Подробнее о дисбалансе фаз и его причинах читайте здесь. Лучшей защитой от перекоса фаз является использование реле напряжения, например, Barrier или FiF EuroAutomatica.
Питающее напряжение 220/230 В однофазное и 380/400 В трехфазное в РФ. Почему 220 и 230 В, 380 В и 400В это одно и то же. 50Гц / 60Гц. Почему так. Жаргон электриков и здравый смысл.
Напряжение 380 вольт называется сетевым, поскольку оно действует между тремя фазами трехфазной сети. Напряжение 220 вольт называется фазным, поскольку оно находится между одной из трех фаз и нулем.
От электростанций к потребителям электроэнергия поступает по высоковольтным линиям с частотой 50 Гц. Высокое синусоидальное напряжение понижается в трансформаторных подстанциях и затем распределяется по потребителям — с напряжением 220 В и 380 В. Различают однофазные и трехфазные сети. Но каковы различия между ними? Давайте узнаем.
Если при подключении дома или квартиры используются два провода (фаза и нейтраль), то это однофазная система. Его коэффициент рабочего напряжения составляет 220 В. Если используется четыре провода (три фазы и нейтраль), то это трехфазная система. Его рабочее напряжение (напряжение сети) составляет 380 В.
Специфика подачи напряжения
В зависимости от типа электричества это переменный или постоянный ток. Различные формы переменного тока отличаются по величине и значению. В то время как при постоянном токе полярность смещения остается неизменной, его величина может изменяться.
Напряжение, присутствующее в современных розетках, имеет переменную синусоидальную форму. Его значение является одним из следующих типов:
- Амплитуда — указывает величину амплитуды синусоидальной волны относительно нуля в вольтах,
- Эффективный — это значение, которое в √2 или 1,41 раза меньше предыдущего значения,
- Мгновенное — значение указывает на интенсивность напряжения в вольтах в конкретный момент времени.
Как получить 380 вольт бытовому потребителю?
Этот материал в целом можно назвать очередным продолжением предыдущей статьи «Кому и как электросетевые компании «помогают» в нарушении прав потребителей электроэнергии». Наконец, непосредственной причиной этой истории вновь стало бездействие Антимонопольного органа, который фактически проигнорировал просьбу гражданина, обратившегося к нему (органу) для разрешения своего спора с оператором электрических сетей. Тот, кто хочет узнать, как именно антимонопольный орган уклонился от прямого ответа и помощи гражданину, может прочитать это здесь (тема форума «Садовод» — «СО нет 3-х фаз (380В)», сообщения №256, 257).
Однако главная цель этой заметки — не очередная жалоба на Картельное ведомство (вернее, на его «слабость»), а попытка разъяснить всем частным потребителям общий порядок разрешения их споров с электросетевыми компаниями, отказывающимися подавать 380 вольт в индивидуальные дома и строящиеся загородные коттеджи.
Автор уже был вынужден выступить со своими заявлениями о незаконности отказа электросетевых компаний от распределения напряжения, как по электронной почте, так и на сайте EnergoVOPROS.ru (желающие могут ознакомиться с ними здесь). К сожалению, упрямство операторов электросетей не всегда удается преодолеть. Даже обращения в картельные органы, похоже, не помогают.
Нерешительность (или даже неспособность) антимонопольного органа разобраться в сути проблемы может иметь множество причин, но автору нет необходимости анализировать их. В данном случае не они, а правила технологического присоединения могут быть заведомо запутанными для обычного отечественного потребителя услуг присоединения. Существует объективная и настоятельная необходимость пересмотра другого нормативного акта, а именно Правил устройства электроустановок (утверждены приказом Минэнерго России от 08.07.2002 г. № 204, в настоящее время действует 7-е издание Правил, далее — ПУЭ).
Хотя, согласно пункту 7.1.1. Указа, глава 7 распространяется только на многоквартирные, общественные и административные здания и сооружения, Указ теперь актуален и для положительного разрешения споров между индивидуальными домовладельцами и электросетевыми компаниями.
Согласно абзацу 1 пункта 7.1.13 ПУЭ, электроснабжающие организации должны обеспечить, чтобы подача электроэнергии потребителям электроэнергии (в данном случае многоквартирным домам) от сетей 380/220 В осуществлялась с соответствующей системой заземления. Кроме того, согласно пункту 2 того же раздела, при реконструкции жилых зданий с сетями 220/127 В или 3 x 220 В обязательным является перевод на сети 380/220 В с той же системой заземления.
Исходя из смысла и содержания данного законодательства, собственники (наниматели) квартир в таких многоквартирных домах обеспечивают себе полное право на электроснабжение 380 В для обеспечения полноценного и комфортного проживания в доме. Таким образом, они (владельцы/наниматели) не обременены проблемой индивидуального отопления или создания индивидуальной системы жизнеобеспечения для квартир. Все эти проблемы решаются централизованно с помощью соответствующих внутренних систем.
Поэтому, если владельцы отдельных квартир (коттеджей) несут бремя создания и эксплуатации индивидуальных систем жизнеобеспечения квартир в дополнение ко всему остальному, то, следовательно, они имеют право на выделение 380 вольт. Совокупные затраты энергии на снабжение индивидуальных домов и создание комфортных условий проживания обязывают операторов электросетей по определению (и в соответствии с логикой PUE) снабжать их (частных потребителей) именно таким напряжением, а также многоквартирные жилые дома. По этой причине все ограничения и барьеры, установленные сетевыми операторами для подачи электроэнергии 380 вольт, следует считать полным абсурдом.
Для расчета напряжения сети рекомендуется использовать формулу Кирхгофа и закон Ома. Применяя эти понятия, можно будет быстро рассчитать характеристики конкретного подколонника или энергосистемы.
Схемы звезда и треугольник в трехфазной сети
Современные электрические машины имеют три группы обмоток, которые могут быть соединены двумя способами. Они получили свое название по иллюстрациям на электрических схемах:
- В этой схеме концы катушек соединены, а питание подается в начало обмоток. Теоретически, центр звезды свободен от потенциала, но при неравномерной нагрузке точка звезды подключается к звезде, чтобы протекал компенсирующий ток и не возникал дисбаланс напряжения.
- Дельта При этом начало одного витка соединяется с концом следующего.
| Информация. Начало и конец намотки должны быть выбраны в соответствии с направлением намотки. |
Таким образом можно подключать не только катушки электродвигателей, но и нагревательные элементы в электродуховках или электрокотлах. Это изменяет напряжение в каждом из нагревательных элементов.
При соединении треугольником на каждую катушку или нагревательный элемент подается напряжение между фазами, которое составляет 380 В. При соединении звездой на катушки и нагревательные элементы подается напряжение 220 В фаза-ноль.
Квартиры в многоквартирных или одноквартирных домах также подключаются к трехфазной сети по схеме «звезда». Они подключаются к разным фазным проводам и к общему нейтральному проводу.
Таким образом, потребители распределяются между фазами максимально равномерно, что позволяет уменьшить уравнительный ток в нейтральном проводнике и требуемую площадь сечения силовых кабелей.
Разность напряжений, возникающая в результате разного подключения обмотки, используется для запуска трехфазных двигателей с напряжением 660 В в цепи 380 В. Обмотки двигателей соединяются в звезду во время запуска и переходят в треугольник после ускорения. Таким образом, двигатель запускается при более низком напряжении, что снижает пусковой ток и делает процесс разгона более плавным.
Что такое фазное и линейное напряжения
Причина, по которой между фазой и нейтралью 220 В, а на кабелях 380 В, заключается в том, что для производства электроэнергии используются трехфазные генераторы. Обмотки в этих блоках смещены на 120° и соединены в конфигурации звезды четырехжильным кабелем.
Центр подключается к нейтральному проводнику (N), а выходы — к сетевым проводникам (A, B и C).
Таким образом, в трехфазной сети есть два напряжения:
- Линейная. между двумя линейными или фазными проводниками и обозначается Uab, Ubc и Uca на диаграммах и в формулах. Он также может называться Ul или Ul и составляет 380 В в бытовых цепях и 400 В в соответствии с новым государственным стандартом.
- Фаза Измеряется между любым фазным и нейтральным проводником и обозначается Ua, Ub и Uc на диаграммах и в формулах, но может также обозначаться как Uf или Uf. Он используется в плоской проводке и имеет напряжение 220 В или 230 В.
Если между фазой и нулем 220, почему между фазами не 440 В
Различные фазы в трехфазной сети находятся не в противофазе, а сдвинуты на 120°, как показано на векторной диаграмме. Поэтому напряжения не складываются численно, и в результате получается 380 В, а не 440 В.
Электроэнергия, поставляемая по кабелю в дома и на предприятия, вырабатывается на электростанциях современными генераторами с тремя обмотками.
Напряжение, генерируемое этими устройствами, имеет синусоидальную форму и смещено относительно друг друга на одинаковые 120° и изображается на векторной диаграмме тремя лучами, исходящими из общего центра. Он показывает нейтральный проводник в центре и фазные соединения на концах исходящих векторов.
Эта диаграмма показывает, что фазное и линейное напряжения измеряются по-разному — фазное от центра до конца вектора, а линейное между концами. Поэтому напряжение 440 В может возникнуть только в двухфазной сети, где напряжения в разных фазах сдвинуты на 180° и векторы направлены в противоположные стороны.
В этом случае линейное и фазное напряжения связаны формулой Ul=2Uf, но в трехфазной сети отношение напряжений определяется формулой Ul=√3Uf.
| Это важно: данная формула может использоваться только при наличии нейтрального провода и отсутствии дисбаланса фаз. Если нейтральный проводник разомкнут, то ход и уровень фазного напряжения определяется током в каждой фазе. |
Люди, которые мало знают об электричестве, без труда отвечают на вопрос, сколько электричества в розетке. Это, конечно же, переменный ток. Этот вид электроэнергии гораздо легче вырабатывать и передавать на большие расстояния, поэтому решение в пользу переменного тока очевидно.
Виды напряжения
Знание их характеристик и поведения при эксплуатации необходимо для работы с ними в распределительных щитах и при работе с оборудованием, работающим от напряжения 380 вольт:
- Линейный. Он называется фазным током, то есть током, протекающим между парой контактов или одинаковых клемм разных фаз. Он определяется разностью потенциалов между парой фазных контактов.
- Фазный ток. Указывается, когда замкнуты контакты начала и конца фазы. Его также называют током, возникающим при замыкании контактов одной из фаз на нейтральной клемме. Его величина определяется абсолютным значением разности между клеммами фазы и земли.
Что такое фазное напряжение?
Этот тип напряжения возникает при коротком замыкании начального и конечного элементов фазы. На это также указывает ток, возникающий при замыкании контакта фазы на нейтраль. Этот параметр представляет собой абсолютное значение разности между фазным и земляным проводниками.
Что такое линейное напряжение?
Этот термин относится к току между фазами. Он проходит между двумя контактами или одинаковыми клеммами разных фаз. Это разность потенциалов между парой фазных контактов.
Отличия
В типичной квартире или частном доме обычно имеется только однофазная сеть 220 вольт, поэтому в щитке в основном две линии — фаза и нейтраль — и редко третья, заземление.
В многоэтажных жилых домах с офисами, гостиницами или торговыми центрами можно подключить 4 или 5 силовых кабелей для питания трех фаз сети 380 В.
Почему такое строгое разделение? Во-первых, трехфазное напряжение само по себе очень мощное, а во-вторых, оно особенно подходит для питания специальных мощных трехфазных двигателей, используемых на заводах, лифтовых лебедках, эскалаторах и т.д.
При подключении к трехфазной сети эти двигатели вырабатывают во много раз большую мощность, чем их однофазные аналоги того же размера и веса.
При подключении проводников нет необходимости размещать нейтральный проводник, так как вероятность прерывания очень мала благодаря незанятому нейтральному проводнику.
Однако такая конструкция сети имеет и свое слабое место, поскольку в линейной схеме крайне сложно определить дефектный проводник в случае аварии или неисправности, что может увеличить риск возникновения пожара.
Измерение
Напряжение, возникающее между внешними проводниками, называется сетевым напряжением. В этом случае между фазным и нулевым проводником возникает фазное напряжение. Формула линии используется для определения токов и других характеристик трехфазной цепи. В эти цепи можно включать не только трехфазные контакты. Допускается также однофазное напряжение — особенно для различных бытовых приборов.
Номинальное напряжение сети составляет 380 вольт. Ряд факторов, происходящих в местной сети электроснабжения, может вызвать изменение напряжения. Поэтому основные различия между этими напряжениями заключаются в способе соединения обмоток.
Использование линейного и фазного напряжения
Схемы доступны в версиях для постоянного и переменного тока. Трехфазные цепи переменного тока чаще всего используются для подключения источника питания к потребителю. Этот тип питания имеет определенные преимущества:
- Стоимость передачи электроэнергии ниже,
- Способность вырабатывать электродвижущую энергию для работы асинхронных устройств (лифтов, подъемников),
- Можно одновременно использовать сетевое и фазное напряжение.
Генераторы подключаются к сети по принципу треугольника или звезды. В первом варианте обмотки соединены последовательно, причем начало фазы и конец другой фазы соединены. Схема позволяет увеличить напряжение в несколько раз. Во втором варианте начальные части обмоток соединены друг с другом в общей точке, и увеличение мощности невозможно.
Классификация схемы по составу функциональных элементов:
- активный,
- пассивный,
- линейный,
- нелинейный.
Благодаря использованию 4 кабелей в одном канале, можно одновременно использовать линейные и фазные токи путем изменения соединений, что расширяет диапазон применения. Трехфазные разветвленные цепи считаются универсальными, поскольку они подключают большие нагрузки, например, сети 10 вольт. При подключении к линии подходящего приемника, например, трехфазного электродвигателя, его механическая мощность достигает значений в три раза выше, чем у однофазного устройства.
В районе многоквартирных домов основными приемниками являются бытовые приборы и устройства, работающие от напряжения 220 В. Поскольку требуется равномерное расстояние между кабелями и нагрузкой, квартиры подключаются в шахматном порядке. В частных домах принята идея распределения нагрузки всех бытовых приборов и устройств на отдельные линии. При этом учитываются токи в проводниках, которые передаются при включении максимального количества приборов.
При подключении одинаковых электродвигателей к сети с 1 или 3 фазами можно добиться разницы в рабочих характеристиках. Если вы также выберете эффективный метод подключения, выходные значения будут увеличены в три раза. Учитывая взаимосвязь между фазными токами и токами сети, обмотки должны быть рассчитаны на более высокие значения. Относительное значение разности нагрузок между нагруженными проводниками всегда больше, чем соответствующее значение между фазой и нейтралью. Основное различие между линейной характеристикой напряжения и фазовой характеристикой мощности заключается в результирующих напряжениях.
Классическим примером применения обоих напряжений является подключение при установке трехфазного генератора. Используются вторичные обмотки и первичные обмотки, которые подключаются к одной из схем. Соотношение между напряжением сети и значением фазы в соединении треугольником помогает сбалансировать ток, и два выхода становятся почти равными. Двигатели, инверторы и трансформаторы подключаются аналогичным образом.
В варианте «звезда» контакты всех обмоток цепи соединены перемычками. По проводникам в этой цепи течет ток, а напряжение передается на активные клеммы и контакты.
Схемы подключения
Существует два способа подключения источников напряжения (генераторов) к сети:
При соединении звездой начало обмоток генератора соединено в одной точке. Увеличение мощности при этом невозможно. О соединении треугольником говорят, когда обмотки соединены последовательно, т.е. начало обмотки одной фазы соединено с концом обмотки другой фазы. Это позволяет увеличить напряжение в три раза.
Вычисление соотношения между фазным и линейным напряжением
Для расчета коэффициента необходимо знать параметры линии. Все расчеты производятся по формуле: 12UAB=UA cos 30˚, или UAB=2√3/2×UA=√3×UA. Из этого следует, что окончательная формула выглядит следующим образом — Ul=√3×UF .
На первый взгляд, формулы могут показаться очень сложными, но это не так. С другой стороны, для человека, занимающегося самообслуживанием, эти расчеты практически бессмысленны. Достаточно простой проверки напряжения на каждой фазе с помощью обычного мультиметра.
Последняя часть линии от столба до подключения к дому может быть наземной или подземной. Это также называется веткой. Он находится на балансе поставщика электроэнергии, поэтому дом должен быть подключен с разрешения владельца линии электропередач.
Параметры сетевого напряжения в России править | править код
Электрогенераторы вырабатывают переменный ток промышленной частоты (в России 50 Гц). В подавляющем большинстве случаев трехфазный ток, поднятый до высокого и сверхвысокого напряжения, направляется в линии электропередачи через подстанции вблизи электростанций.
Согласно межгосударственному стандарту ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), напряжение сети должно быть 230 В ±10% при 50 ±0,2 Гц 1 (400 В фаза-фаза, 230 В фаза-нейтраль, четырехпроводное соединение звездой), Примечание «а» стандарта гласит: «Однако системы 220/380 В и 240/415 В все еще используются.
Четырехпроводное подключение (три фазы и одна нейтраль) в домах (в сельской местности).
Линии электропередач (воздушные или кабельные) с напряжением 400 В от фазы к фазе. Вводные выключатели и счетчики потребления электроэнергии обычно трехфазные. Однофазная розетка имеет фазный проводник, нейтральный проводник и, возможно, защитный или нейтральный проводник, с электрическим напряжением 230 вольт между «фазой» и «нейтралью».
Правила устройства электроустановок (PUE-7) по-прежнему относятся к 220 В.
В действительности напряжение почти всегда выше этого значения, варьируясь от 230-240 В до 190-250 В.
Номинальные напряжения бытовых сетей (низкого напряжения): Россия (СССР, СНГ) править | править код
До 1926 года техническое регулирование общих электрических сетей осуществлялось электротехническим отделом IRTO, который издавал только правила безопасной эксплуатации. При изучении сетей РСФСР до разработки проекта ГОЭЛРО было обнаружено, что в то время использовались практически все возможные напряжения всех видов электрических токов. С 1926 года стандартизацией электрических сетей занимался Комитет по стандартам Совета по труду и обороне (Госстандарт), который издавал стандарты на номинальное напряжение сетей и используемое оборудование. С 1992 года Межправительственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации выпускает стандарты для электрических сетей в странах ЕЭС/ЕЭК.
Когда 380, а когда 220?
Почему же напряжение в наших домах 220 В, а не 380 В? Дело в том, что потребители мощностью менее 10 кВт обычно подключаются однофазно. Это означает, что одна фаза и нулевой проводник вводятся в дом. Так обстоит дело в 99 % квартир и домов.
Однофазный автоматический выключатель в доме. Правильным предохранителем является входной предохранитель, который затем изготавливается для каждого помещения. Кто может найти недостатки в фотографии? Однако этот блок предохранителей неисправен.
Но если вы планируете использовать более 10 кВт электроэнергии, лучше иметь трехфазный ввод. А если у вас оборудование с трехфазным питанием (с трехфазными двигателями), то я настоятельно рекомендую трехфазный ввод с сетевым напряжением 380 В. Это позволяет экономить сечение кабеля, безопасность и электроэнергию.
Трехфазный вход. 100-амперный входной выключатель, затем к трехфазному счетчику Mercury 230 с прямым подключением.
Существуют способы подключения трехфазной нагрузки к однофазной сети, но эти преобразования резко снижают эффективность двигателей, и иногда вы платите за 220 В вдвое больше, чем за 380 В, при прочих равных условиях.
Однофазное напряжение используется в жилом секторе, где потребление электроэнергии обычно не превышает 10 кВт. В этом случае используется кабель с сечением 4 — 6 мм². Потребляемая мощность ограничена главным выключателем, максимальный номинальный ток которого составляет 40 А.
О выборе автоматического выключателя я уже писал здесь. А о выборе сечения провода — здесь. Вы также можете прочитать об этом здесь.
А если вам интересно то, о чем я пишу, подписывайтесь на новые статьи и присоединяйтесь к команде в VK!
Однако, если мощность потребителя составляет 15 кВт и более, следует использовать трехфазное электричество. Даже если в рассматриваемом здании нет трехфазных нагрузок, таких как электродвигатели. В этом случае ток распределяется по фазам, и электрооборудование (питающая линия, распределительное устройство) не так сильно нагружено, как если бы та же мощность потреблялась от одной фазы.
Пример панели трехфазного распределительного устройства. Нагрузки бывают как трехфазными, так и однофазными.
Например, если дом однофазный и потребляет 15 кВт тока — что составляет около 70 А — вам потребуется медный кабель сечением не менее 10 мм². Кабель с такими проводниками стоит очень дорого. И мне еще предстоит найти однофазные (однополюсные) блоки предохранителей на токи свыше 63 А на DIN-рейку.
По этой причине в офисах, магазинах и на многих других предприятиях используется только трехфазное электропитание. А значит, и трехфазные счетчики, которые могут быть прямыми или оснащенными трансформатором (в случае с трансформаторами тока).
И в сети (до счетчика) есть такие коробки:
Трехфазный вход. Трехфазный автоматический выключатель перед счетчиком.
Основным недостатком трехфазного ввода (см. выше) является ограничение мощности однофазной нагрузки. Например, доступная мощность трехфазного ввода составляет 15 кВт. Это означает, что максимальное ограничение составляет 5 кВт на фазу. Это означает, что максимальный ток в каждой фазе не превышает 22А (практически 25). И вы должны вращаться, чтобы распределить нагрузку.
В чем отличие трехфазного напряжения от однофазного
Так, если в дом или квартиру заходит два провода (фаза и ноль), то такая система называется однофазной и рабочее напряжение составляет 220 В (фаза), а если четыре провода (три фазы и ноль), то такая система называется трехфазной и рабочее напряжение составляет 380 В (линия). Давайте рассмотрим наиболее важные различия
Итак, как видно из рисунка выше, оба имеют общую нейтраль. А если измерить напряжение каждой фазы относительно нуля в трехфазной сети, то во всех случаях получится значение 220 В. Только если вы измеряете напряжения фаз друг относительно друга, вы получите 380 вольт.
Так, если в дом или квартиру входят два провода (фаза и нейтраль), такая система называется однофазной и рабочее напряжение составляет 220 В (фаза), а если у вас четыре провода (три фазы и нейтраль), такая система называется трехфазной и рабочее напряжение составляет 380 В (линия).
Давайте рассмотрим наиболее важные различия
Итак, как видно из рисунка выше, оба имеют общую нейтраль. А если измерить напряжение каждой фазы относительно нуля в трехфазной сети, то во всех случаях получится значение 220 В. Только если вы измеряете напряжения фаз друг относительно друга, вы получите 380 вольт.
Это происходит потому, что векторы фаз симметрично сдвинуты на 120 градусов, и если измерить напряжение между фазами, то получится геометрическая сумма двух векторов, которая равна ровно 380 вольт.
Из этого можно сделать вывод, что в трехфазной сети есть три однофазные системы, к которым можно без проблем подключать нагрузки. Единственным требованием является равномерное распределение нагрузки между фазами, что позволяет избежать такого неприятного или даже опасного явления, как дисбаланс фаз.
Преимущества и недостатки систем
Каждая из представленных систем имеет свои недостатки и явные преимущества, в зависимости от потребляемой мощности, предел которой составляет 10 кВт.
Преимущества однофазного
Что касается нижнего опасного напряжения 380 В
Недостатки однофазного
Мощность такой системы ограничена пресловутыми 10 кВт.
Преимущества трех фаз
Выходная мощность ограничивается только выбранным сечением подходящих проводников.
Более низкое потребление энергии.
Возможность поставки промышленного оборудования.
Возможность переключения мощности на менее загруженную фазу.
Недостатки трехфазной технологии
Более высокие затраты на установку по сравнению с однофазным подключением.
Напряжение 380 вольт потенциально более опасно, чем напряжение 220 вольт.
Напряжение однофазных нагрузок имеет свои ограничения.
Где находится 220 В, а где 380 В
Наверное, у подавляющего большинства людей в доме однофазный ток 220 вольт. Это связано с тем, что до 10 кВт (в большинстве квартир и домов потребление меньше) целесообразнее подключать однофазную сеть.
Если при подключении дома или квартиры используются два провода (фаза и нейтраль), то это однофазная система. Его коэффициент рабочего напряжения составляет 220 В. Если используется четыре провода (три фазы и нейтраль), то это трехфазная система. Его рабочее напряжение (напряжение сети) составляет 380 В.
Что такое фазное напряжение?
В трехфазной сети большинства государств уровень напряжения составляет 220 В. Фазное напряжение измеряется на разрыве между фазами в начале и конце линии. Практически, это значение в середине нейтрального проводника и нагруженного кабеля. При соединении звездой значения линейных токов и фазных напряжений не отличаются.
Фазное напряжение — это напряжение между нейтральным проводом и одним из фазных проводов (220 В).
Симметричная система исключает наличие нейтрального проводника, в то время как в асимметричном методе нейтральный проводник остается согласованным с источником. Второй метод часто предполагает наличие в цепи светильников и требует независимой работы трех рабочих проводов, поэтому клеммы приемника подключаются в конфигурации треугольника.
Напряжение переменного тока используется в жилом секторе с магазинами или офисами на первом этаже. Таким образом, можно снабдить торговые точки силовыми кабелями для питания 380 вольт. В высотных зданиях соединение обеспечивает работу лифтов, эскалаторов и промышленных холодильников. Проводка относительно проста, с нейтральной и нагрузочной жилой для жилого помещения и 3 рабочими проводами и нейтралью для мест общего пользования.
Разница между трехфазным и однофазным током заключается в том, что показателем сети является мощность линии, а параметрами, относящимися к нагрузке, являются фазные напряжения. От станции до нагрузки проводится линия с рабочими проводниками и нейтральным проводником. В начале и конце схемы имеются инверторы для уменьшения утечки, но это не меняет картину. Нейтральный проводник улавливает потенциал, присутствующий на выходе, и передает его потребителю. Мощность на кабеле под нагрузкой вырабатывается на основе значения на нейтральном проводнике.
Величина фазного напряжения определяется и выводится относительно центра соединения обмоток, нейтрального провода. В трехфазной цепи, симметричной относительно нагрузок, через нейтральный проводник проходит ток с минимальным значением. На выходе такой линии нагруженные проводники окрашиваются в обычные стандартные цвета:
- Проводник L1 — коричневый
- Проводник L2 — черный,
- Проводник L3 — серый
- Нейтральный провод N — синий
- Желтый или зеленый — предназначен для заземления.
Эти высоковольтные линии прокладываются к крупным потребителям — целым районам, заводам. Для небольших приемников устанавливается однофазная линия, которая включает в себя заряженный провод и дополнительный нейтральный провод. Если распределение мощности по однофазным ветвям равномерное, то в трехфазной конструкции будет баланс. Для прокладки ветвей компонентов рассматривается фазное напряжение проводника по отношению к нейтральному проводнику.
Что такое линейное напряжение?
В трехфазной сети дополнительное напряжение может быть обеспечено путем подключения перемычки между двумя нагруженными проводами. Его значение больше, поскольку он является проекцией на координатную плоскость двух векторов, образующих между собой угол 120°. Прибавка к значению фазного напряжения составляет 73 % или рассчитывается как √3-1. Общепринятое напряжение сети на электрической линии всегда составляет 380 вольт.
Напряжение сети — это напряжение между двумя фазными проводами (380 В).
Напряжение рассчитывается между фазами или между их проводниками. Трудности возникают при монтаже схемы из-за неточного расчета проводников, что иногда приводит к несчастным случаям. Принципиальные схемы отличаются способом соединения заряженных проводников и источника питания. Преимуществами однофазной системы являются:
- Более безопасная эксплуатация оборудования, так как риск поражения электрическим током составляет от 1 провода,
- Схема используется для эффективного подключения, выбора принципов работы, определения размеров и измерений.
Расчеты системы просты и следуют стандартным формулам физики. Для измерения значений в цепи используется мультиметр. Свойства соединения фаз определяются с помощью специальных вольтметров и датчиков тока.
Линейные напряжения возникают при протекании электрического тока в подводной лодке при объединении источника тока и приемника. Фазные напряжения также изменяются с уменьшением мощности на участке между выходом генератора и потребителем. Если вы знаете линейные значения, то нетрудно рассчитать значение фазного напряжения.
- Для подключения не требуется профессиональных инструментов, достаточно отвертки со встроенным индикатором,
- нейтральная точка не используется при подключении кабелей — нет риска поражения электрическим током от нейтрального проводника,
- схема подходит для линий постоянного и переменного тока,
- Однофазное соединение выполняется в трехфазной линии, но не наоборот.
Использование линейного и фазного напряжения
Схемы доступны в версиях для постоянного и переменного тока. Трехфазные цепи переменного тока чаще всего используются для подключения источника питания к потребителю. Этот тип питания имеет определенные преимущества:
- Стоимость передачи электроэнергии ниже,
- Способность вырабатывать электродвижущую энергию для работы асинхронных устройств (лифтов, подъемников),
- Можно одновременно использовать сетевое и фазное напряжение.
Генераторы подключаются к сети по принципу треугольника или звезды. В первом варианте обмотки соединены последовательно, причем начало фазы и конец другой фазы соединены. Схема позволяет увеличить напряжение в несколько раз. Во втором варианте начальные части обмоток соединены друг с другом в общей точке, и увеличение мощности невозможно.
Классификация схемы по составу функциональных элементов:
- активный,
- пассивный,
- линейный,
- нелинейный.
Благодаря использованию 4 кабелей в одном канале, можно одновременно использовать линейные и фазные токи путем изменения соединений, что расширяет диапазон применения. Трехфазные разветвленные цепи считаются универсальными, поскольку они подключают большие нагрузки, например, сети 10 вольт. При подключении к линии подходящего приемника, например, трехфазного электродвигателя, его механическая мощность достигает значений в три раза выше, чем у однофазного устройства.
В районе многоквартирных домов основными приемниками являются бытовые приборы и устройства, работающие от напряжения 220 В. Поскольку требуется равномерное расстояние между кабелями и нагрузкой, квартиры подключаются в шахматном порядке. В частных домах принята идея распределения нагрузки всех бытовых приборов и устройств на отдельные линии. При этом учитываются токи в проводниках, которые передаются при включении максимального количества приборов.
При подключении одинаковых электродвигателей к сети с 1 или 3 фазами можно добиться разницы в рабочих характеристиках. Если вы также выберете эффективный метод подключения, выходные значения будут увеличены в три раза. Учитывая взаимосвязь между фазными токами и токами сети, обмотки должны быть рассчитаны на более высокие значения. Относительное значение разности нагрузок между нагруженными проводниками всегда больше, чем соответствующее значение между фазой и нейтралью. Основное различие между линейной характеристикой напряжения и фазовой характеристикой мощности заключается в результирующих напряжениях.
Классическим примером применения обоих напряжений является подключение при установке трехфазного генератора. Используются вторичные обмотки и первичные обмотки, которые подключаются к одной из схем. Соотношение между напряжением сети и значением фазы в соединении треугольником помогает сбалансировать ток, и два выхода становятся почти равными. Двигатели, инверторы и трансформаторы подключаются аналогичным образом.
В варианте «звезда» контакты всех обмоток цепи соединены перемычками. По проводникам в этой цепи течет ток, а напряжение передается на активные клеммы и контакты.
Схема упрощается, может быть несколько ступеней, напряжения и мощности могут быть разными, но суть не меняется. Только конечное напряжение у потребителя одинаковое — 380 В.
Схемы Звезда и Треугольник в трехфазной сети
Существует несколько вариантов подключения потребителей с рабочим напряжением 220 и 380 вольт в трехфазной сети. Эти схемы называются «Звезда» и «Дельта».
Если нагрузка рассчитана на 220 В, она подключается в конфигурации звезды к трехфазной сети. Нагрузка подключена к фазному напряжению. Все группы нагрузок распределяются таким образом, чтобы мощность в фазах была примерно одинаковой. Нули всех групп соединяются вместе и подключаются к нейтральному проводнику трехфазного входа.
Все наши квартиры и дома с однофазными вводами подключаются по схеме «звезда»; другим примером является подключение радиаторов к мощным обогревателям и комбинированным котлам.
Если нагрузка составляет 380 В, она подключается по схеме треугольника, т.е. с сетевым напряжением. Такое распределение фаз характерно для электродвигателей и других нагрузок, где все три части нагрузки относятся к одному блоку.
Общее и различие
Таким образом, 380 вольт — это напряжение между любыми двумя из трех фаз. Напряжение между общей точкой и каждой из фаз составляет 220 вольт. Это напряжение, которое присутствует в обычной бытовой розетке.
Большие высотные здания обычно подключаются четырехпроводными линиями — три фазы и общий проводник. А в главном электрическом щите дома нагрузка распределяется между фазами так, чтобы нагрузка на все три фазы была примерно одинаковой.
В промышленных приложениях, однако, все три фазы используются одновременно. Промышленные двигатели имеют их и используют все.
Когда говорят о «сети 220 В», обычно имеют в виду однофазную бытовую электросеть. Когда мы говорим о «сети 380 В», мы всегда подразумеваем все три фазы и все четыре линии. Однако на каждой линии 380 В всегда есть 220 В — чтобы получить это напряжение, достаточно подключиться к одной из фаз и общей точке.
Система распределения электроэнергии
Выходное напряжение всегда трехфазное. Под «источником» я подразумеваю генератор на электростанции (ТЭС, газовая электростанция, атомная электростанция), от которого многие тысячи вольт поступают на понижающие трансформаторы, формирующие различные уровни напряжения. Последний трансформатор снижает напряжение до 0,4 кВ и передает его конечному потребителю — нам с вами, в многоквартирные дома и частные домовладения.
Крупные компании с энергопотреблением более 100 кВт обычно имеют собственные подстанции 10/0,4 кВ.
Трехфазное питание — этапы от генератора до потребителя
На рисунке в упрощенной форме показано, как напряжение (везде мы говорим о трехфазном токе) 110 кВ (оно также может быть 220 кВ, 330 кВ или другим) подается от генератора G на первую трансформаторную подстанцию TP1, которая сначала понижает напряжение до 10 кВ. Такая подстанция устанавливается для снабжения города или региона и может иметь мощность единиц до сотен мегаватт (МВт).
Затем напряжение подается на трансформатор второй ступени, на выходе которого получается напряжение 0,4 кВ (380 В) для конечного потребителя. Мощность трансформаторов в ТП2 составляет от сотен до тысяч кВт. От ТП2 напряжение подается к нам — в различные жилые дома, частный сектор и т.д.
Такое преобразование напряжения необходимо для снижения потерь при передаче электроэнергии. Более подробную информацию о потерях в кабеле см. в другой моей статье.
Схема упрощена, может быть несколько этапов, напряжения и мощности могут быть разными, но суть не меняется. Только напряжение у конечного потребителя одинаковое — 380 В.
