Распределение мощности внутри электрических цепей является основополагающим аспектом бытовых и промышленных энергетических систем. В то время как однофазное питание распространено в жилых помещениях, трехфазное питание является стандартом для промышленных помещений с тяжелой техникой. Каждая система уникальна и имеет свои преимущества, поэтому крайне важно понимать основные принципы распределения мощности и эффективности использования материалов.

Однофазное распределение электроэнергии:

Однофазные цепи типичны для бытовых условий; используется двухпроводная система. Ток в этой системе определяется мощностью, потребляемой нагрузкой, и напряжением сети:

Потери мощности в проводах из-за сопротивления пропорциональны квадрату тока:

где R – сопротивление проводов.

Трехфазное распределение электроэнергии:

Сбалансированная трехфазная система, наиболее широко используемая в промышленных условиях. В этой системе ток делится между тремя проводами, что снижает ток в каждом проводе по сравнению с однофазной системой с тем же уровнем мощности. Если предположить, что ток и сопротивление в каждой фазе одинаковы, общие потери мощности представляют собой сумму потерь в каждой фазе.

Размер провода и расход материала:

При сравнении размеров проводов для равных потерь мощности в обеих системах площадь поперечного сечения проводов в однофазной системе должна быть больше, чем в трехфазной системе, чтобы выдерживать повышенный ток без увеличения потерь мощности. В частности, для однофазной системы требуются провода с площадью поперечного сечения, вдвое превышающей площадь поперечного сечения каждого фазного провода в трехфазной системе. Это означает, что однофазной системе потребуются провода с большей площадью поперечного сечения, чтобы выдерживать ту же силовую нагрузку, что и трехфазной системе, что приведет к увеличению количества проводящего материала примерно на 33%.