image
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| header = 单相交流电配电电路(日本)
| image1 = Single-phase 2wire.png
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===單相二線制===
單相二線系統包括一條'''相線'''(L,又称'''端线'''、'''火线'''、'''活线''')和一條'''中線'''(N,又称'''中性线'''、'''零线''')。電力可以由小型發電機、[[不间断电源]]或單相供電系統提供。<br>
此外,三相四線系統也可以提供單相電。相線接至L1/L2/L3其中一相,中線則接至三相[[變壓器]]的中性點。中性點通常會接地,以確保電力保護裝置可以正常運作。
:<math>V_\mathrm{AN}=220\angle 0^\circ</math>
:<math>V_\mathrm{BN}=220\angle 120^\circ</math>
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=== 單相三線制 ===
單相三線系統中,電力由分相式(split-phase)變壓器提供,共有兩條相線([[反相]])和一條中線,同時提供 120V及 240V。變壓器的主線圈可接至三相電的其中兩個相(V<sub>AB</sub>),副線圈則設有中心抽頭,引出中線並同時接地。

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分相式電力系統無法產生單一指向的旋轉磁場,因此不是[[兩相電]]。


==比較==
==比較==
[[File:Transformer winding formats.jpg|thumb|280px|變壓器繞組]]
[[File:Transformer winding formats.jpg|thumb|200x200px|變壓器繞組]]
與三相電相比,單相電最主要的特點是輸出功率不是常數([[交流電#功率振盪|功率振盪]])。電壓在0°和180°時是零,在90°和270°時達到峰值。三相電的總功率則是常數因此,三相發電機可以穩定地運作。
[[三相電]]相比,單相電最主要的特點是輸出功率不是常數([[交流電#功率|功率振盪]]),其電壓在0°和180°時是零,在90°和270°時達到峰值。三相電的總功率則是常數因此,三相發電機可以穩定地運作。


三相變壓器的成本亦比單相變壓器低。只需要多50%的材料,則可提供原來3倍的輸出功率。
三相變壓器的成本亦比單相變壓器低。只需要多50%的材料,則可提供原來3倍的輸出功率。
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因此,三相電無論在發電及輸電都有明顯優勢。但對於商業和住宅用戶,單相電已能滿足一般的用電需求。
因此,三相電無論在發電及輸電都有明顯優勢。但對於商業和住宅用戶,單相電已能滿足一般的用電需求。


== 使用 ==
==電壓==
{{Main|IEC標準電壓}}
單相電電壓在歐亞地區通常为230V,北美為120V。單相電大部份會使用在一些功率為3000-4000瓦或以下電器。若超過功率,單相電不能負荷,這時候要使用[[三相電]]。
在北美地區,分相式為120V/240V,三相電則是120V/208V。部分[[電動機]]會接供兩個接線方式,因此能同時支援208V及240V。對於240V供暖系統,若是連接到208V系統中,其功率會下降至75%。此外,部分國家的電壓為127V/220V,把208V的電力裝置接駁到220V系統應可正常運作,但[[保用證|保養]]或會失效。

== 各地規定的單相電導線颜色和電壓 ==
{| class="wikitable"
! 地區
! 電壓 频率
! 火线颜色
! 零线颜色
! 地線颜色
|-
![[歐盟]]、[[南非]]、[[澳大利亚]]<small>(IEC 60446)</small><br>[[英國]] <small>(BS 7671)</small>
|230V 50Hz
|[[棕色|啡色]]
|[[藍色]]
|[[黃綠相間]]
|-
! [[美国]]<br /><span style="font-weight: normal">
| 120V 60Hz
| [[黑色]]
| [[白色]]或[[灰色]]
| [[绿色]]、黃綠相間,或裸露的铜线
|-
! [[加拿大]]<ref> Rick Gilmour et. al, editor, Canadian Electrical Code Part I, Nineteenth Edition, C22.1-02 Safety Standard for Electrical Installations, Canadian Standards Association, Toronto, Ontario Canada (2002) ISBN 1-553246-00-X, rule 4-036 (3) </ref>
| 120V 60Hz
| [[紅色]]
| [[白色]]
| [[绿色]](或裸露的铜线)
|-
! [[澳大利亚]]和[[紐西兰]]<small>(AS/NZS 3000:2007 3.8.3)</small>
| 230V 50Hz
| [[红色]]
| [[黑色]]
| [[黃綠相間]]
|-
! [[印度]]
| 230V 50Hz
| [[红色]]
| [[黑色]]
| [[綠色]]
|-
! [[中華民國]]([[台灣]])
| 110V 60Hz
| [[红色]]
| [[白色]]
| [[綠色]]
|-
! [[马来西亚]]
| 230V 50Hz
| [[红色]]
| [[黑色]]
| [[黃綠相間]]
|-
! [[中华人民共和国]]<small>(GB/T 156-2007)</small>
| 220V 50Hz
| [[黄色]]
| [[藍色]]
| [[黃綠相間]]
|-
![[香港]]<ref name="Hongkong">[http://www.emsd.gov.hk/emsd/eng/pps/New_Cable_Colour_Code/tc/about2.html 機電工程署-新電線顏色代碼] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080305182252/http://www.emsd.gov.hk/emsd/eng/pps/New_Cable_Colour_Code/tc/about2.html |date=2008-03-05 }}</ref>
|220V 50Hz
|[[棕色|啡色]]
|[[藍色]]
|[[黃綠相間]]
|}


在歐亞地區,單相電介乎220V到240V,此電壓能夠提供足夠的電力給馬達和其他高功率電力裝置人使用。與北美不同,歐亞地區的單相電力裝置通常不會接至三相系統以380V至415V運作。
*'''火線'''(A相、B相、C相):又稱'''相線'''或'''活線'''。
*'''零线''':又稱'''中線'''或'''中性線'''及'''水線''',在台灣又稱N相,在香港稱為'''青線'''。
*'''接地線''':即'''地線''',在香港稱為'''水線'''(與台灣的水線不同),因為以往的接地線是連到[[自來水]][[水管]]。如果維修時把金屬水管換成膠水管,接地線便會失去作用。


==參考資料==
==參考資料==

2023年5月22日 (一) 14:14的最新版本

单相电的波形图

电气工程中,單相電(single-phase electric power)指利用两条线路来分配电力的交流電供电方式,頻率通常是50或60Hz[1]。由于单相电电压在一个周期内两次达到峰值,瞬时功率并非恒定[2]三相电的瞬时功率之和则是恒定值,运作更为稳定。

位于加拿大的一个单相变压器电线杆

单相电具线路较少、效率较高的优点,被北美日本的一些地方用作商業和住宅用电;但很少用在大型发电机等设施,这是因为大型电机和单相交流电作用不会产生旋转磁场,需要额外的启动电路来支持。[3]

接線

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单相交流电配电电路(日本)
单相二线制电路,其中GND线接地,输出电压100伏
单相三线制电路,其中中线接地,使用分相式变压器,两个相反相后各输出100伏,而200伏亦可使用

單相二線制

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單相二線系統包括一條相線(L,又称端线火线活线)和一條中線(N,又称中性线零线)。電力可以由小型發電機、不间断电源或單相供電系統提供。
此外,三相四線系統也可以提供單相電。相線接至L1/L2/L3其中一相,中線則接至三相變壓器的中性點。中性點通常會接地,以確保電力保護裝置可以正常運作。

單相三線制

[编辑]

單相三線系統中,電力由分相式(split-phase)變壓器提供,共有兩條相線(反相)和一條中線,同時提供 120V及 240V。變壓器的主線圈可接至三相電的其中兩個相(VAB),副線圈則設有中心抽頭,引出中線並同時接地。

分相式電力系統無法產生單一指向的旋轉磁場,因此不是兩相電

比較

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變壓器繞組

三相電相比,單相電最主要的特點是輸出功率不是常數(功率振盪),其電壓在0°和180°時是零,在90°和270°時達到峰值。而三相電的總功率則是常數,因此,三相發電機可以穩定地運作。

三相變壓器的成本亦比單相變壓器低。只需要多50%的材料,則可提供原來3倍的輸出功率。

因此,三相電無論在發電及輸電都有明顯優勢。但對於商業和住宅用戶,單相電已能滿足一般的用電需求。

電壓

[编辑]

在北美地區,分相式為120V/240V,三相電則是120V/208V。部分電動機會接供兩個接線方式,因此能同時支援208V及240V。對於240V供暖系統,若是連接到208V系統中,其功率會下降至75%。此外,部分國家的電壓為127V/220V,把208V的電力裝置接駁到220V系統應可正常運作,但保養或會失效。

在歐亞地區,單相電介乎220V到240V,此電壓能夠提供足夠的電力給馬達和其他高功率電力裝置人使用。與北美不同,歐亞地區的單相電力裝置通常不會接至三相系統以380V至415V運作。

參考資料

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  1. ^ 日本电气工程师学会《电工袖珍本》第十一篇 送电. Ohmsha. 1959年. 
  2. ^ What's the Difference Between Single Phase and Three Phase AC Power Supplies?. Aegis Power Systems. Aegis Power Systems. [2015-12-28]. (原始内容存档于2021-08-13). 
  3. ^ 日本电气工程师学会《输配电工程》第 4 章配电. Ohmsha. 1980.