Межфазное напряжение в трехфазной цепи: Линейное и фазное напряжения — различия, соотношение и пояснения — Мир Антенн

Содержание

Трехфазный ток понятие. Фазное и линейное напряжение

Получение трехфазного тока. Многофазной системой называют систему переменного тока, состоящую из нескольких цепей, в которых э.д.с. источников энергии имеют одинаковую частоту, но сдвинуты между собой по фазе. Однофазную цепь в такой системе называют фазой. Каждая э.д.с. может действовать в своей самостоятельной цепи и не быть связана с другими э.д.с. В этом случае электрическую систему называют несвязанной. Широкое применение на практике получили связанные многофазные системы, у которых отдельные фазы электрически соединены между собой.

По сравнению с однофазным многофазный ток имеет ряд преимуществ. Для передачи одной и той же мощности требуется меньшее сечение проводов. В работе двигателей и приборов переменного тока используется вращающееся магнитное поле, создаваемое неподвижными катушками или обмотками.

Рис. 1

Из всех систем многофазного тока широкое распространение на практике получил трехфазный ток.

Цолучание трехфазного тока можно пояснить следующим образом. Если в однородном магнитном поле (рис. 1) поместить три витка, расположенных под углом 120° один к другому, и вращать их с постоянной угловой скоростью, в витках будут индуктироваться э.д.с., которые также будут сдвинуты по фазе на 120° . В промышленности для получения трехфазного тока на статоре генератора переменного тока делают три обмотки, сдвинутые одна относительно другой на 120° . Такие обмотки называют фазами генератора.

Рис. 2

Соединения звездой. Соединив фазные обмотки генератора или потребителя таким образом, чтобы концы обмоток были замкнуты в одну общую точку, а начала обмоток подключив к линейным проводам, получим соединение, называемое звездой (рис. 2). Таким образом, мы видим, что при образовании из трех однофазных систем переменного тока трехфазной системы, соединенной в звезду, вместо шести проводов требуются только четыре. Условно соединение звездой обозначается знаком

Y .

Точки, в которых соединены концы фазных обмоток, называют нулевыми, а провод, соединяющий их, — нулевым или нейтральным. Три провода, соединяющих свободные концы фаз генератора с концами фаз потребителя, называют линейными.

При равномерно нагруженной трехфазной симметричной системе нулевой провод не нужен; вся мощность может передаваться по трем проводам. Однако при включении в электрическую цепь однофазных потребителей нельзя достигнуть равномерной загрузки фаз. Поэтому в таких случаях нулевой провод необходим, хотя сечение его равняется половине сечения линейного провода.

Рис. 3

При таком соединении конец первой фазы соединяется с началом второй, конец второй — с началом третьей, а конец третьей — с началом первой фазы, а к точкам соединения фаз подключаются линейные провода (рис. 3). Соединение треугольником условно обозначают знаком

Δ .

При соединении треугольником фазы генератора образуют замкнутый контур с небольшим сопротивлением. При неправильном соединении обмоток э.д.с. может увеличиться вдвое. При малом сопротивлении контура может установиться режим, близкий к короткому замыканию.

При соединении треугольником каждая фазная обмотка создает линейное напряжение. Фазное напряжение в данном случае равно линейному. Соединение треугольником применяют для осветительной и силовой нагрузок.

В двигателях трехфазного тока обычно выводят все шесть концов трех обмоток, которые по желанию можно соединить звездой или треугольником.

В этой краткой статье, не вдаваясь в историю сетей переменного тока, разберемся в соотношениях между фазными и линейными напряжениями. Ответим на вопросы о том, что такое фазное напряжение и что такое линейное напряжение, как они соотносятся между собой и почему эти соотношения именно таковы.

Ни для кого не секрет, что сегодня электроэнергия от генерирующих электростанций подается к потребителям по высоковольтным линиям электропередач с частотой 50 Гц. На трансформаторных подстанциях высокое синусоидальное напряжение понижается, и распределяется по потребителям на уровне 220 или 380 вольт. Где-то сеть однофазная, где-то трехфазная, однако давайте разбираться.

Действующее значение и амплитудное значение напряжения

Прежде всего отметим, что когда говорят 220 или 380 вольт, то имеют ввиду действующие значения напряжений, выражаясь математическим языком — среднеквадратичные значения напряжений . Что это значит?

Это значит, что на сомом деле амплитуда Um (максимум) синусоидального напряжения, фазного Umф или линейного Umл, всегда больше этого действующего значения. Для синусоидального напряжения его амплитуда больше действующего значения в корень из 2 раз, то есть в 1,414 раза.

Так что для фазного напряжения в 220 вольт амплитуда равна 310 вольт, а для линейного напряжения в 380 вольт амплитуда окажется равной 537 вольт. А если учесть, что напряжение в сети никогда не бывает стабильным, то эти значения могут быть как ниже, так и выше. Данное обстоятельство всегда следует учитывать, например выбирая конденсаторы для трехфазного асинхронного электродвигателя.

Фазное сетевой напряжение

Обмотки генератора соединены по схеме «звезда», и объединены концами X, Y и Z в одной точке (в центре звезды), которая называется нейтралью или нулевой точкой генератора. Это четырехпроводная трехфазная схема. К выводам обмоток A, B и C присоединяются линейные провода L1, L2 и L3, а к нулевой точке — нейтральный провод N.

Напряжения между выводом A и нулевой точкой, B и нулевой точкой, С и нулевой точкой, — называются фазными напряжениями, их обозначают Ua, Ub и Uc, ну а поскольку сеть симметрична, то можно просто написать Uф — фазное напряжение.

В трехфазных сетях переменного тока большинства стран стандартное фазное напряжение равно приблизительно 220 вольт — напряжение между фазным проводом и нейтральной точкой, которая обычно заземляется, и ее потенциал принимается равным нулю, потому она и называется еще нулевой точкой .

Линейное напряжение трехфазной сети

Напряжения между выводом A и выводом B, между выводом B и выводом C, между выводом C и выводом A, — называются линейными напряжениями, то есть это напряжения между линейными проводниками трехфазной сети.

Их обозначают Uab, Ubc, Uca, или можно просто написать Uл.

Стандартное линейное напряжение в большинстве стран равно приблизительно 380 вольт. Легко заметить в данном случае, что 380 больше 220 в 1,727 раза, и, пренебрегая потерями, ясно, что это квадратный корень из 3, то есть 1,732. Безусловно, напряжение в сети все время в ту или другую сторону колеблется в зависимости от текущей загруженности сети, но соотношение между линейными и фазными напряжениями именно таково.

В электротехнике часто применяют векторный метод изображения . Метод основан на положении, что при вращении некоторого вектора U вокруг начала координат с постоянной угловой скоростью ω, его проекция на ось Y пропорциональна синусу ωt, то есть синусу угла ω между вектором U и осью Х, который в каждый момент времени определен.

График зависимости величины проекции от времени есть синусоида. И если амплитуда напряжения — это длина вектора U, то проекция, которая меняется со временем — это текущее значение напряжения, а синусоида U(ωt) отражает динамику напряжения.

Так вот, если теперь изобразить векторную диаграмму трехфазных напряжений, то получится, что между векторами трех фаз одинаковые углы по 120°, и тогда если длины векторов — это действующие значения фазных напряжений Uф, то чтобы найти линейные напряжения Uл, необходимо вычислить РАЗНОСТЬ любой пары векторов двух фазных напряжений. Например Ua – Ub.

Выполнив построение методом параллелограмма, увидим, что вектор Uл = Uа + (-Ub), и в результате Uл = 1,732Uф. Отсюда и получается, что если стандартные фазные напряжения равны 220 вольт, то соответствующие линейные будут равны 380 вольт.

Содержание:

Одним из вариантов систем многофазных электрических цепей является трехфазная цепь. В многофазных электрических цепях происходит действие синусоидальных электродвижущих сил с одинаковой частотой. Они отличаются друг от друга по фазе и создаются от общего источника энергии. В трехфазных цепях важными параметрами являются фазное и линейное напряжение, отличающиеся своими электрическими характеристиками.

Что такое фаза

Каждая часть многофазной системы, имеющая одинаковую характеристику тока, называется фазой. Поэтому определение фазы имеет двоякое значение в электротехнике. Во-первых, как величина, изменяющаяся синусоидально, а во-вторых, как отдельная часть в системе многофазных электрических цепей. Количество фаз определяет наименование цепей: двухфазные, шестифазные и т.д.

Самыми распространенными цепями в современной энергетике являются трехфазные. Они имеют ряд преимуществ перед другими видами цепей, как однофазными, так и многофазными. Они более экономичны при производстве и передаче электроэнергии. Трехфазное напряжение возникает в результате вращения магнита внутри катушки. С его помощью достаточно просто образуется вращающееся круговое , обеспечивающее работу асинхронных двигателей. Данное явление известно, как ЭДС или по-другому, электродвижущая сила индукции.

Вращающийся магнит называется ротором, а катушки, расположенные вокруг него, образуют статор. Переменное напряжение получается путем преобразования постоянного напряжения, когда прямая линия принимает синусоидальную конфигурацию с изменяющимися положительными и отрицательными значениями.

Изменение магнитного потока происходит за счет вращения ротора, что и приводит к образованию переменного напряжения. В статоре имеется три катушки, в каждой из которых присутствует собственная отдельная электрическая цепь. Каждая катушка сдвинута относительно друг друга на 120 градусов по окружности. Под действием вращающегося магнита во всех катушках возникает одинаковое переменное напряжение между фазами в трехфазной сети.

Трехфазные цепи дают возможность получать два эксплуатационных напряжения на одной установке — фазное и линейное.

Фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях

Фазное напряжение — возникает между началом и концом какой-либо фазы. По другому его еще определяют, как напряжение между одним из фазных проводов и нулевым проводом.

Линейное — определяется как межфазное или между фазное — возникающее между двумя проводами или одинаковыми выводами разных фаз.

Рассматривая фазные и линейные напряжения и токи, следует отметить, что показатель фазного напряжения составляет примерно 58% от параметров линейного. Таким образом, при нормальных условиях эксплуатации показатели линейных одинаковы и превышают фазные в 1,73 раза. То есть, если линейное напряжение 380, чему равно фазное можно определить с помощью этого коэффициента.

В трехфазной сети напряжение, как правило, оценивают по данным линейного напряжения. Для трехфазных линий, которые отходят от подстанции, устанавливается линейное напряжение номиналом 380 вольт. Это соответствует фазному в 220 вольт. В трехфазных четырех проводных сетях номинальное напряжение указывается с обозначением обеих величин — 380/220 В. Это означает, что в такую сеть подключаются как приборы с 380 вольт, так и однофазные — на 220 вольт.

Наибольшее распространение получила трехфазная система 380/220 вольт с заземленным нулевым проводом. Однофазные электроприборы на 220 вольт подключаются к линейному напряжению между любой парой фазных проводов. Трехфазные электроприборы подключаются к трем различным проводам фаз. В последнем случае не требуется использование нулевого провода, при этом повышает риск поражения током, когда нарушена изоляция.

Отличие линейного напряжения от фазного

Прежде чем рассматривать практическое значение этих параметров, необходимо точно знать, чем различаются между собой линейное и фазное напряжения. Определенное межфазное напряжение в трехфазной цепи может возникнуть либо между двумя фазами, либо между одной из фаз и нулевым проводом. Подобное взаимодействие становится возможным из-за использования в схеме четырехпроводной трехфазной цепи. Ее основными характеристиками являются напряжение и частота.

Напряжение, возникающее между двумя фазными проводниками, считается линейным, а между фазным и нулевым возникает фазное. Линейное напряжение используется для расчета токов и других параметров трехфазной цепи. К таким схемам возможно подключение не только трехфазных контактов, но и однофазных, например, различных бытовых приборов. Номинальное значение линейного напряжения составляет 380 В. Иногда оно изменяется под действием различных факторов, появляющихся в локальной сети. Таким образом, все основные различия между обоими видами напряжений заключаются в способах соединения обмоток.

Наибольшее распространение получило линейное напряжение, из-за безопасного использования и удобного распределения сетей. Для его замеров достаточно мультиметра, тогда как определение характеристик фазного напряжения требует использования вольтметров, датчиков тока и других специальных приборов.

Контроль и выравнивание данного параметра осуществляется с помощью . Этот прибор обеспечивает поддержание этого показателя на нормативном уровне, в том числе он нормализует и повышенное напряжение.

Использование линейного и фазного напряжения

Классическим примером использования линейного и фазного напряжения считаются соединения, используемые при запуске трехфазного генератора. В его конструкцию входят первичные и вторичные обмотки, которые могут соединяться звездой или треугольником.

Схема «треугольник» предполагает соединение конца первой фазы с началом второй. Кроме того, каждый фазный проводник соединяется с линейными проводами источника тока. В результате, происходит выравнивание токов, а фазное напряжение становится равным линейному. По такой же схеме подключаются электродвигатели и трансформаторы.

Другим вариантом является схема «звезда». В этом случае начала всех обмоток подключаются к одной сети при помощи перемычек. Таким образом, в обмотки будет поступать ток с характеристиками этой сети, а межфазное напряжение вступит во взаимодействие со всеми активными контактами.

Между двумя фазными проводами, иногда его упоминают как межфазное или междуфазное. Фазным считается напряжение между нулевым проводом и одним из фазных. В нормальных условиях эксплуатации линейные напряжения одинаковы и превосходят фазные в 1,73 раза.

Эксплуатационные напряжения трехфазной цепи

Трехфазные цепи обладают рядом преимуществ по сравнению с многофазными и однофазными, с их помощью можно легко получить вращательное круговое магнитное поле, которое обеспечивает работу асинхронных двигателей. Напряжение трехфазной цепи оценивают по ее линейному напряжению, для отходящих от подстанций линий его устанавливают 380 В, что соответствует фазному напряжению в 220 В. Для обозначения номинального напряжения трехфазной четырехпроводной сети используют обе величины — 380/220 В, подчеркивая этим, что к ней могут подключаться не только трехфазные устройства, рассчитанные на номинальное напряжение 380 В, но и однофазные — на 220 В.

Фазой называют часть многофазной системы, имеющую одинаковую характеристику тока. Вне зависимости от способа соединения фаз существуют три одинаковых по действующему значению напряжения трехфазной цепи. Они сдвинуты относительно друг друга по фазе на угол, составляющий 2π/3. У четырехпроводной цепи, помимо трех линейных напряжений, есть также три фазные.

Номинальные напряжения

Самыми распространенными номинальными напряжениями приемников переменного тока являются 220, 127 и 380 В. Напряжения 220 и 380 В чаще всего используются для питания промышленных устройств, а 127 и 220 В — для бытовых. Все они (127, 220 и 380 В) считаются номинальными напряжениями трехфазной сети. Их наличие в четырехпроводной сети дает возможность подключать однофазные приемники, которые рассчитаны на 220 и 127 В или 380 и 220 В.

Различия систем распределения электроэнергии

Наибольшее распространение получила трехфазная система 380/220 В с заземленной нейтралью, однако встречаются другие способы распределения электроэнергии. Например, в ряде населенных пунктов можно найти трехфазную систему с незаземленной изолированной нейтралью и линейным напряжением 220 В.

В данном случае нулевой провод не требуется, а вероятность поражения электрическим током при нарушении изоляции снижается за счет незаземленной нейтрали. Трехфазные приемники подключаются к трем фазным проводам, а однофазные — на линейное напряжение между любой парой фазных проводов.

Трехфазная нагрузка. Линейное напряжение

В каждой отрасли техники можно всегда найти своеобразное эхо давних времен, а именно названия, отражающие своего рода историю развития данного направления. И мало кто знает, что то или другое техническое понятие имеет длинный путь становления, привыкания, а в самом начале своего рождения знаменовало очередной, зачастую весьма значительный, шаг технического прогресса. Так, например, среди электрических терминов очень часто можно слышать выражения «трехфазное напряжение», «линейное напряжение», «постоянное» или «переменное напряжение» и множество других наименований со словом «напряжение».

Наибольшее распространение в электротехнике получили сети переменного напряжения синусоидальной формы. Максимальное значение напряжения при его колебании называется амплитудой Ua. Для такого напряжения применяют дополнительные единицы измерения — частота F и фаза ψ. Частота определяется количеством колебаний в единицу времени, а фаза — это временной сдвиг одинаковых точек колебания. Так уж сложилось исторически, что термином «фаза» стали называть и переменного напряжения, если она является частью системы из многих фаз — обычно трех. были очередным достижением электротехники и имеют так много достоинств, что пройти мимо просто невозможно. И самое главное из них — это возможность крайне просто, фактически без всяких усилий, получать вращающееся магнитное поле — основной принцип работы любого электродвигателя. В различают фазное и линейное напряжение, а ее особенность заключается в том, что каждая из фаз имеет сдвиг по отношению к остальным двум +/- 120 град. напряжения имеет выходные обмотки, в которых конструктивно задан сдвиг фаз. Каждая из обмоток имеет конец и начало: Н1-К1, Н2-К2, Н3-К3. В трехфазной системе возможны два варианта соединения фаз — «звезда» и «треугольник».

При соединении «звезда» все концы соединяются в одну точку — «вывод 0», а начала служат выводными концами для генератора и входными для запитанного им устройства. В такой системе линейное напряжение — это величина, измеренная между любой парой выходных концов Н1, Н2, Н3, и его обозначают Ulin. Есть и еще одна характеристика трехфазной сети — фазное напряжение. Его обозначают Uf и измеряют между точками «вывод 0» и любым из выходных концов К1, К2 и К3. Опуская подробности, следует отметить, что, исходя из векторной диаграммы для трехфазной сети, соотношения между этими напряжениями Ulin = Ѵ3 * Uf. При соединении «треугольник» концы обмоток соединяют по кольцу: К1-Н1-К2-Н2-К3-Н3-К1. Каждое соединение «конец — начало» является выводом, и при этом линейное напряжение не отличается от фазного, т.е. Ulin = Uf. Интересно сравнить между собой постоянное напряжение Udir и амплитуду переменного напряжения Ua, например, исходя из одинаковой энергии, выделяемой в нагрузке. Для этого случая Udir = Ѵ2 * Ua.

Вот так на протяжении десятилетий копились знания о сущности и природе электричества, и незаметно простое понятие «напряжение» обросло родственными терминами, расширяющими наши возможности в использовании природных явлений для нужд человека.

В электрических цепях бывают разные типы напряжения. Линейное напряжение можно наблюдать в трехфазной сети, где оно возникает между двумя фазовыми проводами. В большинстве случаев его уровень достигает 380 Вольт.

Отличие линейного от фазного напряжения

Если представить трехфазную цепь, то четко понятно, что в ней есть определенное напряжение между фазными контактами и фазным и нулевым проводом. Это происходит из-за того, что в этой схеме используется четырёхпроводная трехфазная цепь. Главные её характеристики – напряжение и частота. Напряжение, возникающее в цепи между двумя фазными проводами – это линейное, а то, что появляется между фазным и нулевым – фазным.

Примечательной особенностью линейного напряжения является то, что именно по нему рассчитываются токи и другие параметры трехфазной цепи. Кроме того, к такой схеме можно подключать не только стандартные трехфазные контакты, но и однофазные (это различные бытовые приборы, приемники). Номинальное равняется 380 вольт, при этом оно может изменяться в зависимости от скачков или других перемен в локальной сети.

Существует несколько вариантов такого соединения, скажем, система с нейтралью под заземлением является самой популярной. Она характеризуется тем, что подключение к ней производится по особой схеме :

Однофазные отводы подключаются к фазным проводам;
Трехфазные – к трехфазным, соответственно.

Линейное напряжение имеет очень широкое использование благодаря своей безопасности и удобства разветвления сети. Электрические приборы подключаются только к одному- фазному проводу, опасность представляет он один. Расчет системы очень прост, в нем руководствуются стандартными формулами из физики. При этом, чтобы измерить этот параметр сети, достаточно воспользоваться простым мультиметром, для того, чтобы замерить характеристики фазового подключения потребуется несколько специальных устройств (датчики тока, вольтметры и прочие).

Некоторые особенности сети:

При разводке такой проводки не требуется использовать профессиональные приборы- все измерения проводятся отвертками с индикаторами;
При соединении проводников нет необходимости подключать нулевой провод, т. к. благодаря свободной нейтрали, риск поражения током крайне мал;
Электротехника использует такую схему подключения для различных электродвигателей и других устройств, требующих высокую мощность для работы. Дело в том, что используя этот тип напряжения есть возможность повысить КПД на треть, что является весьма полезным свойством, в особенности, для асинхронного двигателя;
Схема используется как для переменного тока, так и для постоянного;
Нужно помнить, что однофазное соединение можно подключить к трехфазной сети, но не наоборот;
Но, у такой цепи есть и определенные недостатки. В линейном соединении проводников очень сложно обнаружить повреждения. Это способствует повышенной пожарной опасности.

Соответственно, основная разница между фазовым и линейным напряжением заключается в разности подсоединяемых проводов обмоток.

Для контроля и выравнивания этого параметра часто используется специальный прибор – линейный стабилизатор напряжения. Он позволяет поддерживать показатель на определённом уровне, при этом нормализуя повышенное. Еще одно его определение – импульсный стабилизатор. Устройство может подключаться к розетке, контактам электрических приборов и т. д.

Соединение

Линейное и фазное напряжение часто используется для запуска генератора. Рассмотрим, какие бывают соединения проводов на примере трехфазного генератора. Он состоит из первичных и вторичных обмоток. Их можно соединить звездой или треугольником.

Соединяя проводники в «треугольник» начало второй фазы соединяется с концом первой. Помимо этого, к каждому фазному проводнику подключаются линейные провода источника. Это выравнивает токи, исходя из чего, фазовое напряжение становится равным линейному. Аналогичная схема и для подключения трансформатора и двигателя.

Такое соединение также позволяет обеспечить нулевую электрическую движущую силу и постоянную частоту. Токи обмоток сдвигаются на 120 градусов, благодаря чему в общей схеме это соединение имеет вид трех отдельных токов, которые относительно друг друга сдвинуты на 2/3 периода. Это соотношение может изменяться в зависимости от типа подключаемого устройства и характеристик сети.

Аналогично можно подсоединить трехфазный асинхронный двигатель, стабилизатор или усилитель в сеть 220 вольт «звездой». Эта схема подразумевает подключение начала обмоток к сети. Тогда от входа начнет двигаться ток с характеристиками сети. Контакты выхода (концы обмоток), соединятся с началом при помощи специальных перемычек. Таким образом, межфазное напряжение будет протекать через все активные контакты.

В изолированной сети используются различные пусковые конденсаторы для запуска системы. Аналогично соединяются клеммы на обмотках. Это подключение часто используется для понижающих трансформаторов и различных двигателей, предусмотренных для работы в однофазной сети.

∑ Ik = 0;, которая говорит о том, что в любом узле цепи сила тока равна нулю.

И закон Ома:

I = U / R . Зная эти законы можно без проблем рассчитать любую характеристику определенного контакта или сети.

При разветвлении системы может понадобиться вычислить напряжение между фазовым проводом и нейтральным:

I L = I F – эти параметры могут изменяться в зависимости от подключения. Отсюда следует, что линейные параметры равняются фазовым.

Но, в определенных ситуациях, необходимо рассчитать, чем равно соотношение напряжения между фазовым и линейным проводниками.

Для этого используется формула: Uл=Uф∙√3, где:

Uл –линейное, Uф – фазовое. Формула справедлива только если I L = I F .

При включении в сеть дополнительных отводов, нужно отдельно вычислять фазовое напряжение каждого из подключений. Тогда вместо Uф подставляются данные этого конкретного отвода.

При работе с промышленными установками может потребоваться расчет реактивной трехфазной мощности. Он производится по формуле:

Q = Qа + Qb + Qс

Аналогичный вид имеет формула активной.

Электрические цепи трехфазного переменного тока

Трехфазный электрический ток

Трехфазная цепь представляет собой совокупность электрических цепей, в которых действуют три синусоидальные э.д.с. одинаковой частоты, отличающиеся по фазе одна от другой (φ = 120 о) и создаваемые общим источником энергии. Каждую из частей многофазной системы, характеризующуюся одинаковым током, принято называть фазой. Таким образом, слово фаза в электротехнике имеет два значения – угол φ и часть многофазной системы (отдельный фазный провод).

Основные преимущества трехфазной системы : возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля (это позволило создать электродвигатели переменного тока), экономичность и эффективность (мощность можно передать по трем фазным проводам без применения четвертого общего провода -нейтрали), а также возможность использования двух различных эксплуатационных напряжений в одной установке (фазного и линейного, которые обычно составляют 220 В и 380 В, соответственно).

История появления трехфазных электрических цепей связана с именем М.С. Доливо-Добровольского Петербургского ученого, который в 1886 г., доказав, что многофазные токи способны создавать вращающееся магнитное поле, предложил (запатентовал) конструкцию трехфазного электродвигателя.

Трехфазный ток является простейшей системой многофазных токов, способных создавать вращающееся магнитное поле. Этот принцип положен в основу работы трехфазных электродвигателей.

Предложив конструкцию электродвигателя переменного тока, М.С. Доливо-Добровольский разработал и все основные элементы трехфазной электрической цепи. Трехфазная цепь состоит из трехфазного генератора, трехфазной линии электропередач и трехфазных приемников.

В результате предложенной трехфазной системы электрического тока стало возможным эффективно преобразовывать электрический ток в механическую энергию.

Электрическую энергию трехфазного тока получают в синхронных трехфазных генераторах (рис. 27). Три обмотки 2 статора 1 смещены между собой в пространстве на угол 120°. Их начала обозначены буквами А , В , С , а концы – x , y , z . Ротор 3 выполнен в виде постоянного электромагнита, магнитное поле которого возбуждает постоянный ток I , протекающий по обмотке возбуждения 4. Ротор принудительно приводится во вращение от постороннего двигателя. При вращении магнитное поле ротора последовательно пересекает обмотки статора и индуктирует в них ЭДС, сдвинутые (но уже во времени) между собой на угол 120°.

Трехфазный синхронный генератор

Для симметричной системы ЭДС (рис. 28) справедливо

Волновая и векторная диаграммы симметричной системы ЭДС

На диаграмме изображена прямая последовательность чередования фаз (пересечение ротором обмоток в порядке А , В , С ). При смене направления вращения чередование фаз меняется на обратное — А , С , В . От этого зависит направление вращения трехфазных электродвигателей.

Существует два способа соединения обмоток (фаз) генератора и трехфазного приемника: «звезда» и «треугольник».

В генераторах трехфазного тока электрическая энергия генерируется в трех одинаковых обмотках, соединенных по схеме звезда. Чтобы сэкономить на проводах линии передачи электроэнергии от генератора к потребителю тянутся только три провода. Провод от общей точки соединения обмоток не тянется, т.к. при одинаковых сопротивлениях нагрузки (при симметричной нагрузке) ток в нем равен нулю.

Схема замещения трехфазной системы, соединенной «звездой»

Согласно первому закону Кирхгофа можно записать I O = I А + I В + I С.

При равенстве ЭДС в фазных обмотках генератора и при равенстве сопротивлений нагрузки (т.е. при равенстве значений токов I А,I В,I С)в представленной на рисунке системе, с помощью векторных диаграмм можно показать, что результирующий ток I O в центральном проводнике будет равен нулю. Таким образом, получается, что в симметричных системах (когда сопротивления нагрузок одинаковы), центральный провод может отсутствовать и линия для передачи системы трехфазного тока может состоять только из трех проводов.

В распределительных низковольтных сетях, в которых присутствует много однофазных потребителей, обеспечение равномерной нагрузки каждой фазы становится не возможным, такие сети делаются четырехпроводными.

Для обеспечения электробезопасносности принято низковольтные потребительские сети (сети

Напряжение между фазными проводами в линии принято называть линейным напряжением, а напряжение, измеренное между фазным проводом (фазой) и центральным – фазным напряжением.

В системах электроснабжения, в частности в генераторах и трансформаторах подстанций используется преимущественно соединения звездой.

Для низковольтных сетей (с напряжением менее 1000В) основным стандартным линейным (между фазными проводами) напряжением принимается напряжение 380 В, при этом фазное напряжение (между фазным проводом и центральным) будет составлять 220 В.

Низковольтные сети являются потребительскими сетями разного назначения, не обязательно питающими трехфазные двигатели. В таких сетях для питания различных потребителей могут быть использованы разные фазы по отдельности. В результате нагрузка разных фаз окажется неодинаковой. Кроме того, с целью техники безопасности, ПУЭ (правилами устройства электроустановок) устанавливается, что низковольтные трехфазные электрические сети должны устраиваться четырехпроводными, с глухозаземленной нейтралью. Для этого схема понижающего трансформатора (понижающей подстанции) обычно выглядит следующим образом.

(Высокое напряжение

Т.е. центральный, называемый при этом «нулевым», провод на вторичной обмотке трехфазного трансформатора подключается к заземляющему устройству и подводится к потребителям наряду с фазными проводами.

Страница 8 из 16

В трехфазной электрической сети различают линейное и фазное напряжения.

Линейное (его называют также междуфазным или межфазным) – это напряжение между двумя фазными проводами.

Фазное – между нулевым проводом и одним из фазных. Линейные напряжения при нормальных эксплуатационных условиях одинаковы и в 1,73 раза больше фазных, т. е. напряжение между нулевым и фазным проводом (фазное) составляет 58 % линейного напряжения. Напряжение трехфазной сети принято оценивать по линейному напряжению. Для отходящих от ТП трехфазных линий установлено номинальное линейное напряжение 380 В, что соответствует фазному 220 В. В обозначении номинального напряжения трехфазных четырехпроводных сетей указывают обе величины, т. е. 380/220 В. Этим подчеркивается, что к такой сети можно подключать не только трехфазные электроприемники на номинальное напряжение 380 В, но и однофазные на 220 В.

Трехфазная система 380/220 В с заземленной нейтралью получила наибольшее распространение, но в некоторых населенных пунктах и садовых кооперативах можно встретить иные системы распределения электроэнергии. Например, трехфазную с линейным напряжением 220 В и незаземленной (изолированной) нейтралью. Однофазные электроприемники 220 В подключают на линейное напряжение между любой парой фазных проводов, а трехфазные – к трем фазным проводам. При этой системе нулевой провод не требуется, а незаземленная нейтраль снижает вероятность поражения электрическим током в случае нарушения изоляции. Однако выявление нарушений изоляции в такой системе сложнее, чем при заземленной нейтрали.

Прохождение электрического тока по проводам сопровождается потерями и напряжение у потребителей оказывается несколько меньшим, чем в начале линии у ТП. Чтобы обеспечить приемлемые уровни напряжения вдоль всей линии, на ТП приходится поддерживать напряжение выше номинала, т. е. не 380/220 В, а 400/230 В. В электрических сетях сельских районов у потребителей, согласно действующим нормам, допускаются отклонения напряжения на 7,5 % от номинального значения. Значит, на трехфазном электроприемнике допускается напряжение в пределах 350–410 В, а на однофазном 200–240 В.

Отклонения напряжения. Однако бывают случаи, когда величина напряжения выходит за допустимые пределы. При понижении напряжения заметно падает интенсивность электрического освещения от ламп накаливания, уменьшается производительность электронагревательных приборов, нарушается устойчивость работы телевизоров и других радиоэлектронных приборов с электропитанием от сети. Повышение напряжения приводит к преждевременному выходу из строя электроламп и нагревательных приборов. Электродвигатели в меньшей степени чувствительны к отклонениям напряжения.

Трехфазная цепь состоит из трех основных элементов: трехфазного генератора, линии передачи со всем необходимым оборудованием, приемников (потребителей). Напряжение между линейным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным . Напряжение между двумя линейными проводами (UAB, UBC, UCA) называется линейным . Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

13. Симметричный и несимметричный приемники в трехфазных цепях, векторные диаграммы.

Векторная диаграмма при соединении приемника звездой в случае симметричной нагрузки .

14. Ток в нейтральном проводе в трехфазных цепях. Нейтральный (нулевой рабочий) провод — провод, соединяющий между собой нейтрали электроустановок в трёхфазных электрических сетях. При соединении обмоток генератора и приёмника электроэнергии по схеме «звезда» фазное напряжение зависит от подключаемой к каждой фазе нагрузки. В случае подключения, например, трёхфазного двигателя, нагрузка будет симметричной, и напряжение между нейтральными точками генератора и двигателя будет равно нулю. Однако, в случае, если к каждой фазе подключается разная нагрузка, в системе возникнет так называемое напряжение смещения нейтрали , которое вызовет несимметрию напряжений нагрузки. На практике это может привести к тому, что часть потребителей будет иметь пониженное напряжение, а часть повышенное. Пониженное напряжение приводит к некорректной работе подключённых электроустановок, а повышенное может, кроме этого, привести к повреждению электрооборудования или возникновению пожара . Соединение нейтральных точек генератора и приёмника электроэнергии нейтральным проводом позволяет снизить напряжение смещения нейтрали практически до нуля и выровнять фазные напряжения на приёмнике электроэнергии. Небольшое напряжение будет обусловлено только сопротивлением нулевого провода.

Трехфазные цепи с нейтральным проводе называют четерехпроводными цепями.

Обычно сопротивлением проводов не учитывается /

Тогда фазные напр. приемника будут равны фазн. напряжением генератора. .

При том что комплексные сопротивления равны , то токи определяются

В соответствии с 1 зак. Киргофа ток в нейтр. проводе

При симмет. напр.

При несим. напр.

Нейтр провод выравнивает фазные напряжения.

15И16 Режимы работы трехфазного премника.

Различают два вида соединений: в звезду и в треугольник. В свою очередь при соединении в звезду система может быть трех- и четырехпроводной.

Соединение в звезду

На рис. 6 приведена трехфазная система при соединении фаз генератора и нагрузки в звезду. Здесь провода АА’, ВВ’ и СС’ – линейные провода.

Линейным называется провод, соединяющий начала фаз обмотки генератора и приемника. Точка, в которой концы фаз соединяются в общий узел, называется нейтральной (на рис. 6 N и N’ – соответственно нейтральные точки генератора и нагрузки).

Провод, соединяющий нейтральные точки генератора и приемника, называется нейтральным (на рис. 6 показан пунктиром). Трехфазная система при соединении в звезду без нейтрального провода называется трехпроводной, с нейтральным проводом – четырехпроводной.

Все величины, относящиеся к фазам, носят название фазных переменных, к линии — линейных. Как видно из схемы на рис. 6, при соединении в звезду линейные токи иравны соответствующим фазным токам. При наличии нейтрального провода ток в нейтральном проводе. Если система фазных токов симметрична, то. Следовательно, если бы симметрия токов была гарантирована, то нейтральный провод был бы не нужен. Как будет показано далее, нейтральный провод обеспечивает поддержание симметрии напряжений на нагрузке при несимметрии самой нагрузки.

Поскольку напряжение на источнике противоположно направлению его ЭДС, фазные напряжения генератора (см. рис. 6) действуют от точек А, В и С к нейтральной точке N; — фазные напряжения нагрузки.

Линейные напряжения действуют между линейными проводами. В соответствии со вторым законом Кирхгофа для линейных напряжений можно записать

Отметим, что всегда — как сумма напряжений по замкнутому контуру.

На рис. 7 представлена векторная диаграмма для симметричной системы напряжений. Как показывает ее анализ (лучи фазных напряжений образуют стороны равнобедренных треугольников с углами при осно. вании, равными 300), в этом случае

Обычно при расчетах принимается . Тогда для случаяпрямого чередования фаз , (приобратном чередовании фаз фазовые сдвиги у именяются местами). С учетом этого на основании соотношений (1) …(3) могут быть определены комплексы линейных напряжений. Однако при симметрии напряжений эти величины легко определяются непосредственно из векторной диаграммы на рис. 7. Направляя вещественную ось системы координат по вектору(его начальная фаза равна нулю), отсчитываем фазовые сдвиги линейных напряжений по отношению к этой оси, а их модули определяем в соответствии с (4). Так для линейных напряженийиполучаем:;.

Соединение в треугольник

В связи с тем, что значительная часть приемников, включаемых в трехфазные цепи, бывает несимметричной, очень важно на практике, например, в схемах с осветительными приборами, обеспечивать независимость режимов работы отдельных фаз. Кроме четырехпроводной, подобными свойствами обладают и трехпроводные цепи при соединении фаз приемника в треугольник. Но в треугольник также можно соединить и фазы генератора (см. рис. 8).

Для симметричной системы ЭДС имеем

Таким образом, при отсутствии нагрузки в фазах генератора в схеме на рис. 8 токи будут равны нулю. Однако, если поменять местами начало и конец любой из фаз, то и в треугольнике будет протекать ток короткого замыкания. Следовательно, для треугольника нужно строго соблюдать порядок соединения фаз: начало одной фазы соединяется с концом другой.

Схема соединения фаз генератора и приемника в треугольник представлена на рис. 9.

Очевидно, что при соединении в треугольник линейные напряжения равны соответствующим фазным. По первому закону Кирхгофа связь между линейными и фазными токами приемника определяется соотношениями

Аналогично можно выразить линейные токи через фазные токи генератора.

На рис. 10 представлена векторная диаграмма симметричной системы линейных и фазных токов. Ее анализ показывает, что при симметрии токов

В заключение отметим, что помимо рассмотренных соединений «звезда — звезда» и «треугольник — треугольник» на практике также применяются схемы «звезда — треугольник» и «треугольник — звезда».

Напряжение между двумя фазами — Всё о электрике

Особенности линейного напряжения

Электрические цепи характеризуются наличием различных типов напряжения. Линейное напряжение (ЛН) возникает между фазовыми проводами трёхфазной цепи. У всех частей (фаз) многофазной цепи характеристика тока идентична. Название цепей (шести-, трёх- или 2-фазные) обуславливаются числом фаз. Наибольшее распространение получили трёхфазные электроцепи, так как являются наиболее экономичными в сравнении с многофазными или 2-фазными. А также позволяют на одном агрегате получить ЛН и фазное напряжение (ФН).

Какое напряжение называется линейным, а какое фазным

Линейным называется напряженье между 2-мя фазами линии или когда определяется величина между 2-мя проводами различных фаз.

Напряжение между любой фазой и нулём — фазное. Оно меряется между начальной и конечной стадией фазы. Практически ФН от ЛН отличается на 58-60 процентов. То есть, величины ЛН в 1,73 раза больше величин ФН.

Трёхфазные цепи имеют 380В ЛН, что позволяет получить 220В фазного.

Отличия

Специфика ЛН — это показатель, по которому производится расчёт токов и остальных величин трёхфазной цепи. Подобная схема позволяет подключать одно- и трёхфазные контакты. Номинальное равно 380В и меняется при изменениях в ограниченной сети, к примеру, вследствие скачков.

Популярнейшей является цепь с нейтралью и заземлением. Подключение в такой системе производится по схеме:

к фазным проводам подсоединяются однофазные провода;
к 3-фазным — 3-фазные.

Широта применения ЛН обуславливается его безопасностью и комфортностью разветвления цепи. Оборудование в таком случае подключается к фазному выводу, и лишь он не безопасен.

Расчёт системы несложен, при этом действуют стандартные физические формулы. Параметры ЛН сети замеряются мультиметром, а ФН — спецустройствами, например, вольтметром, датчиком тока, тестером.

Разводка подобной проводки не нуждается в применении профессионального оборудования. Достаточно отвёрток, которые имеют индикаторы.
Вероятность удара током очень мала. Подобное объясняется присутствующей в цепи свободной нейтралью. Соединение проводников не требует подключения 0-вого вывода.
Схема подходит для всех видов тока.

Важно! К 3-фазной цепи можно подключить 1-фазную. Наоборот сделать нельзя.

Подобная схема подключения пригодна для многих устройств, которым необходима высокая мощность, чтобы работать. ЛН позволяет увеличить КПД двигателя на33%.

При переключении обмоток генератора к треугольнику со звезды обуславливает увеличение в 1,73 раза величины ЛН.

Важно! Сложность обнаружения повреждений в линейном соединении является немаловажным недостатком цепи, так как вследствие этого может случиться пожар.

Отличие между ЛН и ФН состоит в различии соединяемых проводов обмоток. Чтобы проконтролировать параметры ЛН и ФН потребуется импульсный стабилизатор, по-другому — линейный стабилизатор. Этот прибор даёт возможность, сохраняя показатель на одном уровне, приводить в норму напряжение, если оно резко выросло. Прибор можно подключить к контактам электорооборудования, обычной розетке.

Соотношения фазного и линейного напряжения

Соотношение между напряжением линейным и фазным составляет 1,73. То есть при ста процентах мощности ЛН, напряжение фазы будет 58%. То есть, ЛН превышает ФН в 1,73 раза и при этом стабильно.

Напряжение в трёхфазной цепи оценивается по параметрам линейной составляющей. Обычно оно 380 вольт и тождественно 220 вольтам фазной компоненты сети трёхфазного электротока. В электрических сетях, где имеется четыре провода, напряжение 3-фазного тока обозначается 380/220В. Это позволяет подключить к подобной сети оборудование с 1-фазным потреблением электричества 220В и мощных приборов, которые могут работать от 380В.

Универсальной и приемлемой в большинстве случаев является трёхфазная цепь 380/220В 0-вым проводом. Электроприборы, которые функционируют от однофазного напряженья 220В, могут при подсоединении к паре проводов ФН питаться от ЛН.

Электрооборудование, которое запитывается от трёхфазной сети может работать, только если имеется подсоединение одновременно к 3-м выводам различных фаз. Тогда заземление не обязательно, но если изоляционный материал провода будет повреждён, то отсутствие 0-ого значительно увеличивает опасность удара электрическим током.

Важно! При понижении ЛН меняются величины ФН. При уже выясненном значении междуфазного напряжения определить величину ФН труда не составит.

Чему равно линейное напряжение

В большей части стран мира стандартное ЛН составляет примерно 380В.

В трёхфазных цепях фазное и линейное напряжение находятся в соотношении 220В/380В соответственно.

В чем измеряется

Согласно ГОСТ 13109 норма напряжения в электрической сети варьирует в диапазоне от 198В до 242В (то есть 220В плюс или минус 10 процентов). При частой поломке бытовой техники, ламп или их мигании потребуется измерение напряжения в электрической проводке. Подобная проверка делается мультиметром или вольтметром. Ночью, когда электроприборы используются по минимуму, полученные значения будут максимальными.

Мультиметром измеряется напряжение в трёхфазной сети так:

Между рабочим 0 и каждой из фаз: А-N, В-N, С-N.
Линейные напряжения: А-В, А-С, В-С.

Всего должно получиться шесть измерений. Иногда делается ещё один замер — между заземляющим и нулевым рабочим проводником: N-PE.

Как измерить

Измерить подобную систему можно мультиметром или применив физические формулы.

ЛН рассчитывается по формуле Кирхгофа: ∑ Ik = 0. Здесь сила тока равняется нулю во всех частях электроцепи, то есть к=1. Используется также закон Ома: I=U/R. Применив обе формулы можно высчитать параметры клейма или электросети.

В системе из несколько линий, потребуется найти напряжение между 0 и фазой IL = IF. Значения IL и IF непостоянные и меняются при разных вариациях подключения. Потому линейные параметры точно такие же, как и фазные.

Фазное

Для того чтобы получить показания подключения фазного вида, потребуется специальное оборудование, например, мультиметр, вольтметр. Для того чтобы измерить токи и напряжения в трёхфазных цепях обычно достаточно знать данные одного линейного тока и одного ЛН.

ФН измеряется при проседании (падении) линейного. Из линейных величин извлекается Квадратный корень из трёх. Полученный показатель и есть параметры ФН.

Линейное

Для расчёта соотношения линейного проводника и фазы применяется формула: Uл=Uф∙√3, Uф — фазовое, Uл — линейное.

Важно! Формула справедлива, только если IL = IF. Когда в цепь добавлены другие отводящие элементы, то для них потребуется сделать персональный расчёт фазового напряжения. Тогда Uф нужно заменить цифровыми величинами самостоятельного клейма.

Реактивная трёхфазная мощность рассчитывается по формуле: Q = Qа + Qb + Qс. Значение активной мощности можно найти, используя аналогичную формулу: P = Pа + Pb + Pс. Необходимость в подобных расчётах возникает, если к электрической сети подключается промышленная система.

Распространённость сетей с линейным током объясняется их относительной безопасностью и несложностью разведения электропроводки. Электрооборудование присоединено исключительно к одному фазному проводу (по нему проходит ток) и только он может быть опасен, второй — это заземление. ЛН возникает в трёхфазной цепи и даёт увеличение приблизительно на 73%.

В чем главные отличия линейного и фазного напряжения?

Одним из видов систем с множеством фаз, представлены цепи, состоящие из трех фаз. В них действуют электродвижущие силы синусоидального типа, возникающие с синхронной частотой, от единого генератора энергии, и имеют разницу в фазе.

Под фазой, понимаются самостоятельные блоки системы с множеством фаз, имеющие идентичные друг другу параметры тока. Поэтому, в электротехнической области, определение фазы имеет двойное толкование.

Во-первых, как значение, имеющее синусоидальное колебание, а во-вторых, как самостоятельный элемент в электросети с множеством фаз. В соответствии с их количеством и маркируется конкретная цепь: двухфазная, трехфазная, шестифазная и т.д.

Сегодня в электроэнергетике, наиболее популярными являются цепи с трехфазным током. Они обладают целым перечнем достоинств, выделяющих их среди своих однофазных и многофазных аналогов, так как, во-первых, более дешевы по технологии монтажа и транспортировки электроэнергии с наименьшими потерями и затратами.

Во-вторых, они имеют свойство легко образовывать движущееся по кругу магнитное поле, которое является движущей силой для асинхронных двигателей, которые используются не только на предприятиях, но и в быту, например, в подъемном механизме высотных лифтов и т.д.

Электрические цепи, имеющие три фазы, позволяют одновременно пользоваться двумя видами напряжения от одного источника электроэнергии – линейным и фазным.

Виды напряжения

Знание их особенностей и характеристик эксплуатации, крайне необходимо для манипуляций в электрощитах и при работе с устройствами, питаемыми от 380 вольт:

Линейное. Его обозначают как межфазный ток, то есть проходящий между парой контактов или идентичными клеймами разных фаз. Оно определяется разностью потенциалов пары фазных контактов.
Фазное. Оно появляется при замыкании начального и конечного выводов фазы. Также, его обозначают как ток, возникающий при замыкании одного из контактов фазы с нулевым выводом. Его величина определяется абсолютным значением разности выводов от фазы и Земли.

Отличия

В обычной квартире, или частном доме, как правило, существует только однофазный тип сети 220 вольт, поэтому, к их щиту электропитания, подведены в основном два провода – фаза и ноль, реже к ним добавляется третий – заземление.

К высотным многоквартирным зданиям с офисами, гостиницами или торговыми центрами, подводится сразу 4 или 5 кабелей электропитания, обеспечивающих три фазы сети 380 вольт.

Почему такое жесткое разделение? Дело в том, что трехфазное напряжение, во-первых, само отличается повышенной мощностью, а во-вторых, оно специфически подходит для питания особых сверхмощных электродвигателей трехфазного типа, которые используются на заводах, в электролебедках лифтов, эскалаторных подъемниках и т.д.

Такие двигатели при включении в трехфазную сеть вырабатывают в разы большее усилие, чем их однофазные аналоги тех же габаритов и веса.

Соединяя проводники не нужно монтировать нулевой контакт, ведь вероятность пробоя очень мала, благодаря не занятой нейтрали.

Но такая схема сети имеет и свое слабое место, так как в линейной схеме монтажа крайне сложно найти место повреждения проводника в случае аварии или поломки, что может повысить риск возникновения пожара.

Таким образом, главным отличием между фазным и линейным типами являются разные схемы подключения проводов обмоток источника и потребителя электроэнергии.

Соотношение

Значение напряжения фазы равняется около 58% от мощности линейного аналога. То есть, при обычных эксплуатационных параметрах, линейное значение стабильно и превосходит фазное в 1,73 раза.

Оценка напряжения в сети трехфазного электрического тока, в основном производится по показателям его линейной составляющей. Для линий тока этого типа, подающегося с подстанций, оно, как правило, равняется 380 вольтам, и идентично фазному аналогу в 220 В.

В электросетях с четырьмя проводами, напряжение трехфазного тока маркируется обоими значениями – 380/220 В. Это обеспечивает возможность питания от такой сети устройств, как с однофазным потреблением электроэнергии 220 вольт, так и более мощных агрегатов, рассчитанных на ток 380 В.

Самой доступной и универсальной стала система трехфазного типа 380/220 В, имеющая нулевой провод, так называемое заземление. Электрические агрегаты, работающие на одной фазе 220 В., могут быть запитаны от линейного напряжения при подключении к любой паре фазных выводов.

В этом случае, применение нулевого вывода в качестве заземления, не является обязательным, хотя в случае повреждения изоляции проводов, его отсутствие серьезно повышает вероятность удара током.

Схема

Агрегаты трехфазного тока имеют две схемы подключения в сеть: первая – «звезда», вторая – «треугольником». В первом варианте, начальные контакты всех трех обмоток генератора замыкаются вместе по параллельной схеме, что, как и в случае с обычными щелочными батарейками не даст прироста мощности.

Вторая, последовательная схема подключения обмоток источника тока, где каждый начальный вывод подключается к конечному контакту предыдущей обмотки, дает трехкратный прирост напряжения за счет эффекта суммирования напряжений при последовательном подключении.

Кроме того, такие же схемы подключения имеют и нагрузку в виде электродвигателя, только устройство, подключенное в трехфазную сеть по схеме «звезда», при токе в 2,2 А будет выдавать мощность 2190Вт, а тот же агрегат, подключенный «треугольником», способен выдать в три раза большую мощность – 5570, за счет того, что благодаря последовательному подключению катушек и внутри двигателя, сила тока суммируется и доходит до 10 А.

Расчет линейного и фазного напряжения

Сети с линейным током нашли широкое применение за счет своих характеристик меньшей травмоопасности и легкости разведения такой электропроводки. Все электрические устройства в этом случае соединены только с одним фазным проводом, по которому и идет ток, и только он один и представляет опасность, а второй – это земля.

Рассчитать такую систему несложно, можно руководствоваться обычными формулами из школьного курса физики. Кроме того, для измерения этого параметра сети, достаточно использовать обычный мультиметр, в то время как для снятия показаний подключения фазного типа, придется задействовать целую систему оборудования.

Для подсчета напряжения линейного тока, применяют формулу Кирхгофа:

Уравнение которой гласит, что каждой из частей электрической цепи, сила тока равна нулю – k=1.

И закон Ома:

Используя их, можно без труда произвести расчеты каждой характеристики конкретного клейма или электросети.

В случае разделения системы на несколько линий, может появиться необходимость рассчитать напряжение между фазой и нулем:

Эти значения являются переменными, и меняются при разных вариантах подключения. Поэтому, линейные характеристики идентичны фазовым.

Однако, в некоторых случаях, требуется вычислить чему равно соотношение фазы и линейного проводника.

Для этого, применяют формулу:

Uл – линейное, Uф – фазовое. Формула справедлива, только если – I_L = I_F.

При добавлении в электросистему дополнительных отводящих элементов, необходимо и персонально для них рассчитывать фазовое напряжение. В этом случае, значение Uф заменяется на цифровые данные самостоятельного клейма.

При подключении промышленных систем к электросети, может появиться необходимость в расчете значения реактивной трехфазной мощности, которое вычисляется по следующей формуле:

Идентичная структура формулы активной мощности:

Примеры расчета:

Например, катушки трехфазного источника тока подключены по схеме «звезда», их электродвижущая сила 220В. Необходимо вычислить линейное напряжение в схеме.

Линейные напряжения в этом подключении будут одинаковы и определяются как:

Чем трехфазное напряжение отличается от однофазного

Три фазы = линейное напряжение 380 Вольт, Одна фаза = фазное напряжение 220 Вольт

Статья адресована начинающим электрикам. Я тоже когда-то был начинающим, и всегда рад поделиться знаниями и поднять профессиональный уровень моих читателей.

Итак, почему в некоторые электрощитки приходит напряжение 380 В, а в некоторые – 220? Почему у одних потребителей напряжение трёхфазное, а у других – однофазное? Было время, я задавался этими вопросами и искал на них ответы. Сейчас расскажу популярно, без формул и диаграмм, которыми изобилуют учебники.

Очень коротко, для тех, кто не будет читать дальше: напряжение 380 В называется линейным и действует в трехфазной сети между любыми из трёх фаз. Напряжение 220 В называется фазным и действует между любой из трёх фаз и нейтралью (нулём).

Другими словами. Если к потребителю подходит одна фаза, то потребитель называется однофазным, и напряжение его питания будет 220 В (фазное). Если говорят о трехфазном напряжении, то всегда идёт речь о напряжении 380 В (линейное). Какая разница? Далее – подробнее.

Чем три фазы отличаются от одной?

В обоих видах питания присутствует рабочий нулевой проводник (НОЛЬ). Про защитное заземление я подробно рассказал здесь, это обширная тема. По отношению к нулю на всех трёх фазах – напряжение 220 Вольт. А вот по отношению этих трёх фаз друг к другу – на них 380 Вольт.

Напряжения в трёхфазной системе

Так получается, потому что напряжения (при активной нагрузке , и ток) на трёх фазных проводах отличаются на треть цикла, т.е. на 120°.

Подробнее можно ознакомиться в учебнике электротехники – про напряжение и ток в трехфазной сети, а также увидеть векторные диаграммы.

Получается, что если у нас есть трехфазное напряжение, то у нас есть три фазных напряжения по 220 В. И однофазных потребителей (а таких – почти 100% в наших жилищах) можно подключать к любой фазе и нулю. Только делать это надо так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.

Подробнее о перекосе фаз, и от чего он бывает – здесь.

А защититься от перекоса фаз лучше всего с помощью реле напряжения, например Барьер или ФиФ ЕвроАвтоматика.

Кроме того, чрезмерно нагруженной фазе будет тяжело и обидно, что другие “отдыхают”)

Преимущества и недостатки

Обе системы питания имеют свои плюсы и минусы, которые меняются местами или становятся несущественными при переходе мощности через порог 10 кВт. Попробую перечислить.

Однофазная сеть 220 В, плюсы

Простота
Дешевизна
Ниже опасное напряжение

Однофазная сеть 220 В, минусы

Ограниченная мощность потребителя

Трехфазная сеть 380 В, плюсы

Мощность ограничена только сечением проводов
Экономия при трехфазном потреблении
Питание промышленного оборудования
Возможность переключения однофазной нагрузки на “хорошую” фазу при ухудшении качества или пропадании питания

Трехфазная сеть 380 В, минусы

Дороже оборудование
Более опасное напряжение
Ограничивается максимальная мощность однофазных нагрузок

Когда 380, а когда 220?

Так почему же в квартирах у нас напряжение 220 В, а не 380? Дело в том, что к потребителям мощностью менее 10 кВт, как правило, подключают одну фазу. А это значит, что в дом вводится одна фаза и нейтральный (нулевой) проводник. В 99% квартир и домов именно так и происходит.

Однофазный электрощиток в доме. Правый автомат – вводной, далее – по комнатам. Кто найдёт ошибки на фото? Хотя, этот щиток – одна сплошная ошибка…

Однако, если планируется потреблять мощность более 10 кВт, то лучше – трехфазный ввод. А если имеется оборудование с трехфазным питанием (содержащее трехфазные двигатели), то я категорически рекомендую заводить в дом трехфазный ввод с линейным напряжением 380 В. Это позволит сэкономить на сечении проводов, на безопасности, и на электроэнергии.

Трехфазный ввод. Вводной автомат на 100 А, далее – на счетчик трехфазный прямого включения Меркурий 230.

Не смотря на то, что есть способы включения трехфазной нагрузки в однофазную сеть, такие переделки резко снижают КПД двигателей, и иногда при прочих равных условиях можно за 220 В заплатить в 2 раза больше, чем за 380.

Однофазное напряжение применяется в частном секторе, где потребляемая мощность, как правило, не превышает 10 кВт. При этом на вводе применяют кабель с проводами сечением 4-6 мм². Потребляемый ток ограничивается вводным автоматическим выключателем, номинальный ток защиты которого – не более 40 А.

Про выбор защитного автомата я уже писал здесь. А про выбор сечения провода – здесь. Там же – жаркие обсуждения вопросов.

Но если мощность потребителя – 15 кВт и выше, то тут обязательно нужно использовать трехфазное питание. Даже, если в данном здании нет трехфазных потребителей, например, электродвигателей. В таком случае мощность разделяется по фазам, и на электрооборудование (вводной кабель, коммутация) ложится не такая нагрузка, как если бы ту же мощность брали от одной фазы.

Пример трехфазного электрощитка. Потребители и трехфазные, и однофазные.

Например, 15 кВт – это для одной фазы около 70А, нужен медный провод сечением не менее 10 мм². Стоить кабель с такими жилами будет существенно. А автоматов на одну фазу (однополюсных) на ток больше 63 А на ДИН-рейку я не встречал.

Поэтому в офисах, магазинах, и тем более на предприятиях применяют только трёхфазное питание. И, соответственно, трёхфазные счетчики, которые бывают прямого включения и трансформаторного включения (с трансформаторами тока).

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру?

Подписывайся, и читай статью дальше:

И на вводе (перед счетчиком) стоят примерно такие “ящички”:

Трехфазный ввод. Вводной автомат перед счетчиком.

Существенный минус трехфазного ввода (отмечал его выше) – ограничение по мощности однофазных нагрузок. Например, выделенная мощность трехфазного напряжения – 15 кВт. Это значит, что по каждой фазе – максимум 5 кВт. А это значит, что максимальный ток по каждой фазе – не более 22 А (практически – 25). И надо крутиться, распределяя нагрузку.

Надеюсь, теперь понятно, что такое трехфазное напряжение 380 В и однофазное напряжение 220 В?

Схемы Звезда и Треугольник в трехфазной сети

Существуют различные вариации включения нагрузки с рабочим напряжением 220 и 380 Вольт в трехфазную сеть. Эти схемы называются “Звезда” и “Треугольник”.

Когда нагрузка рассчитана на напряжение 220В, то она включается в трехфазную сеть по схеме “Звезда”, то есть к фазному напряжению. При этом все группы нагрузки распределяются так, чтобы мощности по фазам были примерно одинаковы. Нули всех групп соединены вместе и подключены к нейтральному проводу трехфазного ввода.

В “Звезду” подключены все наши квартиры и дома с однофазным вводом, другой пример – подключение ТЭНов в мощных калориферах и конвектоматах.

Когда нагрузка на напряжение 380В, то она включается по схеме “Треугольник”, то есть к линейному напряжению. Такое распределение по фазам наиболее типично для электродвигателей и другой нагрузки, где все три части нагрузки принадлежат к единому устройству.

Система распределения электроэнергии

Исходно напряжение всегда является трехфазным. Под “исходно” я подразумеваю генератор на электростанции (тепловой, газовой, атомной), с которого напряжение в много тысяч вольт поступает на понижающие трансформаторы, которые образуют несколько ступеней напряжения. Последний трансформатор понижает напряжение до уровня 0,4 кВ и подаёт его конечным потребителям – нам с вами, в квартирные дома и в частный жилой сектор.

На крупных предприятиях с потреблением мощности более 100 кВт обычно существуют собственные подстанции 10/0,4 кВ.

Трехфазное питание – ступени от генератора до потребителя

На рисунке упрощенно показано, как с генератора G напряжение (везде речь идёт про трехфазное) 110 кВ (может быть 220 кВ, 330 кВ или другое) поступает на первую трансформаторную подстанцию ТП1, которая понижает напряжение в первый раз до 10 кВ. Одна такая ТП устанавливается для питания города или района и может иметь мощность порядка от единиц до сотен мегаватт (МВт).

Далее напряжение поступает на трансформатор ТП2 второй ступени, на выходе которого действует напряжение конечного потребителя 0,4 кВ (380В). Мощность трансформаторов ТП2 – от сотен до тысяч кВт. С ТП2 напряжение поступает к нам – на несколько многоквартирных домов, на частный сектор, и т.п.

Такие ступени преобразования уровня напряжения необходимы для того, чтобы уменьшить потери при транспортировке электроэнергии. Подробнее о потерях в кабельных линиях – в другой моей статье.

Схема упрощённая, ступеней может быть несколько, напряжения и мощности могут быть другие, но суть от этого не меняется. Только конечное напряжение потребителей одно – 380 В.

Напоследок – ещё несколько фото с комментариями.

Электрощит с трехфазным вводом, но все потребители – однофазные.

Трехфазный ввод. Переход на меньшее сечение проводов, чтобы подключить их к счетчику.

{SOURCE}

Почему между фазой и нолем 220 В, а между фазами 380 В?

Мы знаем, что в нашей сети между фазой и нолем 220 В. Но почему тогда между двумя фазами 380 В, а не 440, например? Разбираемся в сути феномена.

Фазное и линейное напряжения

Напряжение между фазой и нолем называется фазным. На одной фазе напряжение всегда 220 В, а на ноле, соответственно, 0. Так как разница между ними составляет 220 В, то значит фазное напряжение всегда будет 220 В (в бытовой сети бывают скачки и падения, поэтому напряжение может немного меняться).

Но если фазным напряжением все предельно ясно, то с линейным не все так просто. Линейным напряжением называется напряжение между двумя фазами. Мы знаем, что оно составляется 380 В, но откуда оно получается?

Все дело в работе генератора, который генерирует электроэнергию, и установлен на подстанции. Обратите внимание на иллюстрацию ниже. Обмотки (фазы А, В и С) генератора расположены под углом 120^о относительно друг друга. Внутренний индуктор или магнит (обозначенный буквами С и Ю) вращаясь, создает электромагнитное поле. Но так как фазы расположены под углом 120^о относительно друг друга, то вращение индуктора по отношению к каждой фазе смещено на 1/3 цикла. В итоге, когда магнит проходит возле одной фазы, то он максимально возбуждает обмотку до 220 В, а в это же время другая фаза возбуждена лишь на -160. В данном случае линейное напряжение составит Uл = 220 — (-160) = 380 В.

Также для четырехпроводной системы проводки при соединении трехфазного генератора звездой существует такая формула: Uл = квадратный корень из 3*Uф, где Uф — это фазное напряжение, которое равняется 220 В. В итоге получаем Uл = 1,73 *220 = 380 В.

Как бы вы ни решили проводить вычисления, вы придете к показателю в 380 В.

Читайте также:

Соотношение между линейными и фазными величинами

Каждая часть многофазной системы, имеющая одинаковую характеристику тока, называется фазой.

Фазное напряжение – возникает между началом и концом какой-либо фазы. По другому его еще определяют, как напряжение между одним из фазных проводов и нулевым проводом.

Линейное – которое определяют еще как межфазное или между фазное – возникающее между двумя проводами или одинаковыми выводами разных фаз. Показатель фазного напряжения составляет примерно 58% от параметров линейного. Таким образом, при нормальных условиях эксплуатации показатели линейных одинаковы и превышают фазные в 1,73 раза. В трехфазной сети напряжение, как правило, оценивают по данным линейного напряжения. Для трехфазных линий, которые отходят от подстанции, устанавливается линейное напряжение номиналом 380 вольт. Это соответствует фазному в 220 вольт.

Так, токи, протекающие в каждой фазе, именуют фазными и условно обозначают IА, IB, IC либо условно Iф. Токи в ветвях нагрузки именуют линейными. Их величина обуславливается величиной фазных напряжений, типом нагрузки. При сугубо активной нагрузке токи идентичны с напряжениями по фазе, а при индуктивной либо емкостной нагрузке, токи могут опережать или отставать от напряжения.

В традиционных электросетях имеет место 2 метода соединения:

При соединении ветвей схемы треугольником конец одной обмотки подключается к началу другой, т.е. получается замкнутый контур. Для каждого узла схемы выполняется баланс – сумма входящих токов равна сумме исходящих. При таком подключении и симметричной нагрузке выполняется соотношение:

При соединении ветвей элементов схемы звездой все окончания обмоток фаз подключают в один узел 0. Ввиду того, что фазы генератора соединяются последовательно с фазами электроприемников (нагрузки), то линейные токи по величине равны фазным:

Соединение потребителей трехфазного тока по схеме «звезда». Симметричный и несимметричный режимы.

При соединение фаз обмотки генератора (или трансформатора) звездой их концы X, Y и Z соединяют в одну общую точку N, называемую нейтральной точкой (или нейтралью) (рис. 3.6). Концы фаз приемников (Z_a, Z_b, Z_c) также соединяют в одну точку n. Такое соединение называется соединение звезда.

Провода A−a, B−b и C−c, соединяющие начала фаз генератора и приемника, называются линейными, провод N−n, соединяющий точкуN генератора с точкой n приемника, – нейтральным.

Трехфазная цепь с нейтральным проводом будет четырехпроводной, без нейтрального провода – трехпроводной.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась – это был конец пары: «Что-то тут концом пахнет». 8526 – | 8112 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Каждая часть многофазной системы, имеющая одинаковую характеристику тока, называется фазой.

В традиционных электросетях имеет место 2 метода соединения:

Соединение потребителей трехфазного тока по схеме «звезда». Симметричный и несимметричный режимы.

Трехфазная цепь с нейтральным проводом будет четырехпроводной, без нейтрального провода – трехпроводной.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9136 – | 7298 – или читать все.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

При соединении фаз по схеме «звезда» линейное напряжение по модулю в раз больше фазного напряжения, что следует из рисунка 4.7.

Рисунок 4.7 – Соотношение между фазными и линейными токами

при соединении обмоток по схеме «звезда»

В соответствии с этим, в четырехпроводной трехфазной цепи имеются два уровня напряжения, различающиеся в раз (380/220 и 220/127), что позволяет использовать приемники с различным номинальным напряжением.

Так как обмотка генератора, линейный провод и приемник, принадлежащие одной фазе, соединяются последовательно, то при соединении генератора «звездой» линейный ток равен фазному току I_Л=I_ф. Комплексные величины линейных и фазных токов обозначаются İ_A, İ_B, İ_C.

Ток в нейтральном проводе определяется по первому закону Кирхгофа:

Таким образом, ток в нейтральном проводе равен геометрической сумме фазных токов. При возникновении несимметрии токов в фазах нагрузки по нейтральному проводу протекает ток i, амплитуда которого меньше амплитуды токов в линейных проводах. В соответствии с этим сечение нулевого провода принимают на ступень меньше сечения линейных проводов.

В симметричной трехфазной системе при соединении фаз по схеме «звезда» действующие фазные и линейные токи равны друг другу, а линейное напряжение в раз больше фазного. Обмотки трехфазных генераторов на электростанциях всегда соединяют «звездой», что позволяет выполнять изоляцию обмоток на фазное напряжение.

При соединении фаз по схеме «треугольник» напряжение между началом и концом фазы – это напряжение между линейными проводами.

В симметричной трехфазной системе при соединении фаз нагрузки «треугольником» фазные и линейные напряжения равны друг другу, а линейный ток в раз больше фазного.

Рисунок 4.8– Соотношение между фазными и линейными токами при

соединении по схеме «треугольник»

Преимуществом соединения фаз приемника «треугольником» является взаимная независимость фазных токов.

Таблица 4.1 – Соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями при различном соединении фаз для симметричной трехфазной цепи

4.3 Приемники, включаемые в трехфазную цепь

Приемники, включаемые в трехфазную цепь, могут быть однофазными и трехфазными. К однофазным приемникам относятся осветительные и различные бытовые приборы, однофазные двигатели и т.д. К трехфазным – трехфазные асинхронные двигатели и индукционные печи.

Фазы обмоток трехфазных приемников, а также однофазные приемники могут быть соединены как «звездой», так и «треугольником». При этом способ соединения обмоток генератора не влияет на способ соединения фаз потребителя. Несимметричные приемникии включаются или по схеме «звезда» в четырехпроводную сеть или по схеме «треугольник» в трехпроводную.

Соединение нагрузки по схеме «звезда»

Рисунок 4.9 – Соединение фаз нагрузки «звездой»

Приемники электрической энергии называют симметричными, если равны между собой комплексные сопротивления

При этом фазные токи равны по значению İ_A=İ_B=İ_C=I_Ф и углы сдвига фаз между током и напряжением одинаковы:

Фазные токи при симметричной нагрузке образуют симметричную систему (рисунок 4.10).

Рисунок 4.10 – Симметричная нагрузка (а) и векторная диаграмма фазных токов и напряжений (б)

В данном случае напряжение опережает ток на углы φ_A=φ_B=φ_C. При построении векторной диаграммы, где из вектора тока I_А вычитаем вектора токов фаз В и С и получаем, что ток в нейтральном проводе равен нулю Таким образом, при симметричной нагрузке создается такой режим работы трехфазной цепи, при котором тока в нейтральном проводе нет. В этом случае переходят к трехпроводной трехфазной цепи (без нулевого провода).

Если условия симметрии не выполняются, то приемники называются несимметричными. При этом нагрузка может быть равномерной, если реактивные сопротивления равны между собой Z_A=Z_B=Z_C или однородной, если φ_A=φ_B=φ_C. Векторная диаграмма фазных напряжений и токов при несимметричной нагрузке представлена на рисунке 4.11

Рисунок 4.11– Несимметричная нагрузка (а) и векторная диаграмма фазных токов и напряжений (б)

В четырехпроводную сеть включают однофазные несимметричные приемники, режимы работы которых не зависят друг от друга, а нулевой провод обеспечивает симметрию фазных напряжений приемника, то за счет него напряжения на каждой из фаз будут равны Ů_A=U_а=U_ф соответствующим фазным напряжениям генератора по амплитуде и по фазе. А фазные токи в каждой из фаз будут разными.

Рисунок 4.12– Схема четырехпроводной цепи при соединении фаз генератора

и нагрузки по схеме «звезда»

В нейтральном проводе четырехпроводной осветительной цепи запрещена установка предохранителей или выключателей, т. к. при отключении нейтрального провода фазные напряжения становятся неравными, что может привести к выходу из строя бытовых электротехнических приборов. Если при соединении «звездой» перегорит один из магистральных предохранителей, то отключатся только потребители данной фазы.

Соединение нагрузки по схеме «треугольник». При соединении нагрузки в треугольник положительные направления для токов выбирают по часовой стрелке. Индексы у токов соответствуют выбранным положительным направлениям: первый индекс – точка, от которой ток утекает, второй – точка, к которой ток притекает. При таком соединении линейные токи не равны фазным токам нагрузки и определяются через них по первому закону Кирхгофа:

Таким образом, линейные токи İ_A, İ_B, İ_C при соединении треугольником равны векторной разности фазных токов тех фаз, которые соединены с данным линейным проводом. Фазные токи İ_AB, İ_BC, İ_CA при симметричной нагрузке равны по значению и сдвинуты по отношению к векторам напряжений на одинаковый угол φ.

Система линейных (фазных) напряжений Ů_AB, Ů_BC и Ů_CA при соединении треугольником образует замкнутый треугольник (рисунок 4.13). Так как линейные токи определяются через фазные так же, как и линейные напряжения через фазные при соединении звездой, то можно сразу построить векторы линейных токов, соединив концы векторов фазных токов. Векторы линейных токов образуют замкнутый треугольник. Линейные токи при симметричной нагрузке, соединенной треугольником, в раза больше фазных токов. В общем случае, когда нагрузка несимметрична, системы фазных и линейных токов также несимметричны (рисунок 4.13 в).

Рисунок 4.13 – Векторная диаграмма напряжений и фазных токов при соединении фаз треугольником (а) и диаграмма фазных и линейных токов при:

б) симметричной нагрузке; в) несимметричной нагрузке

Преимуществом соединения приемника по схеме «треугольник» является взаимная независимость фазных токов, которые определяются как

а нагрузки не равны . Токи в линейных проводах определяются через разность фазных токов (4.4) и их сумма будет равна нулю.

Если при таком соединении перегорит предохранитель в линейном проводе, то приемники в прилагающих к нему фазах окажутся включенными последовательно и напряжение на них будет равно половине линейного напряжения, напряжение на третьей фазе будет нормальным.

На рисунке 4.14 показаны схемы включения однофазных и трехфазных приемников.

Рисунок 4.14 – Схемы включения однофазных и трехфазных потребителей

Симметричными приемниками на рисунке 4.14 являются асинхронный двигатель, обмотки которого соединены «звездой» и батарея конденсаторов, соединенная треугольником. Симметричные трехфазные приемники можно включать в трехпроводную цепь, как по схеме «звезда», так и по схеме «треугольник». Поэтому на щитках трехфазных электродвигателей указывается два напряжения (одно– для включения фаз звездой, другое – треугольником) и имеется шесть выводов. Например, Y-380/220-∆: если U_Л = 380В, то фазы обмотки двигателя включают «звездой» и U_Ф =220В, т.к. U_Л=U_Ф, если U_Л = 220 В, то фазы включают «треугольником» и U_Ф=U_Л =220В.

Фаза и ноль в электрике: определения понятным, простым языком

Чем три фазы отличаются от одной?
В обоих видах питания присутствует рабочий нулевой проводник (НОЛЬ). Про защитное заземление я подробно рассказал здесь, это обширная тема. По отношению к нулю на всех трёх фазах – напряжение 220 Вольт. А вот по отношению этих трёх фаз друг к другу – на них 380 Вольт.
Напряжения в трёхфазной системе
Так получается, потому что напряжения (при активной нагрузке , и ток) на трёх фазных проводах отличаются на треть цикла, т.е. на 120°.
Подробнее можно ознакомиться в учебнике электротехники – про напряжение и ток в трехфазной сети, а также увидеть векторные диаграммы.
Получается, что если у нас есть трехфазное напряжение, то у нас есть три фазных напряжения по 220 В. И однофазных потребителей (а таких – почти 100% в наших жилищах) можно подключать к любой фазе и нулю. Только делать это надо так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.
Подробнее о перекосе фаз, и от чего он бывает – здесь.
А защититься от перекоса фаз лучше всего с помощью реле напряжения, например Барьер или ФиФ ЕвроАвтоматика.
Кроме того, чрезмерно нагруженной фазе будет тяжело и обидно, что другие “отдыхают”)
Напряжение между нулем (землей) и любой фазой равно 220 В, а между разноименными фазами 380 Вольт- а это напряжение используются там, где большие нагрузки или большая потребляемая мощность. А это к квартире не относится! К тому же 380 Вольт кратно опаснее для человека.
В водном электрощите дома ноль и земля соединены вместе и дополнительно с заземлителем, который закопан в землю. А далее идут раздельно по этажным щиткам дома, то есть изолированны друг от друга, к тому же заземляющий проводник соединяется на прямую с корпусом электрощита, а ноль садится на изолированную колодку!
Электрический переменный ток течет между двумя проводами фазным и нулевым, при чем при его частоте в нашей электросети 50 Гц он меняет свое направление (от нуля или к нулю) 50 раз в секунду.
Но он не просто течет а через электро потребитель, подключенный в розетку или к электрическому кабелю на прямую!
Третий проводник является защитным он не участвует в передаче электроэнергии, а служит для одной цели- это защиты нас от поражения электрическим током при аварийных ситуациях, когда фаза появляется на металлическом корпусе электроприборов! Поэтому он через заземляющие контакты розетки соединяется с металлическими корпусами стиральной машины, холодильника, микроволновой печи и т. д. А кроме того заземление значительно снижает вредное электромагнитное излучение от бытовой техники.
При прикосновении бьется током только фаза. Если Вы недостаточно хорошо изолированны от земли, т. е. не в резиновых тапочках или не стоите на деревянном стуле при этом второй рукой не касаясь пола или стены, то при при прикосновении к оголенному фазному проводу Вы ощутите протекание через Вас электрического тока от фазы на землю.
Внимание не редки случаи гибели людей в быту в результате продолжительном воздействия или прохождении электротока через сердце человека. Будьте осторожны!
В некоторых редких случаях может биться и ноль, когда к нему подключен электроприбор с импульсным блоком питания- компьютер, бытовая техника и т .п. Но, как правило, там напряжение не велико и безопасно, Вас только пощекочет!
Заземляющий проводник всегда можно брать и не бояться, кроме случаев его обрыва в электропроводке или в щите!
Классификация нейтралей линий электропередач
Назначение линий электропередач весьма разнообразно. А также разнообразна аппаратура для их защиты от утечек и коротких замыканий. В связи с этим нейтрали классифицируются на три вида:
глухозаземленная;
изолированная;
эффективно заземлённая.
Если линия электропередач напряжением от 0,38 кВ до 35 кВ имеет небольшую длину, а количество подключенных потребителей велико, то применяется глухозаземленная нейтраль. Потребители трехфазной нагрузки получают питание, благодаря трем фазам и нулю, а однофазной — одной из фаз и нулю.
При средней протяженности линий электропередач напряжением от 2 кВ до 35 кВ и небольшим количеством потребителей, подключенных к данной линии, находят применение изолированные нейтрали. Они широко используются для подключений трансформаторных подстанций в населённых пунктах, а также мощного электрооборудования в промышленности.
В сетях, с напряжением 110 кВ и выше, с большой протяженностью линий электропередач, применяется эффективно заземлённая нейтраль.
Разница между нулем и землей
Последствия неправильной коммутации нулевого и заземляющего проводников могут быть разными:
Неправильная работа приборов учета электроэнергии в меньшую или большую сторону. Соответственно в первом случае, когда компания-поставщик найдет ошибку, может быть начислен огромный штраф.
Некорректная работа устройств защитного отключения и дифференциальных автоматов: при существенных перепадах напряжения будет постоянно перегорать бытовая техника.
Отсутствие защиты человека от поражения током. Более того, неправильная схема может стать основной причиной удара.
В статье были рассмотрены способы, позволяющие отличить нулевой и заземляющий проводники в трехжильных системах. Расположены они в порядке возрастания сложности действий. Только правильный монтаж электрической проводки гарантирует корректную работу УЗО, дифференциальных автоматов и розеток с заземляющим контуром. Если есть малейшие сомнения, лучше обратиться за помощью к квалифицированному специалисту, предоставляющему акт о проведении ремонтных работ.
Электроустановки с каким напряжением следует заземлять?
Сошлюсь на стандарт МЭК364-4-41-1992 (я не уверен, что он не устарел). Я его изобразил графически.
Нюансы, как проверить сопротивление заземления
Чтобы замерить удельное сопротивление грунта, подключите измеритель заземления. 4 штыря заземления расположены в грунте по прямой линии, равноудаленные друг от друга. Расстояние между заземлениями должно быть, как минимум в 3 раза больше, чем глубина кола.
Тестер заземления:
Генерирует определенный ток, через 2 внешних заземления.
Потенциал падения напряжения измеряется между 2 внутренними наземными вставками.
Автоматически вычисляет сопротивление почвы, используя Закон Ома (V = IR).
Заземление – это самый низкий путь сопротивления, предлагаемый для любого остаточного или рассеянного тока, присутствующего на корпусе любого электрического устройства. Работает таким образом – когда человек прикасается к прибору, он безопасен, поскольку сопротивление с человеческим телом больше, чем заземляющей проволоки, и все токи проходят через провод, и организм остается в безопасности.
Основные понятия.
Сила
тока—
скалярная физическая величина, равная
отношению заряда, прошедшего через
проводник, ко времени, за которое этот
заряд прошел.
где I—
сила тока,q—величина
заряда (количество электричества),t—
время прохождения заряда.
Плотность
тока—
векторная физическая величина, равная
отношению силы тока к площади поперечного
сечения проводника.
где j—плотность
тока, S— площадь
сечения проводника.
Направление
вектора плотности тока совпадает с
направлением движения положительно
заряженных частиц.
Напряжение — скалярная
физическая величина, равная отношению
полной работе кулоновских и сторонних
сил при перемещении положительного
заряда на участке к значению этого
заряда.
гдеA—полная
работа сторонних и кулоновских сил,q—
электрический заряд.
Электрическое
сопротивление—
физическая величина, характеризующая
электрические свойства участка цепи.
гдеρ—
удельное сопротивление проводника,l—длина
участка проводника,S—площадь
поперечного сечения проводника.
Проводимостьюназывается
величина, обратная сопротивлению
где G—проводимость.
Что такое заземление и нейтральный провод
Нейтральный проводник также балансирует потенциалы в нескольких фазах. Согласно ПУЭ, задача нейтрали — обеспечивать током потребителей. Ее необходимо соединять с глухо заземленной нейтралкой трансформатора. В частных домах и квартирах, где используются однофазные электросети, для работы оборудования должно быть два кабеля: фазовый и нулевой. «Ноль» соединяется с «землей», и на нем потенциал должен равняться 0. Подключается к «земле» с помощью контура заземления.
Соответственно должно отсутствовать напряжение. При нарушении связи с ней во время работы оборудования оно будет под таким же напряжением, как и на фазе, соответственно – 220. На современных схемах он обозначается буквой N, а в советских документах, уже устаревших, использовалась цифра 0. Согласно ПУЭ, кабель необходимо покрыть изоляцией синего цвета.
Заземляющий проводник, согласно ПУЭ, нужен с целью безопасности. В нормальных условиях на нем отсутствует напряженность, и работает он как проводник, только если повреждена изоляция проводящего фазу или ноль. Соответственно, заземление нужно, чтобы при поломке не возникло дополнительных проблем. К примеру, когда у вас пробита защита холодильника, а сам холодильник не заземлен, прикосновение к нему будет равносильно прикосновению к фазе 220 В. А если холодильник заземлен, то током не ударит, так как потенциал уйдет в землю.
Защитный проводник обозначается буквами «PE». Согласно правилу, его изоляция должна быть окрашена в желтые и зеленые полосы. Если на схеме есть обозначение «PEN», значит, нейтральный и защитный провода совмещаются в один. Подобный кабель должен быть окрашен в голубой цвет с желтыми и зелеными полосами на концах.
Чтобы уравнять разные напряжения, все концы фазных обмоток соединяются в узел, который и называется нейтральной точкой, для чего применяют нейтральный провод при соединении в «звезду». Схема «звезда» с нейтралью применяется на практике, т.к. в ней при произвольной нагрузке отсутствует перекос фаз по напряжению, т.е. все фазные напряжения равны.
Если учесть все изложенное выше, то наверняка вы поняли критическую важность нейтрального кабель, уравнивающего напряжения в нескольких фазах, ведь его отсутствие грозит серьезными проблемами – от повреждения и потери оборудования до пожаров и даже риска смертельного поражения током человека.
Соединения звезда и треугольник
В домашней розетке помимо фазы обязательно присутствует ноль. Правильное его название — нейтраль. Некоторые путают его с заземлением, но на самом деле у него иная функция. Чтобы ее лучше понять, нужно ознакомиться с таким понятиями, как «звезда» и «треугольник».
Роль нейтрали в цепи
На подстанции, откуда в квартиру идет питающий провод, все три фазы одним концом соединены. Второй конец одной из фаз идет в одну квартиру, другой — в другую, третий — в третью. Если в каждой квартире в качестве второго провода использовать заземление, может возникнуть неприятная ситуация.
Но равновесие в этой системе возможно лишь тогда, когда все три потребителя одновременно включают одинаковую нагрузку — она называется симметричной. В реальности же один может включить телевизор, а другой — электрическую духовку. Итогом этого станет перекос фаз, когда у владельца телевизора в розетке будет 380, а у обладателя духовки 30 с небольшим. Чтобы такого не случилось, с места соединения концов фазных проводов выводят нейтраль, которая и идет в каждую квартиру. Для пущей осторожности ее тоже заземляют.
Нейтраль (нулевой провод) является компенсатором несимметричности нагрузки в такой цепи, которую назвали «звездой». В таком соединении между одной из фаз и нейтралью напряжение приблизительно равно 220 В, а между двумя фазами — 380. Это самое межфазное напряжение и называется линейным.
Его значение вычисляется исходя из действующего фазного и значения угла сдвига между ними. Вспомнив уроки геометрии в школе можно вывести:
AB=2x230x√3/2=230х√3=400.
Учитывая, что в цепь постоянно что-то включено, и в чистом виде ЭДС дома не измерить, получим:
220х√3=380.
Таким образом, фазные и линейные напряжения и токи при соединении звездой подчиняются следующим закономерностям:
U (l)=√3U (f), I (l)=I (f) — линейный ток равен фазному.
Соединение звездой с нейтралью очень удобно для распределения проводки по разным потребителям. Его преимущества можно перечислить:
устойчивость режима работы электроприборов в условиях разных нагрузок;
двигатели, обмотки которых подключены таким методом, не перегреваются;
из-за невозможности увеличить ток — пуск двигателя осуществляется плавно;
возможность использования как линейного, так и фазного напряжения.
Предназначение «Ноля» и «Земли»
Цвета и маркировка проводов и кабелей
Для успешной работы каких-либо электроприборов требуется замкнутый контур электросети. Замыкание сети – основная роль «Ноля». Разность потенциала уходит через него.
Заземление же используется в качестве защитных мероприятий, устраняющих риск поражением тока людей и животных, а также для исключения, смягчения скачков напряжения, которые могут вывести из строя бытовые электроприборы.
Источники помех на шине Земля
Все помехи, воздействующие на кабели, датчики, исполнительные механизмы, контроллеры и металлические шкафы автоматики, в большинстве случаев протекают и по заземляющим проводникам, создавая паразитное электромагнитное поле вокруг них и падение напряжения помехи на проводниках.
Источниками и причинами помех могут быть молния, статическое электричество, электромагнитное излучение, «шумящее» оборудование, сеть питания 220 В с частотой 50 Гц, переключаемые сетевые нагрузки, трибоэлектричество, гальванические пары, термоэлектрический эффект, электролитические процессы, движение проводника в магнитном поле и др. В промышленности встречается много помех, связанных с неисправностями или применением не сертифицированной аппаратуры. В России уровень помех регулируются нормативами — ГОСТ Р 51318.14.1, ГОСТ Р 51318.14.2, ГОСТ Р 51317.3.2, ГОСТ Р 51317.3.3, ГОСТ Р 51317.4.2, ГОСТ 51317.4.4, ГОСТ Р 51317.4.11, ГОСТ Р 51522, ГОСТ Р 50648. На этапе проектирования промышленного оборудования, чтобы снизить уровень помех, применяют маломощную элементную базу с минимальным быстродействием и стараются уменьшить длину проводников и экранирование.
В чем измеряется
Согласно ГОСТ 13109 норма напряжения в электрической сети варьирует в диапазоне от 198В до 242В (то есть 220В плюс или минус 10 процентов). При частой поломке бытовой техники, ламп или их мигании потребуется измерение напряжения в электрической проводке. Подобная проверка делается мультиметром или вольтметром. Ночью, когда электроприборы используются по минимуму, полученные значения будут максимальными.
Мультиметром измеряется напряжение в трёхфазной сети так:
Между рабочим 0 и каждой из фаз: А-N, В-N, С-N.
Линейные напряжения: А-В, А-С, В-С.
Всего должно получиться шесть измерений. Иногда делается ещё один замер — между заземляющим и нулевым рабочим проводником: N-PE.
Схема
Агрегаты трехфазного тока имеют две схемы подключения в сеть: первая – «звезда», вторая – «треугольником». В первом варианте, начальные контакты всех трех обмоток генератора замыкаются вместе по параллельной схеме, что, как и в случае с обычными щелочными батарейками не даст прироста мощности.
Вторая, последовательная схема подключения обмоток источника тока, где каждый начальный вывод подключается к конечному контакту предыдущей обмотки, дает трехкратный прирост напряжения за счет эффекта суммирования напряжений при последовательном подключении.
Кроме того, такие же схемы подключения имеют и нагрузку в виде электродвигателя, только устройство, подключенное в трехфазную сеть по схеме «звезда», при токе в 2,2 А будет выдавать мощность 2190Вт, а тот же агрегат, подключенный «треугольником», способен выдать в три раза большую мощность – 5570, за счет того, что благодаря последовательному подключению катушек и внутри двигателя, сила тока суммируется и доходит до 10 А.
Заземляющие проводники заземлители
Самым распространенным цветовым обозначением изоляции заземлителей являются комбинации желтого и зеленого цветов. Желто-зеленая раскраска изоляции имеет вид контрастных продольных полос. Пример заземлителя показан далее на изображении.

Желто-зеленая раскраска заземлителя
Однако изредка можно встретить либо полностью желтый, либо светло-зеленый цвет изоляции заземлителей. При этом на изоляции могут быть нанесены буквы РЕ. В некоторых марках проводов их желтый с зеленым окрас по всей длине вблизи концов с клеммами сочетается с оплеткой синего цвета. Это значит то, что нейтраль и заземление в этом проводнике совмещаются.
Для того чтобы при монтаже и также после него хорошо различать заземление и зануление, для изоляции проводников применяются разные цвета. Зануление выполняется проводами и жилами синего цвета светлых оттенков, подключаемыми к шине, обозначенной буквой N. Все остальные проводники с изоляцией такого же синего цвета также должны быть присоединены к этой нулевой шине. Они не должны присоединяться к контактам коммутаторов. Если используются розетки с клеммой, обозначенной буквой N, и при этом в наличии нулевая шина, между ними обязательно должен быть провод светло-синего цвета, соответственно присоединенный к ним обеим.
Совет: как проверить заземление (видео)
Обязательно проверьте напряжение переменного и постоянного тока для контуров заземления (между фазой и землей). Также, стоит помнить, что при подключении УЗО, необходимо обязательно сделать заземление.
Отличия
Специфика ЛН — это показатель, по которому производится расчёт токов и остальных величин трёхфазной цепи. Подобная схема позволяет подключать одно- и трёхфазные контакты. Номинальное равно 380В и меняется при изменениях в ограниченной сети, к примеру, вследствие скачков.
Популярнейшей является цепь с нейтралью и заземлением. Подключение в такой системе производится по схеме:
к фазным проводам подсоединяются однофазные провода;
к 3-фазным — 3-фазные.

Типы соединений
Широта применения ЛН обуславливается его безопасностью и комфортностью разветвления цепи. Оборудование в таком случае подключается к фазному выводу, и лишь он не безопасен.
Расчёт системы несложен, при этом действуют стандартные физические формулы. Параметры ЛН сети замеряются мультиметром, а ФН — спецустройствами, например, вольтметром, датчиком тока, тестером.
Характеристики сети:
Разводка подобной проводки не нуждается в применении профессионального оборудования. Достаточно отвёрток, которые имеют индикаторы.
Вероятность удара током очень мала. Подобное объясняется присутствующей в цепи свободной нейтралью. Соединение проводников не требует подключения 0-вого вывода.
Схема подходит для всех видов тока.
Вам это будет интересно Опасность напряжения шага
Важно! К 3-фазной цепи можно подключить 1-фазную. Наоборот сделать нельзя.

Включение в трёхфазную цепь приёмников электрической энергии
Подобная схема подключения пригодна для многих устройств, которым необходима высокая мощность, чтобы работать. ЛН позволяет увеличить КПД двигателя на33%.
При переключении обмоток генератора к треугольнику со звезды обуславливает увеличение в 1,73 раза величины ЛН.

Соединения в трёхфазных цепях
Важно! Сложность обнаружения повреждений в линейном соединении является немаловажным недостатком цепи, так как вследствие этого может случиться пожар.
Отличие между ЛН и ФН состоит в различии соединяемых проводов обмоток. Чтобы проконтролировать параметры ЛН и ФН потребуется импульсный стабилизатор, по-другому — линейный стабилизатор. Этот прибор даёт возможность, сохраняя показатель на одном уровне, приводить в норму напряжение, если оно резко выросло. Прибор можно подключить к контактам электорооборудования, обычной розетке.
Почему нулевой провод тоньше фазных?
Нулевой провод делается тоньше фазных, потому что ток, который по нему протекает, меньше тока, протекающего по фазным проводам.
Если нагрузка по фазам в сети распределена (строго) равномерно, токи в ней бегут от фазных проводов к другим фазным проводам. Падение напряжение в сети будет таким, что на нулевой шине окажется потенциал нейтрали и ток в нулевом проводе будет равен нулю. При неравномерности нагрузок в нулевом проводе появляется ток. Он тем больше, чем больше неравномерность.
Что такое фаза
Каждая часть многофазной системы, имеющая одинаковую характеристику тока, называется фазой. Поэтому определение фазы имеет двоякое значение в электротехнике. Во-первых, как величина, изменяющаяся синусоидально, а во-вторых, как отдельная часть в системе многофазных электрических цепей. Количество фаз определяет наименование цепей: двухфазные, трехфазные, шестифазные и т.д.
Самыми распространенными цепями в современной энергетике являются трехфазные. Они имеют ряд преимуществ перед другими видами цепей, как однофазными, так и многофазными. Они более экономичны при производстве и передаче электроэнергии. Трехфазное напряжение возникает в результате вращения магнита внутри катушки. С его помощью достаточно просто образуется вращающееся круговое магнитное поле, обеспечивающее работу асинхронных двигателей. Данное явление известно, как ЭДС или по-другому, электродвижущая сила индукции.
Вращающийся магнит называется ротором, а катушки, расположенные вокруг него, образуют статор. Переменное напряжение получается путем преобразования постоянного напряжения, когда прямая линия принимает синусоидальную конфигурацию с изменяющимися положительными и отрицательными значениями.
Изменение магнитного потока происходит за счет вращения ротора, что и приводит к образованию переменного напряжения. В статоре имеется три катушки, в каждой из которых присутствует собственная отдельная электрическая цепь. Каждая катушка сдвинута относительно друг друга на 120 градусов по окружности. Под действием вращающегося магнита во всех катушках возникает одинаковое переменное напряжение между фазами в трехфазной сети.
Видео
Источники
https://ProFazu.ru/elektrosnabzhenie/elektroset/faza-i-nol-v-elektrike.html
https://rusenergetics.ru/polezno-znat/faza-nol
https://220v.guru/elementy-elektriki/provodka/rol-i-naznachenie-nulevogo-provoda.html
https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/vidy-i-rezhimy-raboty-nulevogo-provoda-chto-eto-takoe/
https://pauk.top/nulevoy-provod.html
https://Elektrik-a.su/kabeli-i-provoda/zazemleniya/zazemlenie-i-nulevoj-provod-482
https://prokommunikacii.ru/elektrika/elektroprovodka/nulevojj-provod-ego-opredelenie-i-naznachenie.html
https://stroychik.ru/elektrika/cvetovaya-markirovka-provodov
Фаза и нуль в электрике
Электроэнергия появляется в результате упорядоченного движения заряженных частиц в проводах — электронов. Рождаются эти электроны в огромных электростанциях — таких как, например, Волгоградская ГРЭС (гидроэлектростанция), Нововоронежская АЭС (атомная электростанция) и многих других в нашей стране. Далее по очень толстым проводам эта энергия передается на промежуточные подстанции (как правило, такие стоят по периферии городов), а от них — до местных КТП (комплектная трансформаторная подстанция), которые есть почти в каждом дворе.
Линия электропередач
Уровни напряжения в таких сетях варьируются от 750000 вольт до 380 вольт в конечной КТП. И именно последние делают так, что в розетке обычного дома появляется 220В. Казалось бы, все просто, но! В розетке находятся два провода. И из уроков физики каждый знает, что в электрике есть «фаза» и «нуль». Эти два слова дают нам свет, тепло, воду, газ и многое другое, чем мы пользуемся каждый день. Теперь по-порядку.
КТП
Когда 380, а когда 220?
Так почему же в квартирах у нас напряжение 220 В, а не 380? Дело в том, что к потребителям мощностью менее 10 кВт, как правило, подключают одну фазу. А это значит, что в дом вводится одна фаза и нейтральный (нулевой) проводник. В 99% квартир и домов именно так и происходит.
Однофазный электрощиток в доме. Правый автомат – вводной, далее – по комнатам. Кто найдёт ошибки на фото? Хотя, этот щиток – одна сплошная ошибка…
Однако, если планируется потреблять мощность более 10 кВт, то лучше – трехфазный ввод. А если имеется оборудование с трехфазным питанием (содержащее трехфазные двигатели), то я категорически рекомендую заводить в дом трехфазный ввод с линейным напряжением 380 В. Это позволит сэкономить на сечении проводов, на безопасности, и на электроэнергии.
Трехфазный ввод. Вводной автомат на 100 А, далее – на счетчик трехфазный прямого включения Меркурий 230.
Не смотря на то, что есть способы включения трехфазной нагрузки в однофазную сеть, такие переделки резко снижают КПД двигателей, и иногда при прочих равных условиях можно за 220 В заплатить в 2 раза больше, чем за 380.
Однофазное напряжение применяется в частном секторе, где потребляемая мощность, как правило, не превышает 10 кВт. При этом на вводе применяют кабель с проводами сечением 4-6 мм². Потребляемый ток ограничивается вводным автоматическим выключателем, номинальный ток защиты которого – не более 40 А.
Про выбор защитного автомата я уже писал здесь. А про выбор сечения провода – здесь. Там же – жаркие обсуждения вопросов.
Но если мощность потребителя – 15 кВт и выше, то тут обязательно нужно использовать трехфазное питание. Даже, если в данном здании нет трехфазных потребителей, например, электродвигателей. В таком случае мощность разделяется по фазам, и на электрооборудование (вводной кабель, коммутация) ложится не такая нагрузка, как если бы ту же мощность брали от одной фазы.
Пример трехфазного электрощитка. Потребители и трехфазные, и однофазные.
Например, 15 кВт – это для одной фазы около 70А, нужен медный провод сечением не менее 10 мм². Стоить кабель с такими жилами будет существенно. А автоматов на одну фазу (однополюсных) на ток больше 63 А на ДИН-рейку я не встречал.
Поэтому в офисах, магазинах, и тем более на предприятиях применяют только трёхфазное питание. И, соответственно, трёхфазные счетчики, которые бывают прямого включения и трансформаторного включения (с трансформаторами тока).
Разобраться в проводах и не «сдвинуться по фазе» ⋆ Geoenergetics.ru
Все мы привыкли к наличию электроэнергии в наших домах, и даже самый отъявленный гуманитарий знает, что ток в розетке переменный, частота у него 50 герц, а напряжение 220 вольт – можно считать это одним из самых больших достижений системы среднего образования. А вот те, кто любит путешествовать или делает по служебной необходимости, знают, что есть страны, в которых используется ток с частотой 60 герц – в частности, США.
Имеется даже более удивительный случай – Япония, в которой половина страны живет с частотой электротока в 50 герц, половина – с частотой 60 герц. Так уж сложилось исторически, а в наше время объединение, синхронизация энергосистемы страны с таким количеством населения и с такой развитой промышленностью стоит настолько огромных денег, что желающих их потратить не находится. Объявили такое удивительное разделение «национальной традицией», и живут спокойно, удивляя только туристов.
Неудачник Никола Тесла и неизвестный триумф Доливо-Добровольского
Но, несмотря на такие вот отличия с частотой, еще с какими-то параметрами, есть одно правило, единое для всех, от Арктики до Антарктики – для генерации и передачи энергии повсеместно используется система трёхфазного переменного тока – только так, и никак иначе. Мы знаем, что в каждом правиле имеются исключения, и только в случае трехфазного тока их нет: страна может быть большой или маленькой, мирной или воюющей, входящей в какие-то экономические союзы или совершенно нейтральной, у власти могут стоять капиталисты, коммунисты или анархисты – ток все равно трехфазный. Это – наиболее рационально, максимально выгодно и с точки зрения энерготехники, и с точки зрения экономической целесообразности. А всегда ли электроэнергию передавали в таком виде?
Нет, далеко не всегда, не сразу. На заре становления электроэнергетики разные учёные и специалисты предлагали свои системы передачи тока, экспериментальным путем пытаясь выбрать оптимальную. Существовали даже системы, состоящие из шести фаз, в которых напряжения и токи были сдвинуты относительно друг друга на 60 градусов. Как нетрудно понять, эта система избыточна – целых шесть проводов, и на каждый – свой комплект коммутационной аппаратуры. В общем, по количеству необходимого материала и оборудования невыгодно. Постепенно системы электроснабжения упрощались и пришли к логическому финалу – двухфазной системе передачи, предложенной в 1888 году Никола Тесла. Эта схема довольно проста. Как понятно из названия, для передачи энергии используется всего два провода… хотя нет, на самом деле обычно применяли четыре провода – по два в каждую фазу, для увеличения сечения проводников. Фазы напряжения и тока были сдвинуты в каждом проводнике данной схемы не на 180 градусов (то есть полностью в противофазу), как было бы логично предположить, а всего на 90.
Сдвиг фаз
Противофаза была бы только вредна: в какой-то момент в обоих проводниках системы могло вообще не оказаться напряжения, пусть и на короткое время. Стоит помнить о том, что электроэнергия передавалась не только для того, чтобы обеспечить свечение осветительных ламп – прежде всего она требовалась для обеспечения работы различных электродвигателей. Представим себе на минутку, что вращающийся электромотор вдруг на долю секунды остался без напряжения, а потом снова запустился. Привод, который вращается этим мотором, или просто скорость снизит, или остановится-дернется, чтобы тут же дернуться-запуститься снова – для обоих механизмов это станет кратчайшим путем к серьезной аварии.
Двухфазная система была всем хороша: простые схемы электроснабжения, очень удобные для анализа и разработки, а также, разумеется, и для монтажа. Но самое главное, что такая система обеспечивала очень плавный и мягкий пуск электродвигателей, что для электротехники конца 19 – начала 20 века было крайне важно. Теория электроснабжения тогда была, можно сказать, в зачаточном состоянии, и подобная система позволяла реализовывать на том технологическом уровне вполне приемлемые характеристики генераторов, моторов и систем передачи электроэнергии.
Система была успешно внедрена и активно развивалась на рубеже 20-го века в США. Это было безусловной победой Теслы над всеми, кто отстаивал целесообразность использования постоянного тока, и именно об этом так любят рассказывать нам все те, кто призывает считать сербского инженера самым выдающимся специалистом в электроэнергетике. Десятки книг и фильмов, сотни и тысячи статей – Никола Тесла и через много лет после своей смерти остается «медийным персонажем». Реальность, однако, куда как более сурова: в то же время по другую сторону Атлантического океана в той же отрасли энергетики жил и работал тот, по сравнению с которым Тесла оказался всего лишь неудачником.
М.О.Доливо-Добровольский
Увы, гениальный изобретатель Михаил Осипович Доливо-Добровольский оказался не нужен России, своей Родине. В 1881 году его, тогда двадцатилетнего студента Рижского политехнического института, «за участие в антиправительственной агитации» отчислили, причем с «волчьим билетом» — без права поступления в любой другой вуз Российской империи. И Михаил Осипович вынужден был уехать в Германию, где поступил в Дармштадское высшее техническое училище, закончил его и остался в своей альма-матер на преподавательской работе. Но однообразная работа на кафедре нашему герою быстро надоела, и М.О. Доливо-Добровольский ушёл в фирму AEG (уверен, многие и сейчас знают эту марку) по приглашению ее руководства. В этой фирме он дослужился в 1909 году до должности директора, в каковой проработал до 1919 года, до самой своей смерти.
Уже трудясь в фирме AEG, Михаил Осипович подробно ознакомился с разработками Никола Тесла в области двухфазной системы передачи энергии и творчески ее переработал, добавив к ней ещё одну фазу и сдвинув векторы напряжения и тока в фазах на 120 градусов. Оказалось, что такая схема более совершенна, чем двухфазная, несмотря на появление третьего, «лишнего» провода – она эффективнее в плане механической работы, экономичнее в энергетическом смысле и удобнее в реализации.
Три фазы
А предложенная в 1889 году Доливо-Добровольским конструкция трёхфазного асинхронного двигателя стала классической и до сих пор повсеместно используется практически без изменений. Также гению Доливо-Добровольского мы обязаны появлению трёхфазного трансформатора. Стоит ли говорить, что и эта конструкция тоже до сих пор везде применяется? Три важнейших изобретения Михаила Осиповича Доливо-Добровольского обеспечили победу трехфазного переменного электрического тока – система передачи, асинхронный электродвигатель и трехфазный трансформатор. Именно на них «стоит» вся современная электроэнергетика, а досужие журналисты и сценаристы без устали продолжают рассказывать нам о невероятной гениальности Никола Теслы. Удивительное – рядом.
Международная электро-техническая выставка во Франкфурте-на-Майне (Германия, 1981). С правой стороны виден искусственный водопад
Первая передача электроэнергии по системе трехфазного переменного тока частотой 50 Гц состоялась в 1891 году в Германии. В городке Лауфен на реке Неккар была построена гидроэлектростанция, передававшая выработанную энергию на гигантское по тем временам расстояние в 170 км в город Франкфурт-на-Майне, где на международной электротехнической выставке был устроен крупный искусственный водопад. Вода в нем подавалась насосом, приводившимся в движение асинхронным электродвигателем мощностью 100 лошадиных сил, который получал питание от той самой ГЭС. Всё оборудование системы электроснабжения: генераторы, повышающие и понижающие трансформаторы, линия электропередачи и двигатель, были разработаны М.О. Доливо-Добровольским. Выставка имела небывалый по тем временам успех, специалисты приезжали в Лауфен и после того, как она официально закрылась – специально для того, чтобы детально ознакомиться со всеми изобретениями Доливо-Добровольского. Пусть и не официально, но именно эта дата считается стартом всеобщей электрификации, которая стала набирать темп в одной стране за другой.
Видные посетители выставки у здания ГЭСГЭСТрехфазный генератор и карта прокладки кабеля от города Лауфен до Франкфурта-на-МайнеИскусственный водопад на Международной электро-технической выставке
М.О. Доливо-Добровольский, несмотря на то, что жил и работал в Германии, оставался русским по рождению и по духу, и всегда мечтал вернуться на Родину, несмотря на то, что она достаточно жестко с ним обошлась. В 1899 году открылся электромеханической факультет Санкт-Петербургского политехнического института, и Михаилу Осиповичу предложили место его первого декана. Увы, он не смог принять это предложение, поскольку работал по контракту с AEG. После начала Первой мировой войны Доливо-Добровольский, как имевший российское подданство, уехал в Швейцарию. После окончания войны Михаил Осипович вернулся в Германию вновь, но тут его подкосила давняя болезнь сердца. Увы, гениальный русский ученый-энергетик совсем немного не дожил до 58 лет. На наш взгляд, огромные достижения этого человека, его вклад в наступление «электрической эры», его биография более чем достойны для того, чтобы стать основой хороших книг и фильмов. Надеемся, что настанет время, когда наша творческая интеллигенция вспомнит незаслуженно забытое имя этого ученого и практика.
Сколько проводов нужны трехфазному току
Но вернемся в наши дни. С важнейшими особенностями линий электропередачи мы уже познакомились в предыдущих статьях этого цикла. Мы уже выяснили, что электроэнергия передаётся потребителям под очень высоким напряжением с использованием системы трёхфазного переменного тока. А теперь поговорим о частностях, которые могут пригодиться каждому из нас в повседневной жизни для того, чтобы на собственном опыте не убеждаться в верности старинного присловья электриков: «Постоянный ток отличается от переменного тем, что бьет постоянно, а переменный нет-нет, да как … ударит».
Теоретически мы уже выяснили, что воздушные линии разных классов напряжения должны использовать по три провода и отличаться друг от друга только количеством изоляторов, с помощью которых провода подвешиваются на опорах, у этих линий отличается радикально. Но это только в теории – достаточно присмотреться к любой линии электропередач, чтобы невооруженным глазом убедиться — проводов на них может быть не три, а меньше или больше! Давайте разберемся, в чем тут проблема, от чего зависит количество проводов линии, проложенных по опорам?
Самое очевидное — от того, какой носитель используется для передачи энергии. Если провод висит на опорах всего один, то это, скорее всего, не провод, а кабель. Мы уже выясняли, что кабели для прокладки воздушных линий вполне себе применяются. Тут, правда, есть ограничения. Поскольку кабель содержит сразу три или даже четыре токоведущих жилы, да к тому же покрытые «индивидуальной» и общей изоляцией, то он тяжелее обычных проводов такого же сечения, проложенных по изоляторам. Отсюда вывод: кабель для прокладки по опорам имеет ограничения по сечению, и, соответственно, по мощности, которую он может передать. Но, тем не менее, кабели для ВЛ находят применение, поскольку они менее подвержены ветровому и прочим внешним воздействиям. Кабель по своей конструкции более жесткий, чем провода ВЛ. К тому же отдельные жилы в нем собраны вместе и изолированы друг от друга, что исключает схлёстывание от воздействия ветра или КЗ от падения на линию посторонних предметов вроде веток деревьев или спортивных кедов расшалившихся школяров. В последнее время стало все чаще устраивают именно кабельные ВЛ для питания уличного освещения. Вновь монтируемые линии освещения обычно оснащаются светодиодными светильниками, мощность которых очень невелика по сравнению с ранее использовавшимися ртутными или натриевыми лампами. Не требуется слишком большая мощность – значит, не требуется и большое сечение в жилах кабеля, не будет слишком большим вес кабеля, не будет слишком велика его цена. Использование кабеля весьма существенно упрощает монтаж: для подвески кабеля применяются простые кронштейны без изоляторов, к тому же кронштейн нужен на каждой опоре всего один, а не четыре, как для обычной ВЛ с неизолированными проводами. Да, для подключения светильников к кабелю нужны специальные контактные системы, при монтаже проникающие внутрь жил кабеля, но таких систем сейчас выпускается большое количество разных конструкций.
А если ВЛ проложена не кабелем, а неизолированными проводами, то сколько проводов потребуется для такой линии? Простейшая логика подсказывает: как минимум три, поскольку по ВЛ передается переменный трехфазный ток. То есть каждая фаза пойдет по своему проводу. И это верно, но только для высоковольтных линий. Распределительные сети, подающие энергию к жилым домам, имеют четыре провода, убедиться в этом можно, просто подняв голову, возвращаясь с работы. Рассматривать носки ботинок далеко не всегда так интересно, как порой кажется, проверено на себе! Так зачем нужен ещё один провод, какую такую функцию он выполняет, ведь фазы всего три?
Дело в том, что по четвертому проводу ничего не передается, это «нейтраль», или, говоря правильнее, «нуль». В нормальном режиме работы системы электроснабжения в данном проводнике вообще нет напряжения. Больше того, в сетях 380 В «нуль» ещё и периодически заземляется: через определенное количество пролетов на опорах устраивается отдельный спуск проводника, который соединяет нулевой провод линии со стальным штырём, забитым в землю – электрики называют это «повторным заземлением». Периодичность монтажа повторного заземления вдоль ЛЭП устанавливается при проектировании ВЛ, в обязательном порядке оно монтируется у ввода к конечному потребителю и у выхода линии 380 В с понижающей подстанции. Так для чего нужен дополнительный провод, тем более что он не используется для передачи энергии?
Заземления много не бывает
Как устраивается подключение устройств, потребляющих не однофазный, а именно трёхфазный переменный ток, например, электродвигателей или трансформаторов? Катушки (они же – «обмотки») этих устройств должны, как больше ста лет назад придумал М.О. Доливо-Добровольский, соединяться строго определенным образом – «в звезду» или «в треугольник». Наиболее распространенным способом соединения фаз является так называемая «звезда». Вспомните эмблему автомобильной фирмы «Мерседес» — трёхлучевая звезда в круге. Мысленно убираем круг — и получим эту самую схему соединения, «звезду». К концам лучей звезды подается трёхфазный ток, на этих лучах находятся входные контакты обмоток двигателя или трансформатора, а выходные контакты соединены в центре звезды вместе. И нет, не стоит думать, что в центральной точке нашей схемы случится КЗ. Вся энергия будет потрачена в обмотках – она либо передается в случае трансформатора на его вторичные обмотки, либо полностью преобразуется в механическую работу в случае мотора. Поскольку энергия полностью будет израсходована в обмотках, то в средней точке «звезды» электрического напряжения нет. Совсем нет! Средняя точка называется «нейтралью», и ее можно смело заземлить. Большинство электроустановок, работающих в схеме «звезда», именно так и устроены, с заземленной средней точкой. Энергетики это называют «глухозаземленная нейтраль».
Анимированное изображение течения токов по симметричной трёхфазной цепи с соединением типа «звезда»
Тем не менее, в средней точке напряжение может появиться. Например, у электромотора в какой-нибудь из обмоток случилось межвитковое замыкание, из-за чего снизилось сопротивление этой обмотки, и, как следствие, расход электроэнергии в ней увеличился. В результате этого симметричность напряжений и токов в «звезде», свойственная нормальной работе электроустановки, нарушится – произойдет «перекос фаз», средняя точка сдвинется в сторону той фазы, где начал происходить больший расход энергии, а в центре «звезды» появится напряжение. Но это нештатный режим работы, при таком раскладе двигатель надо отключать и отремонтировать. Если в электроустановке всё нормально, она работает в штатном режиме, то в средней точке напряжения нет, и она заземлена.
Обычно в распределительных сетях 380 вольт средние точки обмоток понижающих трансформаторов, установленных на подстанциях (в трансформаторных будках), всегда заземлены. Однако четвертый провод ВЛ, тот самый «нуль», к средним точкам не подключен. Его наличие на опорах ВЛ необходимо вовсе не для того, чтобы попилить бюджеты на монтаже линий и не для подачи «нуля» потребителям. Нулевой проводник необходим для корректной работы защит ВЛ до 1000 В. Нюанс заключается в том, что схема «звезда с глухозаземленной нейтралью» при всех своих достоинствах обладает одним крайне неприятным (для энергетиков, конечно) недостатком – ток короткого замыкания (КЗ) между фазой и землей в такой схеме относительно невелик. Так это ж хорошо, подумает кто-нибудь: раз ток невелик, то и перегрузка сети от КЗ в линии не слишком большая. Так-то оно так, но тут появляется другая проблема: чувствительность защиты в сетях 380 В очень ограничена.
Например, линия 380 В имеет номинальный (максимально возможный) ток 600А. При КЗ где-нибудь на воздушной линии из-за её длины ток на подстанции поднимется максимум до 650-700А. Для защиты это всего лишь небольшой скачок нагрузки, на который она просто не реагирует, а в это время где-то на ВЛ провода от возникшей электрической дуги отгорают от контактов на опорах и падают на землю. Происходит это потому, что точка КЗ может находиться достаточно далеко от подстанции, ток от нее идет через землю, которая имеет вполне конкретное сопротивление. Наличие нулевого проводника позволяет возвращать ток от КЗ на подстанцию по тому самому проводу №4, сопротивление которого по сравнению с сопротивлением земли очень мало. В результате ток КЗ значительно увеличивается, и его начинает «чувствовать» защита. Хотя вот такое сознательное увеличение тока КЗ, на первый взгляд, выглядит странно, но в этом есть практический смысл – это самый простой и экономически самый оправданный способ обеспечить корректную работу систем защиты. Да, еще одна любопытная деталь: защита линий реагирует на силу тока, а не на его напряжение! Ну, вообще-то защиты есть разные, с разными контролируемыми параметрами, но для защит в распределительных сетях 380 В именно сила тока в линии или на устройстве является ключевым параметром, который и отслеживает защита, на изменение которого она так или иначе реагирует.
Тут некоторые читатели могут поинтересоваться: мы физику в школе уже давненько учили, а что же такое сила тока и напряжение, и почему их величины надо контролировать? Прежде всего потому, что сила тока и его напряжение — важнейшие параметры любой электроустановки, эти параметры влияют вообще на всё, что в ней происходит. Что касается наглядной аналогии понятий силы тока и его напряжения, то вполне можно использовать достаточно простую. Представьте себе водопроводный кран у себя в квартире. В нем всегда имеется давление воды — неважно, открыт кран или закрыт, вода при нормально работающей системе водоснабжения всегда давит с некоторой силой со стороны водопровода на запирающее устройство крана. Вот это самое давление воды приблизительно похоже на напряжение в электросети. Пока кран закрыт, вода из него не течет. Но стоит кран открыть, как из него с некоторой скоростью польется вода. Величина этой скорости – аналог силы тока. А электрическое сопротивление – это размер отверстия, через которое истекает вода. Чем меньше отверстие, тем ниже скорость истечения, и тем выше давление воды в отверстии крана. Ну чем не закон Ома (R = U / I, где R – сопротивление, U – напряжение и I – сила тока)? А ведь закон Ома – важнейший закон электротехники!
А теперь, после скучной теории, обратим внимание на электрощитки установленные на лестничных клетках жилых домов — ну, на эти большие железные ящики с запертыми дверцами. В них стоят вводные квартирные автоматы и счётчики, своими корпусами щитки соединены не только с заземлением, но и с нулевым проводником кабеля питания. В этом легко убедиться, открыв ту часть щитка, где выполнена разводка электричества по квартирам: подводящий кабель, как правило, четырёхжильный, и одна из его жил (обычно ее изоляция имеет окраску в виде продольных желтой и зеленой полосы) прямо соединена с корпусом щитка. Сделано это не для того, чтобы убить жильцов ударом тока: в нулевом проводнике кабеля нет напряжения, к тому же он, как мы только что выяснили, у ввода в дом принудительно заземлен. Впрочем, щиток может, и так часто бывает, иметь и дополнительное заземление. Соединение корпуса щитка с «нулём» называется «защитное зануление», а с землей – «защитное заземление».
Поскольку щиток на этаже занулён (и заземлён), а нулевой проводник кабеля питания имеет разводку по квартирам, то вполне можно соединить нулевой контакт квартирной розетки 220В с ее, розетки, заземляющим контактом. Ну, знаете, есть такие модные розетки и вилки с двумя металлическими полосками по бокам. И мы получим защитное зануление – аналог заземления. Не во всех домах есть проводка с отдельной заземляющей жилкой, и такой способ вполне допустим, например, для подключения стиральной машины, чтобы обезопасить себя от пробоя изоляции внутри неё. Определить нулевой проводник в розетке несложно, в этом поможет известная всем индикаторная отвёртка с лампочкой, загорающейся от прикосновения рукой при наличии напряжения. Если в розетке есть напряжение, то в одном из контактов индикатор светиться будет, а в другом – нет. И именно тот контакт, в котором индикатор не светится, является нулевым, его и следует соединять с заземляющим контактом розетки. Однако автор этих строк не рекомендовал бы применять данный метод защитного зануления. Дело в том, что даже если вы сделаете всё правильно, то есть определите в розетке «нуль», соедините его с заземляющим контактом, то в какой-то момент к вам в дом может прийти на обслуживание щитков электрик из управляющей компании. Он, не предупредив вас, по своему усмотрению поменяет во вводе в вашу квартиру фазу и нуль местами, и в результате вы получите на корпусе своей стиральной машины 220В. В общем, лучше не рисковать, есть куда как более безопасные способы внезапно почувствовать бодрость во всем теле.
Собственно, а почему используется именно земля? В данном контексте следует понять, что имеется в виду не почва, а именно вся наша планета как таковая, то есть правильнее было бы писать «Земля». Дело в том, что, во-первых, Земля является хорошим проводником электричества, а во-вторых, Земля – это чудовищных размеров электроёмкость, гигантский электрический конденсатор, способный «переварить» в себе мощности на несколько порядков большие, чем те, которые человечество суммарно сейчас для себя вырабатывает. Такое важное электротехническое устройство грех не использовать в системах электроснабжения, вы не находите?
Энергетики слово «Земля» пишут с большой буквы
Добавим также немного важной информации о заземлении. Любой объект, на котором используется электричество, должен быть оборудован целой системой – контуром защитного заземления. Это стальные стержни, заглублённые в грунт на метр-полтора, и жёстко, обычно сваркой, соединенные вместе с помощью стальной же полосы. К контуру заземления подключается всё, что должно быть заземлено – корпуса электрощитов и электромоторов, конструкции, по которым проложены кабели, в общем, все металлические детали всего оснащения зданий и сооружений, на которые так или иначе может случайно или намеренно попасть электрическое напряжение. Контур обязательно есть у любого многоквартирного дома, подстанции, производственного цеха, офисного центра или торгово-развлекательного комплекса. Важным параметром контура заземления является его сопротивление току растекания. Эта величина жёстко регламентируется, для её измерения предназначен особый прибор. Называется он измерительным мостом, и имеет три проводника-электрода.
Измерительный мост
Один относительно короткий, длиной метров пять, с зажимом в виде струбцины на конце, а два других – длинные, по 30 метров, заканчивающиеся стальными метровыми кольями. Для проверки контура короткий провод присоединяется к нему зажимом, два других провода разматываются на максимальную длину, их колья до упора погружаются в грунт на расстоянии 15 метров друг от друга. После этого включается мост, который показывает сопротивление грунта, или, точнее, сопротивление току растекания, на дистанции от контура до кольев прибора. Сопротивление току растекания в контуре заземления жилого дома не должна превышать 4 Ом. Если потребитель ответственный, например, подстанция, электростанция, или иной важный/режимный объект, то сопротивление должно быть меньше 0,5 Ом. Если сопротивление контура больше указанных пределов, то следует увеличить количество забитых в грунт кольев контура заземления. При несоответствии сопротивления контура данным требованиям Энергонадзор запретит эксплуатацию объекта до приведения заземления к нормам. Мелочей тут не бывает! Кроме всего прочего, контуры заземления должны регулярно контролироваться с помощью описанного выше прибора и визуальным осмотром. Наружный осмотр проводится не реже раза в полгода, и не реже раза в 12 лет вокруг кольев вскрывается грунт для контроля подземной части контура. Измерение сопротивления контура выполняется для устройств до 1000В не реже одного раза в 6 лет, для устройств выше 1000В – не реже одного раза в 12 лет.
Итак, мы выяснили, что в сетях 380В для передачи электроэнергии используется четыре провода, один из которых – «нуль» — в нормальном режиме работы висит «пустым», без напряжения, зато имеет очень важную функцию – обеспечивает корректность работы защитных систем. Нулевой провод должен быть того же сечения, что и фазные. Кстати, термин «линия 380В» не очень точен. Энергетики применяют другое обозначение устройств и линий с таким напряжением – «до 1000В» или, чаще, «0,4кВ». Давайте далее использовать именно последний термин, прям как настоящие энергетики. На ВЛ-0,4 кВ провода обычно подвешены на опорах в шахматном порядке, и самый нижний из них – именно нулевой. Кстати, порядок фаз во всех электроустановках крайне важен. Их стандартно обозначают латинскими буквами «А», «В» и «С», и расцветкой – жёлтый, красный и зеленый цвет соответственно. Если фазы в присоединении перепутать, то можно в лучшем случае обнаружить, что электродвигатели вращаются не в ту сторону, а в худшем – устроить межфазное КЗ. Поэтому энергетики всегда тщательно следят за порядком фаз, об этом обязательно нужно помнить и тем, кто по какой-то причине занимается коммутацией электродвигателей к сети самостоятельно.
У пытливого читателя уже наверняка возник вопрос: а почему речь идет о напряжении в линии 380В, а в квартирах у нас обычно 220В? Тут нет ошибки или путаницы. 380В – это напряжение между двумя любыми фазами, а 220В – между любой фазой и нулём. 380В ровно на «квадратный корень из трёх» больше 220В. И если электрик перепутает, подав вам в квартиру вместо фазы и нуля две фазы, то вы получите в розетках не 220, а 380 вольт. В этом случае большинство из ваших устройств, особенно сложных, красиво сгорят, поскольку на такой поворот событий они не рассчитаны. Выдержат, скорее всего, эту неприятность только лампы накаливания да электрочайник, и то вряд ли. В общем, будьте бдительны!
Ну хорошо, с ВЛ-0,4кВ разобрались. Но почему у высоковольтных ВЛ провода всего три, неужели им не нужен «нуль»? Нет, не нужен. Их защиты обычно гораздо более сложны, чем в сетях 0,4кВ, и использовать нулевой проводник хоть и можно, но не имеет смысла. Поэтому практически все линии выше 1000В – трехпроводные.
Ладно, а ведь на опорах высоковольтных ЛЭП может быть и больше четырех или трех проводов, мы не редко это видим – если, конечно, присматриваемся к пейзажам, неотъемлемой частью которых вот уже много лет являются опоры и провода воздушных линий. Совершенно верно, может. Проводов на опорах может быть восемь или шесть, поскольку по одним опорам проложено сразу две разные ВЛ, до и выше 1000В соответственно (мы ведь помним – линии до 1000В, как правило, имеют по четыре провода). Такая ВЛ с двумя независимыми линиями называется двухцепной, то есть на две независимых электроцепи. Если опоры достаточно прочные, а провода не слишком большого сечения и веса, то почему бы не использовать несущую способность опор для прокладки второй ВЛ? И место сэкономим, и время на монтаж, и материалы (опоры, поддерживающие конструкции, изоляцию). Энергетики, однако, подобные схемы не любят и называют их «опасным местом» — это официальный термин. Дело в том, что две параллельно идущие линии работают как трансформатор, только не навитый на сердечнике, а растянутый. И если одна линия отключена, а вторая под напряжением, то в отключенной линии будет наводиться напряжение от работающей линии. Напряжение небольшое, но достаточное, чтобы доставить неприятности. Кроме того, провода двухцепных линий обычно висят близко, и при работе на одной ВЛ, даже отключенной, есть риск случайно «влезть» в работающую ВЛ. Поэтому обычно двухцепные линии отключают полностью, и, если есть возможность, стараются избегать строительства подобных ВЛ.
Также высоковольтные линии вполне могут быть четырехпроводными. Как уже говорилось выше, по самому верху опор, над проводами под напряжением, обычно прокладывают провод, или, если использовать профессиональную терминологию, трос грозозащиты. Он заметно тоньше фазных проводов, висит без изоляторов над верхушками опор и обязательно самым тщательным образом на каждой опоре заземляется. Наличие троса грозозащиты позволяет уберечь саму ВЛ от попадания молнии.
Электротехника высоких напряжений
Ох уж, эти атмосферные явления! В энергетике им посвящена целая наука – техника высоких напряжений. Она изучает все процессы, связанные с молниями, попаданиями молний в линии электропередачи и мерами защиты от этих проблем. Сами проблемы имеют строго научное название – атмосферные перенапряжения. Название связано именно с крайне высоким электрическим напряжением, которое несёт молния. Порядок цифр в уровне напряжения обычной молнии – миллионы вольт. Понятно, что можно подобрать изоляцию ВЛ и подстанций, которая выдержит такие потенциалы, современные материалы весьма сильно продвинулись в части диэлектрической прочности. Но изоляция в любом случае получится чрезвычайно громоздкой, тяжелой и крайне дорогой. Гораздо дешевле как-то ограничить влияние атмосферных перенапряжений в электросетях. Вот один из способов ограничения и есть тот самый трос грозозащиты. Висит он всегда выше фазных проводов, сделано это умышленно — молния попадёт с большой вероятностью именно в него. Поскольку трос хорошенько заземлен, весь разряд тут же уйдет в землю, не причинив ВЛ никакого вреда.
Разрядники на ЛЭП
Но ведь может так случиться, что молния ударит мимо троса, в фазный провод линии. Как быть в этом случае? Для решения подобных вопросов служат особые устройства, которые имеются на любой ВЛ, от 0,4кВ до 500кВ и выше — разрядники. Как устроен разрядник? Обычно это пустотелый цилиндр из хорошего изолятора, как правило, фарфоровый. Нижняя часть разрядника заземлена, верхняя подключена к фазному проводу и постоянно находится под его напряжением. Внутри цилиндра имеется две важнейшие части устройства – искровой промежуток и вилитовые диски. Начнём с последних. Вилит – особый материал, напоминающий чем-то по структуре и внешнему виду очень плотный мел. Интересен он тем, что его электрическое сопротивление тем меньше, чем больше приложенное к нему напряжение. Толщину слоя вилита можно выбрать так, что, например, в разряднике для линии 10кВ сопротивление этого материала будет таким же, как у обычной изоляции, при повышении напряжения до, скажем, 30кВ, снизится вполовину, а до 100кВ вообще станет очень незначительным. Становится понятно, что номинальное напряжение ВЛ-10кВ такой слой выдерживает как изолятор, а резкое повышение напряжения в линии от удара молнии делает его проводником, и разряд просто уйдет в землю. Вилит в разряднике уложен не в виде цельной детали, а столбиком из дисков, похожих на огромные таблетки. Обычно верхняя часть слоя вилита в случае срабатывания разрядника от дуги подгорает, поэтому горелый диск можно удалить, заменив его новым, а весь остальной слой оставить.
Вилитовые диски отделены от верхнего ввода в разрядник, находящегося под напряжением ВЛ, искровым промежутком. Его назначение простое: вилит при нормально работающей ВЛ не должен находиться постоянно под напряжением, он от этого портится, к тому же он при обычных условиях хоть и изолятор, но хуже фарфора. Напряжение на вилитовые диски должно подаваться только при перенапряжении. Искровой промежуток как раз и служит временным изолятором между напряжением фазы и вилитом. Он представляет собой своеобразный цилиндр, набранный из металлических колец особой формы с изоляционными прокладками между ними. Кольца находятся очень близко друг к другу, но всё-таки зазоры между ними достаточны для того, чтобы номинальное напряжение ВЛ их не пробивало. При перенапряжении в линии зазоры будут легко пробиты возникающей дугой, напряжение попадёт на вилитовые диски, которые потеряют сопротивление и уведут перенапряжение в землю. Вот и всё, разрядник выполнил своё назначение.
Наверняка многие из вас, уважаемые читатели, разрядники видели, просто не обращали на них особого внимания. Особенно их легко обнаружить на опорах, стоящих рядом с понижающей подстанцией. Обычно с последней (или первой) опоры в линии питания заводится в трансформаторную будку кабелем. Именно на этой опоре ставят разъединитель (о том, что это такое, мы говорили ранее), и тут же, рядом с разъединителем, монтируют три разрядника, по одному в каждой фазе. Кстати, ввод с ВЛ в подстанцию именно кабелем делается не только для удобства и безопасности (не надо делать двухэтажную подстанцию, чтобы высоковольтный ввод был как можно выше). Дело ещё и в том, что у кабеля и проводов линии разное так называемое волновое сопротивление – термин, пришедший в электротехнику из радиосвязи. Фронт волны атмосферного перенапряжения, набегающий по проводам воздушной линии, вполне может в месте перехода её в кабельную линию из-за различия в волновом сопротивлении отразиться от этого самого перехода и на подстанцию не попасть вообще. Именно поэтому подавляющее большинство современных подстанций на 10кВ делают с кабельным вводом – это и безопасно, и с перенапряжениями помогает бороться. Подстанции на 35кВ и выше из-за технической сложности монтажа и обслуживания кабелей на такое напряжение, а также их дороговизны, обходятся воздушным вводом и разрядниками на нём.
Кроме атмосферных перенапряжений, существуют ещё и коммутационные перенапряжения, образующиеся из-за возникновения резонансных явлений в линии при ее включении или отключении (откуда, собственно, и название). Природа и проявления таких перенапряжений чем-то похожи на гидроудар в водопроводе. Коммутационное перенапряжение появляется тогда, когда кто-то щёлкнул выключателем в неподходящий момент, причем неважно, включил он линию или устройство, или отключил. Наверняка многие с этим явлением и в быту сталкивались: бывало, включишь свет, а лампочка вдруг почему-то ррраз, и с выстрелом перегорела – происходит это именно из-за коммутационного перенапряжения. Величины напряжения при этом явлении не столь велики, как при ударах молнии, конечно, но они достаточны для пробоя ослабленной в каком-нибудь месте изоляции. Методы борьбы с коммутационными перенапряжениями такие же, как и для предотвращения последствий атмосферных перенапряжений — разрядники и кабельные вводы.
Разрядники используются не только для защиты от перенапряжений. На высоковольтных подстанциях очень часто можно обнаружить одинокий разрядник, включенный в цепь заземления средней точки первичной обмотки трансформатора. Средняя точка (нейтраль) схемы «звезда» может работать в двух режимах – с заземлением и без него. Выбор режима осуществляется с помощью включения разъединителя в цепи заземления нейтрали. Разъединитель включает заземление средней точки, это уже знакомый нам режим «глухозаземленная нейтраль». Параллельно разъединителю подключен разрядник, и если разъединитель отключить, то прямое электрическое соединение средней точки «звезды» с землей прервётся – разрядник в нормальном режиме ток не проводит. Такой режим называется «изолированная нейтраль». Включение и отключение нейтрали на подстанциях и, соответственно, режим работы этой нейтрали, исходя из параметров работы энергосистемы, задаётся ее оперативным руководителем – энергодиспетчером.
Об оперативном руководстве и важности диспетчерской работы мы поговорим позже, сейчас просто уясним себе этот факт. Энергодиспетчер прямо указывает персоналу каждой подстанции, в каком режиме должны работать нейтрали трансформаторов. Но на практике в большинстве случаев трансформаторы работают с глухозаземленной нейтралью практически повсеместно. Разрядник в цепи нейтрали нужен для того, чтобы она в нормальном режиме работы трансформатора и всех присоединениях после него была изолирована от земли. В случае возникновения нештатной ситуации и, как следствие, перекоса фаз (об этом явлении говорилось выше) на средней точке появилось бы напряжение, которое при определенном значении пробило бы разрядник и ушло в землю, защитив трансформатор от аварии.
Провода, Земля, разрядники – защита от неожиданной встречи с током должна быть надежной
Подведем итог. Количество проводов в ВЛ зависит от напряжения в ней. ВЛ-0,4кВ имеют, как правило, четыре провода – три фазных и один нулевой, в котором при нормальной работе напряжение не только отсутствует, но и в принципе появиться не должно, поскольку нулевой проводник прямо соединен с землей. Нулевой проводник крайне важен для корректной работы защит, поскольку короткое замыкание между фазой и землей может иметь очень небольшой ток, ниже чувствительности защиты. Линии выше 1000В трехпроводные, а тонкий провод, проложенный на высоковольтных ВЛ по самому верху опор не является токонесущим — это трос грозозащиты, предохраняющий линию от попадания молний. Кроме этого троса, для устранения проблем, связанных с ударами молний (атмосферными перенапряжениями) на ВЛ имеются также специальные устройства – разрядники. В нормальном режиме работы разрядник является изолятором и никак себя не проявляет, в случае появления в линии волны перенапряжения разрядник из-за особенностей используемого внутри него материала – вилита – становится проводником, и отводит перенапряжение в землю. Если дуга не успела сильно пожечь искровой промежуток внутри разрядника, то он тут же, сразу после срабатывания, опять становится изолятором и вновь готов к работе.
В энергетике широко используется Земля – не почва, а именно вся наша планета, используется планета и как отличный проводник электричества, и как гигантский электрический конденсатор. С Землей часто соединяют нейтраль – среднюю точку, к которой подключены обмотки электромотора или генератора, соединенные в схему «звезда». Соединение устройств и их частей с землей называется заземлением, и такое заземление является рабочим. Если с Землей соединяется устройство не для правильной работы, а исключительно для предотвращения от ударов током, например, обслуживающего персонала, то такое заземление называется защитным. В энергетике все (ВСЕ!) металлические части всех (ВСЕХ!) устройств, за исключением, конечно, самих проводников с током, в обязательном порядке тщательно заземляются. То есть обязательно заземлены будут корпуса трансформаторов и выключателей, несущие конструкции РУ, даже двери для входа на подстанцию и забор вокруг нее! И качество заземления будет обязательно и регулярно контролироваться осмотрами, а также специальным прибором.
Ну, и специально для тех, кто не понял излишне тонкого намека на толстые обстоятельства: Земля – это «гео», а энергетика и есть энергетика. И было бы очень странно, если бы вот эта статья не появилась на страницах Аналитического онлайн-журнала Геоэнергетика.ru, как, впрочем, и наоборот – если бы она появилась где-то в другом месте.

Подготовлено в соавторстве с Борисом Марцинкевичем
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Трехфазный источник
— обзор
7.2.3 Метод модуляции прямого матричного преобразователя
В этом разделе представлена матрица рабочего цикла для управления каждым переключателем трехфазного прямого матричного преобразователя и метод модуляции трехфазного преобразователя. будет описан преобразователь прямой матрицы, использующий матрицу рабочего цикла. Напряжение на входе и ток на выходе прямого матричного преобразователя даны как независимые переменные в формуле. (7.12).
(7.12) vi = vsavsbvsc = Vimcosωitcosωit − 2π / 3cosωit + 2π / 3, io = ioAioBioC = Iomcosωot − ϕocosωot − ϕo − 2π / 3cosωot − ϕo + 2π / 3.
В этом случае предположим, что операция генерирует выходное фазное напряжение и входной фазный ток в формуле. (7.13) контролем.
(7,13) vo = voAvoBvoC = Vomcosωotcosωot − 2π / 3cosωot + 2π / 3, ii = isaisbisc = Iimcosωit − ϕicosωit − ϕi − 2π / 3cosωit − ϕi + 2π / 3,
где cos14 ( ϕ 900 ) и cos ( ϕ _i ) — коэффициенты мощности нагрузки и входного каскада, соответственно, а ω _i и ω _o — входная и выходная угловые частоты, соответственно.Опорный потенциал выходного фазного напряжения v _oA , v _oB и v _oC является нейтральной точкой трехфазного источника напряжения входного каскада, как показано на рис. 7.3. .
Входная мощность прямого матричного преобразователя должна быть равна выходной мощности. Следовательно, уравнение. (7.14) определяется из v _i ^T i _i = v _o ^T i _o .
(7.14) VimIimcosϕi = VomIomcosϕo.
Когда коэффициент усиления по напряжению прямого матричного преобразователя определяется как q = V _om / V _im , Eq. (7.15) определяется как
(7.15) Vom = qVim, Iim = qIomcosϕocosϕi.
Когда уравнения. (7.12), (7.13) подставляются в уравнение. (7.10) матрица T заполнения, которая удовлетворяет ограниченному условию продолжительности включения, как в уравнении. (7.11) рассчитывается с использованием уравнения. (7.16).
(7.16) T = dAadAbdAcdBadBbdBcdCadCbdCc = p13d1d2d3d3d1d2d2d3d1 + p23d1′d2′d3′d2′d3′d1′d3′d1′d2 ′,
, где 14 _d15 _{d 1 , d ₁ ′, d ₂ ′ и d ₃ ′ выражены в уравнении. (7.17).}
(7.17) d1 = 1 + 2qcosω1t, d2 = 1 + 2qcosω1t + 2π3, d3 = 1 + 2qcosω1t − 2π3, d1 ′ = 1 + 2qcosω2t, d2 ′ = 1 + 2qcosω2t − 2π3, d3 ′ = 1 + 2qω2t + 2π3,
, где ω ₁ и ω ₂ составляют ω _o — ω _i и ω _o + ω _i соответственно, и p ₁ и p ₂ являются переменными управления коэффициентом мощности положительного и отрицательного направления, соответственно, которые выражены в формуле.(7.18).
(7,18) p1 = 121 + p, p2 = 121 − p, p = tanϕitanϕo.
Из уравнения. (7.18), p ₁ + p ₂ = 1 и p ₁ — p ₂ = p . Кроме того, p — это коэффициент передачи фазы между входом и выходом прямого матричного преобразователя. Среди переменных, которые определяют p, , ϕ _o определяется характеристиками нагрузки, а ϕ _i определяется желаемым значением команды.
Если входной каскад матричного преобразователя работает с единичным коэффициентом мощности ( ϕ _i = 0), уравнение. (7.16) можно просто переписать, как это дает Ур. (7.19).
(7,19) djk = 131 + 2vojvskVim2j = ABCk = abc.
На рис. 7.10 показан диапазон значений трехфазного входного напряжения источника и выходного фазного напряжения прямого матричного преобразователя. Трехфазное выходное фазное напряжение не может выходить за пределы диапазона входного фазного напряжения, поскольку выходное фазное напряжение прямого матричного преобразователя синтезируется из входного напряжения.Следовательно, максимальная величина выходного фазного напряжения ограничена 50% от входного фазного напряжения. Другими словами, максимальное значение управляющего параметра q составляет 0,5 в матрице скважности уравнения. (7.16).
Рис. 7.10. Входное напряжение и выходное фазное напряжение ( q _макс. = 0,5).
На рис. 7.11 показан способ получения большего выходного фазного напряжения, чем выходное фазное напряжение на рис. 7.10, путем добавления синфазного напряжения к выходному фазному напряжению по формуле.(7.13). Как упоминалось ранее, синфазное напряжение, приложенное к выходному фазному напряжению, не влияет на линейное напряжение выходного каскада прямого матричного преобразователя, поскольку опорные потенциалы выходного фазного напряжения v _oA , v _oB и v _oC являются нейтральными точками трехфазного источника напряжения входного каскада.
Рис. 7.11. Входное напряжение и выходное фазное напряжение ( q _max = 0.866) с использованием синфазного напряжения в модуляции.
Следовательно, фазные напряжения на выходе выражаются в формуле. (7.20) как
(7.20) vo = voAvoBvoC = Vomcosωot + vcmtcosωot − 2π / 3 + vcmtcosωot + 2π / 3 + vcmt,
, где v _cm — синфазное напряжение, выраженное в уравнении . (7.21) как
(7.21) vcmt = −16cos3ωot + 36cos3ωit.
В результате максимальное значение q увеличивается до √ 3/2 (= 0,866). Дополнительно q _max = 0.866 — это уникальная характеристика прямого матричного преобразователя, которая определяется независимо от метода модуляции управления прямого матричного преобразователя.
Если выходное фазное напряжение уравнения. (7.20) вместо уравнения. (7.13) окончательное решение обычно выражается комплексным уравнением, полученным с помощью оптимального метода Вентурини. Кроме того, этот метод необходим для многих расчетов в реальном приложении. Однако, если входной каскад прямого матричного преобразователя работает с единичным коэффициентом мощности ( ϕ _i = 0), окончательное решение может быть легко реализовано, как показано в уравнении.(7.22).
(7.22) djk = 131 + 2vojvskVim2 + 4q33sinωit + βksin3ωit, j = A, B, C, k = a, b, c, βa = 0, βb = −2π / 3, βc = 2π / 3.
В зависимости от оптимального метода анализа Вентурини, соотношение между передаточным отношением фазы на входе и выходе p прямого матричного преобразователя и коэффициентом усиления по напряжению q выбирается из уравнения. (7.23).
(7,23) 2qp⋅1 − signλ3 + sgnλ3≤1,
, где λ и sgn ( λ ) выражаются следующим образом в уравнении. (7.24).
(7.24) λ = 2q31 − p, signλ = 1, λ≥0−1, λ <0.
На рис. 7.12 показано изменение максимального усиления по напряжению q _max в зависимости от значения p . Если p контролируется для управления коэффициентом мощности входного каскада прямого матричного преобразователя, необходимо соблюдать осторожность, поскольку максимальное усиление напряжения q _max изменяется, как показано на рис. 7.12.
Рис. 7.12. Максимальное усиление напряжения q _max в зависимости от значения p .
Если требуется, чтобы q _max было> 0,5, диапазон p должен быть ограничен в диапазоне — 1 < p <1. Кроме того, в диапазоне - 1 < p <1, диапазон регулировки угла коэффициента мощности входного каскада ограничен как - | ϕ _o | < ϕ _i <| ϕ _o | из уравнения. (7.18).
На рис. 7.13 показан пример метода, который генерирует стробирующие сигналы, которые являются функцией присутствия переключателя ( S _jk ), с использованием каждого матричного элемента ( d _jk ) матрицы заполнения . Т матричного преобразователя.Стробирующие сигналы переключателей S _Aa , S _Ab и S _Ac , подключенных к выходному каскаду фазы A, определяются путем сравнения несущего сигнала v _{треугольника} треугольника. форма с d _Aa и ( d _Aa + d _Ab ) мгновенно. Кроме того, они выражаются следующим образом в формуле. (7.25):
Рис. 7.13. Формирование стробирующих сигналов из дежурного сигнала (переключение фазы А).
(7.25) sAasAbsAc = 100,0≤vtri
, где s _ij = 0 представляет состояние выключения переключателя и s _ij = 1 представляет состояние включения. Методы, которые генерируют стробирующие сигналы переключателей ( S _Ba , S _Bb и S _Bc ), подключенных к выходному каскаду фазы B и переключателям ( S _Ca , S _Cb и S _Cc ), подключенные к выходному каскаду C-фазы, аналогичны методу для переключателей, подключенных к выходному каскаду A-фазы.
C: \ files \ курсы \ 3414 \ ece3414notes1a.wpd
% PDF-1.6 % 106 0 объект > эндобдж 165 0 объект > эндобдж 104 0 объект > поток Acrobat Distiller 5.0.5 (Windows) 2004-07-07T15: 23: 25Z2013-08-22T07: 29: 22-05: 002013-08-22T07: 29: 22-05: 00PScript5.dll Version 5.2application / pdf
donohoe
C: \ files \ курсы \ 3414 \ ece3414notes1a.wpd
uuid: 3786948f-c39e-456b-ad4f-ee67c605ecc1uuid: b71a17ff-4d5e-4cd1-bca5-025288013c01 конечный поток эндобдж 168 0 объект > / Кодировка >>>>> эндобдж 100 0 объект > эндобдж 99 0 объект > эндобдж 164 0 объект > эндобдж 101 0 объект > эндобдж 102 0 объект > эндобдж 58 0 объект > эндобдж 61 0 объект > эндобдж 64 0 объект > эндобдж 67 0 объект > эндобдж 70 0 объект > эндобдж 73 0 объект > эндобдж 76 0 объект > эндобдж 78 0 объект > поток Hl ;; + V7ssZ @ BfJDq` > _; q ֌ v / 7 _ ^;> _}? _ / ^ Z_ {K || k ~ F’0r77Z 銵 x> -ĺd80w =! 1Квкуп.PuexSWNlW27ErnmAFnaEr $ rcV5gqp 陾 = + _} f9Uqx1r35fwYd3La6gph ֍ Zq.] 0b (E (k l {_, x? lXF8Ų 뙬 ./. ‘ mTMAЯ ~ d {o & ̸’MF968g ۻ $% f [; {SIW aʖb45a39 x [7ǧK: bCn 3 빍 J * [8X9y4 {n $ _g1ƥVz8U ~ wpJA / v1CZ *, ⥢UvR6lV
Объяснение основных измерений трехфазной мощности
Время чтения: 7 минут
Хотя однофазное электричество используется для питания обычных бытовых и офисных электроприборов, системы трехфазного переменного тока почти повсеместно используются для распределения электроэнергии и подачи электричества непосредственно на оборудование с более высокой мощностью.
В этой технической статье описываются основные принципы трехфазных систем и различие между различными возможными соединениями для измерения.
Трехфазные системы
Соединение звездой или звездой
Соединение треугольником
Сравнение звезды и дельты
Измерения мощности
Подключение однофазного ваттметра
Однофазное трехпроводное соединение
Трехфазное трехпроводное соединение (метод двух ваттметров)
Трехфазное трехпроводное соединение (метод трех ваттметров)
Теорема Блонделя: необходимое количество ваттметров
Трехфазное, четырехпроводное соединение
Настройка измерительного оборудования
Трехфазные системы
Трехфазное электричество состоит из трех напряжений переменного тока одинаковой частоты и одинаковой амплитуды.Каждая фаза переменного напряжения отделена от другой на 120 ° (Рисунок 1).
Рис. 1. Форма сигнала трехфазного напряжения
Эту систему можно схематично представить как осциллограммами, так и векторной диаграммой (рис. 2).
Рисунок 2. Векторы трехфазного напряжения
Зачем нужны трехфазные системы? По двум причинам:
Три разнесенных вектора напряжения могут использоваться для создания вращающегося поля в двигателе. Таким образом, двигатели можно запускать без дополнительных обмоток.
Трехфазная система может быть подключена к нагрузке таким образом, чтобы количество необходимых медных соединений (и, следовательно, потери при передаче) было вдвое меньше, чем они были бы в противном случае.
Рассмотрим три однофазные системы, каждая из которых выдает 100 Вт на нагрузку (рисунок 3). Общая нагрузка составляет 3 × 100 Вт = 300 Вт. Для подачи питания 1 ампер протекает через 6 проводов, и, таким образом, возникают 6 единиц потерь.
Рисунок 3. Три однофазных источника питания — шесть единиц потерь
В качестве альтернативы, три источника могут быть подключены к общей обратной линии, как показано на рисунке 4. Когда ток нагрузки в каждой фазе одинаков, нагрузка считается равной. сбалансированный. При сбалансированной нагрузке и трех токах, сдвинутых по фазе на 120 ° друг от друга, сумма тока в любой момент равна нулю, и ток в обратной линии отсутствует.
Рис. 4. Трехфазное питание, сбалансированная нагрузка — 3 единицы потерь
В трехфазной системе под углом 120 ° требуется только 3 провода для передачи энергии, для которой в противном случае потребовалось бы 6 проводов. Требуется половина меди, а потери при передаче по проводам уменьшатся вдвое.
Соединение звездой или звездой
Трехфазная система с общим подключением обычно изображается, как показано на Рисунке 5, и называется соединением «звезда» или «звезда».
Рисунок 5. Соединение звездой или звездой — три фазы, четыре провода
Общая точка называется нейтральной точкой.Эта точка часто заземляется на источнике питания из соображений безопасности. На практике нагрузки не сбалансированы идеально, и четвертый нейтральный провод используется для передачи результирующего тока.
Нейтральный проводник может быть значительно меньше трех основных проводов, если это разрешено местными нормами и стандартами.
Рисунок 6. Сумма мгновенных напряжений в любой момент времени равна нулю.
Соединение треугольником
Три однофазных источника питания, о которых говорилось ранее, также могут быть подключены последовательно.Сумма трех сдвинутых по фазе напряжений на 120 ° в любой момент равна нулю. Если сумма равна нулю, то обе конечные точки имеют одинаковый потенциал и могут быть соединены вместе.
Соединение обычно выполняется, как показано на рисунке 7, и известно как соединение треугольником по форме греческой буквы дельта, Δ.
Рисунок 7. Соединение треугольником — трехфазное, трехпроводное
Сравнение звездой и треугольником
Конфигурация «звезда» используется для распределения питания между однофазными бытовыми приборами в доме и офисе.Однофазные нагрузки подключаются к одной ветви звезды между линией и нейтралью. Общая нагрузка на каждую фазу распределяется в максимально возможной степени, чтобы обеспечить сбалансированную нагрузку на первичное трехфазное питание.
Конфигурация «звезда» также может подавать одно- или трехфазное питание на более мощные нагрузки при более высоком напряжении. Однофазные напряжения — это напряжения между фазой и нейтралью. Также доступно более высокое межфазное напряжение, как показано черным вектором на Рисунке 8.
Рисунок 8. Напряжение (фаза-фаза)
Конфигурация «треугольник» чаще всего используется для питания трехфазных промышленных нагрузок большей мощности.Различные комбинации напряжений могут быть получены от одного трехфазного источника питания по схеме «треугольник», однако путем подключения или «ответвлений» вдоль обмоток питающих трансформаторов.
В США, например, система с треугольником 240 В может иметь обмотку с расщепленной фазой или обмотку с центральным отводом для обеспечения двух источников питания 120 В (рисунок 9).
Рис. 9. Конфигурация треугольником с обмоткой «расщепленная фаза» или «отвод от средней точки»
Из соображений безопасности центральный отвод может быть заземлен на трансформаторе. 208 В также имеется между центральным ответвлением и третьей «верхней ветвью» соединения треугольником.
Измерения мощности
Мощность в системах переменного тока измеряется с помощью ваттметров. Современный цифровой ваттметр с выборкой, такой как любой из анализаторов мощности Tektronix, умножает мгновенные выборки напряжения и тока вместе для расчета мгновенных ватт, а затем берет среднее значение мгновенных ватт за один цикл для отображения истинной мощности.
Ваттметр обеспечивает точные измерения истинной мощности, полной мощности, реактивной мощности вольт-ампер, коэффициента мощности, гармоник и многих других параметров в широком диапазоне форм волн, частот и коэффициента мощности.
Чтобы анализатор мощности дал хорошие результаты, вы должны уметь правильно определять конфигурацию проводки и правильно подключать ваттметры анализатора.
Подключение однофазного ваттметра
Рисунок 10. Однофазные, двухпроводные измерения и измерения постоянного тока
Требуется только один ваттметр, как показано на рисунке 10. Системное подключение к клеммам напряжения и тока ваттметра несложно. Клеммы напряжения ваттметра подключены параллельно к нагрузке, и ток проходит через клеммы тока, которые включены последовательно с нагрузкой.
Однофазное трехпроводное соединение
В этой системе, показанной на рисунке 11, напряжения вырабатываются одной обмоткой трансформатора с центральным отводом, и все напряжения синфазны. Эта система широко распространена в жилых домах Северной Америки, где доступны один источник питания 240 В и два источника питания 120 В, которые могут иметь разную нагрузку на каждую ногу.
Для измерения общей мощности и других величин подключите два ваттметра, как показано на Рисунке 11 ниже.
Рисунок 11. Метод однофазного трехпроводного ваттметра
Трехфазное трехпроводное соединение (метод двух ваттметров)
При наличии трех проводов требуются два ваттметра для измерения общей мощности.Подключите ваттметры, как показано на рисунке 12. Клеммы напряжения ваттметров соединены фаза с фазой.
Рисунок 12. Трехфазное, трехпроводное, метод 2 ваттметра
Трехфазное трехпроводное соединение (метод трех ваттметров)
Хотя для измерения общей мощности в трехпроводной системе требуются только два ваттметра, как показано ранее, иногда удобно использовать три ваттметра. В соединении, показанном на Рисунке 13, ложная нейтраль была создана путем соединения клемм низкого напряжения всех трех ваттметров.
Рисунок 13. Трехфазное, трехпроводное (метод трех ваттметров: установите анализатор в трехфазный, четырехпроводной режим).
Трехпроводное трехпроводное соединение имеет преимущества индикации мощности в каждой фазе (не возможно при подключении двух ваттметров) и фазных напряжений.
Теорема Блонделя: необходимое количество ваттметров
В однофазной системе всего два провода. Мощность измеряется одним ваттметром. В трехпроводной системе требуется два ваттметра, как показано на рисунке 14.
Рис. 14. Доказательство для трехпроводной системы «звезда»
В общем, количество требуемых ваттметров равно количеству проводов минус один.
Проба для трехпроводной системы звездой
Мгновенная мощность, измеренная ваттметром, является произведением мгновенных значений напряжения и тока.
Показание ваттметра 1 = i1 (v1 — v3)
Показание ваттметра 2 = i2 (v2 — v3)
Сумма показаний W1 + W2 = i1v1 — i1v3 + i2v2 — i2v3 = i1v1 + i2v2 — (i1 + i2) v3
(Из закона Кирхгофа: i1 + i2 + i3 = 0, поэтому i1 + i2 = -i3)
2 показания W1 + W2 = i1v1 + i2v2 + i3v3 = общая мгновенная мощность в ваттах.
Трехфазное, четырехпроводное соединение
Три ваттметра необходимы для измерения общей мощности в четырехпроводной системе. Измеренные напряжения представляют собой истинные напряжения между фазой и нейтралью. Междуфазные напряжения могут быть точно рассчитаны по амплитуде и фазе межфазных напряжений с использованием векторной математики.
Современный анализатор мощности также будет использовать закон Кирхгофа для расчета тока, протекающего в нейтральной линии.
Настройка измерительного оборудования
Для заданного количества проводов требуются N, N-1 ваттметров для измерения общих величин, таких как мощность.Вы должны убедиться, что у вас достаточно количества каналов (метод 3 ваттметра), и правильно их подключить.
Современные многоканальные анализаторы мощности вычисляют общие или суммарные величины, такие как ватты, вольты, амперы, вольт-амперы и коэффициент мощности, напрямую с использованием соответствующих встроенных формул. Формулы выбираются в зависимости от конфигурации проводки, поэтому настройка проводки имеет решающее значение для получения точных измерений общей мощности. Анализатор мощности с функцией векторной математики также преобразует величины между фазой и нейтралью (или звездой) в величины фаза-фаза (или дельта).
Коэффициент √3 может использоваться только для преобразования между системами или масштабирования измерений только одного ваттметра в сбалансированных линейных системах.
Понимание конфигурации проводки и выполнение правильных соединений имеет решающее значение для выполнения измерений мощности. Знакомство с обычными системами электропроводки и запоминание теоремы Блонделя поможет вам установить правильные соединения и получить результаты, на которые вы можете положиться.
Список литературы
Основы измерения трехфазной мощности — Рекомендации по применению от Tektronix
Ваттметр — это прибор для измерения электрической мощности (или скорости подачи электрической энергии) в ваттах любой данной цепи.Электромагнитные ваттметры используются для измерения полезной частоты и мощности звуковой частоты; другие типы требуются для радиочастотных измерений. Источник: Википедия
Источник: Портал электротехники
Руководство по питанию (одно-, разделенное и трехфазное)
Для электрически ненастроенных трехфазную и однофазную мощность можно рассматривать по тем же принципам, что и механическую мощность. Несмотря на различия, у них есть одна общая черта — они передают мощность с помощью давления и потока.Обсуждая электрическую мощность, давление относится к силе, а поток — к скорости.
Вы рассчитываете мощность, передаваемую через однофазную и трехфазную сети, следующим образом — давление, умноженное на расход, или сила, умноженная на скорость.
Когда дело доходит до механической мощности, люди используют несколько разных терминов вместо слов «сила» и «скорость». Например, термины «фут-фунты» и «фунты на квадратный дюйм» описывают силу. Между тем, термины «скорость вращения» и «галлоны в минуту» относятся к скорости.
Что касается электроэнергии, то терминология становится более ограниченной. Например, только один термин «напряжение» описывает силу. Между тем, только два термина — «ток» и «амперы» — описывают скорость.
В прошлые десятилетия стандартом подачи электроэнергии был постоянный ток (DC), при котором мощность текла в одном направлении. В современном мире стандартом подачи электроэнергии является переменный ток (AC), при котором поток энергии имеет переменное направление.
Стандарт мощности изменен с постоянного тока на переменный, поскольку последний обеспечивает более эффективную подачу энергии на большие расстояния.Частота переменного тока различается в зависимости от страны:
60 Гц (циклов в секунду) — частота переменного тока в США.
50 Гц (циклов в секунду) — частота переменного тока во многих других странах.
В механической мощности уравнение мощности представляет собой произведение фунт-футов (давления) и скорости вращения (скорости). В электроэнергетике уравнение мощности представляет собой произведение напряжения (силы) на ток (расход).
В домашних условиях наиболее часто используемая силовая цепь состоит из однофазной двухпроводной сети переменного тока, которая питает все, от компьютеров и бытовой техники до телевизоров, фенов и вентиляторов.Большинство установок имеют два провода — нейтральный и силовой. Питание проходит между двумя проводами, начиная с провода питания.
Что такое однофазный (двух- или двухфазный) и трехфазный?
Различия между однофазными, двухфазными и трехфазными системами сводятся к их конфигурациям, которые определяют уровень напряжения, подаваемого на оборудование на принимающей стороне. Чем тяжелее груз, тем выше требования.
Что такое однофазное питание?
Однофазная трехпроводная система — это система распределения мощности переменного тока, которая экономит материал проводов в однофазной системе.Для распределительного трансформатора требуется только одна фаза на стороне питания. Трансформатор, который питает трехпроводную распределительную систему, содержит однофазную первичную входную обмотку.
В США и других округах есть разные уровни стандартного напряжения. В США стандартное однофазное напряжение составляет 120 В. Во многих других регионах стандартное однофазное напряжение составляет 230 В. Оба состоят из одного провода напряжения — 120 В или 230 В — и одного нейтрального провода.
Что такое двухфазное питание?
Двойная фаза — также известная как разделенная фаза — в основном то же самое, что и однофазная. Двойная фаза состоит из переменного тока (AC) с двумя проводами. В Соединенных Штатах типичная система электропитания в домах состоит из двух силовых проводов на 120 В — фазы A и фазы B, которые сдвинуты по фазе на 180 градусов. Многие предпочитают этот подход из-за его гибкости.
В нагрузках с низким энергопотреблением, таких как освещение, телевизор, стереосистема и компьютерная периферия, питание подается от одной из двух цепей питания на 120 В.В нагрузках, которые используют большое количество энергии, таких как стиральная машина, посудомоечная машина, кондиционер и обогреватели, одна силовая цепь 240 В действует как источник питания.
Что такое трехфазное питание?
Трехфазное питание — это силовая цепь, состоящая из трехпроводной цепи переменного тока. Большинство коммерческих зданий в Соединенных Штатах имеют трехфазную цепь питания. Схема питания обычно состоит из четырех проводов — 208 Y / 120 В — расположение считается наиболее плотным и гибким.
По сравнению с однофазным, трехфазный источник питания обеспечивает большую мощность — в 1,732 раза больше, чем однофазная — при том же токе:
В нагрузках с низким энергопотреблением, таких как освещение, телевидение, радио, компьютер и сканер, питание может подаваться от любой из трех однофазных цепей питания на 120 В.
Для нагрузок со средней мощностью, таких как водонагреватели и осушители воздуха, питание может подаваться от любой из трех однофазных цепей питания на 208 В.
Нагрузки, требующие больших объемов энергии, включая обогреватели, кондиционеры и тяжелое гаражное оборудование, питаются от одной трехфазной цепи питания 208 В.
Большинство промышленных предприятий в США используют трехфазные четырехпроводные схемы питания, так как эта схема — 480 Y / 277 В — является самой плотной и мощной. По сравнению с трехфазным двигателем на 208 В трехфазный на 480 В обеспечивает значительно больший источник питания с таким же током или с пониженным на 43% током.Преимущества этой установки заключаются в следующем:
Снижение затрат на строительство благодаря меньшим размерам электрических устройств и схем.
Снижение затрат на электроэнергию за счет сохранения электрических токов, которые преобразуются в тепло, а не теряются.
Если учесть задействованное мощное оборудование, трехфазные системы ответственны за самые невероятные достижения в области архитектурной инженерии, которых когда-либо достигало человечество.
Разница между энергосистемой США и Европы
Энергетические системы в Северной Америке, Великобритании, континентальной Европе и Океании различаются.
Европейская энергосистема
В Европе в большинстве энергосистем используются трехфазные сети 230 В / 400 В. Основное исключение из этого правила — на фермах и в сельских деревнях, где для получения электроэнергии используются однофазные установки. Исключение связано с тем, что в сельской местности обычно имеется доступ только к одному высоковольтному проводу.
В Соединенном Королевстве федеральный закон требует, чтобы на строительных площадках электроинструменты и переносные фонари подавались через системы с центральным отводом напряжением 55 В. Подобные устройства используются с оборудованием на 110 В, для которого не требуется нейтральный провод. Цель здесь — снизить вероятность поражения электрическим током, который часто представляет собой серьезную угрозу на открытом воздухе, особенно в сырые и дождливые дни.
Одна из самых распространенных строительных машин в США.K. — переносной трансформатор, особенно тот, который преобразует энергию между однофазными 240 В и 110 В. Электропитание на строительных площадках обеспечивается напрямую через генераторные установки. Одним из дополнительных преимуществ такой компоновки является то, что лампы накаливания на 110 В — типичные для этой установки — имеют нити накаливания, которые более прочны и лучше приспособлены для выполняемой работы, чем нити накаливания ламп на 240 В.
В антиподном сообществе, которое предпочитает недорогие варианты, электрические сети обеспечивают однопроводные линии передачи с заземлением (SWER) для удаленных нагрузок.
Североамериканская энергосистема
Для жилых домов и небольших коммерческих объектов в США и Канаде трехпроводные однофазные системы являются наиболее распространенным источником электроэнергии. Установка позволяет работать двумя способами:
120 В между нейтралью
240 В от линии к линии
Первый из них подает питание на стандартные розетки и заземленные светильники. В более тяжелом оборудовании, таком как холодильники, духовки, посудомоечные машины, обогреватели и другие приборы, требующие более мощных источников энергии, используется второе.
Положение о коммутации управляющих двухфазных цепей. Обратный провод не имеет защиты автоматического выключателя. Таким образом, нейтральный провод должен использоваться исключительно цепями питания противоположной линии. Нейтраль может быть разделена между двумя цепями противоположных линий, если имеется перемычка для подключения двух выключателей, поскольку это позволяет обоим отключиться одновременно, а также предотвращает прохождение 120 В по цепям 240 В. В исключительном варианте терминологии 220 В называется однофазным в Соединенных Штатах, но не за рубежом.
Какие основные различия существуют между двухфазной и трехфазной электрической энергией?
В зданиях, в которых используются трехфазные источники питания, инженеры разработали электрические системы, обеспечивающие балансировку нагрузок. Это позволяет избежать дисбаланса в течение дня, поскольку разные стороны используют легкие, средние и тяжелые грузы. Инженеры также применили тот же принцип к источникам питания, которые они распределяют по разным зданиям.
В Великобритании на одну фазу подается нейтраль при токах до 100 А.В Германии и других странах Европы каждая недвижимость получает три фазы и нейтраль. Однако номинал предохранителя в Германии ниже, и он перетасовывается, чтобы предотвратить влияние, которое повышенные нагрузки могут оказать на первую фазу.
Соединенные Штаты и Канада часто используют запасы дельты с высокой ветвью. В этой схеме одна обмотка имеет центральный отвод, что позволяет использовать три разных уровня напряжения. Основное назначение этого источника питания, подключенного по схеме треугольника, — обеспечить питание мощных двигателей, которым требуется вращающееся поле.
Однофазные нагрузки
За исключением систем с высоким перепадом треугольника, однофазная нагрузка может работать между любыми двумя фазами. Когда однофазные нагрузки распределяются по фазам системы, это сохраняет баланс нагрузок и создает более управляемую ситуацию для проводников. В сбалансированной системе звезды, состоящей из трех фаз и четырех проводов, три проводника и нейтраль системы имеют однородное напряжение.
Когда питающий трансформатор получает обратные токи из домов и зданий потребителей, эти токи совместно используют нейтральный провод.Если все возвращающие нагрузки равномерно распределены по каждой из трех фаз, нейтральный провод будет пропускать обратный ток, равный нулю. Однако использование мощности трансформатора может оказаться неэффективным, если вторичная сторона трансформатора имеет несимметричную фазную нагрузку.
Если в нейтрали питания возникает разрыв, напряжение между фазой и нейтралью не сохраняется. Более низкое напряжение будет на фазах с более высокими нагрузками, а более высокое напряжение будет на фазах с более низкими нагрузками.
Несбалансированные нагрузки
В трехфазной системе, где токи в проводах под напряжением не равны или не образуют идеального фазового угла 120 градусов, нагрузка несимметрична, поскольку потери мощности выше, чем в сбалансированной системе.
Электродвигатель относится к особому классу трехфазных нагрузок. Трехфазный асинхронный двигатель, применяемый в различных отраслях промышленности, обеспечивает высокую скорость и пусковой момент. Трехфазные двигатели, известные своей эффективностью, превосходят однофазные двигатели аналогичного номинала и напряжения.Трехфазный двигатель, требующий меньшего количества обслуживания и относительно низкую стоимость, служит дольше и меньше вибрирует, чем однофазный.
Трехфазные системы часто также обеспечивают питание электрического освещения, электрических котлов и других нагрузок резистивного отопления. По всей Европе к трехфазному питанию подходят бытовые электроплиты и отопительные приборы. Вы также можете подключить нагреватели между нейтралью и фазой, в которых отсутствует трехфазный доступ. В местах, где трехфазное питание недоступно, конфигурация с расщепленной фазой позволяет получить доступ к удвоенному значению напряжения для тяжелых нагрузок.
Двухфазная система использует два напряжения переменного тока, разделенных фазовым сдвигом на 90 градусов. Некоторые из первых общественных кондиционеров, а также самые первые генераторы на Ниагарском водопаде работали на двухфазных системах. Трансформатор Скотт-Т может использоваться для соединения двухфазных систем с трехфазными системами. Двухфазные системы в значительной степени были заменены трехфазными системами, но некоторые остатки двухфазных систем все еще существуют.
Какие бывают трехфазные конфигурации? Цепи звезда (Y) и треугольник (Δ)
Трехфазные цепи бывают двух конфигураций — звезда (Y) и треугольник (Δ).В звездообразной конфигурации используются три, а иногда и четыре провода, в то время как в треугольной конфигурации используются только три провода. В звездообразных конфигурациях дополнительный четвертый провод обычно заземляется и предлагается в качестве нейтрали.
Ни трехпроводный, ни четырехпроводный варианты не учитывают заземляющий провод, который проходит по линиям передачи с целью защиты от неисправностей. В нормальных условиях заземляющий провод даже не пропускает ток.
При одновременном использовании однофазной и трехфазной нагрузки вступает в силу четырехпроводная конфигурация «звезда».Примером этого может быть случай, когда источник питания питает свет, а также обогреватели. В местах, где муфты потребителей имеют общую нейтраль и имеют разное количество фазных токов, результирующие токи передаются по общей нейтрали.
Дельта соединяет обмотку между разными фазами в трехфазной конфигурации. Звезда соединяет каждую обмотку в источнике питания между фазой и нейтралью. В этих конфигурациях будет работать один трехфазный или три однофазных трансформатора.
В системе с открытым треугольником, также известной как V-система, конфигурация состоит из двух трансформаторов. Если трансформатор выходит из строя или становится злокачественным в замкнутом треугольнике, который состоит из трех однофазных трансформаторов, этот треугольник может работать как разомкнутый треугольник. Два трансформатора в разомкнутом треугольнике не только проводят ток для своих соответствующих фаз, но и пропускают ток третьей фазы.
Для того, чтобы система «треугольник» могла обнаруживать паразитные токи, необходимо заземление.Зигзагообразный трансформатор часто защищает дельта-конфигурацию от скачков напряжения. Зигзагообразный трансформатор возвращает токи короткого замыкания на землю.
Как проверить трехфазное напряжение
Для того, чтобы иметь трехфазное электрическое питание, у вас должна быть установка с тремя проводами подключения для передачи. Электроэнергетические компании Северной Америки вырабатывают трехфазные токи, которые передают энергию по электрическим сетям, и это снабжает энергией города, поселки и пригороды на всей территории Соединенных Штатов и Канады.
В жилых домах и небольших офисных зданиях однофазное питание является наиболее распространенным источником энергии. На стадионах и промышленных предприятиях трехфазное питание является стандартным источником питания. Две схемы подключения трансформаторов, работающих от трехфазного тока, известны как треугольник и звезда. Между ними есть небольшая разница в напряжении, и все зависит от проводки.
Шаги, необходимые для проверки напряжения на двигателе, легко выполнить:
Выключите выключатель на двигателе.Снимите винты, которыми крышка крепится к разъединителю, и отложите крышку в сторону.
Переместите мультиметр на переменное напряжение. Присоединяемые провода зонда к следующим выводам подключаются — общий и вольтный. Если мультиметр имеет функцию автоматического выбора диапазона, переходите к следующему шагу. Если нет, выберите диапазон напряжения, который превышает предполагаемое напряжение.
Проверьте внутреннюю часть распределительной коробки на двигателе. Должно быть два набора проводов. Однажды набор должен включать три входящих провода, а другой должен состоять из трех исходящих проводов.
Входящие провода должны быть подключены к клемме со следующими тремя символами — L1, L2 и L3. В качестве альтернативы терминал может перечислить их как Line 1, Line 2 и Line 3.
Выходящие провода должны быть подключены к клемме со следующими тремя символами — T1, T2 и T3. В качестве альтернативы терминал может перечислить их как «Нагрузка 1», «Нагрузка 2» и «Нагрузка 3».
Из трех фаз тока каждая фаза проходит по проводу и обозначена входом и выходом соответствующим номером.Например, L3 и T3 представляют третью фазу.
Испытайте L и T попарно с помощью щупов мультиметра. Поместите щуп на L1 и L2, затем посмотрите на отображение напряжения. Повторите этот шаг с комбинацией L1 и L3, а затем L2 и L3. Напряжение для каждой из этих пар должно быть одинаковым.
Когда вы запускаете этот тест на парах T — T1 и T2, T1 и T3, а также T2 и T3 — напряжение для каждой пары должно быть нулевым.
Включите выключатель.Еще раз проверьте пары T. Напряжение для каждой пары должно быть таким же, как для пар L.
Если у вас есть свободная клемма нейтрали, проверьте однофазное напряжение между ней и L1. Повторите тест между нейтралью и L2 и нейтралью и L3. Тестируемое здесь напряжение должно составлять половину от того, что выходит для пар линий.
В вращающемся преобразователе фаз одна фаза трехфазного тока может иметь другое напряжение, чем остальные две. В условиях нагрузки, которые связаны с работающими двигателями, напряжение будет изменяться, но этого следовало ожидать.
Когда вы проводите проверку напряжения, обращайте пристальное внимание на то, что вы делаете, и не позволяйте себе отвлекаться. Проведение этих тестов может быть опасным.
На некоторых двигателях выключатель такой же, как выключатель. Следовательно, переключение разъединителя в положение «включено» фактически приведет к включению двигателя.
Дополнительная информация об электроэнергетике
В сегодняшнем мире высоких технологий и высоких технологий доступ к электроэнергии в любое время и в любых условиях не является роскошью.Это обязательно. Global Electronic Services выполняет сервисные работы на полном спектре промышленной электроники, двигателей и другого высокомощного оборудования. Мы рекомендуем вам оставаться в курсе событий в области электроэнергетики на благо вашей компании.
Запросить цену
Узнать | OpenEnergyMonitor
3-фазное питание
История
Первые электрические системы генерировали постоянный ток с помощью динамо-машин. Вскоре стало понятно, что существуют серьезные ограничения на площадь и количество обслуживаемых клиентов, и на смену пришел переменный ток, который, как мы все знаем, можно преобразовать из одного напряжения в другое с минимальными потерями.Очень быстро (в 1885 году) итальянец Галилео Феррарис понял, что две обмотки, установленные под углом друг к другу, могут создавать вращающееся магнитное поле, что очень помогает, когда требуется движение, и всего через два года появился трехфазный генератор переменного тока.
Что такое трехфазное питание?
Трехфазное питание состоит из 3 связанных источников напряжения, питающих одну и ту же нагрузку. Это значительное улучшение по сравнению с однофазным или двухфазным питанием. Три волны напряжения или тока следуют друг за другом на цикла, и (в идеале) , если вы суммируете токи в любой момент, они идеально сбалансируются.В качестве механической аналогии представьте себе колесо с тремя эластичными ремнями, прикрепленными к ободу на расстоянии 120 ° друг от друга, и все они связаны вместе в центре. Силы там идеально сбалансированы, узел остается в центре колеса. Полосы представляют собой напряжения или токи, и легко увидеть, что все идеально сбалансировано.
Что еще более важно, мощность является непрерывной и постоянной, поэтому трехфазные двигатели работают более плавно (все мы слышали дребезжание бутылок в холодильнике, который обычно приводится в действие однофазным двигателем, который вибрирует в результате удвоенных импульсов мощности. частота сети).
Есть важные преимущества для энергокомпаний. Если все токи точно уравновешены, нейтральный проводник им не нужен. Посмотрите на воздушную линию высокого напряжения, и вы увидите 6 пучков основных проводов и один тонкий провод наверху. Три пучка на одной стороне — это три фазы одной цепи, вторая цепь — на другой стороне, а единственный проводник — это земля, которая, вероятно, имеет сердцевину оптического волокна для сигнализации и связи. Нет нулевого проводника.Точно так же можно сэкономить на количестве железа в трансформаторах, потому что магнитные потоки уравновешиваются там, где они встречаются.
Главное преимущество — моторы. Трехфазные токи создают вращающееся магнитное поле внутри двигателя, поэтому двигатель начинает вращаться самостоятельно. Никакого специального механизма не требуется. например Конденсатор фазового сдвига и дополнительная обмотка обычно используются с однофазным двигателем.
Именование
Традиционно в Великобритании три фазы обозначались красным, желтым (или белым) и синим цветами; с черным для нейтрали и зеленым для земли.Панъевропейская гармонизация в 2004 году привела к тому, что стандарт стал следующим: линия 1 — коричневый, линия 2 — черный, линия 3 — серый, нейтральный — синий, Земля — зеленые / желтые полосы. [Исчерпывающую таблицу цветов, используемых в разных странах, можно найти здесь: https://en.wikipedia.org/wiki/Three-phase_electric_power].
Примечание. Фазный провод — «Линия», а не «Под напряжением». Под напряжением понимается состояние цепи, нейтральный проводник, по которому проходит ток, считается «живым».
Определение трехфазного источника питания
Очевидный способ узнать, есть ли у вас трехфазное питание, — это найти счетчик и распределительный щит / потребительский блок.Не считая зеленого или зелено-желтого заземляющих кабелей, если у вас есть четыре достаточно толстых кабеля, подключаемых к счетчику, два из которых идут к вашему потребительскому блоку или плате предохранителей, у вас нет трехфазного источника питания. Если у вас есть восемь достаточно толстых кабелей, подключаемых к счетчику, четыре из которых идут к вашему потребительскому блоку или плате предохранителей, а ваш главный автоматический выключатель имеет 3 или 4 секции с одним рычагом управления, работающим со всеми тремя или четырьмя — известные как 3- полюсный или 4-полюсный автоматический выключатель, тогда у вас будет трехфазное питание.
(a) Однофазный счетчик (Великобритания) (b) Однофазный двухполюсный автоматический выключатель (c) Клеммная колодка трехфазного счетчика с 8 основными и 2 вспомогательными клеммами. (d) 3-полюсный автоматический выключатель в 3-фазной установке. (Германия)
Математика трехфазного источника питания
При работе с однофазной сетью и чисто резистивной (или почти такой) нагрузкой достаточно обычных математических расчетов (V = I.R, P = V² / R и т. Д.). Когда учитываются реактивные компоненты (катушки индуктивности, конденсаторы), нам необходимо графическое представление, которое поможет нам визуализировать взаимосвязь между напряжением и током в различных частях цепи.Для этого мы используем устройство, называемое «фазором». Вектор — это просто линия, которая имеет длину, направление и вращается. Длина представляет собой величину напряжения или тока, угол представляет его отношение к некоторому эталону (который мы можем выбрать в соответствии с нашими обстоятельствами). Мы можем проиллюстрировать взаимосвязь между тремя напряжениями трехфазного источника питания с тремя векторами, разнесенными на 120 °. Если подключить к питанию 3-х канальный осциллограф, то мы увидим что-то вроде этого:

Векторы вращаются с частотой питания.Три вектора разнесены на 120 °, а три формы сигнала напряжения разнесены на 120 ° — 1 полный цикл составляет 360 °.
Схема иллюстрирует одно из основных свойств трехфазного источника питания. Если напряжение соответствует британскому стандарту 240 В, то есть напряжение между одной линией и нейтралью, длина стрелки представляет это. Напряжение между любыми двумя фазами явно больше. Тригонометрия покажет, что на самом деле оно в √3 раза больше — расстояние между кончиками стрелок, поэтому линейное напряжение равно 415.7 В (обычно 415 В). Кроме того, линейные напряжения сдвинуты по фазе на 30 ° относительно напряжений между фазой и нейтралью. Мощность, выдаваемая трехфазной системой, в три раза превышает мощность на фазу, или при единичном коэффициенте мощности, 3 × напряжение фаза-нейтраль × линейный ток или √3 × линейное напряжение × линейный ток.
В нынешнем виде эта диаграмма иллюстрирует взаимосвязь между тремя напряжениями. Его не нужно ограничивать напряжением, мы можем использовать его и для тока. Его настоящая ценность приходит, когда мы показываем и то, и другое вместе.
Влияние несбалансированных нагрузок
Предположим, небольшая фабрика снабжается электроснабжением от подстанции. На подстанции заземлена нейтральная точка вторичных обмоток трансформатора. Кабели питают два завода, на первом из которых есть нагрузки, подключенные между каждой из фаз и нейтралью. Вопрос в том, как это повлияет на напряжение, получаемое второй фабрикой?
Обмотки трансформатора подстанции и кабель имеют полное сопротивление (для простоты предположим, что это только сопротивление, и они равны), которые в сумме представлены линией R .Мы также предположим, что заводские нагрузки также имеют одинаковое сопротивление.
Комбинация образует делитель напряжения, поэтому напряжение, полученное первой фабрикой, уменьшается на коэффициент R _{нагрузка} / (R _линия + R _{нагрузка}). Поскольку нагрузки равны, ток нейтрали отсутствует, поэтому напряжение нейтрали равно нулю.
Если нагрузки неравны, все начинает усложняться, поэтому используйте нашу векторную диаграмму. Для ясности диаграммы мы предположим, что нагрузка на линии 3 очень мала, но что две другие нагрузки очень велики (намного больше, чем разрешено в реальном мире).Векторная диаграмма выглядит так:

В (a) длинные стрелки представляют напряжения холостого хода трансформатора. Напряжение на линии 1 (красный) уменьшается из-за падения напряжения на линии 1 R _{, в то же время напряжение нейтрали повышается по направлению к линии 1 (короткие стрелки). То же самое происходит со строкой 2 (желтой). Линия 3 (синяя) несет очень небольшой ток, который мы игнорируем, поэтому ее напряжение остается прежним. В результате (b) нейтральная точка перемещается к средней точке между линиями 1 и 2 (т.е.e вдали от линии 3), напряжения между линией 1 и нейтралью и между линией 2 и нейтралью значительно уменьшаются, в то время как напряжение между линией 3 и нейтралью значительно увеличивается. Теперь на нейтральном проводе есть напряжение в противофазе с линией 3. Углы между тремя напряжениями больше не 120 °.}
В реальном мире, в то время как кабели в первом приближении являются чисто резистивными, этого нельзя сказать об импедансе трансформатора и нагрузке, которые, вероятно, будут в разной степени индуктивными.Это означало бы, что векторы падения напряжения больше не параллельны линейным напряжениям, и вводятся дополнительные фазовые сдвиги. Однако принцип остается прежним.
Измерение трехфазной мощности
Для измерения трехфазной мощности вам потребуется 3 ваттметра или — в терминах OpenEnergyMonitor — 3 emonTx _{(см. Примечание)}. Вы просто измеряете три фазы так же, как вы измеряете три однофазные установки. Вам понадобится трансформатор тока и монитор напряжения на каждой фазе, а общая мощность — это сумма трех мощностей.
Если у вас 3-проводная сбалансированная система и нет нейтрального соединения, то можно показать, что вам нужны только два ваттметра или emonTx, а общая мощность составляет , а сумма двух мощностей составляет . В этом случае вы будете измерять линейное напряжение, а не линейное напряжение, поэтому вам нужны трансформаторы напряжения, которые могут безопасно работать при 440 вольт.
Приблизительный метод оценки трехфазной мощности с немодифицированным emonTx
Если доступ к измерению напряжений трех фаз затруднен, или вы не хотите добавлять дополнительное оборудование или использовать 3 модуля emonTx, то это можно сделать с помощью одного модуля emonTx, измерив напряжение на одной фазе и используя это измерение. чтобы получить приблизительное значение напряжений на двух других фазах.Этот метод предполагает, что напряжения будут относительно близкими друг к другу, а фазовые возмущения будут небольшими — хотя, как мы видели выше, ни то, ни другое не обязательно. Если система питания достаточно хорошо сбалансирована (что должно быть), вполне вероятно, что этот метод, тем не менее, будет более точным, чем простой расчет на номинальное предполагаемое напряжение и коэффициент мощности.
Принцип состоит в том, чтобы измерять напряжение первой фазы через определенные промежутки времени (в соответствии с обычными схемами эскиза и библиотечными процедурами).Измеренное напряжение сразу используется для расчета мощности и т. Д. В первой фазе, а затем сразу сохраняется. Спустя цикла сохраненное значение извлекается и используется с текущим измерением второй фазы для расчета мощности, а затем ⅓ цикла с текущим измерением третьей фазы для расчета этой мощности.
Мощность и другие измерения на первой фазе (той, на которой мы измерили напряжение) будут точными (в пределах нормы). Точность измерений для двух других фаз будет ухудшаться, потому что в первую очередь, как уже упоминалось, напряжения трех фаз не будут точно отслеживать друг друга.Также существует внутреннее предположение, что фазовые отношения напряжений остаются постоянными, что не обязательно будет верным, хотя любое изменение здесь вряд ли внесет существенный вклад в какую-либо ошибку.
См. Примерную трехфазную прошивку emonTx V3.4
Трехфазный монитор Full Fat с использованием 3 x emonTx
Опасности
Основная опасность, конечно, заключается в более высоком напряжении, которое существует между линиями — около 400 В. Вероятность того, что поражение электрическим током в результате случайного контакта будет смертельным, намного выше.По этой причине не рекомендуется располагать розетки от разных фаз в одном помещении.
Существует менее очевидная опасность, связанная с возможностью отключения одной фазы, тогда трехфазный двигатель может выйти из строя, поскольку он будет работать только на одной фазе. подключен 3-полюсный или 4-полюсный автоматический выключатель (размыкающий также нейтраль), необходим для любой такой нагрузки. Предохранители — не лучшая идея. Если один предохранитель «перегорел», результат будет однофазным.
Питание переменного тока, среднеквадратичные и трехфазные цепи
Мощность в цепях переменного тока, использование величин RMS и трехфазного переменного тока — включая ответы на эти вопросы:
Что такое среднеквадратичные значения?
Как определить мощность, развиваемую в цепи переменного тока?
Как можно получить 680 В постоянного тока от источника питания 240 В переменного тока, просто выпрямляя?
Когда вам нужны три фазы и зачем вам четыре провода?

Эта страница дает ответы на эти вопросы.Это страница ресурса от Physclips. Это вспомогательная страница для сайта главных цепей переменного тока. Отдельные страницы посвящены RC-фильтрам, интеграторам. и дифференциаторы, колебания LC и двигатели и генераторы.
Значения мощности и среднеквадратичного значения
Мощность p, преобразованная в резистор (т. Е. Скорость преобразования электрического энергия для нагрева)
p (t) = iv = v ² / R = i ² R.
Мы используем строчные буквы p (t), потому что это выражение для мгновенного мощность в момент времени t.Обычно нас интересует средняя поставленная мощность, обычно пишется P. P — это полная энергия, преобразованная за один цикл, делится на период T цикла, поэтому:
В последней строке мы использовали стандартное тригонометрическое тождество, которое cos (2A) = 1-2 sin ² A. Теперь синусоидальный член усредняет к нулю за любое количество полных циклов, поэтому интеграл прост и мы получаем
Этот последний набор уравнений полезен, потому что они в точности те, что обычно используется для резистора в электричестве постоянного тока.Однако следует помнить, что P — средняя мощность, а V = V _м / √2 и I = I _м / √2. Посмотрев на интеграл выше и разделив на R, мы увидим, что I равно к квадратному корню из среднего значения i ², поэтому I называется среднеквадратичное значение или RMS значение . Аналогично V = V _м / √2 ~ 0,71 * В _м — среднеквадратичное значение напряжения.
Когда говорят о переменном токе, значения RMS используются настолько часто, что, если не указано иное заявлено, вы можете предположить, что среднеквадратичные значения предназначены *.Например, нормальный Внутренний переменный ток в Австралии составляет 240 вольт переменного тока с частотой 50 Гц. Среднеквадратичное значение напряжения составляет 240 вольт, поэтому пиковое значение V _м = V.√2 = 340 вольт. Таким образом, активный провод идет от +340 вольт до -340 вольт и обратно снова 50 раз в секунду. (Это ответ на тизер-вопрос на сайте верх страницы: выпрямление сети 240 В может дать как + 340 Vdc и -340 Vdc.)
* Исключение: производители и продавцы HiFi оборудования иногда используют пиковые значения, а не среднеквадратичные значения, из-за чего оборудование кажется более мощным чем есть.
Мощность в резисторе. В резисторе R пиковая мощность (достигается мгновенно 100 раз в секунду для переменного тока 50 Гц) составляет В _м ² / R = i _м ² * R. Как обсуждалось выше, напряжение, ток и мощность проходят через ноль. 100 раз в секунду, поэтому средняя мощность меньше этой. Среднее точно как показано выше: P = V _м ² / 2R = V ² / R.
Мощность в катушках индуктивности и конденсаторах. В идеальных катушках индуктивности и конденсаторах, синусоидальный ток создает напряжения, которые соответственно на 90 опережают и за фазой тока. Таким образом, если i = I _m sin wt, напряжения на катушке индуктивности и конденсаторе равны V _m cos wt. и -V _m cos мас. соответственно. Теперь интеграл cos * sin по целому количество циклов равно нулю. Следовательно, идеальные катушки индуктивности и конденсаторы в среднем не забирают мощность из цепи.
Трехфазный переменный ток
Однофазный переменный ток имеет то преимущество, что он только требует 2 провода.Его недостаток виден на графике вверху этой страницы: дважды каждый цикл V стремится к нулю. Если подключить фототранзистор цепи к осциллографу, вы увидите, что люминесцентные лампы включаются 100 раз в секунду (или 120, если вы работаете с частотой 60 Гц). Что делать, если вам нужно более равномерное электроснабжение? Можно хранить энергию в конденсаторах, конечно, но в цепях большой мощности это потребует большие, дорогие конденсаторы. Что делать?
AC генератор может иметь более одной катушки.Если есть три катушки, установленные под относительными углами 120, то он будет производить три синусоидальных ЭДС с относительными фазами 120, как показано на верхнем рисунке справа. Мощность, подаваемая на резистивный нагрузка каждого из них пропорциональна V ². В сумма трех членов V ² является константой. Мы видели выше среднего значения V ² составляет половину пика значение, поэтому эта константа равна 1.В 5 раз больше пиковой амплитуды для любой цепи, как показано на нижнем рисунке справа.
Вам нужно четыре провода? В принципе нет. Сумма трех Члены V равны нулю, поэтому при условии, что нагрузки на каждой фазе идентичны, токи, полученные от трех линий, складываются в ноль. На практике ток в нейтральном проводе обычно не совсем ноль. Кроме того, он должен быть того же калибра, что и другой. провода, потому что, если одна из нагрузок вышла из строя и образовала разомкнутая цепь, нейтраль будет пропускать ток, подобный что в оставшихся двух нагрузках.
Напряжение (вверху) и квадрат напряжения (внизу) в трех активных линиях 3-х фазного питания.
Перейти на сайт главных цепей переменного тока,
RC фильтры, интеграторы и дифференциаторы
LC колебания, или чтобы
Двигатели и генераторы.
Разница между однофазными и трехфазными источниками питания
В этом руководстве мы изучим различия между однофазными и трехфазными источниками питания переменного тока.Мы познакомимся с некоторыми основами однофазных и трехфазных систем, преимуществами и недостатками, а также некоторыми ключевыми различиями между однофазными и трехфазными источниками питания.
Введение
Почти 90% электроэнергии, которую мы используем в повседневной жизни, вырабатывается из переменного источника. Будь то наша бытовая техника, офисное оборудование или промышленное оборудование, мы используем источник переменного тока для питания этих устройств.
Если вы новичок, то переменный ток или просто переменный ток — это тип электроэнергии, в которой электрический ток периодически изменяется как по величине, так и по направлению.Кроме того, в зависимости от приложения, питание переменного тока может подаваться в однофазной или трехфазной системе.
Однофазная система питания переменного тока состоит из двух проводов, известных как фаза (или иногда линия, ток или напряжение) и нейтральный провод. В случае трехфазной системы вы используете либо три провода, либо четыре провода для передачи мощности (нет нейтрали в трехпроводном трехфазном питании, и все три провода являются фазами).
Давайте теперь подробно рассмотрим однофазные и трехфазные системы, а также рассмотрим разницу между однофазными и трехфазными источниками питания.
Что такое однофазный источник питания?
Как упоминалось ранее, в однофазном блоке питания мощность распределяется с использованием только двух проводов, называемых фазой и нейтралью. Поскольку мощность переменного тока принимает форму синусоидальной волны, напряжение в однофазном источнике питания достигает пика на уровне 90 ⁰ во время положительного цикла и снова на уровне 270 ⁰ во время отрицательного цикла.
Фазный провод передает ток к нагрузке, а нейтральный провод обеспечивает обратный путь тока.Обычно однофазное напряжение составляет 230 В, а частота — 50 Гц (это зависит от того, где вы живете).
Поскольку напряжение в однофазной сети повышается и падает (пики и спады), постоянная мощность не может подаваться на нагрузку.
Преимущества
Это очень распространенная форма источника питания для самых малых требований к мощности. Практически все бытовые электропитания являются однофазными, поскольку бытовым приборам требуется небольшое количество энергии для работы освещения, вентиляторов, охладителей, обогревателей, небольших кондиционеров и т. Д.
Конструкция и работа однофазной системы электроснабжения часто просты.
В зависимости от региона однофазного источника питания достаточно для нагрузок до 2500 Вт.
Недостатки
Небольшие однофазные двигатели (обычно менее 1 кВт) не могут запускаться напрямую с помощью однофазного источника питания, поскольку для двигателя недостаточно начального крутящего момента. Таким образом, для правильной работы необходимы дополнительные схемы, такие как пускатели двигателей (например, пусковой конденсатор в вентиляторах и насосах).
Тяжелые нагрузки, такие как промышленные двигатели и другое оборудование, не могут работать от однофазной сети.
Что такое трехфазный блок питания?
Трехфазный блок питания состоит из трех проводов питания (или трех фаз). Кроме того, в зависимости от типа цепи (которая бывает двух типов: звезда и треугольник) у вас может быть или нет нейтральный провод. В трехфазной системе питания каждый сигнал переменного тока на 120 ⁰ не совпадает по фазе друг с другом.
В трехфазном источнике питания в течение одного цикла из 360 ⁰ каждая фаза имела бы пик напряжения дважды. Также мощность никогда не падает до нуля. Этот стабильный поток энергии и способность выдерживать более высокие нагрузки делают трехфазный источник питания подходящим для промышленных и коммерческих операций.
Как упоминалось ранее, в трехфазном источнике питания есть два типа схемных конфигураций. Это Дельта и Звезда (Y или Wye). В конфигурации «Дельта» нет нейтрального провода, и все системы высокого напряжения используют эту конфигурацию.
Что касается конфигурации «звезда» или «звезда», имеется нейтральный провод (общий вывод / точка цепи звезды) и провод заземления (иногда).
Напряжение между двумя фазами в трехфазном источнике питания составляет 415 В, а между фазой и нейтралью — 240 В. Следовательно, вы можете обеспечить три однофазных источника питания, используя трехфазный источник питания (это обычно делается для бытовых и малых предприятий).
ПРИМЕЧАНИЕ: Существует разница между прямым трехфазным питанием и трехфазным питанием, разделенным на три однофазных источника питания.
Преимущества
При одинаковой мощности трехфазный источник питания использует меньше проводов, чем однофазный источник питания.
Трехфазный источник питания обычно является предпочтительной сетью для коммерческих и промышленных нагрузок. Хотя в некоторых странах (например, в большинстве европейских стран) даже бытовое электроснабжение является трехфазным.
Вы можете легко запускать большие нагрузки.
Для больших трехфазных двигателей (обычно используемых в промышленности) не требуется пускатель, так как разность фаз в трехфазном источнике питания будет достаточной для обеспечения достаточного начального крутящего момента для запуска двигателя.
Почти вся мощность вырабатывается при трехфазном питании. Хотя существует концепция многофазного питания, исследования показали, что трехфазный источник питания более экономичен и прост в производстве.
Общий КПД трехфазного источника питания выше по сравнению с однофазным источником питания для той же нагрузки.
Разница между однофазными и трехфазными источниками питания
Давайте теперь посмотрим на разницу между однофазными и трехфазными источниками питания.
В однофазном источнике питания питание подается по двум проводам, называемым фазой и нейтралью. В трехфазном источнике питания питание подается по трем проводам (четыре провода, если имеется нейтральный провод).
Напряжение однофазного источника питания составляет 230 В, тогда как оно составляет 415 В при трехфазном питании.
При той же мощности для однофазного источника питания требуется больше проводов, чем для трехфазного источника питания.
Эффективность трехфазного источника питания значительно выше, чем у однофазного источника питания, а также возможность передачи мощности.
Поскольку однофазный источник питания использует только два провода, общая сложность сети меньше по сравнению с четырехпроводным трехфазным источником питания (включая нейтраль).
Сравнение однофазных и трехфазных источников питания
Давайте теперь посмотрим на сравнение однофазных и трехфазных систем питания в таблице.
9 0876
Однофазный источник питания Трехфазный источник питания
Однофазный источник питания требует двух проводников Трехфазный источник питания требует трех проводников
Два провода (проводника) в однофазной системе являются называется фазой и нейтралью Все три провода (проводника) в трехфазной системе называются фазами
Поскольку имеется только один провод, имеется только один сигнал переменного тока (обычно синусоидальная волна) Три провода в трехфазный источник питания передает собственный сигнал переменного тока, и три сигнала разнесены на 120 °
Подача энергии в однофазном источнике питания нестабильна из-за пиков и провалов напряжения Из-за трех проводников с разностью фаз 120 ° подача питания при трехфазном питании всегда стабильна и постоянна (пики и спады трех сигналов переменного тока компенсируются друг другом)
Напряжение питания в однофазном блоке питания составляет ≈230 В В трехфазном блоке питания напряжение питания составляет ≈415 В
Однофазное питание относительно менее эффективно, чем трехфазное при таком же питании Трехфазный источник питания более эффективен, поскольку он может обеспечивать в три раза большую мощность, чем однофазный источник питания, всего с одним дополнительным проводом
Обычно однофазный источник питания используется для жилых и бытовых нужд (часто трехфазный источник питания) Трехфазный источник питания обычно подается в крупные коммерческие центры и отрасли промышленности
Он идеально подходит для небольших нагрузок, таких как освещение и отопление Трехфазный источник питания может работать с большими промышленными двигателями
Однофазный Источники питания всегда имеют нейтральный провод (он действует как обратный путь от нагрузки) Нейтральный провод не является обязательным для T Трехфазные источники питания (соединения треугольником не имеют нейтрального провода, но соединения звездой могут иметь или не иметь нейтральный провод)
Вероятность неисправности выше, поскольку однофазный источник питания имеет только одну фазу (если он выходит из строя, то есть нет питания) Даже если есть неисправность в одной или двух фазах, оставшаяся фаза (-ы) продолжит подавать питание в трехфазный источник питания.Таким образом, вероятность неисправности меньше
Нужен ли вам трехфазный источник питания?
В зависимости от ваших требований ваша энергораспределительная компания предложит однофазный или трехфазный источник питания. Для небольших домов и магазинов достаточно однофазного питания.
Но если у вас большой дом с тремя-четырьмя кондиционерами (все могут работать одновременно), водонагревателями, большим погружным насосом, стиральной машиной, двухдверным холодильником и т. Д., то вам может потребоваться трехфазное питание, чтобы нагрузка на каждую фазу распределялась должным образом.
Поскольку у нас нет прямых трехфазных устройств, то, что делает компания по распределению электроэнергии, состоит в том, что три фазы от трехфазного источника питания подаются как три отдельных однофазных источника. Например, если у вас есть три спальни с тремя кондиционерами, то в каждой комнате будет отдельная фаза.
В квартирах и общинах обычно используются специальные трансформаторы, чтобы они могли понижать напряжение с 11 кВ, поступающего непосредственно от подстанции, до 240 В независимо от уличного трансформатора.

Однофазный источник питания	Трехфазный источник питания
Однофазный источник питания требует двух проводников	Трехфазный источник питания требует трех проводников
Два провода (проводника) в однофазной системе являются называется фазой и нейтралью	Все три провода (проводника) в трехфазной системе называются фазами
Поскольку имеется только один провод, имеется только один сигнал переменного тока (обычно синусоидальная волна)	Три провода в трехфазный источник питания передает собственный сигнал переменного тока, и три сигнала разнесены на 120 °
Подача энергии в однофазном источнике питания нестабильна из-за пиков и провалов напряжения	Из-за трех проводников с разностью фаз 120 ° подача питания при трехфазном питании всегда стабильна и постоянна (пики и спады трех сигналов переменного тока компенсируются друг другом)
Напряжение питания в однофазном блоке питания составляет ≈230 В	В трехфазном блоке питания напряжение питания составляет ≈415 В
Однофазное питание относительно менее эффективно, чем трехфазное при таком же питании	Трехфазный источник питания более эффективен, поскольку он может обеспечивать в три раза большую мощность, чем однофазный источник питания, всего с одним дополнительным проводом
Обычно однофазный источник питания используется для жилых и бытовых нужд (часто трехфазный источник питания)	Трехфазный источник питания обычно подается в крупные коммерческие центры и отрасли промышленности
Он идеально подходит для небольших нагрузок, таких как освещение и отопление	Трехфазный источник питания может работать с большими промышленными двигателями
Однофазный Источники питания всегда имеют нейтральный провод (он действует как обратный путь от нагрузки)	Нейтральный провод не является обязательным для T Трехфазные источники питания (соединения треугольником не имеют нейтрального провода, но соединения звездой могут иметь или не иметь нейтральный провод)
Вероятность неисправности выше, поскольку однофазный источник питания имеет только одну фазу (если он выходит из строя, то есть нет питания)	Даже если есть неисправность в одной или двух фазах, оставшаяся фаза (-ы) продолжит подавать питание в трехфазный источник питания.Таким образом, вероятность неисправности меньше