我们在机房建设或维护过程中,需要对电力这块有基础的了解,以下是电压相关的知识,供参考:

相电压(220V)在机房中的使用

  • 供电对象:机柜 PDU(配电单元)、服务器、存储设备、网络设备等。
  • 接法:一相线 + 中性线 → 得到 220V 单相电。
  • 特点

    • 适合单相设备,功率相对较小。
    • 常见于标准机柜插座,直接为服务器电源模块供电。
  • 应用场景

    • 机柜内的单相负载(如 1U/2U 服务器)。
    • 网络交换机、防火墙、存储阵列等。

线电压(380V)在机房中的使用

  • 供电对象:UPS输入端、大型空调、精密制冷设备、部分高功率机柜。
  • 接法:任意两相之间 → 得到 380V 三相电。
  • 特点

    • 适合三相设备,功率较大。
    • 提供更高的电能传输效率,减少电流和线损。
  • 应用场景

    • UPS主机输入电源(通常接三相380V)。
    • 大型制冷系统(精密空调)。
    • 高密度机柜或刀片服务器机柜,可能直接使用三相供电。

IT机房供电路径简化描述

市电(三相380V线电压)
        ↓
      UPS输入(三相)
        ↓
UPS输出(三相四线制:380V线电压 + 220V相电压)
        ↓
机柜PDU(取220V相电压供单相设备)
        ↓
服务器/网络设备

总结

  • 线电压(380V):主要用于 UPS输入大功率设备
  • 相电压(220V):主要用于 机柜PDU输出,供给服务器和网络设备。
  • 在 IT 机房中,UPS起到桥梁作用:输入380V线电压,输出稳定的220V相电压,保障设备安全运行。

①、三相四线制接线示意图,直观展示为什么同一套市电系统里能同时得到 380V线电压 和 220V相电压:

三相四线制接线示意图

         ┌───────────────┐
         │   电源变压器   │
         └─────┬─┬─┬─────┘
               │ │ │
               A B C   ← 三根相线(A相、B相、C相)
               │ │ │
               │ │ │
               N       ← 中性线(接地)
               │
               └───────────────┐
                               │
   ┌───────────────────────────┴───────────────────────────┐
   │                                                       │
   │                 三相四线制供电系统                     │
   │                                                       │
   └───────────────────────────────────────────────────────┘

测量方式:
- **线电压**:任意两相之间(如 A-B、B-C、C-A) → ≈ 380V
- **相电压**:任意一相与中性线之间(如 A-N、B-N、C-N) → ≈ 220V
  • 三相电源的三根相线之间电压就是 线电压(380V)
  • 任意一相与中性线之间的电压就是 相电压(220V)
  • 三相四线制天然提供两种电压:380V(线电压)和220V(相电压)。
  • 家用插座取的是 相电压(一相+中性线)。
  • 工业设备常用 线电压(两相之间)。

②、三相负载接线示意图,展示三相设备和单相设备在三相四线制系统中的接法:

三相负载接线示意图

三相电源:A相 —— B相 —— C相 —— N(中性线)

1. 三相负载(如三相电机)
   ┌───────────────┐
   │               │
   │   三相电机    │
   │               │
   └─A─────────────┘
     │
     └─B─────────────┘
       │
       └─C─────────────┘
   (三相设备直接接 A、B、C 三相线,不接中性线)

   → 设备工作电压:线电压 ≈ 380V

-----------------------------------------------------

2. 单相负载(如照明、插座、服务器)
   ┌───────────────┐
   │               │
   │   单相设备    │
   │               │
   └─A─────────────┘
     │
     └─N─────────────┘
   (单相设备接一相线 + 中性线)

   → 设备工作电压:相电压 ≈ 220V
  • 三相负载:直接接三根相线(A、B、C),利用线电压(380V),常见于电机、空调压缩机、大型机组。
  • 单相负载:接一根相线 + 中性线,利用相电压(220V),常见于照明、插座、办公设备。
  • 平衡负载:如果单相设备均匀分布在三相上,可以保持系统平衡,避免某一相过载。
  • 三相设备 → 接三相线,工作在 380V线电压
  • 单相设备 → 接一相线+中性线,工作在 220V相电压
  • 三相四线制的优势就是能同时提供 380V220V,满足不同设备需求。

③、星形(Y型) 三角形(Δ型) 两种三相负载接线方式的示意图:

星形(Y型)接线示意图

          A相
           │
           │
           ├───────┐
           │       │
          (负载)  (负载)
           │       │
           N ──────┘── 中性点(N)
           │
          (接地)

说明:
- 三个负载的一端共同接到中性点(N)。
- 另一端分别接 A、B、C 三相。
- 特点:可以同时提供线电压(380V)和相电压(220V)。
- 常见场景:三相四线制供电,居民用电、UPS输出。

三角形(Δ型)接线示意图

        ┌───────(负载)───────┐
        │                    │
       A相                  B相
        │                    │
        └───────(负载)───────┘
             │
             C相
             │
             └───────(负载)───────┘
             (闭合成三角形)

说明:
- 三个负载首尾相连,形成一个闭合三角形。
- 三个接点分别接 A、B、C 三相。
- 特点:没有中性点,只有线电压(380V)。
- 常见场景:三相电机、大功率工业设备。
  • 星形(Y型):有中性点,可同时得到 220V相电压380V线电压
  • 三角形(Δ型):没有中性点,只能得到 380V线电压
  • 应用差异:星形适合需要单相和三相混合供电的场景;三角形适合纯三相大功率设备。

④、星形(Y型)与三角形(Δ型)负载的电压关系表:

星形(Y型)与三角形(Δ型)电压关系表

┌───────────────┬───────────────────────────┬───────────────────────────┐
│   接线方式     │        相电压 (U相)       │        线电压 (U线)       │
├───────────────┼───────────────────────────┼───────────────────────────┤
│ 星形 (Y型)     │ 一相对中性点的电压        │ 任意两相之间的电压        │
│               │ 常见值 ≈ 220V             │ 常见值 ≈ 380V             │
│               │ 公式:U线 = √3 × U相      │ 公式:U相 = U线 / √3      │
├───────────────┼───────────────────────────┼───────────────────────────┤
│ 三角形 (Δ型)   │ 一相绕组两端的电压        │ 任意两相之间的电压        │
│               │ 常见值 ≈ 380V             │ 常见值 ≈ 380V             │
│               │ 公式:U线 = U相           │ 公式:U相 = U线           │
└───────────────┴───────────────────────────┴───────────────────────────┘
  • 星形接法:相电压较低(220V),线电压较高(380V),适合需要同时提供单相和三相的场景。
  • 三角形接法:相电压与线电压相等(380V),适合纯三相大功率设备。
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