Трехфазные цепи: фазные и линейные токи, напряжения, мощности. Фазное и линейное напряжение

Линейные и фазные токи и напряжения в трехфазных цепях

Трехфазная система электроснабжения принята в качестве стандарта в большинстве стран мира, Россия не исключение. Каждый дом в стране подключен именно к такой сети, но в отдельную квартиру заходит, как правило, один фазный провод. При желании можно провести и еще две фазы, что часто делается на участках, предназначенных для ИЖС. Они нужны для работы оборудования, содержащего электродвигатель. При подключении к трехфазной цепи часто возникают вопросы, связанные с такими понятиями, как фазный и линейный ток, а также с соответствующими показателями напряжений.

Цепи переменного тока

Как известно, электроснабжение в России осуществляется с помощью цепей переменного тока с частотой 50 Гц. За одну секунду совершается 50 циклов. Полный цикл представляет собой круг, угловой размер которого можно измерить в градусах и радианах — 360 градусов радиан или 2π радиан. Соответственно, половина этого цикла будет 180 или π радиан, треть — 120 или 2 π/3 и т. д. Конкретный момент этого цикла и называется фазой. Цепи в стране синхронизированы в единую систему.

Сдвиг по фазе в цепи

Это выражение не имеет ничего общего со здоровьем головного мозга. Таким термином объясняют несовпадение графиков тока и напряжения, что бывает на участках с катушками или конденсаторами, а также сравнение фаз в разных проводах. При трехфазной системе электроснабжения сдвиг составляет 120 градусов или 2 π/ 3 радиан.

Вот так выглядит наложение графиков напряжений в трех проводах, идущих от трансформаторной будки. Слева даже наглядно показано, как такое можно получить от простой турбины.

Возможно, некоторые помнят подобное упражнение при составление графика функции y=sin (x), когда рисовали ее от круга.

Действующие показатели тока и напряжения

Максимальная амплитуда напряжения в цепи, идущей от трансформаторной подстанции во дворе, составляет 310 В. За 1 с она бывает 100 раз — внизу и вверху графика. Мгновенные значения этого параметра зависят от фазы, в которой находится график. Естественно, для потребителей такое представление крайне неудобно, поэтому в обиходе используется понятие действующего напряжения.

Его формула была выведена экспериментально на основе закона Джоуля-Ленца. Суть вывода этой формулы заключается в том, что действующее значение переменного тока эквивалентно значению постоянного при одинаковом выделении теплоты. Коэффициент, который используется при вычислении, равен √2. Зная это, можно воспользоваться правилом:

I=I m/ √2, U=Um/√2,

где I m и Um — амплитуда. Если подставить во вторую формулу значение амплитуды, то получается, что действующее напряжение фазного провода относительно земли в квартире составит 230 В. Оно еще называется фазным. Ну, а величина тока будет зависеть от нагрузки, согласно закону Ома:

I=U/R.

Ток в фазном проводе тоже будет называться фазным.

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.

Схема треугольник и максимум мощности

Такая необходимость возникает при желании по максимуму использовать КПД электродвигателя. Это можно достигнуть путем соединения фазных проводов в треугольник. Фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях такого типа будут совпадать и равняться 380 В. А вот линейный ток, протекающий в подведенных к двигателю фазах, будет отличаться от того, что протекает через обмотки. Фазный ток можно вычислить, зная сопротивление и напряжение в обмотках, это величины известные. А вот линейный ток вычисляется по такой же диаграмме, как и напряжение в схеме «звезда»:

I (l)=I (f)x√3, U (f)=U (l).

Стоит ли делать такое переключение — отдельный вопрос. Для этого нужно учесть ряд важных моментов:

Мощность, конечно, увеличится в 1,5 раза. Возможность перегрева — тоже.
Если у двигателя тяжелый ротор, то при раскрутке ток будет раз в 7 выше, чем при устойчивой работе.
То же самое будет наблюдаться при попытке дать физическую нагрузку на вращающуюся часть, например, при пилке чего-то жесткого, при подъеме тяжести (если двигатель используется в качестве лебедки).

Поэтому перед проведением экспериментов стоит хорошо ознакомиться с паспортом двигателя и возможностями вашей сети.

Вполне возможно, что лучше будет приобрести электродвигатель с реостатной регулировкой пускового тока.

220v.guru

12. Элементы трехфазной электрической цепи. Фазные, линейные токи, 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».

studfiles.net

Линейное напряжение в электрических сетях

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».

Изначально как физическая величина напряжение определяется как разность потенциалов электрического поля, способная выполнить работу по перемещению электрического заряда из одной точки поля в другую. На перемещение заряда расходуется энергия поля, поэтому его величина, точнее, разность потенциалов, уменьшается до нуля. В реальной замкнутой цепи работа по перемещению электрических зарядов трактуется как электрический ток – результат перемещения электронов из одной точки цепи в другую. Чтобы он не изменялся, необходимо поддерживать разность потенциалов неизменной. Как известно, поддержанием тока в цепи «ведает» источник питания. От него и зависит, будет ли ток в цепи постоянным, т.е. не меняющим своей величины и направления, или переменным, меняющимся по некоторому закону. Термин «линейное напряжение» имеет смысл только для сетей переменного тока.

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 линию электропередачи переменного напряжения, если она является частью системы из многих фаз - обычно трех. Трехфазные сети 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 трехфазной цепи различают фазное и линейное напряжение, а ее особенность заключается в том, что каждая из фаз имеет сдвиг по отношению к остальным двум +/- 120 град. Генератор трехфазного 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.

fb.ru

Что такое линейное и фазное напряжение?

Как я помню Фаза это плюс

линейное это между фазой и нолем, а фазное-между фазами (в трехфазном варианте). Блеать, все перепутал)))) ) представь себе трехфазную линию электроснабжения. Она четырехпроводная. Три провода в просторечии назывют фазами, а четвертый-нулем. Нуль заземлен обычно. Так вот, напряжение между любыми двумя фазами линии называется линейным, а между нулем и любой фазой-фазным.

Поменяй аву Ахаха)

Трехфазная цепь является частным случаем многофазных систем электрических цепей, представляющих собой совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, отличающиеся по фазе одна от другой и создаваемые общим источником энергии. Каждую из частей многофазной системы, характеризующуюся одинаковым током, принято называть фазой. Таким образом, понятие "фаза" имеет в электротехнике два значения: первое – аргумент синусоидально изменяющейся величины, второе – часть многофазной системы электрических цепей. Цепи в зависимости от количества фаз называют двухфазными, трехфазными, шестифазными и т. п. Трехфазные цепи – наиболее распространенные в современной электроэнергетике. Это объясняется рядом их преимуществ по сравнению как с однофазными, так и с другими многофазными цепями: экономичность производства и передачи энергии по сравнению с однофазными цепями; возможность сравнительно простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для трехфазного асинхронного двигателя; возможность получения в одной установке двух эксплуатационных напряжений – фазного и линейного. Трехфазная цепь состоит из трех основных элементов: трехфазного генератора, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую с трехфазной системой ЭДС; линии передачи со всем необходимым оборудованием; приемников (потребителей) , которые могут быть как трехфазными (например, трехфазные асинхронные двигатели) , так и однофазными (например, лампы накаливания) . Существуют различные способы соединения фаз трехфазных источников питания и трехфазных потребителей электроэнергии. Наиболее распространенными являются соединения "звезда" и "треугольник". При этом способ соединения фаз источников и фаз потребителей в трехфазных системах могут быть различными. Фазы источника обычно соединены "звездой", фазы потребителей соединяются либо "звездой", либо "треугольником". 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) . Концы фаз приемников (Za, Zb, Zc) также соединяют в одну точку n. Такое соединение называется соединение звезда. Трехфазная цепь с нейтральным проводом будет четырехпроводной, без нейтрального провода – трехпроводной. В трехфазных цепях различают фазные и линейные напряжения. Фазное напряжение UФ – напряжение между началом и концом фазы или между линейным проводом и нейтралью (UA, UB, UC у источника; Ua, Ub, Uc у приемника). Если сопротивлением проводов можно пренебречь, то фазное напряжение в приемнике считают таким же, как и в источнике. (UA = Ua, UB = Ub, UC = Uc). За условно положительные направления фазных напряжений принимают направления от начала к концу фаз. Линейное напряжение (UЛ) – напряжение между линейными проводами или между одноименными выводами разных фаз (UAB, UBC, UCA). Условно положительные направления линейных напряжений приняты от точек, соответствующих первому индексу, к точкам соответствующим второму индексу. По аналогии с фазными и линейными напряжениями различают также фазные и линейные токи: Фазные (IФ) – это токи в фазах генератора и приемников. Линейные (IЛ) – токи в линейных проводах. При соединении в звезду фазные и линейные токи равны IФ = IЛ. Ток, протекающий в нейтральном проводе, обозначают IN.

auto.ques.ru

Фазное напряжение: стандартизация параметров и особенности

Фазное напряжение – это разница потенциалов между фазным проводом и нейтралью.

Общая информация

Векторные диаграммы

В современных сетях доминируют трёхфазные напряжения. Под фазой понимается электрический сигнал синусоидальной формы. Он описывается на векторной диаграмме вращающимся отрезком. Векторные диаграммы строят для упрощения описания многих процессов. К примеру, напряжение на конденсаторе отстаёт от тока, но человеческому разуму сложно воспринять указанный факт. На диаграмме картина получается наглядной. Векторы становятся неотъемлемой частью электрических расчётов, когда сеть становится сложнее.

Чтобы понять термин фазное напряжение, полагается представлять, как строятся диаграммы. Синусоида обозначается на ней вращающимся против часовой стрелки отрезком. Частота совпадает с присутствующей в сети, но в расчётах часто применяется иной параметр. Формулы часто содержат известное число Пи. Однажды Хэвисайд пытался создать рационализованную систему измерений, исключив упомянутый недостаток. Но убирая число Пи из одних формул, он неизменно видел его в прочих, что считается фундаментальным следствием потенциальных полей, к которым относится и электрическое.

Хэвисайд не добился успеха, современные физики применяют другую хитрость, чтобы избавиться от ненужных повторов. Введённое понятие круговой частоты постоянно применяется в технике. Численно величина равна произведению удвоенного числа Пи на частоту сети, выраженную в Гц. Круговой названа за сходство с формулой по вычислению длины окружности. Иных толкований термина не встречается.

Иногда круговая частота называется циклической и численно равна угловой скорости вращения ротора генератора. На графике синусоида строится по круговой частоте. В противном случае не удалось бы согласовать вращение вектора столь простым образом. 2 Пи – период школьной синусоиды, знакомой с юных лет. Чтобы не ломать график, приходится добавлять множитель. В противном случае моменты прохождения синусоиды через нуль не совпадают с векторной диаграммой.

Параметры векторных диаграмм

Любой синусоидальный процесс на векторной диаграмме представлен вращающимся отрезком, имеющим длину и некую фазу. Первое на физическом плане обозначает амплитуду (напряжения, тока), второе – положение в полярных координатах. При одной частоте векторы вращаются синхронно, но на реактивных элементах происходит сдвиг. Ёмкостное сопротивление обусловливает опережение тока относительно напряжения на 90 градусов. Физически пустой конденсатор начинает быстро заряжаться, процесс постепенно затухает. В итоге напряжение с запозданием достигает полного значения.

На индуктивности ток всегда отстаёт, не способный набрать полного значения в силу наличия потокосцепления между витками. Напряжение изменяется скачком, а ток постепенно доходит до нужного значения. В промышленных сетях получается, что один параметр уже падает, а второй ещё не достиг пика. Это называется сдвигом фаз, описывающим реактивную мощность сети. Это негативный эффект, для его устранения индуктивные и ёмкостные составляющие стараются взаимно скомпенсировать. Параллельно работающим двигателям включаются блоки конденсаторов.

Векторные диаграммы используются для расчёта сложных процессов, происходящих в цепи. К примеру, наличие трансформатора на подстанции однозначно обусловливает наличие реактивной составляющей. Ток здесь неизменно отстаёт от фазного напряжения. Зато сопротивление передающей линии ёмкостное, происходит компенсация. Настолько сильная, что для борьбы с негативным эффектом приходится ставить реакторы – индуктивные сопротивления высокого класса напряжения. Получается неразумная и нерентабельная конструкция, но приходится мириться.

Постоянный ток векторными диаграммами не анализируют. В его цепях реактивные сопротивления не вызывают сдвига фаз. Процесс происходит на конденсаторах, носит кратковременный характер. По указанной причине постоянный ток рекомендован для передачи на большие расстояния. Исчезают потери на излучение, снижается коронный эффект. Как результат, возможно передавать больше и качественнее. Потребуется построить преобразователи на подстанции у потребителя, но уже просчитано, что ситуация экономически целесообразна.

Стандартизация параметров переменного напряжения

Фазное напряжение представляет синусоиду на графике и вращающийся вектор на диаграмме. В идеальном случае. В действительности параметры сети нормируются по ГОСТ 13109, где указаны требования к показателям. Руководствоваться документацией сейчас нужно с осторожностью, по указу правительства страна перешла на фазное напряжение 230 В. Теперь в сети нет 380 В, вместо них – 410 В. Лампочки накала, изготовленные на 220 В, служат меньше в таких условиях. Изменения закреплены в ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038-2009).

Проще продемонстрировать фазное напряжение на обычных сетях 220 В. Разница потенциалов между проводами — искомая величина. Фазное напряжение измеряется между линией и схемной землёй. Так дело обстоит в обычной квартире, но на производстве иначе. Там каждая фаза рассматривается в совокупности с прочими. Нейтраль порой отсутствует. Тогда напряжение между фазами называют линейным. Фазное вводится для распознавания типа сети (наличие нейтрали).

Новый ГОСТ 29322 вводит понятие сетей 60 Гц. Фаз предусмотрено две или три. Тогда указываются две цифры. К примеру, 230/400 или 120/240. Легко заметить, что отношения между цифрами в каждой паре разные. Фазные напряжения указаны на первом месте, линейные – через дробь. Это помогает уточнить топологию. Сети по структуре неодинаковы, фазное напряжение позволяет судить об этом точно.

Если указана пара 230/400 В, электрик сразу видит, что отношение цифр равняется корню из трёх. Значит, система трёхфазная. Тогда ищут дополнительные сведения – изолированная нейтраль либо глухозаземлённая. Что касается цифр 120/240, уточнив частоту (60 Гц), возможно с определённостью сказать, что это однофазная сеть с топологией из трёх проводов. Фазы подаются через трансформатор (допустим) с нейтралью в общей точке. Подобная схема применялась в довоенной Германии и кое-где используется поныне. В последнем случае применяются при необходимости двухполюсные автоматы.

В связи со сказанным заметим, что номинал напряжения поменялся, но ГОСТ 13109 не учёл пока означенного факта. Там обсуждается устаревшее ныне значение 380 В. Впрочем, параметрами допустимо руководствоваться для определённых случаев. ГОСТ 13109 числится как действующий, параллельно введён дополнительный документ – ГОСТ Р 54149. Документ нормирует допуски, как:

Отклонение амплитуды напряжения – 5 — 10% в каждую сторону в зависимости от отдельно взятого случая.
Колебания напряжения.
Несинусоидальность.
Несимметрия (для многофазных цепей).
Отклонение частоты от 0,2 до 0,4 Гц и пр.

Легко заметить, что самые жёсткие требования предъявляются к частоте. Это важнейший параметр фазного напряжения. Новый ГОСТ Р 54149 вводит понятия асинхронных систем передачи энергии, где требования к частоте заметно мягче. Допускаются отклонения частоты в 1 Гц в 95% времени. В течение оставшихся 5% допускается отклонение по 5 Гц в каждую сторону.

Указанные значения, видимо, связаны с линиями передач, потому что сегодня редко встречается оборудование, неспособное противостоять скачкам по частоте. К примеру, большая часть двигателей управляется напряжением. С ростом переменой частоты негативно изменяется реактивное сопротивление сети. Точнее – увеличивается его индуктивная составляющая и уменьшается ёмкостная, усугубляя обстановку. Индуктивную часть и так стремятся компенсировать включением блоков конденсаторов для снижения реактивной мощности.

Понижение частоты смотрится более выгодным — дисбаланс уменьшается. Но это ухудшает передачу напряжения через трансформаторы, вдобавок поля – на обмотках двигателя. Возможно, соображения окажутся учтены при рассмотрении научными кругами возможности перехода на повышенную частоту питания сетей. Допустим, 700 Гц, как предлагал Никола Тесла. В конце XIX века этому препятствовало отсутствие электротехнической стали для трансформаторов, сегодня подобное ограничение нельзя рассматривать серьёзно.

Частота, амплитуда и действующее значение фазного напряжения

Частота фазного напряжения рассмотрена выше. Для построения синусоиды параметр умножается на 2 Пи, чтобы привести колебания физического процесса к периоду графика. От частоты сети зависит скорость вращения двигателей, но не слишком сильно. Сейчас мало причин для столь строгих ограничений, рамки будут расширяться. К примеру, работа электронного трансформатора не зависит от частоты, время его переключения задаётся RC-цепочками и характеристиками биполярных транзисторов.

Если говорить точнее, частота влияет на конструкцию двигателя, но меньше напряжения. Грань различия способны провести лишь специалисты. Гораздо более важным параметром считается амплитуда фазного напряжения. Когда в документации пишут «220 В», подразумевается действующее значение. В этом случае применяется приведение мощности, производимой переменным током, к постоянному. Осуществляется процедура по закону Джоуля-Ленца. Находится мощность переменного тока, делится на ток, получается некое напряжение, производящее идентичный тепловой эффект, как при постоянном токе.

Все фазные напряжения даются в действующих значениях. Помните при расчётах изоляции. Известно, что дуга возникает вне зависимости от характеристики тока — переменный или постоянный. Но в первом случае амплитуда при аналогичной передаваемой мощности окажется выше. В контакторах дуга зажигается на пике, а гаснет самопроизвольно, когда напряжение переходит через нуль. Эта важная особенность учитывается при конструировании реле. Аналогичным образом ток, находимый по расчётам, тоже действующий.

Чтобы найти амплитуду напряжения, нужно действующее значение умножить на корень из двух. Для сетей 220 В выходит 311. Такова амплитуда фазного напряжения в розетке до принятия правительством решения о повышении. Теперь действующее значение – 230, амплитуда – 325. Это учитывается при проектировании входных цепей аппаратуры. Включая виды:

Фазное напряжение, как правило, служит для однозначного и краткого обозначения бытовых цепей, линейное применяется в промышленности. Часто слышны разговоры про 220 и 380 В. При этом не возникает сомнений, о чем речь. Но, говоря так, люди не подозревают, что оперируют фазным и линейным напряжением. Читатели теперь могут похвастаться знанием того, о чем говорят.

vashtehnik.ru

фазные и линейные токи, напряжения, мощности

Трехфазной электрической цепью называют связную совокупность трех электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга по фазе и создаваемые общим источником энергии — трехфазным генератором. Отдельные цепи, входящие в состав такой цепи, называются фазами и обычно обозначаются буквами A, В, С, а совокупность ЭДС, действующих в этих фазах, а также совокупность токов и напряжений фаз называется трехфазной системой ЭДС, токов и напряжений. Трехфазная система ЭДС (токов, напряжений) называется симметричной, если ЭДС (токи, напряжения) всех фаз равны по амплитуде и сдвинуты относительно друг друга по фазе на угол 2π/3, в противном случае трехфазная система называется несимметричной. Уравновешенной называют такую трехфазную цепь, мгновенная мощность элементов которой не зависит от времени, и неуравновешенной — в противном случае. Уравновешенность является важным качеством трехфазной цепи. Так, момент на валу трехфазного генератора остается в таких системах постоянным, а не пульсирует с угловой частотой 2ω, как это имело бы место в однофазном генераторе, мгновенная мощность которого изменяется с частотой 2 ω. Покажем это на примере цепи с симметричной системой ЭДС:

симметричной нагрузкой и, следовательно, симметричной системой токов фаз iA = Imsin(φt – ω), iB = Imsin(φt – 2 π /3 – ω), iC = Imsin(φt + 2 π /3 – ω).

Для мгновенной мощности фаз А, В, С имеем

Тогда мгновенная мощность трехфазного генератора p = pA + pB + pC = 3EIcosφ = Р = const не зависит от времени.

В трехфазных системах применяются два основных способа соединения элементов — соединение треугольником и соединение звездой. На рис. 1.25, а представлена комплексная схема замещения цепи, фазы генератора (А, В, С) и приемника (а, b, с) которой соединены звездой с нейтральным проводом, соединяющим узлы 0 и 0'; на рис. 1.25, б — схема соединения звездой без нейтрального провода; на рис. 1.25, в представлена комплексная схема замещения цепи, фазы генератора и приемника которой соединены треугольником. В случае симметричности как генератора, так и нагрузки ток I0 в нейтральном проводе, соединяющем узлы 0 и 0' в цепи рис. 1.25, а, равен нулю: I0 = IA + IB + IC = 0. Часто он в таких соединениях отсутствует (рис. 1.25, б), и тогда для соединения генераторов и приемников используется всего три линейных провода с токами IA, IB, IC вместо шести проводов, которые потребовались бы в случае использования трех не связанных между собой однофазных цепей. В этом еще одно достоинство трехфазных систем. При несимметрии токов в фазах по нейтральному проводу протекает ток I0, амплитуда которого обычно меньше амплитуды линейных токов IA, IB, IC. Поэтому сечение нейтрального провода выбирается меньшим сечения линейных проводов.

При соединении симметричного генератора треугольником (см. рис. 1.25, в) сумма фазных ЭДС равна нулю, поэтому при отсутствии линейных токов IA, IB, IC (режим «холостого хода») токи в фазах генератора также отсутствуют. Заметим, что и в схеме на рис. 1.25, в для соединения генератора и нагрузки используются только три провода.

На рис. 1.26, а представлена векторная диаграмма токов и напряжений цепи, изображенной на рис. 1.25, а, в случае симметричности как системы ЭДС, так и нагрузки, а на рис. 1.26, б представлена подобная диаграмма для симметричной цепи рис. 1.25, в. Нагрузка считается активно-индуктивной (т.е. ). Из рассмотрения треугольника напряжений (рис. 1.26, а) следует, что линейные напряжения UAB = UBC = UCA = Uл связаны с фазными напряжениями UA = UB = UC = Uф соотношением . Аналогично рассматривая треугольник токов (рис. 1 .26, б), можно записать соотношение для связи линейных IА = IВ = IС = Iл и фазных IАB = IВC = ICA = Iф токов: . Принимая во внимание, что при соединении ветвей приемника звездой Uф = Uл / , Iф = Iл, а при соединении их треугольником Uф = Uл, Uф = Iл/ , имеем для активной мощности приемника независимо от соединения Р = ЗUфIфcosφ = ,UлIлcosφ.

Аналогично для полной и реактивной мощностей симметричного трехфазного приемника

При решении задачи анализа трехфазных цепей общего вида их можно рассматривать просто как сложные электрические цепи, в случае же симметричности систем ЭДС, напряжений, токов для анализа трехфазных цепей достаточно решить задачу для одной фазы, например фазы А. Токи и напряжения других фаз В и С при этом получаются из токов и напряжений фазы А путем фазового сдвига на угол соответственно –2π/3 и +2π/3. Так, симметричной схеме рис. 1.25, а, б можно сопоставить схему рис. 1.27 для фазы А. Очевидно, что ток этой фазы равен

Рассмотренную выше симметричную трехфазную систему ЭДС (напряжений, токов) называют симметричной системой прямой последовательности. В ней фазные углы ЭДС (напряжений, токов) уменьшаются на 2л;/3 в порядке следования фаз А, В, С — так как это показано для ЭДС на рис. 1.28, а. Наряду с такой системой в электротехнике используют симметричной системой обратной последовательности, в которой фазные углы ЭДС (напряжений, токов) уменьшаются на 2л/3 в порядке следования фаз А, С, В (см. рис. 1.28, б) и симметричную систему ЭДС (напряжений, токов) нулевой последовательности, в которой фазные углы ЭДС (напряжений, токов) совпадают. Очевидно, что анализ симметричных систем обратной и нулевой последовательностей также может быть сведен к задаче анализа одной фазы, например фазы А.

Для решения задачи анализа трехфазной цепи общего вида, т.е. такой цепи, в которой системы фазных ЭДС (напряжений, токов) не являются

симметричными системами, т.е. амплитуды этих ЭДС (напряжений, токов) не равны по значению и/или углы сдвига ЭДС (напряжений, токов) не одинаково равны 0, (рис. 1.28, в), то такую трехфазную цепь можно рассмотреть просто как сложную цепь. В электротехнике, однако, расчет даже таких цепей сводят к расчету лишь одной их фазы — обычно фазы А. Это оказывается возможным при использовании метода симметричных составляющих (метода Фортескью). Согласно этому методу любую несимметричную систему трехфазных ЭДС (напряжений, токов) представляют в виде суммы трех симметричных трехфазных систем ЭДС (напряжений, токов) соответственно прямой, обратной и нулевой последовательностей, расчет которых весьма прост и может быть проведен для одной фазы. Таким образом, понятие о симметричных трехфазных системах ЭДС (напряжений, токов) в электротехнике используют для описания процессов даже таких цепей, в которых реально подобные системы таких ЭДС (напряжений, токов) отсутствуют.

что такое линейное и фазное напряжение

Авто и мото
- Автоспорт
- Автострахование
- Автомобили
- Сервис, Обслуживание, Тюнинг
- Сервис, уход и ремонт
- Выбор автомобиля, мотоцикла
- ГИБДД, Обучение, Права
- Оформление авто-мото сделок
- Прочие Авто-темы
ДОСУГ И РАЗВЛЕЧЕНИЯ
- Искусство и развлечения
- Концерты, Выставки, Спектакли
- Кино, Театр
- Живопись, Графика
- Прочие искусства
- Новости и общество
- Светская жизнь и Шоубизнес
- Политика
- Общество
- Общество, Политика, СМИ
- Комнатные растения
- Досуг, Развлечения
- Игры без компьютера
- Магия
- Мистика, Эзотерика
- Гадания
- Сны
- Гороскопы
- Прочие предсказания
- Прочие развлечения
- Обработка видеозаписей
- Обработка и печать фото
- Прочее фото-видео
- Фотография, Видеосъемка
- Хобби
- Юмор
Другое
- Военная служба
- Золотой фонд
- Клубы, Дискотеки
- Недвижимость, Ипотека
- Прочее непознанное
- Религия, Вера
- Советы, Идеи
- Идеи для подарков
- товары и услуги
- Прочие промтовары
- Прочие услуги
- Без рубрики
- Бизнес
- Финансы
здоровье и медицина
- Здоровье
- Беременность, Роды
- Болезни, Лекарства
- Врачи, Клиники, Страхование
- Детское здоровье
- Здоровый образ жизни
- Красота и Здоровье
Eда и кулинария
- Первые блюда
- Вторые блюда
- Готовим в …
- Готовим детям
- Десерты, Сладости, Выпечка
- Закуски и Салаты
- Консервирование
- На скорую руку
- Напитки
- Покупка и выбор продуктов
- Прочее кулинарное
- Торжество, Праздник
Знакомства, любовь, отношения
- Дружба
- Знакомства
- Любовь
- Отношения
- Прочие взаимоотношения
- Прочие социальные темы
- Расставания
- Свадьба, Венчание, Брак
Компьютеры и интернет
- Компьютеры
- Веб-дизайн
- Железо
- Интернет
- Реклама
- Закуски и Салаты
- Прочие проекты
- Компьютеры, Связь
- Билайн
- Мобильная связь
- Мобильные устройства
- Покупки в Интернете
- Программное обеспечение
- Java
- Готовим в …
- Готовим детям
- Десерты, Сладости, Выпечка
- Закуски и Салаты
- Консервирование
образование
- Домашние задания
- Школы
- Архитектура, Скульптура
- бизнес и финансы
- Макроэкономика
- Бухгалтерия, Аудит, Налоги
- ВУЗы, Колледжи
- Образование за рубежом
- Гуманитарные науки
- Естественные науки
- Литература
- Публикации и написание статей
- Психология
- Философия, непознанное
- Философия
- Лингвистика
- Дополнительное образование
- Самосовершенствование
- Музыка
- наука и техника
- Технологии
- Выбор, покупка аппаратуры
- Техника
- Прочее образование
- Наука, Техника, Языки
- Административное право
- Уголовное право
- Гражданское право
- Финансовое право
- Жилищное право
- Конституционное право
- Право социального обеспечения
- Трудовое право
- Прочие юридические вопросы
путешествия и туризм
- Самостоятельный отдых
- Путешествия
- Вокруг света
- ПМЖ, Недвижимость
- Прочее о городах и странах
- Дикая природа
- Карты, Транспорт, GPS
- Климат, Погода, Часовые пояса
- Рестораны, Кафе, Бары
- Отдых за рубежом
- Охота и Рыбалка
- Документы
- Прочее туристическое
Работа и карьера
- Обстановка на работе
- Написание резюме
- Кадровые агентства
- Остальные сферы бизнеса
- Отдел кадров, HR
- Подработка, временная работа
- Производственные предприятия
- Профессиональный рост
- Прочие карьерные вопросы
- Работа, Карьера
- Смена и поиск места работы