Чередование фаз в трехфазной сети: что это и как выполнить проверку?

Содержание

что это и как выполнить проверку?

Большинство трехфазных электродвигателей и других устройств учитывают такой параметр, как чередование фаз. На практике, несоответствие данного параметра изначальным настройкам может привести к различным аварийным ситуациям, некорректной работе электрических приборов и к травмированию персонала.

Что такое чередование фаз?

Под чередованием фаз следует понимать последовательность, в которой напряжение нарастает в каждой из них. Во всех трехфазных цепях напряжение представляет собой синусоидальную кривую.  В каждой линии напряжение отличается на 120º от остальных.

Рис. 1. Напряжение в трехфазной сети

Как видите, на рисунке 1, там где а) — показаны кривые напряжения во всех фазных проводах, смещенные на 120º. На соседнем рисунке б) изображена векторная диаграмма этих напряжений, На обоих рисунках показана  разница между фазным и линейным напряжением.

Если взять за основу, что из нулевой точки на рисунке а) выходит  U­A, то эта фаза является первой, на диаграмме б) наглядно стрелками показано, что очередность нарастания напряжения переходит от U­

A  к U­B, а за ним к  C. Это означает, что фазы чередуются в порядке A, B, C.  Такой порядок чередования считается прямым.

Прямое и обратное чередование фаз

В трехфазной сети порядок чередования фаз может отличаться в зависимости от способов подключения к силовым трансформаторам на подстанциях, от последовательности включения обмоток генератора, из-за несоответствия выводов кабеля и по прочим причинам.

Рисунок 2: Прямая и обратная последовательность

Обратите внимание, цветовая маркировка определяет последовательность  в соответствии их очередностью в алфавите по первым буквам цвета:

  • Желтый – первый;
  • Зеленый – второй;
  • Красный – третий.

На рисунке 2 изображен классический вариант прямой последовательности  A – B – C (где A имеет желтый цвет и является первой, B – зеленый и является второй, а C – красный и является третей) и классический вариант обратной последовательности  C – B – A. Но, помимо них на практике могут встречаться и другие варианты, прямого: B – C – A,    C – A – B, и обратного чередования: A – C – B, B – A – C.

Соответственно, в каждом из приведенных примеров чередование фаз будет начинаться с первой.

Зачем нужно учитывать порядок фаз?

Последовательность чередования играет значительную роль в таких ситуациях:

  • При параллельном включении в работу – ряд устройств (трансформаторы, генераторы и прочие электрические машины), могут соединяться в параллельную работу для повышения надежности системы или для обеспечения большего резерва мощности. Но, в случае неправильного подключения из-за соединения разноименных фаз произойдет короткое замыкание.
  • При подключении трехфазного счетчика – так как его работа основана на совпадении фаз с соответствующими выводами прибора, то при нарушении правильности подключения может произойти сбой и самопроизвольное движение в отсутствии какой-либо нагрузки. Из-за чего такое подключение электросчетчика приведет к необходимости оплаты потребителем киловатт, которые он не расходовал.
  • При включении двигателя – следование фаз в сети определяет для электрической машины и направление вращения двигателя. В случае отсутствия правильной фазировки изменится и направление движения элементов, механически соединенных с ротором. Из-за чего может произойти нарушение технологического процесса или возникнуть угроза жизни персонала.

С целью предотвращения негативных последствий от перекоса фаз и других несовпадений, на практике выполняют проверку чередования и устанавливают защиту.

Как выполнить проверку?

Проверка может производиться несколькими способами. Целесообразность выбора того или другого варианта осуществляется в зависимости от параметров электрической сети и задач, которые необходимо решить. Так чередование можно узнать при помощи фазоуказателя, мегаомметра, мультиметра или по расцветке изоляции кабеля. Рассмотрите каждый из вариантов более подробно.

С помощью фазоуказателя

По принципу действия, фазоуказатель можно сравнить с обычным асинхронным двигателем. Рассмотрим в качестве примера наиболее распространенную модель фазоуказателя — ФУ-2 .

Рисунок 3: Принципиальная схема работы ФУ-2

Как видите на рисунке 3, у указателя последовательности фаз присутствуют три обмотки, которые подсоединяются к одноименным фазам в сети или устройстве. Между обмотками находится вращающийся ротор Р, который приводит в движение диск фазоуказателя Д.

На практике, после подсоединения к зажимам фазоуказателя соответствующих проводов, работник нажимает кнопку К, которая замыкает цепь обмоток. В зависимости от порядка чередования фаз, диск Д начнет вращаться по часовой или против часовой стрелки.

На самом приборе имеется стрелка, показывающая прямое чередование. Если при нажатии кнопки диск вращается в том же направлении, что и показано стрелкой, то эта трехфазная нагрузка имеет прямое чередование. Если диск начнет крутиться в противоположную от стрелки сторону, то чередование фаз обратное. Следует отметить, что этот прибор не способен определить, какая фаза на каком проводе находится, он может определить лишь порядок их чередования.

С помощью мегаомметра

Как один из способов прозвонки жил широко используется прибор для измерения сопротивления – мегаомметр.

Рис. 4: Прозвонка кабеля мегаомметром

Посмотрите на рисунок 4, для реализации такой схемы, вам понадобится отключить кабель от сети и от потребителя.

При этом, с одного конца кабеля фазы поочередно соединяются с землей З, как и металлическая оболочка у бронированных кабелей. С другой стороны присоединяется мегаомметр М, один из зажимов которого заземляется, а второй поочередно подводится к каждой из фаз. На той, где мегаомметр покажет нулевое сопротивление, и будет одним проводом.

На концах одноименного провода устанавливается соответствующая маркировка. Недостатком такого способа прозвонки является большой объем трудозатрат. Так как каждая жила заземляется поочередно, после чего выполняется проверка. При этом на обоих концах кабеля должны устанавливаться ответственные сотрудники. Между ними должна обеспечиваться связь, для согласования действий и предупреждения подачи напряжения на работников.

По расцветке изоляции жил

Если в каком-либо устройстве имеется подключение разноцветными жилами, то фазировку оборудования можно выполнять по цветам. Для определения нахождения одноименных напряжений тех или иных фаз необходимо добраться до каждой жилы кабеля.

Если на каждом проводе присутствует изоляция разных цветов, то сравнив их с местом присоединения к трансформатору или распедустройству, можно определить, где какая фаза находится.

Недостатком такого метода следует отметить ложную цветовую маркировку, так как производитель кабеля не всегда обеспечивает  один и тот же цвет для каждой жилы на всей протяженности провода. Поэтому предварительно его все равно рекомендуется прозванивать и маркировать.

При помощи мультиметра

Для этого метода используется обычный мультиметр. Он наиболее актуален в тех ситуациях, когда необходимо включить в параллельную работу два смежных устройства и их шины расположены поблизости.

Рис. 5: фазировка мультиметром

Необходимо выполнить сравнение фазных напряжений в соседних линиях, на рисунке 5 приведен пример для фаз А и А1. Коммутационная аппаратура при этом должна быть разомкнута.  Перед тем как пользоваться мультиметром, на нем выставляется класс напряжения, для линии, на которой будет производиться замер.

Щупы подводятся к выводам фаз, при этом их изоляция должна обеспечивать защиту от напряжения, а на руки надеваются диэлектрические перчатки.

Если при подключении щупов к выводам A — A1 стрелка останется на нулевой отметке, то это значит, что фазы одинаковые. Если стрелка отклонится на величину линейного напряжения, вы меряете разноименные фазы.

Защита от нарушения порядка чередования

Для защиты электрического оборудования от неправильного чередования на практике применяется реле контроля фаз. Это реле настроено на работу двигателя или другого устройства в его прямом включении. Если из-за каких-то неполадок или неправильного подключения чередование нарушается, то трехфазное реле сразу отключит устройство. Его работа основана на анализе трехфазных токов и напряжений и последующем контроле этих параметров.

Подключение может выполняться через трансформаторы тока или напрямую, в зависимости от модели и класса напряжения в сети. Такая защита нашла широкое применение при подключении счетчиков индукционного типа, электрических машин и другого высокоточного оборудования.

Тематическое видео

Основные понятия и определения (фазировка)

Трехфазная система.

Под трехфазной системой э. д. с. (напряжений) понимают совокупность трех электрических цепей переменного тока одной частоты, э. д. с. которых не совпадают по фазе. На рис. 1,а приведена схема простейшего синхронного генератора трехфазного тока. Обмотки, в которых получается переменная э. д. с, помещены в пазы статора, смещенные по окружности на 120°. По обмотке ротора проходит постоянный ток, создавая магнитное поле. При пересечении обмоток статора магнитным полем вращающегося ротора в них наводится симметричная система трех синусоидальных э. д. с. одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых по фазе на 120° (рис. 1,б). За один оборот ротора, что соответствует периоду времени Т, в каждой из обмоток происходит полный цикл изменения э. д. с. Когда ось ротора I—I пересекает витки обмотки статора, в них наводится максимальная э.д. с. Но так как для трех обмоток статора это происходит в разные моменты времени, то


Рис 1 Получение трехфазной симметричной системы э. д. с.
а-синхронный генератор; б-график э.д.с.; в-векторная дивграмма э.д.с.; 1-статор; 2-обмотка статора; 3-ротор; 4-обмотка ротора

и максимумы наведенных э. д. с. не совпадают по фазе, т. е. их амплитуды Еа, Ев, Ес оказываются сдвинутыми одна относительно другой на 1/3 периода, или на 120°.

Фаза.
Угол, характеризующий определенную стадию периодически изменяющегося параметра (в данном случае э. д. с), называют фазовым углом или просто фазой. При совместном рассмотрении двух (и более) синусоидально изменяющихся э. д. с. одной частоты, если их нулевые (или амплитудные) значения наступают не одновременно, говорят, что они сдвинуты по фазе. Сдвиг всегда определяют между одинаковыми фазами, например между началами синусоид, как это показано на рис. 1,6, или между фазами амплитуд. При сдвиге двух синусоид по фазе одна из них будет отставать от другой по времени. Чтобы определить, какая из синусоид отстает, находят их начала, т. е. нулевые значения э. д. с. при переходе от отрицательных к положительным значениям. На рис. 1,6 начала обозначены буквами а, Ь, с. Из рисунка видно, что начало одной синусоиды (например, синусоиды, проходящей через точку Ь) расположено правее начала другой (синусоиды, проходящей через точку а). Это свидетельствует о том, что синусоида с началом в точке b отстает во времени от синусоиды с началом в точке а. Еще более отстает синусоида, проходящая через точку с, так как ее начало сдвинуто на 2/3 Т или на 240° от начала координат (момента, когда t = 0).
На практике под фазой трехфазной системы понимают также отдельный участок трехфазной цепи, по которому проходит один и тот же ток, сдвинутый относительно двух других по фазе. Исходя из этого, фазой называют обмотку генератора, трансформатора, двигателя, провод трехфазной линии, чтобы подчеркнуть принадлежность их к определенному участку трехфазной цепи.
Фазы именуют прописными буквами А, В, С. Но навешивать надписи букв на оборудование станций и подстанций не всегда удобно. Поэтому при окраске оборудования (например, сборных и соединительных шин в закрытых РУ), которая применяется с целью защиты от коррозии, используют красители различного цвета. В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) шины фазы А окрашивают в желтый цвет, фазы В -в зеленый и фазы С -в красный. Поэтому фазы часто называют Ж, 3, К. Для распознания фаз оборудования на кожухах, арматуре изоляторов, конструкциях и опорах наносят соответствующие цветные метки в виде кружков или полос.
Таким образом, в зависимости от рассматриваемого вопроса фаза — это либо угол, характеризующий состояние синусоидально изменяющейся величины в каждый момент времени, либо участок трехфазной цепи, т. е. однофазная цепь, входящая в состав трехфазной.

Порядок следования фаз.

Порядок, в котором э. д. с. трех фаз непрерывно проходит через одни и те же значения (например, через положительные амплитудные значения), называют порядком следования фаз. Трехфазные системы э. д. с. могут отличаться друг от друга порядком следования фаз. Если вращение ротора генератора происходит в направлении, изображенном на рис. 1,а, то порядок следования фаз будет А, В, С — это так называемый прямой порядок следования фаз. Если направление вращения ротора изменить, то изменится и порядок следования фаз. Фазы будут проходить через максимальные значения в порядке А, С, В,- это обратный порядок следования фаз.
Иногда вместо термина «порядок следования фаз» говорят «порядок чередования фаз». Во избежание путаницы условимся применять термин «чередование фаз» только в том случае, когда это связано с понятием фазы как участка трехфазной цепи.

Чередование фаз.
Итак, под чередованием фаз понимают очередность, в которой фазы трехфазной цепи (отдельные провода линии, обмотки и выводы электрической машины ит. д.) расположены в пространстве, если обход «их каждый раз начинать из одного и того же пункта (точки) и производить в одном и том же направлении, например сверху вниз, по часовой стрелке и т. д. На основании такого определения говорят о чередовании обозначений выводов электрических машин и трансформаторов, расцветки проводов и сборных шин. В ряде случаев порядок чередования фаз строго регламентирован. Так, согласно ГОСТ порядок чередования обозначений выводов синхронных машин принимается соответствующим порядку следования фаз для установленного направления вращения ротора. Правила устройства электроустановок предусматривают для закрытых РУ следующий порядок чередования окрашенных сборных шин при их вертикальном расположении: верхняя шина — желтая, средняя — зеленая, нижняя — красная. При расположении шин горизонтально наиболее удаленная шина окрашивается в желтый цвет, а ближайшая — в красный. Ответвления от сборных шин выполняются так, чтобы слева располагалась фаза А, справа — фаза С, если смотреть на шины из коридора обслуживания (при трех коридорах в РУ — из центрального).
На открытых подстанциях чередование окраски сборных и обходных шин ориентируют по силовым трансформаторам. Ближайшая к ним фаза шин окрашивается в желтый цвет, средняя — в зеленый, отдаленная — в красный. Ответвления от сборных шин выполняют таким образом, чтобы слева располагалась шина фазы А, справа — фазы С, если смотреть из ОРУ на вводы трансформаторов.
Отступление от указанных выше требований порядка чередования окраски крайних шин РУ ПУЭ допускает в виде исключения в тех отдельных случаях, когда соблюдение этих требований связано с усложнением монтажа или необходимостью установки специальных опор для транспозиции проводов воздушных линий.

Совпадение фаз.

При фазировке трехфазных цепей могут быть различные варианты чередования обозначений (расцветки) зажимов на включающем аппарате и подачи на них напряжения разных фаз. Для простоты дальнейших рассуждений допустим, что фазируемые напряжения двух трехфазных цепей имеют одинаковые порядки следования фаз. При этом условии фазы одноименных напряжений могут совпадать, а порядок чередования обозначений зажимов у выключателя — нет (рис. 2,а) или, наоборот, при одном и том же порядке чередования обозначений зажимов физируемые напряжения могут оказаться сдвинутыми по фазе (рис. 2,6). Поворот одноименных векторов напряжений относительно друг друга может быть не только на угол 120°, как это показано на рис. 2,6, но на любой угол, кратный 30°, что характерно для трансформаторов, имеющих разные группы соединения обмоток. В обоих приведенных случаях включение выключателя неизбежно приводит к к. з.



Рис. 2. Варианты несовпадения (а, б) и совпадения (в) фаз двух частей установки.

Однако возможен вариант, когда совпадает и то, и другое (рис. 2, в). Короткое замыкание между соединяемыми частями установки здесь исключено.
Под совпадением фаз при фазировке как раз и понимают именно этот случай, когда одноименные напряжения фазируемых трехфазных цепей совпадают по фазе, а чередование обозначений у выключателя зажимов (или их расцветка) согласовано с соответствующими фазами напряжений и между собой.


Векторное изображение синусоидально изменяющихся э. д. с. (напряжений, токов).

Периодически изменяющиеся синусоидальные величины изображают в виде синусоид (рис. 1,6) и вращающимися векторами — направленными отрезками прямой линии (рис. 1,в). Связь между синусоидальной кривой и вращающимися векторами показана на рис. 3. Синусоида получается проектированием вращающегося вектора (равного в заданном масштабе амплитуде изменяющейся э. д. с.) на вертикальную ось I—I, перемещаемую по оси абсцисс со скоростью, пропор-циональной частоте вращения вектора. Сдвиг фаз между двумя векторами, начала которых совмещены в одной точке, определяется углом j (рис. 4). Отставание вектора Ев от вектора Еа показано направлением стрелки угла j (против направления вращения векторов).
Следует сказать, что понятие вектора з. д. с. (напряжения, тока и т. д.) в электротехнике несколько отличается от понятия вектора, скажем, силы или скорости в механике. Если в механике векторы не могут быть определены полностью только по их значениям без указания направления их действия, то в электротехнике вращающиеся векторы не определяют действительного направления изображаемых ими величин в пространстве. Однако совокупное расположение вращающихся с одной частотой векторов (например, э. д. с. трех фаз) на диаграмме дает представление о происходящем в электрической цепи процессе во времени и позволяет сделать количественную оценку явлений путем проведения элементарных операций над векторами.

Puc. 3. Получение синусоидального графика при вращении вектора.

Рис. 4. Изображение двух з. д. с. синусоидами и векторами при различных углах сдвига, а — j = 0°; б — j = 90°, в — j = 180°.


Основные схемы соединений трехфазных цепей.
Обмотки электрических машин (генераторов, синхронных компенсаторов, двигателей) и трансформаторов соединяют в звезду или треугольник.

При соединении трех обмоток генератора в звезду концы их объединяют в одну точку (рис. 5, а), которую называют нулевой (или нейтральной). Электродвижущие силы между началами и нулевой точкой обмоток называют фазными э.д. с. и обозначают Еа, Ев, Ес, или просто Еф. Электродвижущие силы между выводами фаз называют линейными Ел. Они получаются как разности векторов соответствующих, фазных э. д. с. генератора, например, Еа — Ев = Еав (рис. 5,6). Порядок индексов в обозначении линейных э. д. с. не произволен — индексы ставятся в порядке вычитания векторов: Ев — Ес = Евс; Ес — Еа = Еса. С учетом заданного направления вращения векторов такой расстановке индексов соответствует вычитание вектора э. д. с. отстающей фазы из э. д. с. опережающей. В результате векторы линейных э. д. с. всегда опережают уменьшаемые фазные векторы на 30° Значения линейных э. д. с. в корень из трех, или в 1,73 раза больше фазных, в чем легко убедиться измерением векторов на диаграмме.


Рис. 5. Соединение обмоток генератора в звезду (а) и векторная диаграмма э. д. с. (б).

Соединение обмоток генератора треугольником показано на рис. 6,а.

Точки А, В, С являются общими для каждой пары фазных обмоток. Если к зажимам генератора не подсоединена нагрузка, то в обмотках, образующих замкнутый контур, отсутствует ток, обусловленный синусоидальными э. д. с. промышленной частоты, сдвинутыми относительно друг друга на 1/3 Т, так как в каждый момент времени геометрическая сумма этих э. д. с. равна нулю (рис. 6,6).
Из рис. 6 следует, что при соединении в треугольник фазная э. д. с. равна линейной и совпадает с ней по фазе. Заметим, что на станциях обмотки генераторов, как правило, соединяют в звезду. Соединение треугольником встречается крайне редко.
Обмотки трансформаторов, так же как и у генераторов, соединяют в звезду и треугольник (схема зигзаг встречается редко). Схема звезды часто выполняется с выведенной нулевой точкой. Схемы соединений в звезду, в звезду с выведенной нулевой точкой и в треугольник в тексте обычно обозначают буквами У, Ун и Д соответственно. Обмотки высшего напряжения (ВН) трансформаторов соединяют в У или Д независимо от схемы соединения источников питания. Вторичные обмотки низшего напряжений (НН) также соединяют в У или Д. 12
В отличие от генераторов у трансформаторов соединение треугольником по крайней мере одной из его обмоток является обычным.


Рис. 6. Соединение обмоток генератора в треугольник (а) и векторная диаграмма э. д. с. (б).

Чередование фаз | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые гости и постоянные читатели сайта «Заметки электрика».

Несколько дней назад мне позвонил знакомый с просьбой разобраться в ситуации.

У него на объекте работала бригада электромонтажников.

Они занимались установкой двух силовых масляных трансформаторов 10/0,4 (кВ) мощностью 400 (кВА). С каждого трансформатора питались сборные шины 1 и 2 секций 0,4 (кВ). Между сборными шинами 1 и 2 секций был предусмотрен межсекционный автоматический выключатель.

Вот фото двух секций напряжением 400 (В).

При пусконаладочных работах решили попробовать включить оба трансформатора на параллельную работу. При включении произошло короткое замыкание, при котором сработала защита сразу на двух вводных автоматических выключателях.

Стали разбираться. Условия включения трансформаторов на параллельную работу были соблюдены, но не все. Пришли к выводу, что не была соблюдена фазировка шин двух секций 400 (В). Бригада монтажников уверяет, что предварительную фазировку провела правильно. Чуть позже выяснилось, что фазировку они проводили с помощью фазоуказателя ФУ-2 на каждой секции и в обоих случаях прибор показал прямую последовательность фаз.

 

Фазоуказатель ФУ-2

Порядок чередования фаз (следования фаз) в трехфазной системе напряжений можно проверить с помощью переносного индукционного фазоуказателя типа ФУ-2. Вот так он выглядит.

Он состоит из трех обмоток, расположенных на сердечниках, и алюминиевого диска.

Действие прибора аналогично принципу работы асинхронного двигателя.

Если все три обмотки включить в сеть трехфазного напряжения, то они образуют в пространстве вращающееся магнитное поле, которое приводит во вращение алюминиевый диск. Алюминиевый диск имеет фон черно-белого цвета. Направление магнитного поля и алюминиевого диска зависит исключительно от порядка чередования (следования) фаз питающего трехфазного напряжения.

Фазоуказатель ФУ-2 предназначен для включения в сеть трехфазного напряжения от 50 до 500 (В). Время его включения ограничивается временем 5 секунд. При нажатии на кнопку (она находится сбоку) диск начнет вращаться ту или иную сторону.

Рассмотрим работу фазоуказателя ФУ-2 более подробно.

 

Проверка чередования (следования) фаз на стенде

На моем испытательном стенде имеется источник трехфазного напряжения. Порядок чередования фаз мне неизвестен.

Проведем проверку чередования (следования) фаз с помощью фазоуказателя ФУ-2.

Подключаем зажимы А, В и С фазоуказателя ФУ-2 к выводам трехфазного напряжения на стенде.

Подаю напряжение на источник трехфазного напряжения порядка 80 (В).

Нажимаем на кнопку и смотрим куда начал вращаться диск прибора. Диск начал вращаться в обратную сторону — против стрелки. Это значит, что трехфазное напряжение на испытательном стенде имеет обратную последовательность фаз, т.е. фазы следуют друг за другом в следующих трех вариантах: СВА, АСВ или ВАС.

Чтобы изменить обратную последовательность фаз на прямую, достаточно поменять местами две любые фазы. Меняю местами две крайние фазы (справа) на стенде и снова провожу измерение.

Теперь диск фазоуказателя начал вращаться в одну сторону со стрелкой. Это значит, что теперь трехфазное напряжение на испытательном стенде имеет прямую последовательность фаз, т.е. фазы следуют друг за другом в следующих трех вариантах: АВС, ВСА или САВ.

Все вышеописанные действия Вы сможете посмотреть на видео:

 

Зачем необходимо проверять чередование фаз?

Чередование фаз необходимо проверять для правильного подключения трехфазных двигателей. При прямом подключении фаз они будут вращаться в одном направлении, а при обратном — в другом.

Также чередование фаз необходимо учитывать при подключении счетчиков электрической энергии. Особенно, это относится к счетчикам индукционного типа.

Например, у счетчика СА4-И678 при обратной последовательности фаз начинается «самоход» диска. В современных электронных счетчиках типа СЭТ-4ТМ и ПСЧ-4ТМ при обратном чередовании фаз выдается на экран уведомление.

Забыл упомянуть про реле контроля фаз типа ЕЛ-11, которое контролирует и срабатывает при нарушении чередования фаз.

Так в чем же была ошибка электромонтажников?

Внимание!!! С помощью фазоуказателя нельзя определить, где именно находится фаза А, В или С. Им определяется ТОЛЬКО последовательность фаз, т.е. направление вращающегося поля. Вот в этом и была ошибка электромонтажников, у которых на 1 и 2 секциях 400 (В) совпала последовательность фаз, а сами фазы по одноименности не совпали, поэтому при включении на параллельную работу трансформаторов случилось короткое замыкание, т. к. межсекционный автоматический выключатель замкнул разноименные фазы.

Во избежание подобных ошибок фазировку 1 и 2 секций 0,4 (кВ) необходимо было проводить с помощью поверенных указателей напряжения (УНН) или мультиметра, а не с помощью фазоуказателя, который показывает только последовательность фаз питающего напряжения:

  • прямое следование фаз — АВС, ВСА или САВ
  • обратное следование фаз — СВА, АСВ или ВАС

Дополнение: в прошлом году немного обновили «парк» приборов нашей ЭТЛ и теперь вместо ФУ-2 пользуемся указателем TKF-12.

P.S. В следующих статьях мы поговорим о правильности проведения фазировки. Подписывайтесь на новости сайта, чтобы не пропустить выпуски новых статей.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Что такое чередование фаз и фазировка

Нередко при обслуживании электрооборудований необходимо проводить проверку чередования фаз и производить фазировку. Таким чаще всего пользуются  при согласовании работы трансформаторов. В нашей статье мы опишем чередование фаз в 3-х фазной сети, необходимые инструменты и способы правильной фазировки.

Вводная история

Представим себе монтаж двух масляных трансформаторов. Электрики провели успешные пусконаладочные работы трансформаторов, вводных выключателей, шин и секционных разделителей. Но, когда попытались запустить трансформаторы параллельно, произошло короткое замыкание. Электромонтеры говорили, что произвели проверку чередования фаз, и все было в порядке. Но фазировку видимо никто не учел, что привело к такой ошибке. Давайте детально рассмотрим суть проблемы данного случая.

Что такое чередование фаз

Трехфазная сеть имеет три фазы, обозначаемые А, В и С. Если вспомнить физику, то это означает, что синусоиды фаз на 120˚ смещены друг от друга. Всего существует шесть типов порядков чередования, которые в свою очередь можно разделить на две группы – прямые и обратные.  Прямые чередования выглядят как АВС, ВСА и САВ, а обратные – СВА, ВАС и АСВ. Для проверки чередования фаз используют прибор – фазоуказатель.

Что необходимо для проверки фаз

Фазоуказатель (см. рисунок ниже) состоит из трех обмоток и диска, который при проверке будет вращаться. Чтобы удобно было распознавать результат, на диске нанесены черно-белые метки. ФУ работает так же, как и асинхронный двигатель.

Если мы подключим три провода на выводы, то увидим, что диск начнет вращаться. Если он крутится по часовой стрелке, это означает прямое чередование фаз (АВС, ВСА или САВ).Если диск крутится против часовой стрелки, то это означает обратное чередование( СВА, ВАС или АСВ).

Вернемся к нашей истории с электромонтажниками, они проверили чередование фаз, которое в одном и другом случае совпало. Фазировку было выполнить необходимо, а тут не обойтись без фазоуказателя (ФУ). Электромонтажники соединили разноименные фазы при запуске, а для того, чтобы узнать где именно А, В и С надо было использовать мультиметр или осциллограф.

Прибор мультиметр измеряет напряжение между фазами разных источников питания, достижение отметки ноль означает, что фазы одноименные.  В противоположном случае, линейное напряжение будет означать, что фазы разноименные.  Такой способ самый быстрый и простой, но можно также использовать осциллограф, который будет показывать какая фаза отстает от другой на 120˚.

В каких случаях учитывают порядок

Проверка чередования фаз необходима при использовании трехфазных электродвигателей переменного тока. От порядка фаз зависит направление вращения двигателя, это очень важное условие, особенно когда несколько механизмов используют двигатели.

Еще один случай, когда необходимо обратить внимание на чередование фаз, это при работе с электросчетчиком индукционного типа СА4. При обратном порядке иногда случается самопроизвольное вращение диска на счетчике.  Современные счетчики не настолько чувствительны к чередованию фаз, но у них на индикаторе тоже появится  соответствующие данные.

Иногда контроль фазировки можно выполнить и без специальных приборов. Это если подключение трехфазной сети питания выполняется с помощью электрического силового кабеля, купить который можно в компании Югтелекабель. Если жилы внутри кабеля отличаются по цветам, то прозвонка осуществляется гораздо быстрее. Иногда просто нужно снять наружную изоляцию кабеля, чтобы понять, где какая фаза находится (А, В или С). Если на обоих концах жилы одинакового цвета, то они одинаковые.

Не всегда стоит полагаться на цветовую маркировку, не все производители придерживаются таких тенденций, иногда на разных концах кабеля можно встретить  разные цвета. Поэтому лучше воспользоваться прозвонкой жил.

Основные понятия и определения | Фазировка оборудования

Страница 2 из 13

Трехфазная система.

Под трехфазной системой ЭДС (напряжений) понимают совокупность трех симметричных ДС, амплитуды, которых равны по значению и сдвинуты (амплитуда каждой ЭДС относительно предшествующей ей амплитуды другой ЭДС) на один и тот же фазный угол. На рис. 1,д приведена схема простейшего синхронного генератора трехфазного тока. Обмотки, в. которых наводятся переменные ЭДС, помещены в пазы статора, смещенные по окружности на 120°. Выводам обмоток присвоены обозначения «начал» АБСа «концов» X, Y, Z соответственно. По обмотке ротора проходит постоянный ток, создавая магнитное поле. При пересечении обмоток статора магнитным полем вращающегося ротора в них наводится симметричная система трех синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых по фазе на 120° (рис. 1,6). За один оборот ротора, что соответствует периоду времени Т, в каждой из обмоток происходит полный цикл изменения ЭДС. Когда ось ротора/— / пересекает витки обмотки статора, в них наводится максимальная ЭДС. Но так как для трех обмоток статора это происходит в разные моменты времени, то и максимумы наведенных ЭДС не совпадают по фазе, т. е. их амплитуды Ед, Eg, Ее оказываются сдвинутыми одна относительно другой на 1/3 периода, или на 120°.
Фаза. Угол, характеризующий определенную стадию периодически изменяющегося параметра (в данном случае ЭДС), называют фазовым углом или простой фазой. При совместном рассмотрении двух (и более) синусоидально изменяющихся ЭДС одной частоты, если их нулевые (или амплитудные) значения наступают не одновременно, говорят, что они сдвинуты по фазе. Сдвиг всегда определяют между одинаковыми фазами, например между началами синусоид, как это показано на рис. 1,6, или между амплитудами. При сдвиге двух синусоид по фазе одна из них будет отставать от другой по времени. Чтобы определить, какая из синусоид отстает, находят их начала, т. е. нулевые значения ЭДС при переходе от отрицательных 6 значений к положительным.

Рис. 1. Получение трехфазной симметричной системы ЭДС: 1 — статор; 2 — обмотка статора; 3 — ротор; 4 — обмотка ротора

На рис. 1,6 начала обозначены буквами а, Ь, с. Из рисунка видно, что начало одной синусоиды (например, синусоиды, проходящей через точку Ь) расположено правее начала другой (синусоиды, проходящей через точку а ). Это свидетельствует о том, что синусоида с началом в точке b отстает по времени от синусоиды с началом в точке а Еще более отстает синусоида, проходящая через точку с, так как ее начало сдвинуто на (2/3) Т или на 240° от начала координат (момента, когда / = 0). В равной мере можно говорить, что синусоида с началом в точке а опережает синусоиды с началом в точке b на (1/3) Tvi с началом в точке с — на (2/3) Т.
На практике под фазой трехфазной системы понимают также отдельный участок трехфазной цепи, по которому проходит один и тот же ток, сдвинутый относительно двух других по фазе. Исходя из этого, фазой называют обмотку генератора, трансформатора, двигателя, провод трехфазной линии, чтобы подчеркнуть принадлежность их к определенному участку трехфазной цепи.
Фазы обозначают прописными буквами А, В, С. Но навешивать надписи букв на оборудование станций и подстанций не всегда удобно. Поэтому при окраске оборудования (например, сборных и соединительных шин в закрытых РУ), которая применяется с целью защиты от коррозии, используют красители различного цвета. Краску наносят по всей длине шин.
Шины фазы А окрашивают в желтый цвет, фазы В — в зеленый и фазы С — в красный. Поэтому фазы часто называют Ж, 3, К. Для распознавания фаз оборудования на кожухах, арматуре изоляторов, конструкциях и опорах наносят соответствующие цветные метки в виде кружков или полос.
Таким образом, в зависимости от рассматриваемого вопроса фаза — это либо угол, характеризующий состояние синусоидально изменяющейся величины в каждый момент времени, либо участок трехфазной цепи, т. е. однофазная цепь, входящая в состав трехфазной.
Порядок следования фаз. Порядок, в котором ЭДС в фазных обмотках генератора проходят через одни и те же значения (например, через положительные амплитудные значения), называют порядком следования фаз. Трехфазные системы ЭДС могут отличаться друг от друга порядком следования фаз. Если вращение ротора генератора происходит в направлении, изображенном на рис. 1,с, то фазы будут следовать в порядке А, В, С — это так называемый прямой порядок следования фаз. Если направление вращения ротора изменить на противоположное, то изменится и порядок следования фаз. Фазы будут проходить через максимальные значения в порядке А, С, В — это обратный порядок следования фаз.
Иногда вместо термина «порядок следования фаз» говорят «порядок чередования фаз». Во избежание путаницы условимся применять термин «Чередование фаз» только в том случае, когда это связано с понятием фазы как участка трехфазной цепи.

Чередование фаз.

Итак, под чередованием фаз понимают очередность, в которой фазы трехфазной цепи (отдельные провода линии, обмотки и выводы электрической машины и т. д.) расположены в пространстве, если обход их каждый раз начинать из одного и того же пункта (точки) и производить в одном и том же направлении, например сверху вниз, по часовой стрелке и т. д. На основании такого определения говорят о чередовании обозначений выводов электрических машин и трансформаторов, расцветки проводов и сборных шин. В ряде случаев порядок чередования фаз строго регламентирован. Так, порядок чередования обозначений выводов синхронных машин принимается соответствующим порядку следования фаз для установленного направления вращения ротора. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) предусматривают для закрытых РУ следующий порядок чередования окрашенных сборных шин при расположении их в вертикальной плоскости: верхняя шина — желтая, средняя — зеленая, нижняя — красная. При расположении шин в горизонтальной плоскости наиболее удаленная шина окрашивается в желтый цвет, а ближайшая к коридору обслуживания — в красный. Ответвления от сборных шин выполняются так, чтобы слева располагалась фаза Ж, 8 справа — фаза К, если смотреть на шины из коридора обслуживания (при трех коридорах в РУ — из центрального).
На открытых подстанциях чередование окраски сборных и обходных шин ориентируют по силовым трансформаторам. Ближайшая к ним фаза шин окрашивается в желтый цвет, средняя — в зеленый, отдаленная — в красный. Ответвления от сборных шин выполняют таким образом, чтобы слева располагалась шина фазы Ж, справа — фазы К, если смотреть со стороны шин на трансформатор.
Отступление от указанных выше требований порядка чередования окраски шин РУ ПУЭ допускают в виде исключения в тех отдельных случаях, когда соблюдение этих требований связано с усложнением монтажа или необходимостью установки специальных опор для транспозиции проводов BЛ.
Совпадение фаз. При фазировке трехфазных цепей могут быть различные варианты чередования обозначений (расцветки) вводов на включающем аппарате и подачи на эти вводы напряжения разных фаз. Для простоты дальнейших рассуждений допустим, что фазируемые напряжения двух систем шин электроустановки имеют одинаковые порядки следования фаз А, В, С и Ах, Bi, С|. При этом условии фазы одноименных напряжений могут совпасть, а порядок чередования обозначений вводов у выключателя может не совпасть (рис- 2, а) или, наоборот, при одном и том же порядке чередования обозначений вводов фазируемые напряжения могут оказаться сдвинутыми по фазе (рис. 2, б). Поворот одноименных векторов напряжений относительно друг друга может быть не только на угол 120°, как это показано на рис. 2,6, но на любой угол, кратный 30е, что Характерно для трансформаторов, имеющих разные группы соединения обмоток. В обоих приведенных случаях включение выключателя неизбежно приводит к КЗ.
В то же время возможен вариант, когда совпадает и то, и другое (рис. 2, в) — Короткое замыкание между соединяемыми частями установки здесь исключено.
Под совпадением фаз при фазировке как раз и понимают именно этот случай, когда на вводах выключателя, расположенных друг против друга и принадлежащих одной фазе, одноименные напряжения двух частей установки совпадают по фазе, а обозначения (расцветка) вводов выключателя согласованы с соответствующими фазами напряжения и имеют один и тот же порядок чередования.
Векторное изображение синусоидально изменяющихся ЭДС (напряжений, токов). Периодически изменяющиеся синусоидальные величины изображают в виде синусоид (рис. 1,6) и вращающимися векторами — направленными отрезками прямой линии (рис. 1,в).

Рис. 2. Варианты несовпадения (е. б) и совпадения (в) фаз двух частей электроустановки
Для векторов фазных ЭДС Ej4, Eg. Eq> изображенных на этом рисунке, условно приняты направления от начал обмоток к их концам. Связь между синусоидальной кривой и вращающимися векторами показана на рис. 3. Синусоида получается проектированием вращающегося вектора (равного в заданном масштабе амплитуде изменяющейся ЭДС) на вертикальную ось /-/, перемещаемую по оси абсцисс со скоростью, пропорциональной частоте вращения вектора. Сдвиг фаз между двумя векторами, начала которых совмещены в одной точке, определяется углом V (рис.4). Отставание вектора Eg от вектора Ед показано направлением стрелки угла (против направления вращения векторов).
Следует сказать, что понятие вращающегося вектора ЭДС (напряжения, тока и т.д.) в электротехнике несколько отличается от понятия вектора, скажем, силы или скорости в механике.

Рис. 3. Получение синусоидального графика при вращении вектора

Рис. 4. Изображение двух ЭДС синусоидами и векторами при различных углах сдвига

Если в механике векторы не могут быть определены полностью только по их значениям без указания направления их действия в пространстве, то в электротехнике вращающиеся векторы не определяют действительного направления изображаемых ими величин в пространстве. Однако совокупное расположение вращающихся с одной частотой векторов (например, ЭДС трех фаз) на диаграмме дает представление о происходящем в электрической цепи процессе во времени и позволяет сделать количественную оценку явлений путем проведения элементарных операций над векторами.

Основные Схемы соединений трехфазных цепей.

Обмотки электрических машин (генераторов, синхронных компенсаторов, двигателей) и трансформаторов соединяют в звезду или треугольник.
При соединении трех обмоток генератора в звезду концы их объединяют в одну точку (рис. 5, в), которую называют нулевой (или нейтральной). Электродвижущие силы между началами и нулевой точкой обмоток называют фазными ЭДС и обозначают Ед, Eg, Ее, или просто £ф. Электродвижущие силы между выводами фаз называют линейными tn. Они получаются как разность векторов соответствующих фазных ЭДС генератора, например Ед — Eg = Едд (рис. 5,в).

Рис. 5. Соединение обмоток генератора в звезду (о), векторная диаграмма ЭДС (б), вычитание векторов фазных ЭДС (в)

Рис. 6. Соединение обмоток генератора треугольником (д) и векторная диаграмма ЭДС (б)
Порядок индексов в обозначении линейных ЭДС не произволен — индексы ставятся в порядке
вычитания векторов: Ев-Ес= Евс\ Ес-Ёл = ЕСА- С учетом заданного направления вращения векторов такой расстановке индексов соответствует вычитание вектора ЭДС отстающей фазы из вектора ЭДС опережающей. В результате векторы линейных ЭДС всегда опережают уменьшаемые фазные векторы на 30°. Значения линейных ЭДС в \Д или в 1,73, раз больше фазных, в чем легко убедиться измерением векторов на диаграмме.
Соединение обмоток генератора треугольником показано на рис. 6,о. Точки А, В, С являются общими для каждой пары фазных обмоток. Если к зажимам генератора не подсоединена нагрузка, то в обмотках, образующих замкнутый контур, отсутствует ток, обусловленный синусоидальными ЭДС промышленной частоты, сдвинутыми относительно друг друга на (1/3) Т, так как в каждый момент времени геометрическая сумма ЭДС, действующих в контуре треугольника, равна нулю. Убедиться в этом можно, рассматривая векторную диаграмму рис.»6, б и синусоиды мгновенных значений ЭДС трехфазного генератора (рис. 1, б).

Рис. 7. Изменение на 180° фазы наведенной ЭДС при перемене обозначений зажимов:
а — фазы ЭДС Ед и Еа совпадают; б — ЭДС Ед и Eg находятся в противофазе

Из рис. 6, а видно, что при соединении треугольником линейные провода отходят непосредственно от начала и конца обмотки каждой фазы, поэтому фазные ЭДС равны линейным и совпадают с ними по фазе. Заметим, что на станциях обмотки генераторов, как правило, соединяют в звезду. Соединение треугольником встречается крайне редко и только у турбогенераторов одного типа (ТВС-30).
Обмотки трансформаторов, так же как и генераторов, соединяют в звезду и треугольник (схема зигзага встречается редко). Схема звезды часто выполняется с выведенной нулевой точкой. Схемы соединений в звезду, в звезду с выведенной нулевой точкой и в треугольник в тексте обычно обозначают буквами У, Ун и Д соответственно. Обмотки высшего напряжения (ВН) трансформаторов соединяют в У или Д независимо от схемы соединения источников питания. Вторичные обмотки среднего (СН) и низшего (НН) напряжений также соединяют в У или Д.
В отличие от генераторов у мощных трансформаторов соединение треугольником по крайней мере одной из его обмоток является обычным [lj.
Группы соединений обмоток трансформаторов. Между первичной я вторичной ЭДС трансформатора, включенного под напряжение, может быть угол сдвига, который в общем случае зависит от схемы соединения и направления намотки обмоток, а также от обозначения (маркировки) зажимов.
Число сочетаний схем соединений У и Д может быть не более четырех: У/У, У/Д, Д/Д и Д/У, но, принимая во внимание возможность намотки обмоток на магнитопроводе в разных направлениях, случайное и преднамеренное изменение маркировки зажимов, а также соединение фазных обмоток в треугольник в ином чередовании, число схем включений трансформатора значительно возрастает. Приведем примеры. У каждой обмотки есть начало и конец. Начала обмоток обозначают буквами А, В, С, а, Ь, с, а концы X, ¥, Z, х, у, г соответственно. И хотя эти понятия условны, они имеют прямое отношение к действующей в обмотке ЭДС.


Рис. 8. Два варианта схем соединения фазных обмоток НН треугольником

Если у одной из обмоток поменять обозначения начала а и конца * (рис. 7), то, принимая ориентацию ЭДС по отношению к новому началу прежней (от * к в ), необходимо считать вектор ЭДС Еа повернутым на 180°. К такому же результату приводит и изменение направления намотки обмоток. В обмотках с односторонней намоткой (витки обеих обмоток идут от начал в правую или левую сторону) ЭДС совпадают по направлению, при разносторонней намотке они сдвинуты на 180°.  


Рис. 9. Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов и автотрансформаторов :
а — трехфазных двухобмоточных трансформаторов; б — трехфазных трехобмоточнмх трансформаторов; в — трехфазных трехобмоточных автотрансформаторов


Рис. 10. Циклическая перемаркировка фаз обмотки в стандартной схеме. У/У-0
На рис. 8, а показано соединение фазных обмоток треугольником в стандартном порядке: а — у; Ь— z; с — х. Если обмотки соединить в порядке Oi — zt; сх — уЬг — xt (рис. 8,6), то векторы линейных ЭДС НН смещаются по отношению друг к другу на 60° (рис. 8, в) *
Чтобы упорядочить все многообразие схем соединений обмоток трансформаторов, введено понятие о группе соединений, характеризующее угловое смещение векторов линейных ЭДС вторичных обмоток относительно одноименных векторов линейных ЭДС обмотки ВН независимо от того, является трансформатор понижающим или повышающим.

Рис. 11. Циклическая перемаркировка фаз при ошибочном монтаже ошиновки. Обозначение фаз НН, соответствующее группе У/У-О, показано в скобках

Группа соединений обозначается числом, которое при умножении на 30° дает угол отставания вектора ЭДС вторичной обмотки от ЭДС Вектора первичной обмотки. Если, например, схема и группа соединений трансформатора обозначены У/Д-11, то смещение векторов линейных ЭДС равно 330°.
В ГОСТ 11677-75* предусмотрены две группы соединения обмоток трехфазных двухобмоточных трансформаторов: 0 и 11 (рис.9). Практически могут встретиться 12 групп и, кроме того, такие соединения, которые вообще не могут быть отнесены к какой-либо определенной группе. Заметим, что нестандартные группы могут быть получены ошибочно при монтаже и ремонте оборудования без вскрытия трансформатора и пересоединения его обмоток. Для этого достаточно, например, перекрасить шины фаз или перемаркировать обозначения выводов и потом ориентироваться на эти обозначения. Типичными являются следующие случаи. При перемещении обозначений выводов фаз (циклическая перемаркировка фаз), когда по кругу меняются местами надписи на выводах трех фаз на стороне ВН или НН (рис. 10), группа соединений каждый раз изменяется на 4 или 8 угловых единиц. Так, при подсоединении трансформатора зажим фазы b может ошибочно оказаться подсоединенным к сборной шине фазы а, зажим с — к шине фазы Л и т. д. Такое подсоединение равносильно перемаркировке фаз и влечет за собой изменение исходной группы трансформатора на 4 единицы. Действительно, построение и совмещение векторных диаграмм (рис.11) показывает, что векторы повернуты на 120°, или на 4 единицы.

*В построениях векторных диаграмм на рнс. 8 и далее принято направление векторов линейных ЭДС (напряжений) обмоток ВН от В к А и обмоток НН — от Ь к а .


Рис. 12. Двойная перемаркировка фаз при ошибочном монтаже ошиновки на стороне ВН и НН: а — исходная группа У/Д-11; б — перемаркировка одноименных фаз А и С, а и с; в — перемаркировка разноименных фаз А и С.  


Рис. 13. Ошибочное обозначение выводов двух фаз b и с на стороне низшего напряжения
Перестановка обозначений двух фаз на стороне ВН и одновременно НН (двойная перемаркировка) у трансформатора, имеющего нечетную группу соединений, вызывает угловое смещение векторов ЭДС вторичной обмотки относительно их первоначального положения на 60 или 300°. Значение угла зависит от того, какие две фазы на стороне ВН, а также на стороне НН перемещаются — одноименные или разноименные. На рис. 12 показано, что достаточно поменять местами соединительные шины двух фаз А и С на стороне ВН и тех же фаз на стороне НН, как группа 11 перейдет в группу 1, а при перемене мест фаз А и С и. одновременно Ь и с группа 11 превращается в 9.
Наиболее вероятен в эксплуатационной практике случай перекрещивания шин только двух фаз на какой-нибудь одной стороне (ВН или НН), например фаз b и с. При этом изменяется порядок чередования фаз. Вместо а — b -с порядок чередования будете — с — Ь (рис. 13), и углы сдвига фаз одноименных ЭДС обмоток ВН и НН будут неодинаковы: = 0°; ifpb = 120°; \fCc — 240°. Это обстоятельство не позволяет отнести трансформатор к определенной группе соединений.
Одним из основных условий параллельной работы трансформаторов является тождественность групп соединений их обмоток, что устанавливается по паспортным данным или специальными измерениями. Но даже при одинаковых группах перед первым включением в работу (после монтажа или капитального ремонта со сменой обмоток, отсоединением кабелей и пр.) трансформатор фазируют с сетью, так как на зажимах включающего аппарата (выключателя, отделителя, рубильника) может появиться сдвиг фаз в результате неправильного присоединения токоведущих частей к аппаратам и выводам трансформатора, о чем было сказано выше. Здесь следует особо подчеркнуть, что цель фазировки заключается не в определении группы, к которой принадлежит включаемый трансформатор, а в проверке согласованности соединяемых фаз всех элементов трехфазной цепи со стороны как высшего, так и низшего напряжения.

Как определить фазы в трехфазной сети: фазировка uvw

Часто на объектах электроснабжения приходится решать задачу проверки чередования фаз, а также производить фазировку. Обычно эти задачи входят в комплекс работ по согласованию параллельной работы трансформаторов. Хочется поделиться небольшой историей, в которой будут затронуты темы чередования фаз в трехфазной сети и правильной фазировки, а также приборы и методы, использующиеся при этом.

Небольшое вступление

Попалась на глаза история о монтаже электрооборудования, а именно двух масляных трансформаторов. Работы были завершены успешно. В итоге имелась следующая схема электроснабжения. Собственно сами трансформаторы, вводные выключатели, секционные разъединители, две секции шин. Успешно, как считали монтажники, прошли пусконаладочные работы. Стали включать оба трансформатора на параллельную работу и получили короткое замыкание. Естественно, монтажники утверждали, что произвели проверку чередования фаз с обоих источников и все совпадало. Но, о фазировке не было сказано ни слова. А зря! Теперь давайте разберемся подробно, что же пошло не так.

Что собой представляет чередование фаз?

Как известно, в трехфазной сети присутствует три разноименные фазы. Условно они обозначаются как А, В и С. Вспоминая теорию, можно говорить что синусоиды фаз смещены относительно друг друга на 120 градусов. Так вот всего может быть шесть разных порядков чередования, и все они делятся на два вида – прямое и обратное. Прямым чередованием считается следующий порядок – АВС, ВСА и САВ. Обратный порядок будет соответственно СВА, ВАС и АСВ.

Чтобы проверить порядок чередования фаз можно воспользоваться таким прибором, как фазоуказатель. О том, как пользоваться фазоуказателем, мы уже рассказывали. Конкретно рассмотрим последовательность проверки прибором ФУ 2.

Как выполнить проверку?

Сам прибор (предоставлен на фото ниже) представляет собой три обмотки и диск, который вращается при проверке. На нем нанесены черные метки, которые чередуются с белыми. Это сделано для удобства считывания результата. Работает прибор по принципу асинхронного двигателя.

Итак, подключаем на выводы прибора три провода от источника трехфазного напряжения. Нажимаем кнопку на приборе, которая расположена на боковой стенке. Увидим, что диск начал вращаться. Если он крутится по направлению нарисованной на приборе стрелки, значит, чередование фаз прямое и соответствует одному из вариантов порядка АВС, ВСА или САВ. Когда диск будет вращаться в противоположную стрелке сторону, можно говорить об обратном чередовании. В таком случае возможен один из таких трех вариантов – СВА, ВАС или АСВ.

Если возвращаться к истории с монтажниками, то все что они сделали – это лишь определение чередования фаз. Да, в обоих случаях порядок совпал. Однако нужно было еще проверить фазировку. А ее невозможно выполнить с помощью фазоуказателя. При включении были соединены разноименные фазы. Чтобы узнать где условно А, В и С, нужно было применить мультиметр или осциллограф.

Мультиметром измеряется напряжение между фазами разных источников питания и если оно равно нулю, то фазы одноименные. Если же напряжение будет соответствовать линейному напряжению, то они разноименные. Это самый простой и действенный способ. Более подробно о том, как пользоваться мультиметром, вы можете узнать в нашей статье. Можно, конечно, воспользоваться осциллографом и смотреть по осциллограмме какая фаза от какой отстает на 120 градусов, но это нецелесообразно. Во-первых, так на порядок усложняется методика, и во-вторых такой прибор стоит немалых денег.

На видео ниже наглядно показывается, как проверить чередование фаз:

Когда нужно учитывать порядок?

Проверить чередование фаз нужно при эксплуатации трехфазных электродвигателей переменного тока. От порядка фаз будет меняться направление вращения двигателя, что иногда бывает очень важно, особенно если на участке находится много механизмов, использующих двигатели.

Также важно учитывать порядок следования фаз при подключении электросчетчика индукционного типа СА4. Если порядок будет обратный возможно такое явление как самопроизвольное движение диска на счетчике. Новые электронные счетчики, конечно, нечувствительны к чередованию фаз, но на их индикаторе появится соответствующее изображение.

Если имеется электрический силовой кабель, с помощью которого необходимо выполнить подключение трехфазной сети питания, и нужен контроль фазировки, выполнить его можно и без специальных приборов. Зачастую жилы внутри кабеля отличаются по цвету изоляции, что сильно упрощает процесс «прозвонки». Так, чтобы узнать где условно находится фаза А, В или С понадобится лишь снять наружную изоляцию кабеля. На двух концах мы увидим жилы одинакового цвета. Их мы и примем за одинаковые. Подробнее о цветовой маркировке проводов вы можете узнать из нашей статьи.

Но все же слепо доверяться такой маркировке нельзя. Так, на практике бывают случаи, что производители кабеля не могут гарантировать что в начале и в конце кабеля цвет жил будет один и тот же. Поэтому нужно все равно прозвонить жилы прозвонкой.

Теперь вы знаете, что такое чередование фаз в трехфазной сети и как его проверить с помощью приборов. Надеемся, информация была для вас полезной и интересной!

Советуем также прочитать:

  • Методика измерения петли фаза-ноль
  • Что такое реле контроля напряжения
  • Как выбрать тепловое реле для защиты двигателя

Большинство трехфазных электродвигателей и других устройств учитывают такой параметр, как чередование фаз. На практике, несоответствие данного параметра изначальным настройкам может привести к различным аварийным ситуациям, некорректной работе электрических приборов и к травмированию персонала.

Что такое чередование фаз?

Под чередованием фаз следует понимать последовательность, в которой напряжение нарастает в каждой из них. Во всех трехфазных цепях напряжение представляет собой синусоидальную кривую. В каждой линии напряжение отличается на 120º от остальных.

Рис. 1. Напряжение в трехфазной сети

Как видите, на рисунке 1, там где а) — показаны кривые напряжения во всех фазных проводах, смещенные на 120º. На соседнем рисунке б) изображена векторная диаграмма этих напряжений, На обоих рисунках показана разница между фазным и линейным напряжением.

Если взять за основу, что из нулевой точки на рисунке а) выходит U­A, то эта фаза является первой, на диаграмме б) наглядно стрелками показано, что очередность нарастания напряжения переходит от U­A к U­B, а за ним к U­C. Это означает, что фазы чередуются в порядке A, B, C. Такой порядок чередования считается прямым.

В трехфазной сети порядок чередования фаз может отличаться в зависимости от способов подключения к силовым трансформаторам на подстанциях, от последовательности включения обмоток генератора, из-за несоответствия выводов кабеля и по прочим причинам.

Рисунок 2: Прямая и обратная последовательность

Обратите внимание, цветовая маркировка определяет последовательность в соответствии их очередностью в алфавите по первым буквам цвета:

  • Желтый – первый;
  • Зеленый – второй;
  • Красный – третий.

На рисунке 2 изображен классический вариант прямой последовательности A – B – C (где A имеет желтый цвет и является первой, B – зеленый и является второй, а C – красный и является третей) и классический вариант обратной последовательности C – B – A. Но, помимо них на практике могут встречаться и другие варианты, прямого: B – C – A, C – A – B, и обратного чередования: A – C – B, B – A – C. Соответственно, в каждом из приведенных примеров чередование фаз будет начинаться с первой.

Зачем нужно учитывать порядок фаз?

Последовательность чередования играет значительную роль в таких ситуациях:

  • При параллельном включении в работу – ряд устройств (трансформаторы, генераторы и прочие электрические машины), могут соединяться в параллельную работу для повышения надежности системы или для обеспечения большего резерва мощности. Но, в случае неправильного подключения из-за соединения разноименных фаз произойдет короткое замыкание.
  • При подключении трехфазного счетчика – так как его работа основана на совпадении фаз с соответствующими выводами прибора, то при нарушении правильности подключения может произойти сбой и самопроизвольное движение в отсутствии какой-либо нагрузки. Из-за чего такое подключение электросчетчика приведет к необходимости оплаты потребителем киловатт, которые он не расходовал.
  • При включении двигателя – следование фаз в сети определяет для электрической машины и направление вращения двигателя. В случае отсутствия правильной фазировки изменится и направление движения элементов, механически соединенных с ротором. Из-за чего может произойти нарушение технологического процесса или возникнуть угроза жизни персонала.

С целью предотвращения негативных последствий от перекоса фаз и других несовпадений, на практике выполняют проверку чередования и устанавливают защиту.

Проверка может производиться несколькими способами. Целесообразность выбора того или другого варианта осуществляется в зависимости от параметров электрической сети и задач, которые необходимо решить. Так чередование можно узнать при помощи фазоуказателя, мегаомметра, мультиметра или по расцветке изоляции кабеля. Рассмотрите каждый из вариантов более подробно.

С помощью фазоуказателя

По принципу действия, фазоуказатель можно сравнить с обычным асинхронным двигателем. Рассмотрим в качестве примера наиболее распространенную модель фазоуказателя — ФУ-2 .

Рисунок 3: Принципиальная схема работы ФУ-2

Как видите на рисунке 3, у указателя последовательности фаз присутствуют три обмотки, которые подсоединяются к одноименным фазам в сети или устройстве. Между обмотками находится вращающийся ротор Р, который приводит в движение диск фазоуказателя Д.

На практике, после подсоединения к зажимам фазоуказателя соответствующих проводов, работник нажимает кнопку К, которая замыкает цепь обмоток. В зависимости от порядка чередования фаз, диск Д начнет вращаться по часовой или против часовой стрелки.

На самом приборе имеется стрелка, показывающая прямое чередование. Если при нажатии кнопки диск вращается в том же направлении, что и показано стрелкой, то эта трехфазная нагрузка имеет прямое чередование. Если диск начнет крутиться в противоположную от стрелки сторону, то чередование фаз обратное. Следует отметить, что этот прибор не способен определить, какая фаза на каком проводе находится, он может определить лишь порядок их чередования.

С помощью мегаомметра

Как один из способов прозвонки жил широко используется прибор для измерения сопротивления – мегаомметр.

Рис. 4: Прозвонка кабеля мегаомметром

Посмотрите на рисунок 4, для реализации такой схемы, вам понадобится отключить кабель от сети и от потребителя. При этом, с одного конца кабеля фазы поочередно соединяются с землей З, как и металлическая оболочка у бронированных кабелей. С другой стороны присоединяется мегаомметр М, один из зажимов которого заземляется, а второй поочередно подводится к каждой из фаз. На той, где мегаомметр покажет нулевое сопротивление, и будет одним проводом.

На концах одноименного провода устанавливается соответствующая маркировка. Недостатком такого способа прозвонки является большой объем трудозатрат. Так как каждая жила заземляется поочередно, после чего выполняется проверка. При этом на обоих концах кабеля должны устанавливаться ответственные сотрудники. Между ними должна обеспечиваться связь, для согласования действий и предупреждения подачи напряжения на работников.

По расцветке изоляции жил

Если в каком-либо устройстве имеется подключение разноцветными жилами, то фазировку оборудования можно выполнять по цветам. Для определения нахождения одноименных напряжений тех или иных фаз необходимо добраться до каждой жилы кабеля. Если на каждом проводе присутствует изоляция разных цветов, то сравнив их с местом присоединения к трансформатору или распедустройству, можно определить, где какая фаза находится.

Недостатком такого метода следует отметить ложную цветовую маркировку, так как производитель кабеля не всегда обеспечивает один и тот же цвет для каждой жилы на всей протяженности провода. Поэтому предварительно его все равно рекомендуется прозванивать и маркировать.

При помощи мультиметра

Для этого метода используется обычный мультиметр. Он наиболее актуален в тех ситуациях, когда необходимо включить в параллельную работу два смежных устройства и их шины расположены поблизости.

Рис. 5: фазировка мультиметром

Необходимо выполнить сравнение фазных напряжений в соседних линиях, на рисунке 5 приведен пример для фаз А и А1. Коммутационная аппаратура при этом должна быть разомкнута. Перед тем как пользоваться мультиметром, на нем выставляется класс напряжения, для линии, на которой будет производиться замер. Щупы подводятся к выводам фаз, при этом их изоляция должна обеспечивать защиту от напряжения, а на руки надеваются диэлектрические перчатки.

Если при подключении щупов к выводам A — A1 стрелка останется на нулевой отметке, то это значит, что фазы одинаковые. Если стрелка отклонится на величину линейного напряжения, вы меряете разноименные фазы.

Защита от нарушения порядка чередования

Для защиты электрического оборудования от неправильного чередования на практике применяется реле контроля фаз. Это реле настроено на работу двигателя или другого устройства в его прямом включении. Если из-за каких-то неполадок или неправильного подключения чередование нарушается, то трехфазное реле сразу отключит устройство. Его работа основана на анализе трехфазных токов и напряжений и последующем контроле этих параметров.

Подключение может выполняться через трансформаторы тока или напрямую, в зависимости от модели и класса напряжения в сети. Такая защита нашла широкое применение при подключении счетчиков индукционного типа, электрических машин и другого высокоточного оборудования.

Способ определения последовательности чередования фаз многофазных сетей, отличается от существующих способов измерения последовательности фаз, тем, что позволяет подключаться одним щупом, тем самым позволяет создать мобильные приборы, без дополнительных подключений. Блочная схема прибора, изображена на рис. 1.

Рис. 1. Блочная схема прибора определения последовательности чередования фаз

Принцип работы прибора следующий:

  1. Подача питания на прибор переводит микроконтроллер 5 в режим низкого потребления (спящий).
  2. Прикосновение руки к сенсорной площадке 8 уменьшает ёмкостное сопротивление прибора и становится проводником переменного тока.
  3. Щупом прибора касаются одой из фаз, произвольно выбранной.
  4. Ёмкостное сопротивление сенсорной площадки 8 создаёт разность потенциалов на входе микроконтроллера 5 и выводит его из спящего режима.
  5. Ток, проходящий через высокоомный делитель 1, уменьшается до безопасной величины.
  6. Компаратор 2, может быть как отдельно собранная схема, так и в составе микроконтроллера, он преобразует синусоидальный сигнал в прямоугольный, с логическими уровнями достаточными для работы микроконтроллера 5.
  7. Кварцевый генератор 3 запускается совместно с микроконтроллером, может быть собран как отдельная схема, так и находится в составе микроконтроллера, вырабатывает прямоугольный сигнал (генерирует опорную частоту).
  8. Устройство сравнения 4 (цифровой компаратор) выполняет логическую операцию сравнения, позволяет заполнить высокостабильными импульсами от кварцевого генератора 3 низкочастотные импульсы, пришедшие от компаратора 2.
  9. На контроллер 5 приходят импульсы с блока сравнения 4, пропорциональные фазной частоте и модулированные кварцевым генератором.
  10. В контроллере 5 происходит обработка сигнала по программе и вывод результата на индикатор 6.
  11. Любая фаза, после первого цикла измерения, индицируется как фаза А, а микроконтроллер запоминает значение фазы, продолжая отсчитывать импульсы кварцевого генератора.
  12. В случае нестабильного измерения, микроконтроллер формирует сигнал ошибки и проводит повторное измерение. Если несколько измерений нестабильны, сигнал о нестабильности передаётся на индикацию.
  13. После индикации фазы переставляется щуп на другую фазу.
  14. Повторяются пп 5-10, с отличием, что микроконтроллер 5 рассчитывает время смещения импульсов относительно запомненного предыдущего значения и на основании времени сдвига выдаёт сигнал на индикацию соответствующей фазы.
  15. Если измерения прекращаются, микроконтроллер устанавливает все необходимые регистры памяти и переводится в спящий режим низкого потребления до следующего использования.

Прибор может быть выполнен на дискретных, цифровых электронных элементах. В качестве микроконтроллера может быть использован любой подходящий микроконтроллер, а так же возможна программная эмуляция данного способа измерения.

Прибор может быть дополнен разнообразными дополнительными средствами измерений, при применении соответствующего контроллера. Возможная реализация подключения прибора к вычислительной технике и другим цифровым устройствам, как коммутационным способом, так и дистанционным, позволяя обмениваться данными, а так же для обновления прошивки прибора, позволяя ему эволюционно совершенствоваться.

Рис. 2. Диаграмма сигналов прибора

Интервалы времени Δtn1 – Δtnk+1 модулированы генератором и по сути являются периодом колебаний заполненным импульсами кварцевого генератора. Микроконтроллер запоминает константы времени в количестве колебаний кварцевого генератора, начиная с t1, относительно t0(начала измерений). Далее происходит сравнение интервалов, если они вкладываются в приемлемый диапазон, то происходит команда на индикацию фазы А. Если диапазон частот отличен, либо константы интервалов выходят за рамки допустимых пределов, обрабатывается программа ошибки. В случае положительного определения, фазы, запоминается усреднённая частота, даётся сигнал на перестановку щупа. При перестановке фазы, повторяются измерения, и происходит сравнение усреднённых констант, расчёт угла фазы. Если фаза отстаёт на 120°, включая интервал допуска по нестабильности, то выводится команда на индикацию фазы С, если опережает, то фазы В. Пока прибор в работе, то индицируется фаза, относительно последней измеренной. Если сигнал отсутствует более установленного для таймера времени, то контроллер переводится в спящий режим, предварительно установив ячейки памяти в исходное состояние. Выводится прибор из спящего режима подачей сигнала и приступает к измерению.

Этот способ измерения угла сдвига фазы может быть использован в приборах различного назначения, в качестве индикатора фазы, но в отличии от существующих не имеет подключения к разным фазам одновременно, что позволяет использовать в переносных индикаторах, а так же измерительных штангах. Так же данный способ позволяет встраивать режим измерения в др. приборы.

Проверка чередования фаз в компании Политехэлектро

Распределение электроэнергии в нашей стране осуществляется по 3-х фазной сети.

Трехфазная сеть – это электроцепь однородного переменного синусоидального тока одинаковой частоты, в которой каждая фаза равномерно удалена от других на угол 120 ̊.

Потребители в такой сети получают электроэнергию по пяти проводной системе: 3 фазы, нейтраль N и земля PE, где фазные проводники имеют жесткую последовательность фаз L/1-2-3. При нарушении данной последовательности электромашины будут работать неправильно (электродвигатели могут вращаться в обратном направлении, etc), что может привести к аварийной ситуации, опасной не только для электроустановки, но и для человека. Чтобы избежать этого требуется проверять чередование фаз при каждой манипуляции с фазными проводниками в трехфазной сети.

Проверка чередования фаз – это контроль последовательности фазных проводников трёхфазной сети друг относительно друга в собранной электроустановке под напряжением. Данная работа подразумевает сличение маркировки каждой фазы с ее действующим положением в ряде 1-2-3. При несовпадении маркировки и положением фазы необходимо восстановить нарушенную последовательность путем переключения проводников.

Фазировку регламентируют следующие нормативные документы:

  • ГОСТ-Р-50571.16-2007 п. 612.9;
  • ПУЭ-7 п. 1.8.40;
  • ПТЭЭП 3 приложение.

Когда нужно делать проверку фазировки?

  • Фазировка линии для силовых кабелей U>≤1000В делается после завершения монтажных работ, кап. или текущего ремонта.
  • Фазировка кабеля для электроустановок U≤1000В – после монтажа и кап. ремонта, во время проведения ПСИ и ПНИ.

фазировка прибором MI 3102H BT

Проверка чередования фаз прибор MI 3102H BT.

В ходе проверки 3 измерительных щупа Прибора подключаются в строго заданной последовательности к 3 фазам линии. Алгоритм проверки основан на определении угла сдвига фаз при сличении фазных U трех фаз (на фотографии: 381/382/383). В результате прибор выдает на экран последовательность чередования фаз, например, прямое чередование 1.2.3. фаз на фотографии.

Работа производится при t≥+5°C при относительной влажности воздуха до 75%.

В результате проверки чередования фаз (фазировки) составляется Протокол проверки целостности и фазировки жил кабеля.

Более подробную информацию по проверке чередования фаз Вы можете получить по телефону: +7 (812) 748-26-28.


Как понять и определить чередование фаз в энергосистеме • Услуги по обучению электротехнике Valence

Понимание чередования фаз жизненно важно при соединении двух систем вместе, потому что результаты могут быть катастрофическими, если кто-то не понимает, как интерпретировать рисунки чередования фаз. Можно подумать, что такая важная вещь, как чередование фаз, будет иметь согласованные условия во всей отрасли. К сожалению, вы ошиблись.

Давайте начнем с повторения по теории генераторов.

На видео ниже показан генератор с «вращением по часовой стрелке», потому что ротор генератора вращается по часовой стрелке внутри статора. Я думаю, что это ужасное определение, потому что ротор, казалось бы, вращается против часовой стрелки, если вы обойдете его и посмотрите на противоположную сторону генератора. Все зависит от вашей точки зрения. Некоторые люди называют напряжения, создаваемые этим генератором, «по часовой стрелке», потому что если вы начнете с A:

  • Напряжение A-фазы сначала достигает пика,
  • , за которым следует напряжение фазы B, а затем
  • , за которым следует напряжение C-фазы.

Генератор, работающий против часовой стрелки, можно определить как ротор, который вращается против часовой стрелки внутри статора, как показано в следующем видео. Некоторые люди будут называть напряжения, создаваемые этим генератором, «против часовой стрелки», потому что если вы начнете с A:

  • Напряжение A-фазы сначала достигает пика,
  • , за которым следует напряжение C-фазы, а затем
  • , за которым следует напряжение B-фазы.

Оба этих определения — ужасный способ сообщить чередование фаз.

Например, какая последовательность фаз является выходным напряжением генератора в следующем видео?

Генератор вращается по часовой стрелке, но напряжения против часовой стрелки, потому что сначала напряжение фазы А достигает своего пика, затем идет напряжение фазы С, а затем напряжение фазы В.

Какой правильный термин для этой системы… по часовой стрелке или против часовой стрелки? Оба применимы, не так ли? Вот почему такое определение чередования фаз сбивает с толку.

Нас не волнует, в каком направлении вращается генератор в энергосистеме. Мы хотим знать порядок или последовательность напряжений, создаваемых генератором, и убедиться, что система имеет одинаковую последовательность фаз, прежде чем подключать их. Следовательно, вы должны исключить правую и против часовой стрелки из своей терминологии, если вы хотите эффективно передавать информацию о последовательности фаз с кем-то еще.

Как определить поворот фазы по чертежам осциллограмм

Правильная терминология должна ссылаться на обозначения напряжения и всегда начинаться с одного и того же обозначения.

Система A-B-C-A-B-C на следующем изображении является системой A-B-C, если я выберу A в качестве эталона.

На изображении ниже показана система C-A-B-C-A-B, которая также является системой A-B-C, если я использую A в качестве ссылки. Ее также можно было бы назвать системой C-A-B или системой B-C-A, в зависимости от ссылки.

На изображении ниже показана система A-C-B, система C-B-A или система B-A-C, в зависимости от ссылки.

Как лучше всего сообщить последовательность фаз?

Есть два правила, которые вы должны использовать при передаче информации о последовательности или чередовании фаз:

  1. Всегда используйте обозначения напряжения.
  2. Всегда начинайте с одного и того же обозначения.

Если вы всегда следуете этим двум правилам, ошибок связи быть не должно.

Если вам нужна дополнительная информация о том, что мы обсуждали, вам следует ознакомиться с нашим онлайн-курсом 1-1: Трехфазная электрическая система (4 CTD NETA).

Определение чередования фаз с помощью фазорных диаграмм

По-прежнему существует проблема, с которой я сталкиваюсь в большинстве моих классов… вращение вектора НЕ изображается на рисунках сигналов; они изображены на векторных диаграммах.Многие из моих учеников не могут определить правильное вращение с помощью типичных обозначений фазового вращения на чертеже, например:

Давайте проверим ваши знания. Какое чередование фаз показано на следующем рисунке?

Чередование фаз — A-B-C.

Вы не можете определить чередование фаз с помощью векторной диаграммы, если не знаете одно универсальное правило в мире тестирования реле.ВСЕ ФАЗОРЫ ВРАЩАЮТСЯ ПРОТИВ ЧАСОВОЙ СТРЕЛКИ.

На видео ниже показано, как взаимосвязаны формы сигналов и векторы.

Обратите внимание, что векторы вращаются против часовой стрелки и что соответствующие формы сигналов соответствуют вращению A-B-C из рисунков сигналов ранее?

Всегда должна быть стрелка, указывающая направление вращения векторов, и всегда должна быть направлена ​​против часовой стрелки.

Какое вращение показано на векторной диаграмме ниже?

Это все еще ротация A-B-C.Вы всегда можете определить вращение, представив вращение векторов, как показано на видео ниже.

Если вы хотите быть уверенным, что правильно понимаете поворот фаз, поместите палец в любое место на векторной диаграмме и представьте, что векторы вращаются против часовой стрелки. Начните обращать внимание, когда эталонный вектор пересекает ваш палец. Какой фазор пересечет ваш палец следующим? Какой вектор последний пересечет ваш палец? Это поможет вам определить чередование фаз, как показано в следующем видео:

Давай попробуем еще один тест!

Какое чередование фаз показано на следующем рисунке?

Это снова A-B-C, как показано в следующем видео:

Теперь, когда вы знаете, что искать и как определить чередование фаз,

Можно ли определить последовательность фаз с помощью фазорных диаграмм?

Что такое чередование фаз при использовании 1 в качестве ссылки на рисунке ниже?

Чередование фаз 1-3-2, как показано в следующем видео:

Вы должны уметь надежно определять чередование фаз в системе и эффективно передавать эту информацию кому-то еще.Если вы не можете этого сделать, результаты могут быть катастрофическими, поэтому это жизненно важный навык, который должны знать все тестеры реле.

Вы можете получить больше информации о векторных диаграммах в нашем онлайн-курсе 1-2: Фазорные чертежи для тестеров реле (4 CTD NETA).

Дополнительную информацию о том, как чередование фаз применяется к тестированию реле, можно найти в будущих публикациях или на нашем онлайн-семинаре «Как тестировать реле защиты» (16 CTD NETA).

Вы можете получить больше информации обо всех наших курсах здесь.

Надеюсь, этот пост был вам полезен. Если вы это сделали, нажмите одну из кнопок ниже или оставьте комментарий. Я читаю каждый ваш комментарий.

Проверка чередования фаз в системах распределения электроэнергии

Есть старая поговорка, что при первом подключении трехфазного двигателя он вращается в обратном направлении. Если вам повезет, это только заставит вас выглядеть глупо. В противном случае это может серьезно повредить дорогое оборудование и стоить вам или вашему работодателю значительных денег.

Разрушение компрессоров

Вот пример того, что может пойти не так.Коммунальное предприятие на Северо-Западе устанавливало новую часть компьютеризированного распределительного устройства. Он был предназначен для обслуживания довольно большой территории, включающей как промышленных потребителей, так и несколько различных коммерческих объектов. Бригада, производившая установку, была опытной, но оборудование было для них новым. Бригадир, который отвечал за определение того, какие провода и где были подключены, случайно поменял местами фазы.

По окончании работы утилита снова включила питание.

В будущем у крупного производителя весь набор винтовых компрессоров для системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха мощностью от 25 до 50 л.с. начал работать в обратном направлении. Винтовые компрессоры смазываются внутренними масляными насосами, «и если они работают в обратном направлении, они не перекачивают масло», — сказал начальник технического обслуживания производителя. Через несколько секунд все компрессоры поджарились. «Слава Богу, наши чиллеры не сработали до того, как мы обнаружили проблему, — сказал начальник технического обслуживания, — потому что это было бы очень плохо.»

Коммунальное предприятие в конечном итоге оплатило все новые компрессоры, плюс арендную плату за агрегаты, привезенные на временной основе. Хотя оно также провело энергетические исследования и установило новую, более эффективную систему для клиента, оно все еще оставалось с яйцом.

Все это можно было бы предотвратить, если бы обслуживающая бригада лучше понимала инструкции на новом оборудовании и использовала индикатор чередования фаз, такой как Fluke 9040, для проверки чередования фаз на Выход 480 вольт трансформаторов, питающих компрессоры.Эти несколько минут сэкономили бы клиенту значительное время простоя, а коммунальному предприятию — кучу денег.

Все правильно

Другая утилита, после многих лет использования вращающихся дисков старого образца, заменила Fluke 9040s. Чаще всего они используются после замены базы измерителя или блока трансформаторов, чтобы убедиться в правильности вращения перед подключением нагрузки. Интересно, что это не учитывается при новой установке, потому что тогда ответственность ложится на электрика заказчика, чтобы убедиться, что вращение правильное, прежде чем подключать двигатели.Если он умен, у него будет свой 9040.

Утилита использует 9040 уже около трех лет. Первоначально они были привлечены к инструменту, потому что это была единственная единица Категории IV, которую они могли найти. Необходимость в этом стала совершенно очевидной, когда электрики заказчика пошли проверять чередование фаз на трансформаторе, на паспортной табличке которого было указано 240 В переменного тока, с использованием фазового блока с вращающимся диском. К сожалению для них, напряжение в системе было на самом деле 2400 В, и они задымили свой индикатор чередования фаз.Это заставило специалистов по коммунальному обслуживанию подумать: «Если это случилось с ними, и у нас есть вторичные цепи 2400 В в нашей системе, есть вероятность, что кто-то может неправильно прочитать паспортную табличку в нашей системе. вверх.»

Так вот утилита купила 9040s. Некоторые из старых техников сначала сопротивлялись, настаивая, что им удобнее старые вращающиеся точки, но молодые привыкли к электронным устройствам. А что может быть проще: он имеет маркировку L1, L2, L3, красный, бело-синий, поэтому вы не ошибетесь.

Еще больше испорченного оборудования

Конечно, вам действительно нужно использовать 9040. Однажды коммунальное предприятие купило новый двигатель и переместило существующую базу счетчика для его питания, но электрик не подключил его, как это было раньше, и в то время как основание измерителя показывало красный белый и синий против часовой стрелки, это было фактически по часовой стрелке. Техник проверил вращение на другом основании метра, нашел его правильным и предположил, что этот будет таким же. Подключили счетчик, выкинули прерыватель, сломали мотор.

В другой раз работа заключалась в замене группы трансформаторов на более тяжелые блоки с более тяжелым проводом. Несмотря на то, что все на работе были опытными, ротацию по каким-то причинам никто не брал. Они закончили подключать все, подключили, включили… а затем закупили все новое ротационное оборудование для потребителя, находящегося ниже по течению. Сумма, которую стоил этот инцидент, даже не сравнивается со стоимостью нового 9040 для каждого члена экипажа.

Стандартизация на Fluke 9040

Другая утилита использовала старые устройства механического вращения, которые были отраслевым стандартом в течение многих лет, но они начали ломаться и даже перекрестно перекрещиваться внутри, и производитель не реагировал быстро или даже кажется, что они серьезно относятся к проблеме безопасности.

Специалисты по счетчикам и линейные монтажники теперь используют 9040 для проверки чередования фаз на новых установках и маркируют панели выключателей с существующим чередованием. Позже, если они устраняют неисправность или выполняют плановую замену, бригады проверят ротацию как до, так и после, используя эту маркировку и 9040. Идея состоит в том, чтобы обеспечить заказчику одинаковое чередование фаз. Эта проверка происходит внутри трансформаторов, при отключениях на панелях счетчиков, на опоре для проверки обслуживания воздушных линий, на батареях воздушных трансформаторов и в хранилищах для проверки в последней точке отключения перед подачей этого источника потребителю.

Начальник технического обслуживания коммунального предприятия полюбил оборудование Fluke и говорит, что его продукция проверена годами. По его словам, оборудование «сделано прочно для этой отрасли. Эти вещи будут падать, промокать, бить, падать с шестов и из карманов». И он прост в использовании, с ответом «да» или «нет». «Пора нам обзавестись чем-то другим, кроме этих механических вещей», — заключает он.

Трехфазное электрическое питание | Передача электроэнергии

Трехфазная электроэнергия — распространенный метод передачи электроэнергии.Это тип многофазной системы, которая в основном используется для питания двигателей и многих других устройств. Трехфазная система использует меньше проводящего материала для передачи электроэнергии, чем эквивалентные однофазные, двухфазные системы или системы постоянного тока при том же напряжении.

В трехфазной системе три проводника цепи несут три переменных тока (одинаковой частоты), которые достигают своих мгновенных пиковых значений в разное время. Если взять за основу один проводник, то два других тока задерживаются во времени на одну треть и две трети одного цикла электрического тока.Эта задержка между «фазами» обеспечивает постоянную передачу мощности в течение каждого цикла тока, а также позволяет создавать вращающееся магнитное поле в электродвигателе.

Трехфазные системы могут иметь или не иметь нейтральный провод. Нейтральный провод позволяет трехфазной системе использовать более высокое напряжение, поддерживая при этом однофазные устройства с более низким напряжением. В ситуациях распределения высокого напряжения обычно не бывает нейтрального провода, поскольку нагрузки можно просто подключить между фазами (соединение фаза-фаза).

Трехфазный имеет свойства, которые делают его очень востребованным в электроэнергетических системах. Во-первых, фазные токи имеют тенденцию нейтрализовать друг друга, суммируясь до нуля в случае линейной сбалансированной нагрузки. Это позволяет исключить нейтральный провод на некоторых линиях; все фазные проводники проходят одинаковый ток и поэтому могут иметь одинаковый размер для сбалансированной нагрузки. Во-вторых, передача мощности на линейную сбалансированную нагрузку является постоянной, что помогает снизить вибрации генератора и двигателя.Наконец, трехфазные системы могут создавать магнитное поле, вращающееся в заданном направлении, что упрощает конструкцию электродвигателей. Три — это самый низкий фазовый порядок, демонстрирующий все эти свойства.

Большинство бытовых нагрузок однофазные. Обычно трехфазное питание либо вообще не поступает в жилые дома, либо там, где оно поступает, оно распределяется на главном распределительном щите.

На электростанции электрический генератор преобразует механическую энергию в набор переменных электрических токов, по одному от каждой электромагнитной катушки или обмотки генератора.Токи являются синусоидальными функциями времени, все с одной и той же частотой, но смещены во времени, чтобы получить разные фазы. В трехфазной системе фазы распределены равномерно, что дает разделение фаз на одну треть цикла. Частота сети обычно составляет 50 Гц в Азии, Европе, Южной Америке и Австралии и 60 Гц в США и Канаде (но более подробную информацию см. В разделе «Системы электроснабжения»).

Генераторы выдают напряжение в диапазоне от сотен вольт до 30 000 вольт. На электростанции трансформаторы «повышают» это напряжение до более подходящего для передачи.

После многочисленных дополнительных преобразований в сети передачи и распределения мощность окончательно преобразуется в стандартное сетевое напряжение (, т.е. «домашнее» напряжение). Электропитание может быть уже разделено на одну фазу на этом этапе или все еще может быть трехфазным. При трехфазном понижении выход этого трансформатора обычно соединяется звездой со стандартным напряжением сети (120 В в Северной Америке и 230 В в Европе и Австралии), являющимся фазным напряжением.Другая система, обычно встречающаяся в Северной Америке, — это соединение вторичной обмотки треугольником с центральным ответвлением на одной из обмоток, питающих землю и нейтраль. Это позволяет использовать трехфазное напряжение 240 В, а также три различных однофазных напряжения (120 В между двумя фазами и нейтралью, 208 В между третьей фазой (известной как верхняя ветвь) и нейтралью и 240 В между любыми двумя фазами). быть доступным из того же источника.

Большой кондиционер и т. Д.оборудование использует трехфазные двигатели из соображений эффективности, экономии и долговечности.

Нагреватели сопротивления, такие как электрические котлы или отопление помещений, могут быть подключены к трехфазным системам. Аналогичным образом может быть подключено электрическое освещение. Эти типы нагрузок не требуют наличия вращающегося магнитного поля, характерного для трехфазных двигателей, но используют более высокий уровень напряжения и мощности, обычно связанный с трехфазным распределением. Системы люминесцентного освещения также выигрывают от уменьшения мерцания, если соседние светильники получают питание от разных фаз.

Большие выпрямительные системы могут иметь трехфазные входы; Результирующий постоянный ток легче фильтровать (сглаживать), чем выходной сигнал однофазного выпрямителя. Такие выпрямители могут использоваться для зарядки аккумуляторов, процессов электролиза, таких как производство алюминия, или для работы двигателей постоянного тока.

Интересным примером трехфазной нагрузки является электродуговая печь, используемая в сталеплавильном производстве и при переработке руд.

В большинстве стран Европы печи рассчитаны на трехфазное питание.Обычно отдельные нагревательные элементы подключаются между фазой и нейтралью, чтобы обеспечить подключение к однофазной сети. Во многих регионах Европы единственным доступным источником является однофазное питание.

Иногда преимущества трехфазных двигателей делают целесообразным преобразование однофазной мощности в трехфазную. Мелкие клиенты, такие как жилые или фермерские хозяйства, могут не иметь доступа к трехфазному источнику питания или могут не захотеть оплачивать дополнительную стоимость трехфазного обслуживания, но все же могут пожелать использовать трехфазное оборудование.Такие преобразователи также могут позволять изменять частоту, позволяя регулировать скорость. Некоторые локомотивы переходят на многофазные двигатели, приводимые в действие такими системами, даже несмотря на то, что поступающее питание на локомотив почти всегда либо постоянное, либо однофазное переменное.

Поскольку однофазная мощность стремится к нулю в каждый момент, когда напряжение пересекает ноль, но трехфазная подает мощность непрерывно, любой такой преобразователь должен иметь способ накапливать энергию в течение необходимой доли секунды.

Один из методов использования трехфазного оборудования в однофазной сети — это вращающийся фазовый преобразователь, по сути, трехфазный двигатель со специальными пусковыми устройствами и коррекцией коэффициента мощности, которые создают сбалансированные трехфазные напряжения.При правильной конструкции эти вращающиеся преобразователи могут обеспечить удовлетворительную работу трехфазного оборудования, такого как станки, от однофазного источника питания. В таком устройстве накопление энергии осуществляется за счет механической инерции (эффект маховика) вращающихся компонентов. Внешний маховик иногда находится на одном или обоих концах вала.

Второй метод, который был популярен в 1940-х и 50-х годах, был методом, который назывался «методом трансформатора». В то время конденсаторы были дороже трансформаторов.Таким образом, автотрансформатор использовался для подачи большей мощности через меньшее количество конденсаторов. Этот метод работает хорошо и имеет сторонников даже сегодня. Использование метода преобразования имени отделяет его от другого распространенного метода, статического преобразователя, поскольку оба метода не имеют движущихся частей, что отделяет их от вращающихся преобразователей.

Другой часто применяемый метод — использование устройства, называемого статическим преобразователем фазы. Этот метод работы трехфазного оборудования обычно используется с нагрузками двигателя, хотя он обеспечивает только 2/3 мощности и может вызвать перегрев нагрузок двигателя, а в некоторых случаях — перегрев.Этот метод не будет работать, когда задействованы чувствительные схемы, такие как устройства ЧПУ, или в нагрузках индукционного или выпрямительного типа.

Производятся некоторые устройства, имитирующие трехфазное питание от однофазного трехпроводного источника питания. Это достигается за счет создания третьей «субфазы» между двумя токоведущими проводниками, в результате чего разделение фаз составляет 180 ° — 90 ° = 90 °. Многие трехфазные устройства будут работать в этой конфигурации, но с меньшей эффективностью.

Преобразователи частоты (также известные как твердотельные инверторы) используются для точного управления скоростью и крутящим моментом трехфазных двигателей.Некоторые модели могут питаться от однофазной сети. ЧРП работают путем преобразования напряжения питания в постоянный ток, а затем преобразования постоянного тока в подходящий трехфазный источник для двигателя.

Цифровые фазовые преобразователи — это новейшая разработка в технологии фазовых преобразователей, которая использует программное обеспечение в мощном микропроцессоре для управления твердотельными компонентами переключения питания. Этот микропроцессор, называемый процессором цифровых сигналов (DSP), контролирует процесс преобразования фазы, непрерывно регулируя модули ввода и вывода преобразователя для поддержания сбалансированной трехфазной мощности при любых условиях нагрузки.

  • Трехпроводное однофазное распределение полезно, когда трехфазное питание недоступно, и позволяет удвоить нормальное рабочее напряжение для мощных нагрузок.
  • Двухфазное питание, как и трехфазное, обеспечивает постоянную передачу мощности линейной нагрузке. Для нагрузок, которые соединяют каждую фазу с нейтралью, при условии, что нагрузка имеет одинаковую потребляемую мощность, двухпроводная система имеет ток нейтрали, который превышает ток нейтрали в трехфазной системе.Кроме того, двигатели не являются полностью линейными, а это означает, что вопреки теории двигатели, работающие на трех фазах, обычно работают более плавно, чем на двухфазных. Генераторы на Ниагарском водопаде, установленные в 1895 году, были крупнейшими генераторами в мире в то время и были двухфазными машинами. Истинное двухфазное распределение энергии по существу устарело. В системах специального назначения для управления может использоваться двухфазная система. Двухфазное питание может быть получено от трехфазной системы с использованием трансформаторов, называемых трансформатором Скотта-Т.
  • Моноциклическая мощность — это название асимметричной модифицированной двухфазной системы питания, используемой General Electric около 1897 года (отстаивали Чарльз Протеус Стейнмец и Элиху Томсон; это использование, как сообщается, было предпринято, чтобы избежать нарушения патентных прав). В этой системе генератор был намотан с однофазной обмоткой полного напряжения, предназначенной для освещения нагрузок, и с небольшой (обычно линейного напряжения) обмоткой, которая вырабатывала напряжение в квадратуре с основными обмотками. Намерение состояло в том, чтобы использовать эту дополнительную обмотку «силового провода» для обеспечения пускового момента для асинхронных двигателей, при этом основная обмотка обеспечивает питание осветительных нагрузок.После истечения срока действия патентов Westinghouse на симметричные двухфазные и трехфазные системы распределения электроэнергии моноциклическая система вышла из употребления; его было трудно анализировать, и его хватило на недостаточное время для разработки удовлетворительного учета энергии.
  • Созданы и испытаны системы высокого порядка фаз для передачи энергии. Такие линии передачи используют 6 или 12 фаз и конструктивные решения, характерные для линий передачи сверхвысокого напряжения. Линии передачи высокого порядка могут позволить передачу большей мощности через данную линию передачи на полосе отчуждения без затрат на преобразователь HVDC на каждом конце линии.

Многофазная система — это средство распределения электроэнергии переменного тока. Многофазные системы имеют три или более электрических проводника, находящихся под напряжением, по которым проходят переменные токи с определенным временным сдвигом между волнами напряжения в каждом проводнике. Полифазные системы особенно полезны для передачи энергии электродвигателям. Самый распространенный пример — трехфазная система питания, используемая в большинстве промышленных приложений.

Один цикл напряжения трехфазной системы

На заре коммерческой электроэнергетики на некоторых установках для двигателей использовались двухфазные четырехпроводные системы.Основным преимуществом этого было то, что конфигурация обмоток была такой же, как у однофазного двигателя с конденсаторным пуском, а при использовании четырехпроводной системы концептуально фазы были независимыми и легко анализировались с помощью математических инструментов, доступных в то время. . Двухфазные системы заменены трехфазными. Двухфазное питание с углом между фазами 90 градусов может быть получено из трехфазной системы с использованием трансформатора, подключенного по Скотту.

Многофазная система должна обеспечивать определенное направление вращения фаз, поэтому напряжения зеркального отображения не учитываются при определении порядка фаз.Трехпроводная система с двумя фазными проводниками, разнесенными на 180 градусов, по-прежнему остается только однофазной. Такие системы иногда называют разделенной фазой.

Полифазное питание особенно полезно в двигателях переменного тока, таких как асинхронный двигатель, где оно генерирует вращающееся магнитное поле. Когда трехфазный источник питания завершает один полный цикл, магнитное поле двухполюсного двигателя вращается на 360 ° в физическом пространстве; Двигатели с большим количеством пар полюсов требуют большего количества циклов питания, чтобы совершить один физический оборот магнитного поля, поэтому эти двигатели работают медленнее.Никола Тесла и Михаил Доливо-Добровольский изобрели первые практические асинхронные двигатели, использующие вращающееся магнитное поле — раньше все коммерческие двигатели были постоянного тока, с дорогими коммутаторами, щетками, требующими большого технического обслуживания, и характеристиками, непригодными для работы в сети переменного тока. Многофазные двигатели просты в сборке, они самозапускаются и мало вибрируют.

Были использованы более высокие номера фаз, чем три. Обычной практикой для выпрямительных установок и преобразователей HVDC является обеспечение шести фаз с шагом между фазами 60 градусов, чтобы уменьшить генерацию гармоник в системе питания переменного тока и обеспечить более плавный постоянный ток.Построены экспериментальные линии передачи высокого фазового порядка, содержащие до 12 фаз. Они позволяют применять правила проектирования сверхвысокого напряжения (СВН) при более низких напряжениях и позволяют увеличить передачу мощности в коридоре той же ширины линии электропередачи.

Жилые дома и малые предприятия обычно снабжаются одной фазой, взятой из одной из трех фаз коммунального обслуживания. Индивидуальные клиенты распределяются по трем фазам, чтобы сбалансировать нагрузки. Однофазные нагрузки, такие как освещение, могут быть подключены от фазы под напряжением к нейтрали цепи, что позволяет сбалансировать нагрузку в большом здании по трем фазам питания.Сдвиг фаз линейных напряжений составляет 120 градусов; напряжение между любыми двумя проводами под напряжением всегда в 3 раза больше между проводом под напряжением и нулевым проводом. См. Статью Системы электроснабжения для получения списка однофазных распределительных напряжений по всему миру; трехфазное линейное напряжение будет в 3 раза больше этих значений.

В Северной Америке в многоквартирных домах может быть распределено напряжение 120 В (линия на нейтраль) и 208 В (линия на линию). Основные однофазные приборы, такие как духовки или плиты для приготовления пищи, предназначенные для системы с разделением фаз на 240 В, обычно используемой в односемейных домах, могут не работать должным образом при подключении к 208 В; нагревательные приборы будут развивать только 3/4 своей номинальной мощности, а электродвигатели не будут правильно работать при подаче напряжения на 13% ниже.

Чередование фаз и фазовый угол — нарушение напряжения

Чередование фаз и фазовый угол — нарушение напряжения

Чередование фаз или последовательность фаз — это концепция, которая не совсем понятна и неправильно применяется во многих установках. Давайте рассмотрим, что такое «чередование фаз» в трехфазных электрических системах. Вот некоторые ключевые моменты, на которые следует обратить внимание:

Чередование фаз / чередование фаз важно в следующих приложениях

  1. Для трехфазных двигателей, напрямую подключенных к источнику переменного тока.

  2. Для трехфазных двигателей, которые напрямую подключены к источнику переменного тока через устройство плавного пуска.

  3. Некоторые типы старых электромеханических реле защиты

  4. Некоторые старые электромеханические счетчики мощности.

  5. Параллельное подключение трехфазного источника переменного тока к трехфазному генератору.

  6. Подключение одного источника переменного тока №1 к другому источнику переменного тока №2 — аналогично параллельному подключению двух трансформаторов.

Чередование фаз / чередование фаз не важно в следующих приложениях

  1. Где 3-фазный двигатель питается от частотно-регулируемого привода (VFD).В этом случае секция входа

    VFD не заботится о чередовании фаз. Последовательность векторов на выходе привода может быть изменена с помощью настроек программы на VFD и обычно выбирается как последовательность по часовой стрелке или последовательность против часовой стрелки.
  2. Подключение к трансформатору.

  3. Подключение к любым типам нагрузок выпрямительного типа.

  4. Новые электронные твердотельные реле.Эти реле могут быть запрограммированы на последовательность A-B-C или A-C-B.

  5. Однофазные двигатели.

Что такое последовательность фаз?

Три фазы источника переменного тока обычно обозначаются как A-B-C, U-V-W, a-b-c, R-S-T или просто 1-2-3 с использованием разных стран и географических регионов. Независимо от обозначения, чередование фаз или последовательность фаз указывают последовательность, при которой каждая фаза достигает своего пикового напряжения.Чтобы мы правильно поняли это, нужно помнить, что ВСЕ ТРЕХФАЗНЫЕ ВЕКТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ВРАЩАЮТСЯ ПРОТИВ ЧАСОВОЙ СТРЕЛКИ с частотой системы. Векторная фазовая диаграмма, которую мы видим в учебниках, представляет то, что можно было бы увидеть при свете, который включается и выключается на системной частоте. Это означает, что каждые 16,6 мс (для системы с частотой 60 Гц) вектор будет вращаться и возвращаться в исходное положение и, следовательно, для наблюдателя будет казаться статичным.

Последовательность фаз, а не чередование фаз — это термин, определенный в словаре IEEE (IEEE 100-1984).Однако оба термина широко используются с годами.

Почему следует выбирать другую последовательность фаз, кроме A-B-C?

Следует отметить, что конкретная последовательность фаз — это всего лишь обозначение названия, которое было установлено на раннем этапе истории электроэнергетической компании, и становится трудно изменить после многих лет эксплуатации. Некоторые электроэнергетические компании работают с последовательностью A-B-C, а другие — с последовательностью A-C-B. Некоторые компании используют одну последовательность фаз при одном напряжении, а другую — при другом.Чтобы проиллюстрировать, как может возникать различная последовательность фаз, давайте посмотрим на следующую картинку:

Предположим, два источника, это могут быть две электроэнергетические компании или генераторы, один называется источником 1, а другой — источником 2. Вначале инженеры источников 1 и 2 решили назвать три фазы, как показано на рисунке ниже.

Как вы думаете, соединение этих двух источников будет проблемой?

Чтобы понять, почему возникают проблемы при попытке соединить эти две системы, мы должны иметь некоторый опыт в конструкции распределительного устройства.Распределительные устройства / распределительные щиты / щитовые устройства сконструированы с соблюдением согласованных фазовых соотношений. Такие стандарты, как IEEE C37.20.2, IEEE C37.20.2, IEEE C37.20.3, требуют, чтобы проводники шины располагались 1-2-3 ИЛИ A-B-C слева направо, сверху вниз, спереди назад.

При попытке соединить несовместимую последовательность фаз (между разными источниками) с распределительным устройством, которое всегда имеет согласованный набор фазовой маркировки, мы видим, что необходимо изменить как минимум два подводящих провода источника, последовательность которых отличается от последовательности A-B-C.

Чтобы проиллюстрировать последствия соединения системы с последовательностью A-B-C с другой системой с последовательностью A-C-B, моделирование может быть выполнено с использованием идеальных источников. Результаты моделирования приведены ниже. Как можно заметить, между двумя источниками протекает ток короткого замыкания, который обычно приводит к срабатыванию защитных устройств для соответствующих источников и / или повреждению оборудования.

В этом случае между двумя источниками протекает ток более 700 А.Обратите внимание, что ток полностью протекает в фазных цепях, и нейтральный ток не течет.

Фазовый угол

Другая ситуация, которая обычно возникает, когда у нас есть два источника с одинаковой последовательностью фаз или чередованием фаз, но фазовые углы не совсем одинаковы. См. Рисунок ниже, чтобы лучше понять это. Как можно заметить, оба источника имеют вращение на ABC (помните, что векторы всегда вращаются против часовой стрелки), но угол одного источника не точно равен 0, 120, 240 градусам, как можно было бы ожидать.Это может быть вызвано множеством причин, в том числе:

  • Напряжение сетевого источника может не иметь идеального сдвига фазового угла.

  • Могут быть трансформаторы, расположенные выше по потоку, которые могут вызывать некоторую разницу фазового угла из-за конструкции трансформатора. Помните, что трансформаторы звезда-звезда в идеале не должны создавать разницы фаз между первичной и вторичной обмотками.

  • Если один источник имеет трансформатор треугольник-звезда перед входом, это вызовет разность фазового угла в 30 градусов по сравнению с источником, у которого нет переднего трансформатора.

Обычно возникает вопрос, могу ли я соединить две системы или нет. При соединении двух систем с немного разными фазовыми углами будет чистый нейтральный ток, который будет течь по земле / нейтрали, соединяющей два источника. Это показано в моделировании ниже. Можно видеть, что два источника имеют одинаковую последовательность фаз, но источник 1 имеет угол 0,120,240 градусов, тогда как источник 2 имеет фазовый угол 1,122,239 градусов.

Соединение двух источников с немного разными фазовыми углами приведет к циркуляции тока нейтрали / земли между двумя источниками.

Применение, в котором важны как последовательность фаз, так и угол фаз — параллельное соединение двух трансформаторов на подстанции низкого напряжения.

Часто бывает необходимо замкнуть выключатель и подключить два трансформатора среднего напряжения параллельно для удовлетворения требований нагрузки или некоторых других требований. Чтобы убедиться, что все работает так, как задумано, необходимо выполнить две вещи (в указанном порядке), относящиеся к последовательности фаз.

  1. Проверка последовательности фаз : Используя измеритель последовательности фаз, убедитесь, что два источника имеют одинаковую последовательность фаз, либо оба имеют последовательность ABC, либо оба имеют последовательность ACB.
  2. Проверка фазового угла : Измерьте разность потенциалов между соответствующими фазами, которые будут параллельны. Величина разности потенциалов между соответствующими фазами будет указывать на разность углов фаз между двумя источниками. В идеале не должно существовать разницы потенциалов между, скажем, фазой A источника 1 и фазой A источника B, если оба источника имеют фазы, разнесенные точно на 0, 120, 240 градусов. Небольшая разница фазового угла обычно допустима, и это приведет только к циркуляции тока заземления между трансформаторами.Этот тест также можно выполнить с помощью осциллографа. Если замечена большая разность фазовых углов, перед параллельным подключением двух трансформаторов необходимо выполнить дополнительные работы.

Возможные последствия невыполнения проверки чередования фаз при подключении устройств:
  • Двигатели могут вращаться в противоположном направлении и, в зависимости от ведомой нагрузки, могут повредить ведомую нагрузку.

  • Электромеханические реле могут мешать срабатыванию или, что еще хуже, вообще не работать.

  • Электромеханические измерители мощности могут давать ошибочные показания.

  • Опасный ток короткого замыкания может протекать при соединении источников с различным чередованием фаз / очередностью.

Возможные последствия невыполнения проверки фазового угла при подключении устройств:
  • Циркулирующий фазный ток между двумя источниками может привести к перегреву трансформаторов.

  • Циркулирующие токи заземления между двумя источниками.

  • Циркулирующие токи заземления, вызывающие ложное срабатывание реле замыкания на землю.

чередований фаз для временного питания

Непреднамеренные изменения последовательности фаз могут иметь множество последствий. Оборудование, предназначенное только для определенного направления вращения, может быть повреждено. Например, системы смазки в холодильных установках или компрессорах HVAC могут быть эффективны только тогда, когда вращающиеся части их масляных насосов движутся в заданном направлении.Работа этого оборудования в неправильном направлении может привести к неправильной работе, недостаточной смазке и выходу оборудования из строя.

Результаты могут быть еще более впечатляющими, если переключение нагрузки происходит между двумя активными источниками питания, один из которых подключен вне очереди. Это может привести к приложению мгновенного обратного тока к работающим двигателям. Возникающие в результате высокие токи могут привести к срабатыванию устройств защиты от перегрузки по току, а возникающие механические нагрузки могут повредить механическое оборудование. По этим причинам необходимо убедиться, что источники питания и системы распределения электроэнергии подключены в правильной последовательности фаз.

В случае потери одной фазы ( однофазный, ) ток на двух оставшихся фазах увеличится, что может привести к повреждению двигателей. Реле чередования фаз могут обнаруживать такие состояния и отправлять сигналы, которые могут использоваться для их оповещения.

Правильное подключение временных и переносных генераторных установок

Чтобы обеспечить правильное чередование фаз, производители проектируют соединительные панели с несколькими функциями. Покупатели могут заказать соединительные панели, подключенные к последовательности фаз, используемой в конкретном приложении, возможно, когда коммунальное предприятие использует последовательность, отличную от ABC .

Что касается последовательности фаз, статья 700.3 (F) (3) Национального электротехнического кодекса ® гласит: Точка подключения переносного или временного альтернативного источника должна быть помечена с указанием чередования фаз и требований к соединению системы. Следовательно, разъемы обычно имеют цветовую кодировку или другую маркировку, чтобы показать правильное расположение соединений для приложения. При подключении устройств по схеме с цветовой кодировкой или маркировкой правильно расположены фазный, нейтральный и заземляющий проводники.

Производители могут также предложить мониторы последовательности фаз, которые обеспечивают визуальную и звуковую индикацию несоответствия фаз. Это позволяет персоналу оценивать и исправлять соединения перед переключением нагрузок между источниками питания.

Следует отметить, что заземление и нейтраль всегда должны выполняться до подключения фазных проводов. Точно так же нельзя ни подключать, ни отключать соединения под напряжением.

ECE 449 — Лаборатория 3: Измерение чередования фаз

Цели

Чтобы понять последовательность фаз трехфазного источника питания и изучить методы измерения последовательности фаз данного источника питания.

Prelab

Прочтите эксперимент. Проанализируйте схему на рисунке 6 для емкости 50 мкФ и нескольких значений R (R = | X c |, R = | X c | / 2 и R = 2 | X c |), чтобы определите, что дает вам наибольшую разницу в величине Vbn на рисунке для двух различных фазовых последовательностей, abc и acb. Вы будете использовать значения R (R = | X c |, R = | X c | / 2 и R = 2 | X c |) и C = 50 мкФ на рис.6 метода 3.

Оборудование

  1. Блок определения последовательности фаз (в лаборатории)
  2. 3-фазный Variac (в лаборатории)
  3. Блок конденсаторов
  4. Тележка с резистивной нагрузкой или переменный резистор / реостат
  5. Коаксиальный кабель (от BNC к BNC — выписка на складе (SR))
  6. Силовой лабораторный бокс с кабелями и измерителем Fluke (SR)

Фон:

При наличии трехфазного источника напряжения на трех проводах , , , и, , .Если форма волны напряжения провода a имеет номер 1, как показано на рис. 1, какая форма волны представляет напряжение провода b ? Если эта форма волны имеет номер 2 на рис. 1, то последовательность напряжения равна abc . Это вращение по часовой стрелке или прямая последовательность с формой волны 1, нашим «эталонным» источником напряжения для фазового угла (0o), тогда форма волны 2 будет иметь фазовый угол -120o (запаздывание 120o или опережение 240o), а форма волны 3 — угол — 240o (или 120o вперед).Если, с другой стороны, у нас есть представление на рис. 2, то последовательность будет acb с вращением против часовой стрелки или обратной последовательностью. Теперь форма сигнала 2 будет опережением 120o впереди 1 вместо запаздывания, а 3 будет еще на 120o впереди 2. Вы изучите несколько способов определения последовательности фаз.


Рис.1 Трехфазные осциллограммы с последовательностью 123, источник (1).

Рис.2 Трехфазные осциллограммы с последовательностью 321, источник (2).

Направление вращения многофазных асинхронных и синхронных двигателей зависит от чередования фаз приложенных напряжений. Кроме того, два ваттметра в методе двух ваттметров для измерения трехфазной мощности меняют свои показания при изменении чередования фаз, даже если система сбалансирована. На величину различных токов и компонентных напряжений в сбалансированных системах не влияет изменение чередования фаз.

Если в системе несимметричный фазовая последовательность приложенных напряжений обратная, определенные токи ответвления изменяются по величине, а также по фазе, хотя общие генерируемые ватты и переменные остаются неизменными.

На практике желательно, а иногда и необходимо знать последовательность фаз в трехфазной энергосистеме. Например, при параллельном подключении двух трехфазных трансформаторов неправильная последовательность может привести к катастрофическим последствиям.Последовательность фаз также определяет направление вращения асинхронных двигателей.

Есть много возможных способов определения последовательности. Для определения последовательности фаз можно использовать ваттметр. Можно подключить 3-фазную индуктивную нагрузку и использовать ваттметр так, чтобы I a проходил через токовую катушку ваттметра, тогда показания ваттметра будут пропорциональны либо cos (30 + phi), либо cos ( 30 — фи) в зависимости от того, подано ли на катушку напряжения V12 или V13.Другие методы, обсуждаемые ниже, зависят от явлений несбалансированной многофазной цепи.

Метод 1

Один из методов определения последовательности фаз основан на направлении вращения асинхронных двигателей. Это называется Вращающийся тип . Трехфазный источник питания подключен к тому же количеству катушек, создающих вращающееся магнитное поле, и это вращающееся магнитное поле создает вихревую ЭДС во вращающемся алюминиевом диске.

Эта вихревая ЭДС создает вихревой ток на алюминиевом диске, из-за взаимодействия вихревых токов с вращающимся магнитным полем создается крутящий момент, который заставляет алюминиевый диск вращаться. Вращение диска по часовой стрелке указывает последовательность как a b c , а вращение диска против часовой стрелки указывает на изменение последовательности фаз ( a c b ).

В другом методе используется осциллограф, как в схеме на рис. 3.

Блок определения последовательности фаз
Рис. 3. Использование осциллографа для определения последовательности фаз n-фазного источника.

Метод 2

Как правило, любой несбалансированный набор импедансов нагрузки может использоваться в качестве устройства проверки последовательности фаз напряжения. Эффекты, вызываемые изменением последовательности фаз, могут быть определены теоретически, и когда отмечается эффект, свойственный одной последовательности, этот эффект можно использовать для обозначения последовательности фаз системы.

Распространенным типом схемы для проверки последовательности фаз в трехфазных системах является несимметричная схема схемы, показанная ниже


Рис. 4. Схема определения чередования фаз с использованием 2 ламп и индуктора.

Если лампа a ярче, чем лампа b, последовательность фаз линейных напряжений равна ab, bc, ca. Если лампа b ярче, чем лампа a, чередование фаз ab, ca, bc.

Схема на рис.5 (взято из Интернета, но источник больше не существует) использует конденсатор вместо катушки индуктивности, показанной на рис. 4.

Рис. 5. Электрическая цепь и векторная диаграмма для определения чередования фаз на проводах источника, помеченных 123.

Если лампа S ярче, чем лампа T , последовательность фаз фазных напряжений будет RST . Если лампа T ярче, чем лампа S , последовательность фаз будет RTS .

Метод 3

Еще одно устройство проверки последовательности напряжения может быть выполнено с использованием схем, показанных на рис. 5. Ток, измеряемый вольтметром, должен быть незначительным по сравнению с током через X и R.


Цепь RL


Цепь RC


Рис. 6. Цепи RL и RC для определения фаза
последовательность.

Процедура

Вы должны выполнить измерения по каждому из трех методов, описанных выше, чтобы определить последовательность фаз и позволить проверить результат расчетами. Обычно вам нужно знать все напряжения и токи в каждой из ветвей схемы для методов 2 и 3.

Метод 1

Проверьте последовательность фаз на своем стенде, используя схему на рис. 3.

  1. Подключите три фазы и нейтраль от Variac к детектору последовательности фаз.
  2. Подключите выход детектора последовательности фаз (BNC) к осциллографу.
  3. Установите осциллограф на срабатывание по линии переменного тока.
  4. Отрегулируйте Variac на 20 В LN .
  5. Вы должны увидеть на осциллографе форму сигнала, подобную рис. 3, установив потенциометры на разные уровни.
  6. Сохраните форму сигнала для этой последовательности фаз и для других возможностей, поменяв местами любые два провода за раз.Обязательно отключайте питание каждый раз, когда меняете местами провода.

Метод 2

  1. Настройте схему, подобную показанной на рис. 5, для определения полного сопротивления каждой части схемы. (Обратите внимание, что сопротивление лампы, измеренное омметром, значительно отличается от сопротивления во время работы. Это связано с изменением удельного сопротивления в зависимости от температуры.) Помните, что вам придется измерять и записывать напряжения и токи через три элемента нагрузки (лампы и реактивный элемент) на следующих этапах для использования в расчетах.
  2. Подайте 208 В LL от 3-фазного вариатора к вашей цепи без конденсатора. Какая лампа самая яркая?
  3. Подайте на схему 5 различных значений емкости. Запишите и измерьте напряжения и токи на элементах на каждом этапе. Отключите питание цепи.
  4. Поменяйте местами любые два провода питания вашей цепи. Подайте питание и повторите шаг (3).

Метод 3

  1. Организуйте установку схем, показанных на Рисунке 6, с конденсатором.
  2. Подключите цепь, используя R = | Xc |.
  3. Подайте напряжение 208 VLL от 3-фазного вариатора к вашей цепи.
  4. Запишите и измерьте V и , V bn , V cn , I ac , а также мощности (S, Q и P), протекающие в вашей цепи между клеммами A-n и C-n .
  5. Отключить питание и поменять местами фазы A и C . Измерьте V и , V bn , V cn , I ac и мощности (S, Q и P) для этой последовательности фаз на клеммах A-n и C-n .
  6. Повторите шаги с 3 по 5 с новыми значениями R = | Xc | / 2 и R = 2 | Xc | в схеме на Рисунке 6.

Анализ

  1. Предположим, что обе лампы имеют сопротивление, равное среднему значению их рабочего сопротивления в цепи. Выполните следующее для схемы на рис. 4 или на рис. 5. Вызовите ток, поступающий на клеммы ABC (по направлению к C (или L) и лампам) IA, IB, IC. Напишите KVL, чтобы получить три уравнения для напряжений: VAB, VBC и VCA в терминах трех токов.Поскольку эти напряжения известны и считаются сбалансированными, у вас есть три уравнения с тремя неизвестными. Используя KCL в узле, помеченном n, можно легко уменьшить количество неизвестных до двух и использовать только два уравнения KVL. 2; 1];

    Z = [-j / Xc -Rs 0; j / Xc 0 Rt; 0 Rs –Rt];

    Функция [Ir, Is, It] = последовательность (a, Xc, Rs, Rt)

  2. Цепи, показанные на рисунке 6, решить значительно проще.После определения последовательности фаз вы можете записать VA, VB и VC. Затем рассчитайте VAC и IAC. Исходя из этого, вы можете рассчитать напряжение в узле с меткой n и, следовательно, Vbn для каждой из двух возможных последовательностей фаз.

Отчет

Ваш отчет должен включать:

  1. Объяснение того, как работает метод 1.
  2. Показать и указать последовательность фаз сохраненных сигналов
  3. Объясните, как работает схема на рисунке 3 и как она позволяет определять последовательность фаз.
  4. Фазорные диаграммы для двух схем, которые вы использовали (метод 2 и 3), по крайней мере, для одной последовательности.
  5. Почему нельзя определить последовательность фаз в методе 2 без конденсатора?
  6. Рассчитанные вами значения мощности, рассеиваемой каждой лампочкой в ​​цепи, используемой для метода 2 для одной из последовательностей фаз.
  7. Ожидаемое значение В млрд для вашей схемы на рисунке 6 для каждой из последовательностей фаз, а также потребляемой мощности и VARS.
  8. Как соотносятся поток мощности и VARS для двух последовательностей фаз для схемы на рисунке 6? Объясните свое наблюдение о потоке мощности и VARS.
  9. В дополнение к этому анализу вы должны включить обычные элементы, аннотацию, процедуру, данные, анализ и выводы.

Библиография

1- http://www.ibiblio.org/kuphaldt/electricCircuits/AC/AC_10.html под лицензией Design Science License.

Трехфазная система

— обзор

2 Многоуровневые модели: общие разработки

Рассмотрим трехфазную систему, схематически показанную на рис.1, на котором межфазные поверхности между фазами сложны и могут изменяться во времени. Пусть характерные масштабы длины фаз, называемых α- β- и γ-фазами соответственно, существенно отличаются друг от друга. Тогда по отношению к фазам α и β -фаза γ считается непрерывной, а β-фаза называется дисперсной, но, в свою очередь, по отношению к β- и γ-фазам, β-фаза является непрерывной, а γ-фаза считается дисперсной.Пусть ψ будет скалярной величиной, которая в фазах обозначается ψ α , ψ β и ψ γ . Изменение ψ внутри фаз описывается уравнениями баланса

Рисунок 1. Трехфазная система с трехуровневой пространственной иерархией

(1) ρi∂ψi∂t + ∇∘ (ji) = πi, i = α, β, γ

, где j i — плотность потока, а π i — объемная плотность источника ψ .Транспорт через границы раздела αβ, — и βγ — описывается граничными условиями

(2) nij∘ (ji − ρiψiwij) + nij∘ (ji − ρjψjwij) = σij, i, j = α, βandi , j = β, γ

, где W ij — скорость ij -интерфейса, σ ij обозначает поверхностную плотность источника в количестве ψ на ij . -интерфейс, а n nJ — нормальный единичный вектор к интерфейсу ij .

Предположим, что можно определить такие объемы пространственного усреднения

(3) Vα = constantLα3 и Vβ = constantLβ3.

для фаз α — и β , связанных с координатами x α и x β , что условия

(4) λα≪Lα≪∧α и λβ≪ Lβ≪∧β

(5) β∞λαи∧λ∞λβ

удовлетворены. Затем, следуя процедуре, представленной Lakatos (2001) для двухуровневой модели, молекулярная (одноуровневая) математическая модель системы может быть преобразована в трехуровневую с помощью модифицированной техники объемного усреднения.В этом случае среднее фазовое 〈..〉 α интенсивного количества ψ в α -фазе определяется обычным образом (Whitaker, 1967, Slattery, 1967, Gray, 1975)

( 6) 〈ψα〉 α (xα, t) = 1Vα∫VααψαdV

, где V α = V αα + V βα , V αα и Vp βα — частичные объемы α- и β -фаз в V α , соответственно.Среднее по фазе 〈..〉 α количества ψ в фазе β принимает вид

(7) 〈ψβ〉 α (xα, t) = ∫0vβmax 〈ψβ〉 pnβ (Vβ, xα , t) VβdVβ

, где 〈.〉 P обозначает среднее значение ψ A по β-фазовому элементу (частице):

(8) 〈ψβ〉 p = 1Vβ∫VβψβdV⋅

В уравнении (7 ) функция nβ: R0 + × R3 × R0 + → R0 + называется функцией плотности заселенности β-частиц, которая в данном случае определяется следующим образом: — такая функция, что равенство

(9 ) ∫0Vβmaxg (Vβ) nβ (Vβ, t, xα) dVβ = 1K∑k = 1Kg (Vβk)

выполняется для каждой непрерывной и ограниченной функции g (.), где K — количество β-частиц. С помощью этой функции V α n β (V β , t, x α ) dV β выражает количество частиц, имеющих объем ( V β , V β + dV β ) в момент времени t в объеме усреднения V α , связанном с координатой x α . Пространственное усреднение 〈..〉 β p относительно β- и γ- фаз.

Применяя теперь, в свою очередь, операторы усреднения 〈..〉 α и 〈..〉 β к уравнениям (1) — (2), и учитывая, что в силу соотношений (3) — (5),

(10) 〈〈 ..〉 α〉 β = 〈..〉 α

, а также соответствующие теоремы об усреднении объема и общие теоремы переноса, мы получаем следующую иерархию уравнений модели. Движение ψ в фазе α , т.е.е. на a-уровне описывается уравнением

(11) 〈ρα〉 α∂ 〈ψα〉 α∂t + 〈ρα〉 α∇∘ 〈jα〉 α− 〈πα〉 α = −∫0vβmax 〈ψβ〉 pdVβdtnβdVβ + + ∫0Vβmaxnβ∫Aβ (Vβ) 〈jβ〉 β∘nβdAdVβ − ∫0Vβmaxnβ∫Aβ (Vβ) 〈σαβ〉 βnβ∘dAdVβ

, где члены левой части уравнения (11) описывают изменение величины ψ в фазе α- , в то время как члены в правой части описывают изменения I ψ из-за изменения объема β-частиц, перенос ψ через αβ -интерфейс и образование ψ с помощью плотности поверхностного источника σ αβ соответственно.Здесь функция плотности населения определяется уравнением баланса населения

(12) ∂nβ∂t + ∇∘ (〈vβ〉 pnβ) + ∂∂Vβ (dVβdtnβ) = 〈πβ〉 pnβ

, описывающим поведение β -частицы, представленные на уровне α в виде точечных стоков, погруженных и движущихся в α-фазе. Аналогично, уравнения на β-уровне:

(13) 〈ρβ〉 β∂ 〈ψβ〉 ∂t + 〈ρβ〉 β∇∘ 〈jβ〉 β− 〈πβ〉 β = −∫0Vγmax 〈ψγ〉 PdVγdtnγdVγ ++ ∫ 0Vγmaxnγ∫Aγ (Vγ) jγ∘nγdAdVγ − ∫0Vγmaxnγ∫Aγ (Vγ) σβγnγ∘dAdVγ

и

(14) ∂nγ∂t + ∇∘ (〈vγ〉 Pnγ) + ∂∂Vγ (dV) 〉 Pnγ.

Наконец, уравнение на уровне γ

(15) ργ∂ψγ∂t + ∇∘ (vγργψγ + qγ) = πγ

описывает изменение количества ψ внутри γ -частиц. Здесь q γ обозначает неконвективную составляющую плотности потока, которая может иметь сложную природу в зависимости от структуры частиц. Уравнения (11) — (15) дополняются соответствующими граничными и начальными условиями. Граничные условия для уравнений (13) — (14) описывают связь системы с окружающей средой, в то время как граничные условия для уравнения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.