Питающее однофазное и трехфазное электрическое напряжение в основных странах мира. Напряжение и частота. Номиналы электрических сетей. 220В трехфазное напряжение
Для чего трехфазное напряжение и чем отличается от однофазного
Электро-Сантех-Монтаж8-905-062-89-068-904-436-62-23
Довольно часто сталкиваюсь с вопросами для чего трехфазное напряжение и чем же трехфазное отличается от однофазного. Почему некоторым приходит 380, а некоторым 220?
Сейчас мы разберем эти вопросы простым человеческим языком, без всяких заумных фраз из учебников.
Специально для людей, которые не собираются читать дальше. Трехфазным называется линейное напряжение, действующее между любой из 3 фаз. Однофазным принято называть фазное напряжение, которое действует между одной из 3 фаз и нулем.
Если к вам приходит 220В, Вы являетесь потребителем однофазного напряжения, если же 380В, Вы потребитель трехфазного.
А теперь подробнее.
Отличие трех фаз от одной
В любом из видов питания присутствует ноль. Если рассматривать отношение между фазой и нулем, то для нуля на фазе всегда 220. А если рассматривать отношение трех фаз между собой, то здесь уже 380.
Свойства однофазной системы
Плюсы:
- Простота
- Низкая стоимость
- Низкий порог опасности
Минусы:
- Существуют ограничения по мощности подключаемого оборудования.
Свойства трехфазной системы
Плюсы
- Не существует ограничений по мощности (ограничение только по сечению провода)
- Эксплуатация мощного промышленного оборудования
- Возможность переключения между фазами.
Минусы
- Высокий порог опасности
Когда используют трехфазное, а когда однофазное?
Однофазное напряжение подводится к тем участкам, где потребляемая мощность не будет превышать 10кВт, в 99 случаях из 100 это в квартирах и частных домовладениях.
Но если по какой-то причине вы собираетесь использовать промышленное оборудование, оснащенное трехфазными двигателями, то обязательно подводите 380В. Вы существенно повысите безопасность и сможете сэкономить как на электроэнергии, так и на сечение провода.
Конечно, есть случаи, когда производят включение нагрузки трех фаз, в однофазную систему, но стоит учитывать, что расход электроэнергии может увеличиться вдвое, а работа двигателей уменьшится.
Похожие записи
Загрузка... esm34.ru
| Страна / регион | Частота сети | Питающее напряжение |
| Австралия / Australia | 50 Гц | Однофазное: 240 В, Трехфазное: 415 В |
| Австрия / Austria | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Бельгия / Belgium | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Болгария / Bulgaria | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Великобритания "Англия " / England | 50 Гц | Однофазное: 240 В, Трехфазное: 415 В |
| Венгрия / Hungary | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Вьетнам / Vietnam | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Германия / Germany | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Греция / Greek | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Гонконг / Hong Kong | 50 Гц | Однофазное: 200/220 В, Трехфазное: 346/380 В |
| Дания / Denmark | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| США / United States | 60 Гц | Однофазное: 115/230 В, Трехфазное: 230 В |
| Сингапур / Singapore | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Индонезия / Indonesia | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Индия / India | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 240/415 В |
| Испания / Spain | 50 Гц | Однофазное: 127/220 В, Трехфазное: 220/380 В |
| Италия / Italy | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Канада / Canada | 60 Гц | Однофазное: 120/347 В, Трехфазное: 208/240/600 В |
| Китай / China | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Люксембург / Luxembourg | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Малазия / Malaysia | 50 Гц | Однофазное: 240 В, Трехфазное: 415 В |
| Мьянма / Myanmar | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 230/400 В |
| Нидерланды ("Голландия")/ Netherlands | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Норвегия / Norway | 50 Гц | Однофазное: 220/230 В, Трехфазное: 380 В |
| Польша / Poland | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Португалия / Portugal | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400/480 В |
| Румыния / Romania | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Таиланд / Thailand | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 220/380 В |
| Тайвань / Taiwan | 60 Гц | Однофазное: 110/220 В, Трехфазное: 220/380 В |
| Швеция / Sweden | 50 Гц | Однофазное: 230/400 В, Трехфазное: 400/690 В |
| Швейцария / Switzerland | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Филлипины / Philippines | 60 Гц | Однофазное: 115/230 В, Трехфазное: 240/480 В |
| Финляндия / Finland | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Франция / France | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Южная Корея / South Korea | 60 Гц | Однофазное: 110/220 В, Трехфазное: 200/220/380 В |
| Япония / Japan | 50/60 Гц | Однофазное: 100/200 В, Трехфазное: 200 В |
meandr.org
| Страна / регион | Частота сети | Питающее напряжение |
| Австралия / Australia | 50 Гц | Однофазное: 240 В, Трехфазное: 415 В |
| Австрия / Austria | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Бельгия / Belgium | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Болгария / Bulgaria | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Великобритания "Англия " / England | 50 Гц | Однофазное: 240 В, Трехфазное: 415 В |
| Венгрия / Hungary | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Вьетнам / Vietnam | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Германия / Germany | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Греция / Greek | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Гонконг / Hong Kong | 50 Гц | Однофазное: 200/220 В, Трехфазное: 346/380 В |
| Дания / Denmark | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| США / United States | 60 Гц | Однофазное: 115/230 В, Трехфазное: 230 В |
| Сингапур / Singapore | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Индонезия / Indonesia | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Индия / India | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 240/415 В |
| Испания / Spain | 50 Гц | Однофазное: 127/220 В, Трехфазное: 220/380 В |
| Италия / Italy | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Канада / Canada | 60 Гц | Однофазное: 120/347 В, Трехфазное: 208/240/600 В |
| Китай / China | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Люксембург / Luxembourg | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Малазия / Malaysia | 50 Гц | Однофазное: 240 В, Трехфазное: 415 В |
| Мьянма / Myanmar | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 230/400 В |
| Нидерланды ("Голландия")/ Netherlands | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Норвегия / Norway | 50 Гц | Однофазное: 220/230 В, Трехфазное: 380 В |
| Польша / Poland | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Португалия / Portugal | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400/480 В |
| Румыния / Romania | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 380 В |
| Таиланд / Thailand | 50 Гц | Однофазное: 220 В, Трехфазное: 220/380 В |
| Тайвань / Taiwan | 60 Гц | Однофазное: 110/220 В, Трехфазное: 220/380 В |
| Швеция / Sweden | 50 Гц | Однофазное: 230/400 В, Трехфазное: 400/690 В |
| Швейцария / Switzerland | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Филлипины / Philippines | 60 Гц | Однофазное: 115/230 В, Трехфазное: 240/480 В |
| Финляндия / Finland | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Франция / France | 50 Гц | Однофазное: 230 В, Трехфазное: 400 В |
| Южная Корея / South Korea | 60 Гц | Однофазное: 110/220 В, Трехфазное: 200/220/380 В |
| Япония / Japan | 50/60 Гц | Однофазное: 100/200 В, Трехфазное: 200 В |
tehtab.ru
Какое напряжение в трехфазной сети. Трёхфазное напряжение
Трёхфазное напряжение – это система электрического питания, где используются три фазные линии, сдвиг по фазе между которыми составляет 120 градусов. Это обеспечивает равномерные условия для многих приложений, и повышается эффективность.
Возникновение концепции трёхфазного напряжения
Отцом трёхфазного напряжения считают Доливо-Добровольского в России и Николу Теслу – во всем остальном мире. Все события, относящиеся к эпохе возникновения предмета спора, имели место быть в 80-е годы XIX века. Никола Тесла продемонстрировал первый двухфазный двигатель, работая на компанию, где налаживал электрические установки самого разного назначения. Заинтересованность явлением электризации шерсти домашнего кота привела учёного к великим открытиям. Прогуливаясь в парке с приятелем, Никола Тесла осознал, что сумеет реализовать на практике теорию Араго о вращающемся магнитном поле, но для этого понадобятся:
- Две фазы.
- Сдвиг между ними на угол 90 градусов.
Чтобы было понятно, насколько это великое открытие, заметим, что к тому времени ещё не был широко известен трансформатор Яблочкова, а опыты Фарадея по магнитной индукции благополучно забыли, записав лишь формулу закона. Проще говоря, мир не хотел знать, что про такие вещи, как:
- переменный ток;
- фаза;
- реактивная мощность.
Генераторы (альтернаторы) и динамо спрямляли напряжение при помощи механического коммутатора. И так существовала вся скудная на тот момент отрасль электричества. Эдисон только-только начинал изобретать, и никто пока что толком не знал про . Кстати, у нас считают, по-прежнему, что её изобрёл Лодыгин.
Идея Теслы была тем более революционной, что никто не знал, как получить две фазы с заданным сдвигом между ними. Но молодого учёного мало интересовал этот вопрос. Он кое-что читал про обратимость электрических машин и был уверен, что легко построит генератор, соответствующим образом расположив обмотки. Что касается привода, то даже вопросов не возникало. На начало 80-х годов активно использовался пар, а демонстрационную модель можно было питать от динамо.
Тесла не задавался необходимостью получить определённую частоту. Он ещё не проводил исследований, и нужно было просто заставить ротор вращаться. Что и было сделано через токосъёмные кольца. На тот момент все коллекторные двигатели постоянного тока снабжались таким контактами, и неудивительно, что Тесла пришёл именно к этому выводу. Но почему он выбрал две фазы, а не три?
Преимущество трёх фаз
В один голос утверждается многими, что три фазы эффективнее двух, но в чем это заключается? Сразу лезут в голову мысли про КПД, вращающий момент и все такое. Но Тесла имел в своём блокнотике сотни конструкций, неужели же не смог бы он расставить полюса так, чтобы добиться нужных параметров? Ответ очевиден – дело не в конструкции приборов.
Сейчас напряжение 380 В передаётся всего лишь по трём проводам. Этого никак нельзя было добиться в первоначальном варианте Николы Теслы. В 1883 году Эдисон много сил потратил на то, чтобы использовать трёхжильный провод. Очевидно, он это сделал потому, что слышал о демонстрации, устроенной Николой Теслой, и понял всю опасность ситуации. В цивилизованном мире основную прибыль получает владелец патента, а зачем известному изобретателю вытаскивать на свет способного инженера в таком случае?
Логика Эдисона проста: пользователи увидят, что трёхжильные кабели более дешёвые, нежели те, что с четырьмя жилами, и откажутся от использования новинок Николы Теслы. Не сложно догадаться, что хитроумный план изобретателя цоколя для лампочек накала провалился. И с треском. А виной этому стал… Доливо-Добровольский. Или, во всяком случае, он этому весьма способствовал. Система Николы Теслы для создания двух фаз требовала наличия четырёх проводов. В то время, как Доливо-Добровольский предлагал передать больше энергии посредством только трёх.
Все дело здесь в симметрии. Линейные напряжения 380 В в каждый момент имеют альтернативу для выбора. Так например, ток с первой фазы может утечь на вторую или третью. В зависимости от того, где имеется подходящий потенциал. В результате получается баланс. А если объединить две фазы системы Николы Тесла, то получится некий винегрет. Как следствие, нейтраль в системе Доливо-Добровольского можно убрать, если нагрузка симметричная. А это как раз часто и имеет место быть на практике.
В результате между проводами получается больший вольтаж, что снижает по каждому из них проходящий ток при той же мощности. А линий иногда удаётся использовать всего три. Точнее говоря, это касается многих предприятий. Очевидны выгоды и при создании местных подстанций: нейтраль вторичной обмотки заземляется тут же, и не нужно тянуть лишний провод от самой гидроэлектростанции. Указанные причины и являются преимуществами сетей трёхфазного напряжения. Именно поэтому они сегодня являются доминирующими. В то же время провода Теслы легко модернизируются на три фазы.
Почему победил не Эдисон
Часто можно встретить мнение, что система Теслы была лучше, поэтому Эдисон и проиграл. Сложно сказать, сколько именно долларов потерял последний, но Николу он обвёл по современным меркам на 4,5 млн. долларов. Инфляция – что поделаешь! Авторы склонны считать, что Эдисон получил своё. Потому что Никола Тесла мог доказать и преимущества постоянного тока. Например, последний меньше склонен коронировать на проводах, потому что амплитуда не имеет резких выбросов.
Сегодня доказано, что постоянный ток на дальние расстояния передавать выгоднее. Это исключает из рассмотрения реактивные сопротивления сети – индуктивность и ёмкость. Что значительно снижает реактивную мощность, гуляющую туда сюда. В переводе на русский – XXI век может стать вторым рождением постоянного тока. По крайней мере для передачи его на дальние расстояния. Но смешно как раз то, что Эдисон не смоге передавать свою энергию. Мог бы Тесла ему помочь? Да, конечно, и тогда приборы постоянного тока сегодня использовались столь же широко, как и переменного. Для коллекторных двигателей это лучше – растут КПД и крутящий момент.
Что же получается? А то, что постоянный ток как раз-таки выгодно передавать. А Эдисон попросту не смог найти правильного решения, потому что пытался взять задачу нахрапом. Нужно же было зайти с тыла и посмотреть. Но Эдисон был чистым практиком и не мог найти столь ухищрённых решений, как преобразователи. А ведь – и авторы сказали об этом вначале – все генераторы середины XIX века имели встроенный коммутатор для спрямления. Оставалось только их подключить к линии, а на приёмной стороне провести преобразование. И все! Никола блестяще наказал Эдисона, и это ещё раз доказывает наличие в мире некой силы, управляющей ходом истории.
Но почему же был избран переменный ток? Ввиду наличия мощного средства для его передачи. Речь, конечно же, идёт о трансформаторе. Впервые сконструированный ещё в 1831 году (а может и раньше) Майклом Фарадеем этот незаменимый элемент современной техники остался без заслуженного внимания. Интерес к нему вернул лишь Генрих Румкорф пятнадцатью годами позже, использовав динамо для получения разряда в искровом промежутке. А повышающий трансформатор значительно усиливал эффект. Это прямиком открыло учёным путь к постановке опытов, но сама суть преобразования не получила заслуженного внимания.
Вместо этого учёные упорно бились над постоянным током. Создавая для него двигатели, приборы освещения и, конечно же, генераторы. Совершенно удивительно то, что зная об обратимости электрических машин, никто не придумал раньше, как создать униполярный мотор, который сегодня можно найти во многих ручных миксерах и блендерах. Фактически все двигатели бытового назначения однофазные. И лишь малая толика их работает на постоянном токе. Но если бы победил Эдисон, все могло бы быть иначе.
Имеется и ещё одно неявное преимущество. У постоянного тока выше предел безопасности. То есть можно было бы сделать промышленные сети безвредным для людей. Нужно рассмотреть этот вопрос более подробно, потому что доводы эти не столь очевидны неискушённому читателю.
Почему постоянный ток безопаснее
Прожжённые электрики говорят, что удар током 220 В не очень опасен, главное – не попасть под линейное трёхфазное напряжение. Оно выше примерно в корень из трёх раз (около 1,7). Линейным называется напряжение между двумя фазами. За счёт сдвига между ними в 120 градусов и получается столь любопытный эффект. Невежды иногда спрашивают, какая разница в этом случае относительно того, если бы сдвиг был 90 градусов. Ответ уже был дан вначале – три фазы образуют полностью симметричную систему. Со сдвигом 90 их для этого понадобилось бы четыре.
В результате каждым линейным напряжением можно питать по одному полюсу, что существенно упрощает их размножение, когда требуется достичь большой мощности. Например, в тяговых двигателях пароходов, где нужно очень плавно изменять усилие и приходится применять вращения вала. Очень много случаев, когда трёх и даже шести полюсов бывает мало. Это только коллекторному двигателю пылесоса достаточно двух.
Итак, между фазами имеется целых 308 В. Но это было бы совершенно безопасным, если повысить частоту линии передач до 700 Гц. Тесла установил, что примерно с этого значения ярко проявляет себя скин-эффект, и ток не проникает глубоко в тело. Следовательно, не может нанести существенных повреждений человеку. Сам он демонстрировал языки молний на теле при гораздо больших напряжениях и говорил, что это даже полезно для здоровья, потому что здорово очищает кожу.
Как бы то ни было, частота 700 Гц (или выше) не была пущена в обиход, потому что при этом существенно увеличивались потери трансформаторов. На момент принятия решения о номиналах первой ГЭС переменного тока не было наработок по изготовлению электротехнических материалов. Подробнее об этом вопросе можно прочитать в теме . Нет надобности дублировать информацию. По причине отсутствия нужных материалов потери на перемагничивание сильно росли с увеличением частоты. Понятно, что это не проблема для сегодняшнего уровня технологии.
Но встаёт другая проблема – экранирование. В годы первых попыток передачи энергии ничего не знали об излучении. Радио как раз делало первые шаги в 90-х годах XIX века. Но на самом деле рост частоты сопровождается резким повышением выброса энергии в пространство. И провода нужно было экранировать, а это очень дорого. И требует наличия мощных диэлектриков. Не факт, что современные сети могли бы решить эту проблему.
Самое смешное, что Тесла предлагал передавать энергию через эфир. Для чего и построил свою башню Ворденклиф. Но… промышленники были заинтересованы в продаже меди на изготовление проводов и на этом основании отказали учёному в финансировании. Но главное не это! Если некто подсказал человечеству, как правильно сделать генераторы, и дал возможность Тесле победить Эдисона, то не намёк ли это прямой на то, что за «грибами» Николы будущее? Ответ очевиден. Грядёт время, когда трёхфазное напряжение уйдёт в небытие или будет получаться из преобразователей, и сам Тесла даст ответ, как это сделать.
Точнее говоря, ответ дадут многочисленные патенты и идеи изобретателя. Недаром же его записи были немедленно изъяты после смерти и тщательно засекречены. Постойте-ка! Такое ещё было с Шаубергером! Поэтому рекомендуем тут же взяться за изучение . Было бы круто, если бы машины смогли ездить на растительном масле, не загрязняя окружающую среду отвратительным дымом и гарью. Обратите внимание, что все эти секреты лежат на поверхности и только ждут желающего их раскрыть. Быть может, кто-то из читателей сумеет сделать это первым?
Трёхфазная система электроснабжения - частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол . В трёхфазной системе этот угол равен 2π/3 (120°).
Многопроводная (шестипроводная) трёхфазная система переменного тока изобретена Николой Теслой . Значительный вклад в развитие трёхфазных систем внёс М. О. Доливо-Добровольский , который впервые предложил трёх- и четырёхпроводную системы передачи переменного тока, выявил ряд преимуществ малопроводных трёхфазных систем по отношению к другим системам и провёл ряд экспериментов с асинхронным электродвигателем .
Анимированное изображение течения токов по симметричной трёхфазной цепи с соединением типа «звезда»
Векторная диаграмма фазных токов. Симметричный режим.
Преимущества
Возможная схема разводки трёхфазной сети в многоквартирных жилых домах
- Экономичность.
- Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
- Меньшая материалоёмкость 3-фазных трансформаторов.
- Меньшая материалоёмкость силовых кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными цепями).
- Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку , что значительно снижает срок её службы.
- Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других электротехнических устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.
- Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений - фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».
- Возможность резкого уменьшения мерцания и стробоскопического эффекта светильников на люминесцентных лампах путём размещения в одном светильнике трёх ламп (или групп ламп), питающихся от разных фаз.
Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространены в современной электроэнергетике.
Схемы соединений трехфазных цепей
Звезда
Существующие виды защиты от линейного напряжения, которые можно найти в продаже в электротехнических магазинах. Как и требуют современные стандарты, монтаж происходит на DIN-рейку.
Звездой называется такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или нейтралью . Концы фаз обмоток приёмника (M) также соединяют в общую точку. Провода, соединяющие начала фаз генератора и приёмника, называются линейными . Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным .
Шины для раздачи нулевых проводов и проводов заземления при подключении звездой. Одно из преимуществ подключения звездой - экономия на нулевом проводе, поскольку от генератора до точки разделения нулевых проводов вблизи потребителя, требуется только один провод.
Трёхфазная цепь, имеющая нейтральный провод, называется четырёхпроводной. Если нейтрального провода нет - трёхпроводной.
Если сопротивления Z a , Z b , Z c приёмника равны между собой, то такую нагрузку называют симметричной .
Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями.
Напряжение между линейным проводом и нейтралью (U a , U b , U c) называется фазным . Напряжение между двумя линейными проводами (U AB , U BC , U CA) называется линейным . Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:
Последствия отгорания (обрыва) нулевого провода в трехфазных сетях
При симметричной нагрузке в трёхфазной системе питание потребителя линейным напряжением возможно даже при отсутствии нейтрального провода . Однако, при питании нагрузки фазным напряжением, когда нагрузка на фазы не является строго симметричной, наличие нейтрального провода обязательно. При его обрыве или значительном увеличении сопротивления (плохом контакте) происходит так называемый «перекос фаз », в результате которого подключенная нагрузка, рассчитанная на фазное напряжение, может оказаться под произвольным напряжением в диапазоне от нуля до линейного (конкретное значение зависит от распределения нагрузки по фазам в момент обрыва нулевого провода). Это зачастую является причиной вывода из строя бытовой электроники в квартирных домах . Так как сопротивление потребителя остаётся константой, то, согласно закону Ома , при возрастании напряжения сила тока , проходящего через потребительское устройство, окажется гораздо больше максимально допустимого значения, что и вызовет сгорание и/или выход из строя питаемого электрооборудования. Пониженное напряжение также может послужить причиной выхода из строя техники. Иногда отгорание (обрыв) нулевого провода на подстанции может явиться причиной пожара в квартирах.
Проблема гармоник, кратных третьей
Современная техника всё чаще оснащается импульсными сетевыми . Импульсный источник без корректора коэффициента мощности потребляет ток узкими импульсами вблизи пика синусоиды питающего напряжения, в момент заряда конденсатора входного выпрямителя . Большое количество таких источников питания в сети создаёт повышенный ток третьей гармоники питающего напряжения. Токи гармоник, кратных третьей, вместо взаимной компенсации, математически суммируются в нейтральном проводнике (даже при симметричном распределении нагрузки) и могут привести к его перегрузке даже без превышения допустимой мощности потребления по фазам. Такая проблема существует, в частности, в офисных зданиях с большим количеством одновременно работающей оргтехники.Существующие установки компенсации реактивной мощности не способны решить данную проблему, так как снижение коэффициента мощности в сетях с преобладанием импульсных источников питания не связано с внесением реактивной составляющей, а обусловлено нелинейностью потребления тока. Решением проблемы третьей гармоники является применение корректора коэффициента мощности (пассивного или активного) в составе схемы производимых импульсных источников питания.Требования стандарта IEC 1000-3-2 накладывают ограничения на гармонические составляющие тока нагрузки устройств мощностью от 50 Вт. В России количество гармонических составляющих тока нагрузки нормируется стандартами ГОСТ 13109-97 , ОСТ 45.188-2001.
Треугольник
Треугольник - такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.
Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями
Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:
Распространённые стандарты напряжений
Маркировка
Проводники, принадлежащие разным фазам, маркируют разными цветами. Разными цветами маркируют также нейтральный и защитный проводники. Это делается для обеспечения надлежащей защиты от поражения электрическим током, а также для удобства обслуживания, монтажа и ремонта электрических установок и электрического оборудования. В разных странах маркировка проводников имеет свои различия. Однако многие страны придерживаются общих принципов цветовой маркировки проводников, изложенных в стандарте Международной Электротехнической Комиссии МЭК 60445:2010.
Трёхфазная двухцепная линия электропередачи |
В настоящее время во всем мире получила широчайшее распространение так называемая трехфазная система переменного тока, изобретенная и разработанная в конце прошлого века русским электротехником Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским (1862-1919). Эта система обеспечивает наиболее выгодные условия передачи электрической энергии по проводам и позволяет построить простое по устройству и удобные в работе электродвигатели.
Трехфазной системой электрических цепей называют систему, состоящую из трех цепей, в которых действуют переменные э. д. с. одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на периода . Каждую отдельную цепь такой системы коротко называют ее фазой, а систему трех сдвинутых по фазе переменных токов в таких цепях называют просто трехфазным током.
Почти все генераторы, установленные на наших электростанциях, являются генераторами трехфазного тока. По существу каждый такой генератор представляет собой соединение в одной машине трех генераторов переменного тока, сконструированных таким образом, что индуцированные в них э. д. с. сдвинуты друг относительно друга на одну треть периода, как это показано на рис. 343.
Рис. 343. Графики зависимости от времени э. д. с., индуцированных в обмотках якоря генератора трехфазного тока
Как осуществляется подобный генератор, легко понять из схемы, изображенной на рис. 344. Здесь имеются три самостоятельных якоря, расположенных на статоре машины и смещенных на окружности (120°) друг относительно друга; в центре машины вращается общий для всех трех якорей индуктор, изображенный на схеме в виде постоянного магнита. В каждой катушке индуцируется переменная э. д. с. одной и той же частоты, но моменты прохождения этих э. д. с. через нуль (или через максимум) в каждой из катушек окажутся сдвинутыми на периода друг относительно друга, ибо индуктор проходит мимо каждой катушки на периода позже, чем мимо предыдущей.
Рис. 344. Три пары независимых проводов, присоединенных к трем якорям генератора трехфазного тока, питают осветительную сеть
Каждая обмотка трехфазного генератора является самостоятельным генератором тока и источником электрической энергии. Присоединив провода к концам каждой из них, как это показано на рис. 344, мы получили бы три независимые цепи, каждая из которых могла бы питать энергией те или иные приемники, например электрические лампы. В этом случае для передачи всей энергии, которую поглощают приемники, требовалось бы шесть проводов. Можно, однако, так соединить между собой обмотки генератора трехфазного тока, чтобы обойтись четырьмя и даже тремя проводами, т. е. значительно сэкономить проводку.
Первый из этих способов, называемый соединением звездой, становится понятным из рис. 345. Будем называть зажимы обмоток 1, 2, 3 началами, а зажимы 1", 2", 3" – концами соответствующих фаз. Соединение звездой заключается в том, что мы соединяем концы всех обмоток в одну точку генератора, которая называется нулевой точкой или нейтралью, и соединяем генератор с приемниками энергии четырьмя проводами: тремя так называемыми линейными проводами, идущими от начала обмоток 1, 2, 3, и нулевым или нейтральным проводом, идущим от нулевой точки генератора. Такая система проводки называется четырехпроводной.
Рис. 345. Четырехпроводная система проводки при соединении обмоток трехфазного генератора звездой. Нагрузки (группы ламп) I, II, III питаются фазными напряжениями
Напряжения между нулевой точкой и началом каждой фазы называют фазными напряжениями, а напряжения между началами обмоток, т. е. точками 1 и 2, 2 и 3, 3 и 1, называют линейными или межфазными. Фазные напряжения обычно обозначают или в общем виде , а линейные – или в общем виде .
Можно показать, что между амплитудами или действующими значениями фазных и линейных напряжений при соединении обмоток генератора звездой существует соотношение
. (170.1)
Таким образом, например, если фазное напряжение генератора В, то при соединении обмоток генератора звездой линейное напряжение В. Если В, то В.
Расчет, которого мы приводить не будем, показывает, что в случае равномерной нагрузки всех трех фаз генератора, т. е. при приблизительно одинаковых токах в каждой из них, ток в нулевом проводе равен нулю. Поэтому в этом случае можно нулевой провод упразднить и перейти к еще более экономной трехпроводной системе, изображенной на рис. 346. Все нагрузки включаются при этом между соответствующими парами линейных проводов.
Рис. 346. Трехпроводная система проводки при соединении обмоток генератора звездой. Нагрузки (группы ламп) I, И, III питаются линейными напряжениями
При несимметричной нагрузке ток в нулевом проводе не равен нулю, но, вообще говоря, он слабее, чем ток в линейных проводах. Поэтому нулевой провод может быть тоньше, чем линейные. При эксплуатации трехфазного тока стремятся сделать нагрузку различных фаз по возможности одинаковой. Поэтому, например, при устройстве осветительной сети большого дома при четырехпроводной системе вводят в каждую квартиру нулевой провод и один из линейных с таким расчетом, чтобы в среднем на каждую фазу приходилась примерно одинаковая нагрузка. При трехпроводной системе вводят в одну группу помещений провода 1 и 2, в другую 2 и 3, в третью 3 и 1 с таким же расчетом.
Другой способ соединения обмоток генератора, также допускающий трехпроводную проводку, – это соединение треугольником, изображенное на рис. 347. Здесь конец каждой обмотки соединен с началом следующей, так что они образуют замкнутый треугольник, а линейные провода присоединены к вершинам этого треугольника – точкам 1, 2 и 3. Легко видеть, что при соединении треугольником линейное напряжение генератора равно его фазному напряжению: . Таким образом, переключение обмоток генератора со звезды на треугольник приводит к снижению линейного напряжения в раза. Соединение треугольником также допустимо лишь при одинаковой или почти одинаковой нагрузке фаз. Иначе ток в замкнутом контуре обмоток будет слишком силен, что опасно для генератора.
Рис. 347. Схема соединения обмоток трехфазного генератора треугольником
При применении трехфазного тока отдельные приемники (нагрузки), питающиеся от отдельных пар проводов, также могут быть соединены либо звездой, т. е. так, что один конец их присоединен к общей точке, а оставшиеся три свободных конца присоединяются к линейным проводам сети, либо треугольником, т. е. так, что все нагрузки соединяются последовательно и образуют общий контур, к точкам 1, 2, 3 которого присоединяются линейные провода сети. На рис. 348 показано соединение нагрузок звездой при трехпроводной системе проводки, а на рис. 349 – при четырехпроводной системе проводки (в этом случае общая точка всех нагрузок соединяется с нулевым проводом). На рис. 350 показана схема соединения нагрузок треугольником при трехпроводной системе проводки.
Рис. 348. Соединение нагрузок звездой при трехпроводной системе проводки
Рис. 349. Соединение нагрузок звездой при четырехпроводной системе проводки
Рис. 350. Соединение нагрузок треугольником при трехпроводной системе проводки
Практически важно иметь в виду следующее. При соединении нагрузок треугольником каждая нагрузка находится под линейным напряжением, а при соединении звездой – под напряжением, в раз меньшим. Для случая четырехпроводной системы это ясно из рис. 349. Но то же имеет место в случае трехпроводной системы (рис. 348). Между каждой парой линейных напряжений здесь включены последовательно две нагрузки, токи в которых сдвинуты по фазе на . Расчет показывает, что напряжение на каждой нагрузке равно соответствующему линейному напряжению, деленному на .
Таким образом, при переключении нагрузок со звезды на треугольник напряжения на каждой нагрузке, а следовательно, и ток в ней повышаются в раза. Если, например, линейное напряжение трехпроводной сети равнялось 220 В, то при соединении звездой (рис. 348) напряжение на каждой из нагрузок будет равно 127 В, а при включении треугольником (рис. 350) будет равно 220 В.
electricschool.ru
Поделиться с друзьями: