단상과 3상 전원의 차이점

우리가 일상 생활에서 사용하는 전기 에너지의 거의 90%는 교류 소스에서 나옵니다. 가전 제품, 사무 기기 또는 산업 기계에 관계없이 AC 소스를 사용하여 이러한 장치에 전원을 공급합니다.

 

초보자라면 교류 또는 단순히 AC는 전류가 크기와 방향 모두에서 주기적으로 변하는 전력 유형입니다. 또한 애플리케이션에 따라 AC 전원은 단상 또는 3상 시스템으로 제공될 수 있습니다.

단상 AC 전원 시스템은 위상(또는 때로는 라인 또는 라이브 또는 핫)으로 알려진 두 개의 와이어와 중성선으로 구성됩니다. 3상 시스템의 경우 전력 전송을 위해 3선 또는 4선식을 사용합니다(3선 3상 전원에는 중성선이 없고 3선은 모두 위상임).

 

단상 전원

단상 전원 공급 장치에서는 위상과 중성이라는 두 개의 와이어만 사용하여 전력을 분배합니다. AC 전원은 사인파의 형태를 띠기 때문에 단상 공급기의 전압은 양극 사이클 동안 90도에서 정점을 찍고 음극 사이클 동안 270도에서 다시 정점을 찍습니다.

위상 와이어는 전류를 부하로 전달하고 중성선은 전류의 복귀 경로를 제공합니다. 일반적으로 단상 전압은 230V이고 주파수는 50Hz/60Hz입니다.

단상 공급 장치의 전압이 상승 및 하강(피크 및 하강)하기 때문에 일정한 전력을 부하에 전달할 수 없습니다.

 

장점

• 대부분의 작은 전력 요구 사항에 대한 전원 공급 장치의 매우 일반적인 형태입니다. 거의 모든 주거용 소모품은 가전 제품이 조명, 팬, 쿨러, 히터, 소형 에어컨 등을 작동시키는 데 소량의 전력이 필요하기 때문에 단상 공급 장치입니다.
• 단상 전원 공급 시스템의 설계 및 작동은 종종 간단합니다.
• 지역에 따라 단상 공급은 최대 2500W의 부하에 충분합니다.

단점

• 소형 단상 모터(일반적으로 1kW 미만)는 모터에 대한 초기 토크가 충분하지 않기 때문에 단상 공급을 통해 직접 시동할 수 없습니다. 따라서 적절한 작동을 위해서는 모터 스타터(예: 팬 및 펌프의 스타터 커패시터)와 같은 추가 회로가 필요합니다.
• 산업용 모터 및 기타 장비와 같은 무거운 부하는 단상 전원으로 작동할 수 없습니다.

 

3상 전원

3상 전원 공급 장치는 3개의 전원 와이어(또는 3상)로 구성됩니다. 또한 회로 유형에 따라 두 가지 유형이 있습니다: 스타 및 델타), 중성선이 있거나 없을 수 있습니다.

 

3상 전원 공급 시스템에서 각 AC 전원 신호는 서로 위상이 서로 맞지 않는 120도입니다.

3상 전원 공급 장치에서 360도의 한 사이클 동안 각 위상은 전압에서 두 번 최고점에 도달했습니다. 또한, 그 힘은 절대 0으로 떨어지지 않습니다. 이러한 지속적인 전력 흐름과 높은 부하를 처리할 수 있는 능력으로 인해 3상 공급 장치는 산업 및 상업 운영에 적합합니다.

3상 전원 공급 장치에는 두 가지 유형의 회로 구성이 있습니다. 그것들은 델타와 별(Y 또는 Wye)입니다. 델타 구성에서는 중성선이 없으며 모든 고전압 시스템이 이 구성을 사용합니다.

스타 또는 와이 구성에는 중성선(스타 회로의 공통 단자/지점)과 접지선(때로는)이 있습니다.

 

3상 전원 공급 장치에서 두 상 사이의 전압은 415V인 반면 상과 중성 사이의 전압은 240V입니다. 따라서 3상 공급 장치를 사용하여 3개의 단상 공급 장치를 제공할 수 있습니다(일반적으로 주거용 및 소규모 기업용 부하에 대해 수행되는 방식).

 

 

장점

• 동일한 전원에 대해 3상 전원 공급 장치는 단상 전원 공급 장치보다 전선을 사용합니다.
• 3상 전원 공급 장치는 일반적으로 상업용 및 산업용 부하에 선호되는 네트워크입니다. 일부 국가(예: 대부분의 유럽 국가와 같은)에서는 주거용 공급도 3상 공급입니다.
• 더 큰 하중을 매우 쉽게 실행할 수 있습니다.
• 대형 3상 모터(일반적으로 산업에서 사용됨)는 3상 전원 공급 장치의 위상차가 모터를 시작하기에 충분한 초기 토크를 제공하기에 충분하기 때문에 스타터가 필요하지 않습니다.
• 거의 모든 전력이 3상 전력으로 생성됩니다. 다상 전원의 개념이 있지만 연구에 따르면 3상 전원 공급 장치가 더 경제적이고 생산하기 쉽습니다.
• 3상 전원 공급 장치의 전체 효율은 동일한 부하에 대한 단상 전원 공급 장치와 비교할 때 더 높습니다.

 

단상 전원과  3상 전원의 차이점

이제 단상 전원 공급 장치와 3 상 전원 공급 장치의 차이점을 살펴 보겠습니다.

• 단상 전원 공급 장치에서 전원은 위상 및 중립이라는 두 개의 와이어를 통해 공급됩니다.
• 3상 전원 공급 장치에서 전원은 3개의 와이어(중립 와이어가 포함된 경우 4개의 와이어)를 통해 공급됩니다.
  
• 단상 공급 전압은 230V인 반면 3상 공급 전압은 415V입니다.
  
• 동일한 양의 전력의 경우 단상 공급기는 3상 공급기보다 더 많은 와이어를 필요로 합니다.
  
• 3상 전원 공급 장치의 효율성은 단상 전원 공급 장치보다 훨씬 높고 전력 전송 기능도 더 높습니다.
  
• 단상 전원 공급 장치는 2개의 와이어만 사용하기 때문에 4개의 와이어 3상 전원 공급 장치(중립 포함)와 비교할 때 네트워크의 전반적인 복잡성이 적습니다.
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단상 및 3상 전원 공급 장치 비교

이제 표에서 단상 및 3상 전원 공급 시스템을 비교해 보겠습니다.

 

단상 시스템	3상 시스템
단상 전원 공급 장치에는 두 개의 도체가 필요합니다.	3상 전원 공급 장치에는 3개의 도체가 필요합니다.
단상 시스템의 두 전선(도체)을 위상 및 중성선이라고 합니다	3상 시스템의 3개의 와이어(도체)를 모두 위상이라고 합니다
전선이 하나뿐이기 때문에 AC 신호(보통 정현파)는 하나뿐입니다	위상차가 120°인 3개의 도체로 인해 3상 전원 공급은 항상 안정적이고 일관됩니다(3개의 AC 신호의 피크와 딥은 서로에 의해 보상됨)
단상 공급의 전력 공급은 전압의 피크 및 강하로 인해 일관되지 않습니다.	위상차가 120°인 3개의 도체로 인해 3상 전원 공급은 항상 안정적이고 일관됩니다(3개의 AC 신호의 피크와 딥은 서로에 의해 보상됨)
단상 전원 공급 장치의 공급 전압은 ≈230V입니다.	3상 전원 공급 장치에서 공급 전압은 415V 이상입니다
단상 공급은 동일한 전력 공급에 대해 3상 공급보다 상대적으로 덜 효율적입니다	3상 전원 공급 장치는 단 하나의 추가 와이어로 단상 전원 공급 장치보다 3배의 전력을 공급할 수 있으므로 더 효율적입니다
일반적으로 단상 전원 공급 장치는 주거용 및 가정용 요구 사항에 제공됩니다 (종종 3 상 공급 장치에서 분할 위상)	3상 전원 공급 장치는 일반적으로 대규모 상업 센터 및 산업에 제공됩니다
조명 및 난방과 같은 작은 부하에 이상적입니다	3상 공급은 대형 산업용 모터를 처리할 수 있습니다.
단상 전원 공급 장치에는 항상 중성선이 있습니다(부하에서 복귀 경로 역할을 함)	중성선은 3상 전원 공급 장치에서 선택 사항입니다(Delta Connections에는 중성선이 없지만 Star Connections에는 중성선이 있을 수도 있고 없을 수도 있음)
단상 전원 공급 장치에는 단 하나의 위상만 있기 때문에 오류 가능성이 더 높습니다(장애가 발생하면 전원이 공급되지 않음)	한 단계 또는 두 단계에 결함이 있더라도 나머지 단계는 3상 전원 공급 장치에서 계속 전원을 공급합니다. 따라서 고장이 발생할 가능성이 적습니다