Sind Steckdosen in einem Haus zueinander phasenverschoben?

Ich arbeite an einem wissenschaftlichen Projekt und es gibt einen Aspekt der Hausverkabelung, den ich herausfinden muss (keine Sorge, ich spiele nicht mit der Verkabelung herum - das steht alles auf dem Papier). Da 120-V-Steckdosen in einem Haus an einen der beiden 120-V-Zweige angeschlossen werden können, die vom Energieversorgungsunternehmen kommen, wäre es eine wahre Aussage, dass Steckdosen an verschiedenen Unterbrechern zueinander phasenverschoben sein könnten? Mit anderen Worten, wenn Schlafzimmer 1 mit Bein 1 und Schlafzimmer 2 mit Bein 2 verbunden ist, ist es vernünftig anzunehmen, dass die von den Steckdosen in Schlafzimmer 1 gemessenen Sinuswellen gegenüber den von den Steckdosen in Schlafzimmer 2 gemessenen Sinuswellen phasenverschoben sind?

Vielleicht möchten Sie auch mehr über Reaktanz erfahren. Bei der Reaktanz werden Strom und Spannung phasenverschoben, und in industriellen Anwendungen mit nichtlinearen Lasten erzeugt dies harmonische Ströme im Neutralleiter.
Dies ist wahrscheinlich eines der am häufigsten missverstandenen Konzepte in der amerikanischen Wohnenergie. Die meisten Elektriker liegen sogar falsch.

Antworten (6)

Art von. Es kommt auf deinen Bezugsrahmen an.

Wenn Sie den nicht geerdeten (heißen) Leiter von jeder Steckdose betrachten, erhalten Sie am Ende einen 240-Volt-Stromkreis. Da es sich um einen einzelnen Stromkreis handelt, kann er nicht mit sich selbst phasenverschoben sein. Wenn Sie ein Oszilloskop an den ungeerdeten (heißen) Leiter jeder Steckdose anschließen, erhalten Sie eine einzelne 240-Volt-Sinuswelle.

Wenn Sie sich die beiden separaten Stromkreise ansehen (z. B. den nicht geerdeten (heißen) und den geerdeten (neutralen) Leiter von jeder Steckdose), erhalten Sie am Ende zwei 120-Volt-Stromkreise, die um 180 ° phasenverschoben sind. Wenn Sie das Oszilloskop an den ungeerdeten (heißen) Leiter und den geerdeten (neutralen) Leiter von jeder Steckdose (4 Leitungen statt 2) anschließen, würden Sie zwei 120-Volt-Sinuswellen sehen, die um 180 ° phasenverschoben sind.

Die beiden Sinuswellen sollten ungefähr so ​​​​aussehen.

Sinuswellen von einem einzelnen Split-Phase-Transformator

Da die Wellen um 180° phasenverschoben sind, beträgt das elektrische Potential zwischen den Schenkeln (an der Spitze) 240 Volt. Während das Potential zwischen beiden Leitungen und "Neutral" 120 Volt beträgt.

Wenn die Wellen nicht phasenverschoben wären, hätten sie das gleiche Potential (oder hätten 0 Volt zwischen sich).

in Phase Sinuswellen

Dies ist zwar kein Mehrphasensystem, aber auch kein einfaches Einphasensystem. Technisch ist es als " Single Split Phase System " bekannt.

Alles davon; setzt natürlich voraus, dass die ungeerdeten (heißen) Leiter aus verschiedenen Zweigen des Dienstes stammen.

Ja, ich betrachte zwei separate Stromkreise, daher ist es sinnvoll, dass sie phasenverschoben sind. Danke für die Klarheit.
Es tut mir leid, aber das ist falsch. @RobotAndy hat die richtige Antwort. Um es mit einem Beispiel zu erklären: Wenn sie um 180 Grad phasenverschoben wären, würde das Verbinden der beiden Phasen 0 V und nicht 240 V ergeben.
@DavidPfeffer Geh und schließe ein Oszilloskop an. Es ist eine einzelne Phase mit einem in der Mitte angezapften "Neutral". Wenn Sie Leitung zu Leitung messen, sehen Sie eine 240-Volt-Sinuswelle. Wenn Sie die Leitung (L1) auf "neutral" (N) messen, sehen Sie eine 120-Volt-Sinuswelle. Wenn Sie die Leitung (L2) auf "Neutral" (N) messen, sehen Sie auch eine 120-Volt-Sinuswelle. Die beiden 120-V-Wellen werden jedoch um 180° gegeneinander verschoben. Während also eine Welle bei +120 V ihren Höhepunkt erreicht, wird die andere bei -120 V ihren Höhepunkt erreichen. Ich stimme zu, dass " Phase " vielleicht nicht das beste Wort ist, aber die Idee ist die gleiche.
@Davis Entschuldigung, das OP fragt nach der Sinuswellenbeziehung zwischen einem Transformator. Die Spannung ist egal.
@DavidPfeffer Ich habe ein bisschen mehr Details hinzugefügt, damit Sie verstehen, was ich sage.
Undownvoted basierend auf dem Update.
Wie ich Henry unten erklärt habe: Sie sind nur um 180° phasenverschoben, wenn Sie zuerst einen von Neutral zu Hot und dann den anderen von Neutral zu Hot messen, da Sie beide in verschiedene Richtungen messen. Sie kehren die Polarität um. Es gibt eigentlich keine Phasenverschiebung. Wenn Sie L1 zu Neutral und dann Neutral zu L2 messen, sehen Sie keine Polaritätsumkehr. Das ist wirklich das, wovon Sie sprechen. Keine Phasenverschiebung.
Ein weiteres interessantes Konzept ist, dass sich Ihre erste Zeichnung algebraisch zu Null addieren würde, während sich Ihre zweite Zeichnung zu 240 addieren würde. Es scheint, dass sich zwei Phasen um 180 ° nach außen addieren würden, da zwischen den Spitzen 240 Volt liegen, aber vektoriell zwei Vektoren um 180 ° nach außen würden auf null stornieren. All dies ist jedoch strittig, da es nur eine Phase gibt und die beiden Zweige eines Transformators mit Mittelanzapfung nur die Hälfte des Ganzen sind. Sie sind miteinander in Phase, wenn sie in die gleiche Richtung gemessen werden.
Übrigens ist es etwas irreführend, ein Scope-Diagramm zu zeigen, bei dem die y-Achse auf 120 V geht, da die Spitze der y-Achse ~ 172 V betragen würde, wenn Sie dies auf einem 120-V-RMS-System (alles Haushaltsstrom in den USA) tun würden. Handheld-RMS-Messgeräte würden Ihnen immer nur 120 oder 240 anzeigen, aber das ist eine andere Art zu messen. Wenn Sie 120 V auf Ihrem Oszilloskopdiagramm anzeigen möchten, sollten Sie den gesamten Bereich unter der Wellenform schattieren, da dies mathematisch 120 V entspricht.
@JeffMeden Ich stimme zu, aber ich versuche (und scheitere), ein Konzept zu erklären. Die Zahlen in der Grafik sind bedeutungslos und wurden nur aufgenommen, um sie dem allgemeinen Publikum bekannter zu machen. Wenn ich in meiner Antwort zu technisch sein wollte, hätte ich die Diagramme nicht mit Buntstift gezeichnet.
@ArchonOSX: Warum würdest du "zu Null addieren"? Spannung ist ein Unterschied.
Wie können Sie eine Sinuswelle mit einer Amplitude von 240 in zwei 120-V-Sinuswellen aufteilen, sodass sie "phasenverschoben" sind - ich verstehe, dass es sich um die eine Spannungsleitung handelt, aber was ich nicht verstehe, ist, wie Sie zwei 120-V-Leitungen erhalten haben davon
@AzizJaved, weil der Neutralleiter ein Mittelhahn ist, also befindet sich die Hälfte der Spule auf jeder Seite davon.

Das ist vor allem eine semantische Frage.

Aus der Sicht eines Elektrikers besteht die US-Haushaltsversorgung aus einer einzigen 240-V-Spannung, die in zwei Hot Legs mit Mittelabgriff aufgeteilt werden kann.

Aus mathematischer oder E & M -Sicht haben die verschiedenen Zweige Spannungen, die um 180 ° phasenverschoben sind, und daher denke ich, dass es sicher wäre, sie als zwei Phasen zu bezeichnen, sobald sie getrennt sind.

(Als Übung dem Leser überlassen: Wenn Sie einen Ziegelstein nehmen und ihn in zwei Hälften schneiden, haben Sie dann einen Ziegelstein oder zwei Ziegelsteine?)

Ich stimme zu. Wir scheinen an der Bedeutung des Wortes " Phase" hängen zu bleiben . Es scheint mir, dass alle Antworten die gleichen (oder ähnlichen) Dinge sagen, aber irgendwie werden einige heruntergestimmt, während andere hochgewählt werden.
Sie sind nur um 180° phasenverschoben, wenn Sie zuerst einen von Neutral zu Hot und dann den anderen von Neutral zu Hot messen, da Sie beide in unterschiedliche Richtungen messen. Es gibt eigentlich keine Phasenverschiebung. Daher der Begriff einphasig.
Können wir einfach die Wikipedia-Definition verwenden? "Phasendifferenz ist die in Grad oder Zeit ausgedrückte Differenz zwischen zwei Wellen mit gleicher Frequenz und bezogen auf den gleichen Zeitpunkt", wenn Sie jede Quelle eines Wohnzentrumsabgriffs, auch bekannt als "Split Phase", gegen Erde messen, die Spitze von 172v wird 180 Grad voneinander entfernt sein, schlicht und einfach.
Wenn Sie einen Ziegelstein nehmen und ihn in zwei Hälften schneiden, erhalten Sie einen einzigen gespaltenen Ziegelstein. Daher einzelne Split-Phase.

In einem typischen nordamerikanischen 120-V-Wechselstromnetz lautet die Antwort NEIN

Der Grund dafür ist, dass Ihr Haus nur eine Phase empfängt und daher eine Phase nicht mit sich selbst phasenverschoben sein kann. Wenn Sie Ihren Referenzrahmen ändern (durch Messen der Spannung von N und nicht über L1 und L2), werden sie plötzlich nicht phasenverschoben.

Wenn Ihre eigentliche Frage lautet: "Wird die von N zu L1 gemessene Spannung im Vergleich zu der von N zu L2 gemessenen Spannung immer um 180 Grad verschoben?" dann ist die Antwort darauf "Ja"

...allerdings reicht diese Tatsache allein nicht aus, um als eigenständige Leistungsphase zu gelten.

Wenn Sie wirklich zwei Phasen hätten, würde die Spannungsdifferenz zwischen ihnen variieren und gelegentlich 0 betragen.

Entschuldigung, das OP fragt nach der Sinuswellenbeziehung zwischen einem Transformator. Die Spannung ist egal. Während eine Sinuskurve 360° beträgt, beschreibt die Split-Phase-Terminologie die Beziehung des Neutralleiters am 180°-Mittelpunkt. Der Neutralleiter hat eine Nullpotentialspannung, da die Sinuswelle die andere aufhebt.
OP fragt zwei Dinge: "Wäre es eine wahre Aussage, dass Steckdosen an verschiedenen Leistungsschaltern phasenverschoben sein könnten" - die Antwort darauf hängt davon ab, wie genau Sie "Phase" definieren und "ist es vernünftig anzunehmen, dass." Die von den Steckdosen in Schlafzimmer 1 gemessenen Sinuswellen sind phasenverschoben mit den von den Steckdosen in Schlafzimmer 2 gemessenen Sinuswellen.
Eine einzelne Sinuswelle, die in der Mitte abgegriffen wird, ist technisch um 180 ° phasenverschoben. Dies ist eine wahre Aussage.
Auch hier können die Spannungswellenformen phasenverschoben erscheinen. Ich denke, das ist in meiner Aussage "Wird die Spannung gemessen von ..." behandelt (die ich korrigieren werde, da sie atm nicht gut liest).
So frustrierend, dass ich hier nicht genug Glaubwürdigkeit habe, um den eigentlichen Post zu kommentieren, aber das Problem mit den Bildern, die von Tester101 auf dem anderen Post gepostet wurden, ist, dass es keine GRÜNE und BLAUE Linie gibt. Es gibt nur eine Zeile! Wenn Sie wirklich eine grüne und eine blaue Linie hätten, könnten Sie irgendwann mit Ihrem Testgerät 0 V zwischen ihnen messen - aber Sie können nicht! Sie werden immer einen Unterschied von 240 V zwischen ihnen haben, das ist der subtile Unterschied zwischen Split-Phase und echten 180-Grad-Zweiphasen.
@RobotAndy Wenn Sie @ vor einem Benutzernamen verwenden, benachrichtigt das System ihn direkt.
@RobotAndy Ich bin verwirrt von deinem letzten Kommentar. Sie verstehen, dass Sie beim Anschließen eines Voltmeters tatsächlich die Effektivspannung messen, oder? In meiner Zeichnung stellt die BLAUE Linie die zwischen L1 und N gemessene Spannung im Zeitverlauf dar, während die GRÜNE Linie die zwischen L2 und N gemessene Spannung im Zeitverlauf darstellt. Ich hätte eine zusätzliche ROTE Linie zeichnen können, die die Überspannung anzeigen könnte Zeit gemessen zwischen L1 und L2. In diesem Fall würden Sie eine Sinuswelle mit einer Amplitude von 240 Volt sehen. Die Periode meines Diagramms beträgt 1/60 Sekunde.

Ja. Technisch gesehen sind sie um 180 Grad phasenverschoben, wenn der Transformator eine 120/240-Split-Phase hat. Der Neutralleiter wird in der Mitte der Spule abgegriffen und jede Seite des Neutralleiters ist um 180° phasenverschoben zur anderen gewickelt. Bei einem 120/208Y-Transformator wäre jede Phase um 120 Grad phasenverschoben.

Bearbeiten : Hier ist ein aktuelles Diagramm, das ich erstellt habe, um das Konzept zu veranschaulichen.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es tut mir leid, aber das ist falsch. @RobotAndy hat die richtige Antwort. Um es mit einem Beispiel zu erklären: Wenn sie um 180 Grad phasenverschoben wären, würde das Verbinden der beiden Phasen 0 V und nicht 240 V ergeben.
Du liegst falsch. Bitte löschen oder aktualisieren Sie Ihren Kommentar, da er irreführend ist.

Verwenden von Vektorsummen,

Nehmen wir an, dass V1 + V2 = VT

Wo

V1 ist vom Mittelabgriff des Transformators zu einer Phase (L1)

V2 ist vom Mittelabgriff des Transformators zur anderen Phase (L2)

und L1 = 120 V bei einem Winkel von null Grad

und L2 = 120 V bei einem Winkel von 180 Grad

und VT = die Spannungssumme von V1 und V2 (dh Spannung über beide Phasen)

Verwenden des Kirchoffschen Spannungsgesetzes (dh um den Stromkreis herumgehen)

VT = V1 + V2' = V1 + (-V2)

VT = (120, Winkel null Grad) - (120, Winkel -180 Grad)

VT = (120, Winkel Null Grad) + (120, Winkel Null Grad)

VT = 240, Winkel null Grad

Die obige Mathematik unterstützt, dass L1 und L2 um 180 Grad phasenverschoben sind

Sie setzen voraus, dass die Phasen phasenverschoben sind, daher beweist die nachfolgende Mathematik nur die Voraussetzung - genauer gesagt die zugrunde liegende Frage (sind die Steckdosen (oder Beine oder Sammelschienen in der Platte) in einem Wohngebiet einfach phasenverschoben). elektrisches System?). Wenn Sie nun einfach gesagt hätten, dass 240 V durch die Differenz zwischen zwei Spannungspotentialen gemessen (und berechnet) werden und dass 120 V minus negative 120 V gleich 240 V sind, dann könnte die Relevanz der Verwendung der gemessenen Spannung als Beweis dafür, dass die Phasen gleich und entgegengesetzt sind, verwendet werden waren sinnvoll (aber gemäß der Antwort von Tester101 überflüssig).

Die Spannungen an jedem Zweig sind um 180 Grad phasenverschoben. Denken Sie daran, dass die Spannung eine UNTERSCHIEDE ist. Wenn also die Spannung zwischen Zweig 1 und Neutralleiter (V1) positiv ist, wird der andere negativ (-V2) gemessen (phasenverschoben um 180). gegenüber V1. (Die Zahlen V1 und V2 sind beides positive Zahlen). Denken Sie daran, dass die Spannung ein UNTERSCHIED zwischen zwei Punkten ist. Wir haben also V1- (-V2), was 240 Volt beträgt, wenn sowohl V1 als auch V2 120 Volt betragen. Ein Minus mal eine Minuszahl ist eine positive Zahl, also V1-(-V2) = V1 + V2.

Richard MS Physik, BSEE

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