Driefasespanning: verschil tussen versies

'''Driefasenspanning''', ook wel '''draaistroom''' of (in lekentaal) [[krachtstroom]] genoemd, is elektrische energie in de vorm van drie gelijktijdig opgewekte [[wisselspanning]]en. In woningen wordt de elektriciteit gebruikelijk aangeboden met één enkele fase (bruine draad) en een nul (Neuter) (blauwe draad). Daartussen staat een spanning van 230 V ([[effectieve waarde]]). Soms zijn woningen aangesloten op twee of drie fasen en een nul, waarbij niet alle groepen in de woning zijn aangesloten op dezelfde fase. Voor grootverbruikers en met name voor de voeding van zware elektromotoren wordt gebruikgemaakt van drie fasen. Tussen elk van die fasen en de nul staat 230 V (de [[fasespanning]]) en tussen twee fasen onderling staat 400 V (de [[lijnspanning]]), weer in termen van de effectieve waarde.

Driefasenspanning wordt opgewekt door een generator met drie afzonderlijke magneetvelden die onderling een hoekverschuiving van 120° hebben. De generator, waarvan het draaiende deel, de rotor per omwenteling 360° doorloopt, heeft dus drie magnetische velden die rondom op gelijke afstanden van elkaar liggen (3 x× 120° = 360°). Hierdoor ontstaan drie afzonderlijke wisselspanningen die weliswaar gelijkvormig (sinusvormig) zijn, maar die steeds kort (120°) na elkaar hun maximale waarde bereiken. Bij iedere complete omwenteling van de rotor zijn alle drie de spanningen dus door hun maximum en hun minimum gegaan. Zie ter verduidelijking van dit principe de afbeelding hiernaast. [[Bestand:Simpel-3-faset-generator.gif|thumb|Schema van een driefasengenerator. De roterende permanente magneet induceert in de spoelen een driefasenspanning in de leidingen L1, L2 en L3.]]

De belangrijkste reden voor het gebruik van wisselspanning is de mogelijkheid om deze eenvoudig om te vormen tot een hoge spanning met een [[transformator]]. Doordat bij hoge spanning de [[elektrische stroom|stroomsterkte]] (I) kleiner is voor hetzelfde [[Vermogen (natuurkunde)|elektrisch vermogen]] (P), kunnen de transportverliezen die het gevolg zijn van de [[elektrische weerstand (eigenschap)|elektrische weerstand]] R in een leiding beperkt worden. ([[Joule-effect]] P=I²R). Anders gezegd: de verliezen bij elektriciteits-transport zijn vooral afhankelijk van de stroomsterkte (in ampère) en niet van de spanning (in volt). Het door een weerstand (hier: de weerstand van de leiding) opgenomen vermogen, dat in - nutteloze - warmte wordt omgezet, is gelijk aan de weerstand, vermenigvuldigd met het kwadraat van de stroom. Om die warmteverliezen te beperken is het dus erg efficiënt om de stroom (vanwege het kwadratisch effect op de verliezen) zo klein mogelijk te houden.

De belangrijkste reden voor het gebruik van een driefasig netwerk is het gebruik van in de industrie toegepaste, krachtige [[Driefasige asynchrone motor|inductiemotoren]] of [[driefasige asynchrone motor]]en die voor draaistroom zijn gebouwd. De driefasige inductiemotor van [[Nikola Tesla]] berust op het principe van het magnetisch draaiveld, in dit geval opgewekt door drie wisselstromen die 120° uit fase zijn. Met deze uitvinding werd een elektromotor verkregen die niet alleen efficiënt, simpel en goedkoop te bouwen was, maar die ook nauwelijks kapot kon gaan: de rotor met de lagers waarop hij draait zijn de enige bewegende delen en dus ook de enige delen van de machine die kunnen slijten. Alle andere elektromotoren van die tijd moesten gebruikmaken van inefficiënte [[koolborstel]]s als glijcontacten en [[commutator]]en (stroomomkeerders); allemaal onderdelen die gemakkelijk defect konden raken. Voorts was dit type motor gemakkelijk te bouwen voor grote vermogens en hoge spanningen en had hij een constante snelheid bij variabele belasting.

Een klei-oven (pottenbakkersoven) heeft een driefasenaansluiting. Omdat de oven verwarmingselementen heeft, mogen we cos φ op een waarde van 1 stellen. De oven heeft op de kenplaat een vermelding P = 10,5 kW. De smeltpatronen van de driefasengroep in de groepenkast zijn 3 x× 16 A. Kan deze oven hierop werken? De stroomsterkte ''I_lijn'' wordt gegeven door: