Схема трехфазного: Схема подключения трехфазного УЗО и автоматов: особенности монтажа

Содержание

информационная статья компании Полимернагрев на сайте tvoy-nagrev.ru


Трубчатые электронагреватели являются самым популярным типом нагревательных элементов как в промышленности, так и в бытовых приборах. Каждый электрический ТЭН, даже если он рассчитан на 220В, может подключаться как к однофазной, так и к трехфазной сети. Давайте подробно рассмотрим, какие типы подключения к трехфазной сети для нагревателей существуют и какие требования к характеристикам ТЭНов предъявляются для них.


Для подключения электронагревательных элементов к 3-фазной сети применяются такие виды схем:


Если мы имеем не специальные нагреватели, типа блок ТЭНов или сухие керамические ТЭНы, а обычные трубчатые ТЭНы, то для получения равномерной нагрузки необходимо иметь на каждой фазе трехкратное количество электронагревателей. То есть минимальное количество нагревателей будет равно 3. При этом в технических параметрах ТЭНов напряжение питания может быть как 380, так и 200 Вольт.


Для электронагревательных ТЭНов с параметрами напряжения электропитания 220 В нужно использовать тип подключения к 3-фазной сети типа ЗВЕЗДА. А для тех, которые производятся с характеристикой напряжения равной 380 Вольт, возможно применять обе схемы подключения: и вариант ЗВЕЗДА и вариант ТРЕУГОЛЬНИК.


Вариант подключения к трехфазной сети питания типа ЗВЕЗДА


Тип ЗВЕЗДА применяется в сухих ТЭНах от компании Полимернагрев в варианте подключения № 3 с четырьмя болтами в качестве типа токовывода. Также тип подключения «звезда» может применяться при подключении блок ТЭНов ТЭНБ. В данных случаях подключение нагревательных спиралей производится по следующей электрической схеме:


Давайте теперь рассмотрим, как можно подключить нагреватели по данной схеме, если у нас имеются в наличии не специальные, а стандартные электрические воздушные или водяные металлические ТЭНы.


К питающему напряжению должен подключаться только один вывод от каждого ТЭНа. Именно поэтому для подключения к трехфазной сети у нас должно быть кратное трем количество электронагревателей. Остальные же контактные выводы, которые не подключены к напряжению, должны быть соединены в одну так называемую нулевую точку.  Таким образом, мы получаем трехпроводную соединенную нагрузку.


Давайте подробно рассмотрим схему трехпроводного соединения на 380 В для включения 3-х водяных ТЭНов. На первом рисунке вы можете рассмотреть описанную выше схему включения ТЭНов, а на втором к схеме добавляется специальное устройство для подачи напряжения на ТЭНы с защитными переключателями. Как четко видно на схеме, каждый второй токовывод нагревателя подается на фазы А, В и С, а остальные же соединяются вместе. 


Подключая ТЭНы таким образом мы получаем значение напряжения электропитания на каждом электротэне между подключением к сети и нейтральной точкой равное 220 В.


В приведенной схеме можно увидеть, что выводы нагревателей справа подсоединены к фазам А, В, С. Выводы, которые находятся слева — соединяются в общей нейтральной точке. Рабочее напряжение между выводами справа и нейтральной точкой равно 220 Вольт.


Также есть вариант подключения к трехфазной сети ЗВЕЗДА, который использует четырехпроводную схему. При таком способе применяют трехфазное питание с напряжением 230В, а нулевую точку подают на нейтраль источника электропитания.


Тут так же, как и в предыдущем случае, одни выводы соединяются в нулевую точку, а другие подводятся к трехфазной сети. Если соединение с нулевой точкой передавать на нулевую шину источника электропитания, мы получим на каждом нагревателе между питанием и нулем напряжение в 220-230В.


Когда возникает необходимость в полном отключении питания на нагреватели, нужно применять выключатели типа 3+n или же 3р+n, способные функционировать в автоматическом режиме. Автоматы данного типа могут использоваться для полного перевода всех силовых электроконтактов на полностью автоматический рабочий режим.


Давайте рассмотрим, как же на практике следует применять тип подключения ЗВЕЗДА, на примере монтажа ТЭНов в электрокотле.


Подключение нагревателей по схеме ЗВЕЗДА для электрокотла


В электрических нагревательных котлах ТЭНы могут подключаться различными способами, но для демонстранции схемы подключения по типу ЗВЕЗДА опишем вариант установки сухих ТЭНов к 3-фазной сети питания с напряжением 220В.


Высокая мощность водяных сухих ТЭНов накладывает определенные требования к качеству соединений. Надежность соединений должна быть обеспечена высоким качеством термостойких проводов и строгим соответствием всех действий описанной в инструкции схеме.


Первое, что нужно сделать, это при подключении фазных поводов произвести накрутку гайки M4. Далее вам необходимо наложить шайбу и установить кольцевой наконечник провода питания. Следующим шагом будет наложение еще одной такой же шайбы, поверх которой помещается еще одна специальная пружинная шайба гровер. И это все нужно надежно зафиксировать гайкой M4.


Провода, которые выводятся на нейтральную фазу, крепятся при помощи болта типа M8. Провод нейтрали нужно поместить в перемычку, которая находится между контактами отверстий ТЭНа.


Обязательно заземлите корпус нагревательного элемента и проводов питания после того, как подключите все провода на питающие и нулевые контакты ТЭНа. В большинстве случаев в стандартных электрокотлах болт заземления располагается с левой стороны около блока с ТЭНами. К нему мы и должны присоединить провод для заземления.


После подключения проводов следует провести заземление корпуса нагревателя и проводов подключения ТЭНа. Обычно у котлов для заземления с левой стороны у блока электронагревателей находится болт, к которому и следует подключать проводник заземления.


Вы можете использовать для заземления как отдельный провод уравнения потенциалов, так и провод с клеммника заземления блока управления.


Наглядно все вышеописанное вы можете посмотреть на рисунке ниже в виде схемы и фото подключения ТЭНа.


Если вы сделали все в четком соответствии инструкции, подключение блок Тэна электрокотла можно считать завершенным. Останется лишь вернуть защитный кожух на блок нагрева.


В электрических котлах управление нагревом осуществляется на основе данных от термодатчиков. Терморегулирующие устройства находятся на основной панели управления котла. На терморегулятор будут подаваться данные о температуре ТЭНа и температуре теплоносителя. На основе этих показаний и установленных на терморегуляторе настройках автоматикой принимается решение о подаче или отключении питания нагревательных элементов. Пока температура будет меньше установленной, будет подаваться питание, и Тэны будут производить нагрев, а при достижении или превышении порогового значения питание будет отключено и ТЭН прекратит нагреваться. При остывании до нижнего порога ТЭН опять включится.


Терморегулятор позволяет человеку всего один раз установить температуру (верхний и нижний порог) и потом работа электрокотла будет осуществляться в автоматическом режиме, а температура будет поддерживаться на нужном уровне.


Есть вариант использования терморегуляторов с несколькими типами термодатчиков, которые будут не только контролировать нагревание самого ТЭНа, но и температуру воздуха в помещении. Для этого термодатчик нужно установить на расстоянии от котла и теплоносителя.

Вариант подключения к трехфазной сети питания типа ТРЕУГОЛЬНИК


Рассмотрим на схеме второй вариант подключения нагревательных элементов к трехфазной сети под названием ТРЕУГОЛЬНИК. 


При данном варианте нагреватели соединяются между собой последовательно. У нас в итоге должно сформироваться три плеча для фазы А, В и С.  Для примера:


  1. Для А фазы – соединяем первый вывод ТЭНа №1 и первый вывод ТЭНа №2


  2. Для В фазы – соединяем второй вывод ТЭНа №2 и второй вывод ТЭНа №3


  3. Для С фазы – соединяем второй вывод  ТЭНа №1 и первый вывод ТЭНа №3


Теперь, когда мы познакомились с двумя типами подключения ТЭНов, можно рассмотреть зависимость мощности и температуры нагревателей от типа схемы подключения.


Зависимость температуры и мощности нагрева от варианта схемы подключения


Мощность нагревателя – это очень важный параметр, на который многие покупатели ориентируются при покупке ТЭНа. По сути же мощность ТЭНа зависит только от показателя сопротивления греющей спирали. Конечно же, если не использовать трансформаторы и питание от определенной сети будет постоянным. Данное свойство зависимости можно легко вычислить, воспользовавшись простой формулой из школьного курса физики:


Мощность (P) = Напряжение (U) * Сила тока (I)


В данном случае за величину напряжения берем разницу потенциалов между выводами электрического ТЭНа, а силу тока нужно измерять ту, которая будет протекать по греющей спирали.


Силу тока можно вычислить по формуле I=U/R, где R – электрическое сопротивление нагревательной спирали. Теперь подставим данное значение в формулу мощности, и получится, что мощность ТЭНа зависит только от напряжения и сопротивления.


Таким образом, делаем вывод, что при постоянном напряжении сети питания мощность электронагревателя будет меняться только при изменении сопротивления.


Значение сопротивления резистивного элемента в основной массе нагревателей имеет прямую зависимость от значения выделения температуры. Но в нагревателях с нихромовой или фехралевой спиралью, к примеру, в пределах сотни-другой градусов сопротивление практически не изменяется.


В ситуации с высокотемпературными нагревателями из карбида кремния или дисилицид молибдена картина будет совсем другой. В выскотемпературных нагревателях с увеличением температуры сопротивление падает очень значительно в пределах от 5 до 0,5 Ом, что делает их очень выгодными с точки зрения потребления электроэнергии в печах.


Но из-за данного качества высокотемпературных КЭНов их нельзя подключать напрямую даже к сети питания 220В, не говоря уже о 380В. Технически можно произвести подключение к 220в КЭНы, если соединить их последовательным образом. Однако при данном способе будет невозможно контролировать мощность и температурную выработку нагревателей в печи. Для подключения высокотмепературных нагревателей неметаллического типа следует использовать специальные регулируемые трансформаторы или же стандартные статистические ЭМ устройства.


В компании Полимернагрев вы можете купить электронагреватели, которые производятся специально с учетом подключения к трехфазной сети питания. Это сухие керамические ТЭНы, блок Тэны для воды и трехстержневые КЭНы. Тип подключения данных нагревателей зависит от показателя напряжения по схеме звезды или треугольника.


При подключении электрических Тэнов в соответствии со схемой ТРЕУГОЛЬНИК соединяются три нагревательных спирали, у которых равные значения сопротивления и на питание будет подано 380В. Подключение ТЭНов ЗВЕЗДА подразумевает наличие нулевого вывода, а на каждый элемент нагрева будет подаваться 220В. Нулевой провод позволяет подключать потребители с разным значением сопротивления.


Если у вас остались вопросы по типам подключения нагревателей к трехфазной сети, вы можете обратиться к нашим специалистам по телефону в Москве или задайте свой вопрос в форме ниже, мы постараемся подробно ответить вам в самые кратчайшие сроки.

Описание параметра «Способ подключения к сети»

По способу подключения к сети счетчики разделяют на 3 группы:
Счетчики непосредственного включения (прямого включения) — подключаются к сети напрямую, без измерительных трансформаторов. Выпускаются однофазные и трехфазные модели, для сетей 0,4/0,23 кВ на токи до 100 А.

  • Схема прямого подключения однофазного счетчика
  • Схема прямого подключения трехфазного счетчика к сети TNS
  • Схема прямого подключения трехфазного счетчика к сети TNС

Счетчики полукосвенного включения (трансформаторного включения) — подключаются к сети напрямую только обмотками напряжения, токовые обмотками подключаются через трансформаторы тока. Выпускаются только трехфазные модели (для электротранспорта существуют и однофазные) на напряжение 0,4 кВ. Величина измеряемого тока зависит от характеристик подключенных трансформаторов тока.

  • Схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS (без испытательной коробки)
  • 8-проводная схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS через испытательную коробку
  • 10-проводная схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS через испытательную коробку
  • Схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNC (без испытательной коробки)
  • 8-проводная схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNC через испытательную коробку
  • 10-проводная схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNC через испытательную коробку
  • Схема полукосвенного (2-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS (без испытательной коробки)
  • Схема полукосвенного (2-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNC через испытательную коробку

Счетчики косвенного включения  (трансформаторного включения) — подключаются к сети через трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. Выпускаются только трехфазные модели. Величина измеряемого тока и напряжения зависит от характеристик подключенных трансформаторов. Область применения — сети от 6 кВ и выше.

  • Схема косвенного подключения трехфазного электросчетчика (без испытательной коробки)
  • 8-проводная схема косвенного подключения трехфазного электросчетчика через испытательную коробку
  • 10-проводная схема косвенного подключения трехфазного электросчетчика через испытательную коробку

Схемы включения индукционных и электронных электросчётчиков абсолютно идентичны.

Схемы прямого (непосредственного) подключения электросчетчиков

Схема прямого подключения однофазного электросчетчика

 

Схема прямого подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS

 

Схема прямого подключения трехфазного электросчетчика к сети TNС

 

 

Схемы полукосвенного (трансформаторного) подключения электросчетчиков

Схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS (без испытательной коробки)

 

8-проводная схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS через испытательную коробку

 

10-проводная схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS через испытательную коробку

 

Схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNC (без испытательной коробки)
8-проводная схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNC через испытательную коробку
10-проводная схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNC через испытательную коробку

 

Схема полукосвенного (2-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS (без испытательной коробки)

 

Схема полукосвенного (2-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNC через испытательную коробку

Схемы косвенного (трансформаторного) подключения электросчетчиков

Схема косвенного подключения трехфазного электросчетчика (без испытательной коробки)
8-проводная схема косвенного подключения трехфазного электросчетчика через испытательную коробку
10-проводная схема косвенного подключения трехфазного электросчетчика через испытательную коробку

 

 

Что такое трехфазное питание и какие преимущества оно дает

Трехфазное питание переменного тока (AC) обычно используется для подачи электроэнергии в центры обработки данных, а также в коммерческие и промышленные здания, в которых размещается энергоемкое оборудование. Для этого есть веская причина, потому что 3-фазное питание может обеспечить большую мощность с большей эффективностью, в отличие от однофазного питания переменного тока. Однофазный переменный ток — это тип, обычно используемый для большинства бытовых и легких коммерческих приложений, таких как освещение и небольшие бытовые приборы. На этой странице мы объясним, почему это так, и основные различия между однофазными и трехфазными системами электропитания.

 

Зачем нам трехфазное питание

Способность поставлять постоянно увеличивающееся количество энергии особенно важно, поскольку в центрах обработки данных и серверных комнатах по-прежнему наблюдается рост плотности. Более мощные вычислительные системы размещаются в тех же помещениях, где когда-то размещались серверы, потребляющие лишь часть электроэнергии, необходимой для современных компьютеров и сетей.

Не так давно одна ИТ-стойка с 10 серверами потребляла в общей сложности пять киловатт (кВт) энергии. Сегодня в той же стойке могут находиться десятки серверов, потребляющих в совокупности 20 или 30 кВт. На таких уровнях вы, естественно, хотите сделать ставку на эффективность, поскольку даже небольшое процентное улучшение энергопотребления будет означать значительную экономию долларов с течением времени.

Еще одна проблема с проводкой. Рассмотрим стойку на 15 кВт. При использовании однофазной сети переменного тока 120 вольт (VAC) для питания стойки требуется 125 ампер, для чего потребуется провод диаметром почти четверть дюйма (AWG 4) — слишком толстый, чтобы с ним было легко работать, не говоря уже о том, дорогой. Поскольку 3 фазы более эффективны, они могут обеспечивать ту же мощность (и даже больше) при использовании проводки меньшего размера. Для поддержки той же стойки на 15 кВт с использованием трехфазного питания требуются три провода, способные подавать 42 ампера (AWG 10), которые имеют небольшую часть размера — каждый меньше одной десятой дюйма в диаметре.

 

Объяснение однофазного питания переменного тока

Итак, что такое трехфазное питание? И где мы должны его использовать?

Прежде чем углубиться в это обсуждение, полезно начать с понимания однофазного питания переменного тока.

Однофазная сеть переменного тока использует трехпроводную систему подачи, состоящую из одного «горячего» провода, нейтрального провода и заземления. При питании от сети переменный ток или напряжение периодически меняются местами, протекая в одну сторону по горячему проводу, подающему питание на нагрузку, и в другую сторону по нейтральному проводу. Полный цикл питания происходит во время изменения фазы на 360 градусов, и напряжение меняется на противоположное 50 или 60 раз в секунду, в зависимости от системы, используемой в разных частях мира. В Северной Америке это 60 раз или 60 герц (Гц).

Важно отметить, что две токонесущие ветви всегда отстоят друг от друга на 180 градусов. Чтобы визуализировать это, представьте, что мощность движется по волне, технически это синусоида с определенной частотой и амплитудой. В каждом цикле волны на каждом проводе дважды одновременно проходят через нулевую амплитуду (см. рис. 1). В этих случаях мощность на нагрузку не подается.

Рисунок 1

 

Эти очень короткие прерывания не имеют значения для жилых и коммерческих зданий, таких как офисы, но имеют существенное значение для двигателей, которые приводят в действие крупное оборудование, а также компьютеры и другие устройства. ИТ-оборудование.

 

Погружение в трехфазное питание

Как следует из названия, трехфазные энергосистемы обеспечивают три отдельных тока, каждый из которых разделен на одну треть времени, необходимого для завершения полного цикла. Но, в отличие от однофазного, где две горячие ветви всегда разнесены на 180 градусов, в трехфазном токи разнесены на 120 градусов.

На Рисунке 2 ниже вы увидите, что, когда какая-либо одна линия имеет пиковый ток, две другие нет. Например, когда фаза 1 находится на своем положительном пике, фазы 2 и 3 имеют значение -0,5. Это означает, что, в отличие от однофазного тока, нет точки, в которой мощность не подается на нагрузку. Фактически, в шести различных положениях каждой фазы одна из линий находится в максимально положительном или отрицательном положении.

Для практических целей это означает, что общее количество энергии, поставляемой всеми тремя токами, остается постоянным; у вас нет циклических пиков и спадов, как с однофазным.

Компьютеры и многие двигатели, используемые в тяжелой технике, разработаны с учетом этого. Они могут получать устойчивый поток постоянной мощности, вместо того, чтобы учитывать колебания, присущие однофазной мощности переменного тока. В результате они потребляют меньше энергии.

В качестве аналогии подумайте об одноцилиндровом двигателе по сравнению с трехцилиндровым. Оба работают по четырехтактной модели (впуск, сжатие, мощность, выпуск). В одноцилиндровом двигателе вы получаете только один «мощный» цикл на каждые четыре такта цилиндра, что обеспечивает довольно неравномерную подачу мощности. Трехтактный двигатель, напротив, будет обеспечивать мощность в трех чередующихся фазах (опять же, разделенных на 120 градусов), для более плавной, постоянной и эффективной мощности.

 Рисунок 2

 

Преимущества трехфазного питания

Среди преимуществ, которые дает трехфазное питание, — возможность обеспечить почти вдвое большую мощность по сравнению с однофазными системами, не требуя вдвое большего количества проводов. Это не в три раза больше мощности, как можно было бы ожидать, потому что на практике вы обычно берете одну горячую линию и подключаете ее к другой горячей линии.

Чтобы понять, как 3-фазное питание обеспечивает большую мощность, нужно посчитать. Формула для однофазной мощности: мощность = напряжение (В) x ток (I) x коэффициент мощности (PF). Если мы предположим, что нагрузка в цепи является только резистивной, коэффициент мощности равен единице (или единице), что сводит формулу к P = V x I. Если мы рассмотрим 120-вольтовую цепь, поддерживающую 20 ампер, мощность будет равна 2400 Вт. .

Формула мощности трехфазной цепи: Мощность = Напряжение (В) x Ток (I) x Коэффициент мощности (PF) x квадратный корень из трех. Если предположить, что нагрузка в цепи является только резистивной, коэффициент мощности равен единице (или единице), что сводит формулу к P = V x I x квадратный корень из трех. Если мы рассмотрим 120-вольтовую трехфазную цепь, и каждая фаза поддерживает 20 ампер, формула работает как 120 вольт x 20 ампер x 1,732 = 4157 Вт. Таким образом, 3-фазные системы могут обеспечить почти вдвое большую мощность, чем однофазные системы. Это упрощенный пример, но его можно использовать для исследования дополнительной мощности, доступной от цепей, поддерживающих более высокие напряжения (например, 208 или 480 вольт) или токи (например, 30 ампер или выше).

Такая емкость пригодится, когда речь идет о питании стоек с ИТ-оборудованием. В то время как когда-то использование однофазного питания для стойки было нормой, по мере увеличения плотности в ИТ-стойках это становится менее осуществимым и практичным. Все кабели, проводники и розетки становятся больше, дороже и с ними становится все труднее работать.

Подача трехфазного питания непосредственно в серверную стойку позволяет использовать менее дорогие кабели и другие компоненты, обеспечивая при этом большую мощность. Однако это требует внимания к нагрузке на каждую цепь, чтобы убедиться, что они сбалансированы и не превышают пропускную способность цепи.

Чтобы узнать больше о том, как работает трехфазное питание и о его преимуществах, посетите: https://www.