Most larger facilities receive 3 Ph

Most larger facilities receive 3 Phase Power from the power utility company. This consists of 3 hot power legs or phases, a neutral which carries the return current for all three hot legs, and a safety ground. In such facilities it is common for the 120 volt power circuits used to power most of the equipment and lighting in the building to be derived from the 3 of the incoming power legs, some from each leg. The electrical engineer tries to balance the loads so equal amounts of current are drawn on each of the three power legs. There are a number of reasons why such load balancing is desirable, but one reason is that it often results in the least current flowing in the Neutral conductor.

For many years it was taught that in a perfectly balanced 3 phase system, the current in the Neutral would always completely cancel out leaving no neutral current. If the loads are all resistive then this is true.

For example, consider this diagram:

Each of the three colors represents the voltage on one of the 3 hot legs of a 3 phase power service with time as the horizontal axis. If the loads are resistive or motor, then these three colors could also represent the current drawn on each leg. Note that when red is at the positive peak, both blue and green are at 50% negative, therefore the sum of all three currents is zero. You can pick any point in time, and as long as the loads are resistive and equal to each other in magnitude, they will perfectly cancel out in the neutral.

As a result of assuming that this cancellation would always happen it was common to use thinner wire with less current carrying capability for the neutral conductor. While this was very common in the past it is not safe. For example what if the loads on the green and blue legs were shut off leaving only the loads connected to the red leg in use? In this case the Neutral would have to carry the same current as the red leg, and therefore can't be smaller without a fire danger.

However modern electrical loads make matters even worse. Few loads in a modern building actually act resistive drawing current in proportion to the voltage

Note that in this example there is no cancellation of current in the Neutral, and the Neutral must carry the sum of the current drawn on each leg. Also note that the frequency of the current in the Neutral is three times the mains frequency. In other words if the mains frequency is 60 Hz like it is here in the USA, then the current in the Neutral will be mostly 180 Hz.

Now with real world loads things are not likely to be quite as extreme as the diagram above, but they can come close.

In 1983 I was working for Broadway Video in NYC. We were expanding our facility and were concerned about the amount of power available on the 100 Amp 3 phase power service for our central equipment room. I took a current probe and a meter and checked the loading on each leg of the incoming power service to the room. The first thing I noticed was that the power panel was hot. I quickly discovered that the conduit carrying the incoming power mains was so hot I could not keep my hand on it. My first thought was that we had loose connections, but they were all tight. I then used the current probe on each of the incoming mains conductors. Each leg had between 85 and 95 Amps of current flowing which was under what the panel and circuit was rated for, so that should not have been a problem. I next put the probe on the Neutral expecting to find a small current on the order of 10 Amps. What I measured was 180 Amps in this Neutral that was 2 sizes smaller than each of the hot conductors.

Trying to understand what was happening I checked again with a different current probe and found the same thing. I then used a scope instead of a digital voltmeter and discovered that the Neutral current was an almost perfect 180 Hz. This puzzled the engineering staff as it went against everything we had been taught. We checked with the electrician who flatly stated it was impossible. Eventually I checked with John Chester (one of the most innovative audio and computer engineers in NYC) and he helped me understand what was happening.

The electrician had to install new larger conduit since the wires had melted into the existing conduit. It was a huge job, but we were lucky we did not have a fire.

Fast forward to the present and this issue is now acknowledged in the National Electrical Code which recommends that Neutrals be upsized when modern loads are driven. Many touring sound and video companies use power systems with dual Neutral connections so two wires can be used together as Neutral. Fluke makes power quality test instruments designed to look for these sorts of problems, and it is common knowledge that the so called "triplen" power current harmonics (in other words currents that are 3, 6, 9, etc times the mains frequency) will not cancel in the Neutral of a 3 phase power system.

Thanks to Dale Shirk for producing the above diagrams to illustrate this issue.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

สิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ได้รับเฟส 3 จากบริษัทสาธารณูปโภคไฟฟ้า นี้ประกอบด้วย 3 ขาไฟร้อนหรือระยะ โทนสีกลางซึ่งดำเนินการกลับปัจจุบันขาร้อนสามทั้งหมด และความปลอดภัยภาคพื้นดิน ในสิ่งอำนวยความสะดวกดังกล่าว มันเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับวงจรไฟ 120 โวลต์ใช้พลังงานของอุปกรณ์และไฟในอาคารจะได้รับจาก 3 ขาไฟขาเข้า บางจากแต่ละขา วิศวกรไฟฟ้าพยายามดุลโหลดให้เงินเท่าของปัจจุบันจะวาดบนแต่ละขาไฟสาม มีจำนวนของเหตุผลทำไมสมดุลดังกล่าวเป็นที่พึงปรารถนา แต่เหตุผลหนึ่งก็คือ ว่า มันมักจะส่งผลในปัจจุบันอย่างน้อยไหลในตัวนำเป็นกลางหลายปีที่ได้รับการสอนที่ในระบบ 3 เฟสอย่างสมดุล ปัจจุบันในกลางจะยกเลิกออกออกจากกระแสที่ไม่เป็นกลางเสมอสมบูรณ์ ถ้าโหลดเป็นตัวต้านทานทั้งหมด แล้วนี้เป็นจริงพิจารณาไดอะแกรมนี้ เช่น:สีแต่ละสีที่สามแสดงถึงแรงดันของบูท 3 บริการไฟ 3 เฟสกับเวลาเป็นแกนนอน ถ้าโหลดเป็นมอเตอร์ หรือตัวต้านทาน แล้วสีสามเหล่านี้อาจยังแสดงถึงปัจจุบันวาดบนขาแต่ละข้าง หมายเหตุว่า เมื่อสีแดงเป็นจุดสูงสุดในเชิงบวก สีฟ้าและสีเขียว 50% ลบ ดัง นั้นผลรวมของกระแสทั้งสามเป็นศูนย์ คุณสามารถเลือกจุดใด ๆ ในเวลา และตราบใดโหลดเป็นตัวต้านทาน และเท่ากันในขนาด พวกเขาจะสมบูรณ์แบบยกเลิกในกลางการสันนิษฐานว่าการยกเลิกนี้จะเกิดขึ้นเสมอ ก็ใช้ทินเนอร์ลวด มีน้อยปัจจุบันขีดความสามารถสำหรับตัวนำเป็นกลาง ขณะนี้พบบ่อยมากในอดีต มันไม่ปลอดภัย ตัวอย่างเช่น ถ้าโหลดบนขาสีเขียว และสีน้ำเงินถูกปิดทิ้งเพียงโหลดเชื่อมต่อกับขาสีแดงใช้ ในกรณีนี้กลางจะต้องดำเนินการในปัจจุบันเดิมเป็นขาแดง และดังนั้น ไม่สามารถมีขนาดเล็กไม่อันตรายไฟไหม้โหลดไฟฟ้าที่ทันสมัยอย่างไรก็ตามทำให้เรื่องเลว โหลดไม่กี่ในอาคารทันสมัยจริงทำหน้าที่วาดปัจจุบันสัดส่วนแรงดันไฟฟ้าที่ตัวต้านทานหมายเหตุในตัวอย่างนี้ มีไม่มีการยกเลิกการปัจจุบันในกลาง และกลางต้องแบกผลรวมของกระแสที่วาดบนขาแต่ละข้าง หมายความว่า ความถี่ของกระแสไฟฟ้าในตัวกลางเป็น 3 ครั้งความถี่ของไฟ ในคำอื่น ๆ ถ้าไฟความถี่ 60 Hz เหมือนมันที่นี่ในสหรัฐอเมริกา แล้วปัจจุบันในกลางจะเป็นส่วนใหญ่ 180 Hzตอนนี้ กับโลกจริง โหลดสิ่งไม่น่าจะค่อนข้าง extreme เป็นไดอะแกรมข้างต้น แต่พวกเขาสามารถมาปิดในปี 1983 ผมทำงานสำหรับวิดีโอบรอดเวย์ในนิวยอร์ค เราได้ขยายโรงงานของเรา และกังวลเกี่ยวกับจำนวนของพลังงานที่มีอยู่บน 100 แอมป์ 3 เฟสไฟบริการสำหรับอุปกรณ์ของเรา ผมจึงรบในปัจจุบันและเครื่องวัด และตรวจสอบการโหลดในแต่ละขาของบริการพลังงานเข้ามาในห้องพัก สิ่งแรกที่ผมสังเกตเห็นได้ว่า แผงไฟก็ร้อน นอกจากนี้ผมได้อย่างรวดเร็วพบว่า ท่อแบกไฟไฟเข้ามามันร้อนดังนั้นฉันไม่สามารถให้มือมัน ความคิดแรกของฉันคือ ว่า เรามีเชื่อมต่อหลวม แต่พวกเขาทั้งหมดแน่น ฉันจึงใช้โพรบปัจจุบันในแต่ละที่เป็นตัวนำไฟขาเข้า ขาแต่ละข้างมีระหว่าง 85 และ 95 แอมป์ของไหลซึ่งอยู่ภายใต้อะไรแผงและแผงวงจรได้รับคะแนนสำหรับ เพื่อที่จะไม่ได้เป็นปัญหา ปัจจุบัน ผมถัดไปใส่โพรบบนกลางที่คาดว่าจะพบกระแสขนาดเล็กระหว่าง 10 แอมป์ ผมวัดได้ 180 แอมป์ในนี้เป็นกลางที่ 2 ขนาดเล็กกว่าของตัวนำความร้อนมีความพยายามที่เข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นผมสอบอีก ด้วยโพรบปัจจุบันแตกต่างกัน และพบสิ่งเดียวกัน ผมใช้ขอบเขตแทนโวลต์มิเตอร์ดิจิตอล และค้นพบว่า กลางปัจจุบันเป็น Hz 180 ที่เกือบสมบูรณ์แบบ นี่งงพนักงานวิศวกรรม ตามมันไปกับทุกสิ่งที่เราได้รับการสอน เราตรวจสอบกับไฟฟ้าที่ flatly กล่าวว่า มันเป็นไปไม่ได้ ในที่สุดตรวจสอบกับจอห์นเชสเตอร์ (หนึ่งของวิศวกรเสียงและคอมพิวเตอร์ทันสมัยที่สุดในนิวยอร์ค) และเขาช่วยให้ผมเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นไฟฟ้ามีการติดตั้งท่อร้อยสายขนาดใหญ่ใหม่เนื่องจากสายไฟได้หลอมเข้าไปในท่อที่มีอยู่ มันเป็นงานขนาดใหญ่ แต่เราโชคดีเราไม่มีไฟขณะนี้มีการยอมรับกรอปัจจุบันและปัญหานี้ในรหัสไฟฟ้าชาติซึ่งแนะนำว่า โทนจะปรับเมื่อโหลดทันสมัยจะขับเคลื่อน หลายเช่นระบบไฟฟ้าใช้เสียง และวิดีโอเชื่อมต่อกลางคู่เพื่อสองสายสามารถใช้ร่วมกันเป็นกลาง Fluke ทำให้คุณภาพไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อค้นหาปัญหาเช่นนี้เครื่องมือทดสอบ และเป็นความรู้ทั่วไปที่เรียกว่า "triplen" พลังงานปัจจุบันฮาร์โมนิ (ในกระแสอื่น ๆ คำที่ 3, 6, 9 ฯลฯ เวลาไฟความถี่) จะไม่มีการยกเลิกในกลางของระบบไฟ 3 เฟสจากชิริก Dale ผลิตไดอะแกรมข้างต้นเพื่อแสดงให้เห็นถึงปัญหานี้

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เครื่องขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ได้รับไฟ 3 เฟส จาก บริษัท สาธารณูปโภคไฟฟ้า นี้ประกอบด้วย 3 ร้อน พลังขา หรือช่วงที่เป็นกลางซึ่งประกอบกลับ ปัจจุบันทั้งสามขา ร้อน และ ตู้พื้น ในเครื่องมันเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับ 120 โวลต์ไฟฟ้าวงจรที่ใช้พลังงานมากที่สุดของอุปกรณ์และระบบแสงสว่างในอาคารน่าจะมาจาก 3 ขาของพลังที่เข้ามาจากแต่ละขา วิศวกรไฟฟ้าพยายามเพื่อความสมดุลโหลดดังนั้นเท่ากับจํานวนเงินของปัจจุบันถูกวาดในแต่ละสามอำนาจขา มีจำนวนของเหตุผลที่ว่าทำไมการโหลดเช่นเป็นที่พึงปรารถนา แต่เหตุผลหนึ่งคือว่า มันมักจะผลในอย่างน้อยกระแสไหลในตัวนำที่เป็นกลางเป็นเวลาหลายปีมันสอนว่า ในระบบที่สมดุลอย่างสมบูรณ์แบบ 3 เฟส ปัจจุบันในที่เป็นกลางจะสมบูรณ์ยกเลิกไม่เป็นกลางในปัจจุบัน ถ้าโหลดจะต้านทานแล้ว นี้เป็นจริงตัวอย่างเช่นพิจารณาแผนภาพนี้ทั้งสามแต่ละสี หมายถึง แรงดันในหนึ่งของร้อน 3 ขาของ 3 เฟสไฟฟ้าบริการกับเวลาเป็นแกนนอน ถ้าโหลดตัวต้านทาน หรือ มอเตอร์ แล้วทั้ง 3 สี จะเป็นตัวแทนปัจจุบันวาดในแต่ละขา ทราบว่าเมื่อแดงที่ยอดเป็นบวก ทั้งสีฟ้า และสีเขียวที่ 50% ลบ ดังนั้นผลรวมของทั้งสามกระแสเป็นศูนย์ คุณสามารถเลือกใด ๆ จุดในเวลา และตราบใดที่โหลดตัวต้านทานและเท่าเทียมกับแต่ละอื่น ๆในขนาดที่พวกเขาจะสมบูรณ์ยกเลิกในที่เป็นกลางผลของสมมติว่าการยกเลิกนี้จะเกิดขึ้นมันเป็นเรื่องปกติที่จะใช้ลวดบางกับปัจจุบันน้อยแบกความสามารถของวาทยากรที่เป็นกลาง ขณะนี้มีทั่วไปมากในอดีต มันไม่ปลอดภัย ตัวอย่างเช่นถ้าโหลดบนขาเขียวและน้ำเงินเป็นปิดทิ้ง โหลดที่เชื่อมต่อกับขาแดงในการใช้ ? ในกรณีนี้เป็นกลางจะต้องแบกปัจจุบันเช่นเดียวกับขาแดง จึงไม่สามารถมีขนาดเล็กไม่มีไฟอันตรายอย่างไรก็ตามที่ทันสมัยไฟฟ้าโหลดให้เรื่องแย่ลงไปอีก ไม่โหลดในอาคารที่ทันสมัยทำเป็นตัวต้านทานแบบปัจจุบันในสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าโปรดสังเกตว่าในตัวอย่างนี้ไม่มีการยกเลิกในปัจจุบันที่เป็นกลางและเป็นกลางก็ต้องเอาผลรวมของกระแสที่วาดในแต่ละขา นอกจากนี้ยังทราบว่า ความถี่ของกระแสไฟฟ้าในที่เป็นกลางเป็นสามครั้งไฟความถี่ ในคำอื่น ๆถ้าไฟความถี่ 60 Hz เหมือนที่นี่ในสหรัฐอเมริกา แล้วปัจจุบันในที่เป็นกลางส่วนใหญ่จะเป็น 180 เฮิรตซ์ในขณะนี้กับสิ่งที่โหลดโลกจริงไม่น่าจะค่อนข้างมาก เช่น แผนภาพข้างต้น แต่พวกเขาสามารถมาปิดใน ปี 1983 ผมทำงานสำหรับบรอดเวย์วิดีโอใน NYC เราได้ขยายโรงงานของเราและมีความกังวลเกี่ยวกับปริมาณของพลังงานที่มีอยู่ใน 100 แอมป์ 3 เฟส ใช้บริการห้องอุปกรณ์กลางของเรา ผมเอาตัวปัจจุบัน และเป็นเครื่องวัดและตรวจสอบการโหลดในแต่ละขาของบริการไฟฟ้าเข้ามาในห้อง สิ่งแรกที่ผมสังเกตเห็นได้ว่าพลังแผงร้อน . ฉันได้อย่างรวดเร็วพบว่าท่อแบกแหล่งจ่ายไฟที่เข้ามาคือร้อนดังนั้นผมไม่สามารถเก็บมือของฉันที่มัน ความคิดแรกของฉันคือว่าเรามีการเชื่อมต่อหลวม แต่พวกเขาทั้งหมดคับ ผมก็ใช้ตัวปัจจุบันในแต่ละไฟขาเข้าตัวนํา แต่ละขามีระหว่าง 85 และ 95 แอมป์ของกระแสไหลซึ่งอยู่ภายใต้สิ่งที่แผงวงจรและมีความเหมาะสม ดังนั้นไม่ควรมีปัญหา ผมหน้าใส่โพรบในกลางคาดว่าจะเจอกระแสเล็ก สั่ง 10 แอมป์ ผมวัดได้ 180 แอมป์กลางที่ 2 ขนาด ขนาดเล็กกว่าของแต่ละคอนดักเตอร์ร้อนพยายามที่จะเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้น ผมตรวจสอบอีกครั้งกับที่แตกต่างกันปัจจุบันตรวจสอบและพบเหมือนกัน ผมก็ใช้กล้องแทนของดิจิตอลโวลท์มิเตอร์ และพบว่าปัจจุบันกลางเป็นเกือบสมบูรณ์ 180 เฮิรตซ์ นี้สงสัยพนักงานวิศวกรรมมันก็ขัดกับทุกอย่างที่เราเคยถูกสอนมา เราตรวจสอบกับช่างที่ flatly ระบุ มันเป็นไปไม่ได้ ในที่สุดผมได้เช็คกับจอห์นเชสเตอร์ ( หนึ่งของนวัตกรรมมากที่สุดเสียงและวิศวกรคอมพิวเตอร์ใน NYC ) และเขายังช่วยให้ฉันได้เข้าใจ ว่ามันเกิดขึ้นได้ยังไงช่างต้องติดตั้งท่อขนาดใหญ่ใหม่ตั้งแต่สายไฟละลายลงไปในท่อที่มีอยู่ มันเป็นงานที่ใหญ่มาก แต่เราโชคดีที่เราไม่มีไฟส่งเร็วถึงปัจจุบัน และปัญหานี้ก็ยอมรับว่า ในรหัสไฟฟ้าแห่งชาติ ซึ่งแนะนำว่า สื่อเป็น upsized เมื่อโหลดที่ทันสมัยขับเคลื่อน หลายๆเสียง และวีดีโอ บริษัท ใช้ระบบอำนาจกับคู่กลางการเชื่อมต่อดังนั้นสายไฟสองเส้นสามารถใช้ร่วมกันอย่างเป็นกลาง ฟลุคทำให้อำนาจการทดสอบคุณภาพเครื่องมือที่ออกแบบมาเพื่อค้นหาเหล่านี้ประเภทของปัญหา และมันเป็นความรู้ทั่วไปที่เรียกกันว่า " triplen " กระแสฮาร์มอนิ ( ในคำอื่น ๆ กระแสพลังที่ 3 , 6 , 9 , ฯลฯ เวลาไฟความถี่ ) จะไม่ยกเลิกในช่วงกลางของระบบไฟ 3 เฟสขอบคุณเดลปัดสร้างแผนภาพข้างต้นแสดงให้เห็นถึงปัญหานี้