Расчет трехфазной цепи для жилого дома

Ввод 1

У заказчика есть 4 ввода на два здания, все они имеют отличия, буду обращать внимание читателей по ходу статьи. Первый ввод

В электрощитовой увидел такую картину:

Первый ввод. В электрощитовой увидел такую картину:

1 – электрощитовая

Вверху слева – щиток с вводным рубильником, трехполюсный автомат D80.

Подробнее внутренности щитка:

1 – внутренности электрощита

Вверху – Трехфазный счетчик Энергомера, цифровой вольтметр Digitop ВМ-3, переключатель улица-генератор.

Вот поближе первый ряд, он будет очень важен для нас, поскольку там будут происходить все подключения:

1 – Выходы счетчика на переключатель

На рубильнике, вверху слева – провода (белый, голубой, коричневый), в разрыв которых нужно будет включить нашу схему реле защиты. Вот это место, ещё ближе:

1 – Переключатель счетчик-генератор

Гибкие провода справа на рубильнике – от генератора, который установлен на крыше здания.

Не смотря на то, что электрощит этот собирала солидная фирма, сразу видно грубую ошибку – обратите внимание на автоматы 25 Ампер:

1 – Грубая ошибка в выборе защитных автоматов

И если в правой части фото провод сечением 2,5 мм² понять и простить можно, то шесть проводков 1,5 мм² ни в какие ворота уже не лезет. Тут бы понизить номинал до 13 или 10А, но надо разбираться с нагрузкой, да и не за этим я пришёл на этот объект. Кому интересно – подробно рассматриваю эту проблему в статье про выбор автоматов в квартирный щиток. Там же – много ссылок на релевантные статьи.

Ладно, приступаем к сборке нашей схемы, которую я вынес в отдельный щиток:

Процесс сборки электрощита 1

Провод для монтажа использовал ПВ1, одножильный, сечением 4 мм². А точнее – распущенный на жилы ВВГ4х4. Подключал в разрыв через клеммное соединение под винт, сфотографировать не получилось, ниже ещё примеры будут.

Вот что в итоге получилось:

1 – Окончательный вид трехфазного реле контроля напряжения

Напечатал на обратной стороне крышки инструкцию по эксплуатации и настройке для пользователей. Текст приведу ниже.

Зачем нужен трехфазный ток

Однофазный и трехфазный переменный ток широко применяются в промышленной и бытовой сфере. Однако в последнее время все больше потребителей предпочитают отказываться от первого и склоняются к последнему.

И дело даже не в увеличении мощности и включении большего количества электрического оборудования. Порой разница между силовой нагрузкой даже не заметна, а при определенных параметрах сети входная мощность для обоих цепей может быть одинаковой.

Основным потребителем является трехфазное оборудование. В эту группу входит:

• асинхронные электроприводы;
• нагревательные установки;
• промышленное оборудование.

Наиболее частым потребителем трехфазного тока является асинхронный двигатель. Именно в составе этой сети они показывают наилучшие рабочие параметры, высокое КПД при относительно низких энергозатратах.

Асинхронный двигатель

К тому же, приводы, обогреватели, котлы, электрические печи, обогреватели не перекашивают фазы. Для чувствительного оборудования такое проседание — тема очень щекотливая.

Обратите внимание! В реальности обеспечить одинаковую нагрузку на всех трех фазах невозможно. Соответственно, напряжение всегда будет неодинаковым

Поскольку в помещении присутствует еще несколько потребителей, необходима дополнительная система, которая сможет распределять нагрузку равномерно по всем приемникам. Для этого нужна трехкабельная цепь. Включение нагрузки в сеть трехфазного тока происходит к той цепи, на которую приходится меньше всего потребителей.

Схема подключения трехфазного тока

Однако распределительные системы для цепей трехфазного тока получаются очень громоздкими и занимают много места. Оно требует дополнительных систем безопасности, так как напряжение таких сетей составляет 380 В. При коротком замыкании ток будет в разы больше, чем при привычных нам 220 В.

Критерии выбора трехфазного коммутатора

Перед покупкой стоит учесть все параметры, которые будет иметь входной аппарат.

Ток утечки

На корпусе имеется маркировка – греческая буква «дельта». Токовая утечка частного дома составляет около 350 мА, отдельной группы приборов – 30 мА, светильников и розеток – 30 мА, одиночных звеньев – 15 мА, бойлера – 10 мА.

Разновидности по току

На автомате имеются индексы А (срабатывание при утечке постоянного тока) и АС (срабатывание при утечке переменного тока).

Количество полюсов

Однополюсный автомат применяется для одной фазы

В зависимости от количества полюсов можно приобрести трехфазный выключатель:

• однополюсный тип аппаратов для защиты одного кабеля и одной фазы;
• двухполюсный, представленный двумя приборами с общим рубильником – выключение происходит в момент превышения допустимого значения одного из них, одновременно обрываются нейтраль и фаза в однофазной сети;
• трехполюсный аппарат, обеспечивающий разрыв и защиту фазной цепи – являются тремя приборами с общей рукояткой активации/деактивации;
• четырехполюсный прибор, который монтируется только на ввод трехфазного РУ – разрывает все три фазы и рабочий ноль. Разрыв заземления защиты недопустим.

Место установки

Для бытового использования предназначен электрический автомат на 3 фазы с маркировкой С на 25 А. На вводе в этом случае лучше устанавливать изделия С50, С65, С85, С95. Для розеток или иных точек – С 25 и С 15, для освещения – С 12 или С 17, для электроплиты – С 40. Они будут срабатывать, когда показатели тока в 5-10 раз превышают номинал.

Как же осуществляется работа генератора

В генераторе трехфазного тока есть три отдельных якоря, располагающихся на статоре устройства. Они имеют смещение на 1200 между собой. В центре устройства вращается индуктор, общий для трех якорей. Переменная ЭДС одинаковой частоты индуцируется в каждой катушке. Однако, моменты прохождения этих электродвижущих сил через нуль в каждой из этих катушек оказываются сдвинуты на 1/3 периода, так как индуктор проходит возле каждой катушки на 1/3 времени позднее, чем предыдущей.
Все обмотки являются самостоятельными генераторами тока и источниками электроэнергии. Если присоединить провода к концам каждой обмотки, то получаются три независимые цепи. В данном случае, чтобы передать всю электроэнергию потребуется шесть проводов. Однако при других соединениях обмоток между собой вполне можно обойтись 3-4 проводами, что дает большую экономию провода.

Что такое фазное напряжение?

В трехфазных магистралях большинства государств размер напряжения равен 220 вольт. Фазный вольтаж измеряется в промежутке между фазами в начале и конце провода. Практически это величина посередине нулевого проводника и напряженного кабеля. При подсоединении по типу звезды значения линейных токов и фазного электричества не отличаются.

Симметричная система исключает присутствие нейтральной жилы, при несимметричном способе нулевой кабель поддерживает соразмерность с источником. Во втором варианте часто в цепь включаются приборы освещения, и требуется независимое функционирование 3 рабочих кабелей, тогда выводы приемника объединяются по типу треугольника.

Межфазное напряжение используется в многоквартирном секторе с магазинами или офисами на первых этажах. Так можно запитать торговые площадки силовыми кабелями в целях обеспечения 380 вольт. В высотках подключение обеспечивает лифты, эскалаторы, промышленные холодильники. Разводка выполняется относительно просто, учитывая, что в жилье идет ноль и жила под нагрузкой, а на общественные помещения ответвляются 3 рабочих кабеля и нейтральная жила.

Отличие трехфазного тока от однофазного состоит в том, что показатель сети — это линейная мощность, а параметры, имеющие отношение к нагрузке, представляют собой фазный вольтаж. От станции к потребителю проводится линия, включающая рабочие жилы и нулевой провод. Для снижения утечек при прохождении по цепи в начале и конце сети ставятся преобразователи, но картина от этого не изменяется. Нейтральный провод фиксирует и транспортирует пользователю заявленный потенциал, полученный на выходе. Мощность в проводе под нагрузкой создается, исходя из значения в нейтрали.

Величина напряжения фазы выявляется и возникает относительно центра подключения обмоток — нейтрального провода. В симметричной относительно нагрузок схеме трехфазной цепи через ноль передается ток с минимальными показателями. На выводе такой линии провода под нагрузкой окрашиваются в общепринятые стандартные цвета:

• жила L1 — коричневый;
• провод L2 — черный;
• кабель L3 — серый;
• нулевая оплетка N — синий;
• желтый или зеленый — предусмотрен для заземления.

Такие мощные линии проводятся к крупным потребителям — целым микрорайонам, заводам. Для небольших приемников монтируется однофазная линия, включающая нагруженный провод и дополнительный ноль. При равномерном распределении мощности в однофазных ответвлениях появляется равновесие в трехфазной конструкции. Для прокладки составляющих ветвей принимается напряжение фазы одной жилы относительно нейтрали.

Кто подключает и где брать разрешение?

Перед подключением составляется договор с электросетевой организацией и хозяином участка. Подключаться следует специально предназначенным для этого оборудованием — это зажимы HEGEL 733 до 35 кв.мм

Все работы внутри участка по проводке электрических кабелей осуществляются самим владельцем участка. После этого нужно будет составить схему расположения электрических сообщений, если сетевая организация одобрит проведенные работы, то в 30-дневный срок они по закону обязаны произвести подключение, с выдачей документов.

Заявление и разрешение на подключение к городской электросети:

Какая стоимость подключения?

Стоимость подключения зависит от региона, в каждой области свои тарифы, но она в среднем не превышает 550 рублей за подключение к линии в 15 кВт. Это зависит от расстояния до близлежащих электросетей.

Причина проигрыша Эдисона

Часто встречается мнение, что система Теслы оказалась лучше, поэтому Эдисон проиграл. Сложно сказать, сколько долларов потерял последний, но Николу обвёл по современным меркам на 4,5 млн. долларов. Инфляция! Авторы склонны считать, что Эдисон получил своё. Никола Тесла умел доказать преимущества постоянного тока. К примеру, последний меньше склонен коронировать на проводах, амплитуда не содержит 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 нестабильную реактивную мощность. XXI век способен стать вторым рождением постоянного тока для передачи его на дальние расстояния. Но смех вызывает неумение Эдисона передавать энергию. Тесла вправе был помочь, тогда приборы постоянного тока сегодня использовались бы наравне с потребителями переменного. Для коллекторных двигателей это лучше – растут КПД и крутящий момент.

Выходит, постоянный ток выгодно передавать. Эдисон попросту не смог найти правильного решения, пытался взять задачу нахрапом, не погружаясь в тылы. Эдисон был чистым практиком и не умел найти столь ухищрённых решений, как преобразователи. А ведь все генераторы середины XIX века имели встроенный коммутатор для спрямления. Оставалось лишь подключить к линии, а на приёмной стороне провести преобразование. И все! Никола блестяще наказал Эдисона, доказывая наличие в мире некой силы, управляющей ходом истории.

переменный ток избрали по причине наличия мощного средства для передачи. Речь о трансформаторе. Впервые сконструированный в 1831 году (либо раньше) Майклом Фарадеем, этот незаменимый элемент современной техники остался без заслуженного внимания. Интерес к устройству вернул Генрих Румкорф пятнадцатью годами позднее, использовав динамо для получения разряда в искровом промежутке. Повышающий трансформатор значительно усиливал эффект. Это прямиком открыло учёным путь к постановке опытов, но суть преобразования не получила заслуженного внимания.

Вместо этого учёные упорно бились над постоянным током. Создавая для него двигатели, приборы освещения и генераторы. Удивительно, зная об обратимости электрических машин, не придумали раньше, как создать униполярный мотор, стоящий сегодня в ручных миксерах и блендерах. Фактически двигатели бытового назначения однофазные. И лишь маленькая часть работает на постоянном токе.

Укажем неявное преимущество. У постоянного тока выше предел безопасности. Возможным видится сделать промышленные сети безвредным для людей. Рассмотрим утверждение подробнее, доводы не очевидны неискушённому читателю.

Смещение и генерация 3-фазного напряжения

Система распределения электроэнергии

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

Наглядно:

Трехфазное питание – ступени от генератора до потребителя

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

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

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

Схема подключения трехфазной розетки

Схема подключения выбирается в соответствии с используемыми бытовыми приборами. Большинство из них подключаются к обычным розетками на 220 В. Однако, существует оборудование, для которого может понадобиться именно трехфазная розетка.

На входе устанавливается трехполюсный автоматический выключатель на 40 ампер. К нему подключаются три фазных и один нулевой провод. После автомата устанавливается такой же трехфазный счетчик. Далее фазы распределяются по нагрузкам, в том числе к ним подключаются и розетки трехфазные силовые. Для прокладки линий внутри помещений применяются провода и кабели только с медными жилами. В наружных сетях допускается использование кабельно-проводниковой продукции с алюминиевыми жилами.

Схема подключения предусматривает наличие разноцветной изоляции, промаркированной в соответствии с их назначением.

• Желто-зеленым цветом обозначается заземляющий провод РЕ
• Голубым цветом – нулевой рабочий провод
• Фазные провода L1, L2 и L3 могут обозначаться любыми цветами, чаще всего – красным, черным и белым.

Эта маркировка является обязательной для всех стандартных многожильных проводников. Если подключается розетка трехфазная 16А с 4 контактами, в этом случае в схеме отсутствует заземляющий провод, а вместо заземление оборудования выполняется его зануление. Такое подключение известно, как TN-C система, объединяющая защитный и нулевой проводники по всей длине электрической цепи.

В соответствии с целевым использованием, силовые розетки могут быть подключены по отдельности, каждая из которых отходит от силового щита или целыми группами по шлейфовой схеме. Подобная схема требует обязательного соблюдения полярности при подключении контактов. В противном случае, при разной полярности контактов, роторы электродвигателей будут вращаться в разных направлениях, в результате агрегаты очень быстро выйдут из строя.

Соединение треугольником

В этом случае конец предыдущей обмотки соединяется с началом последующей, образуя, тем самым треугольник. Линейные провода соединяются с вершинами треугольника – точками 1, 2, 3. При таком подключении фазное и линейное напряжения совпадают. В сравнении с подключением звездой, подключение треугольником снижает линейное напряжение примерно в 1,73 раза. Оно допускается лишь при условии одинаковой нагрузки фаз, иначе сила тока в обмотках может увеличиться, что представляет опасность для генератора.

Отдельные потребители (нагрузки), которые питаются от раздельных пар проводов, точно так же могут соединяться или звездой или треугольником. В итоге получается ситуация, аналогичная генератору: при соединении треугольником – нагрузки находятся под линейным напряжением, при соединении звездой – напряжение в 1,73 раза меньше.

Трехфазная система переменного тока

Трехфазные трансформаторы

Подключение трехфазного двигателя к трехфазной сети

Трехфазное УЗО

Схема подключения трехфазного электродвигателя

Трехфазный инвертор

Выбор автомата в зависимости от мощности нагрузки

Для квартир и домов с новой электропроводкой выбор автомата производится на основании расчетного тока нагрузки.

Рассчитать прибор трехфазного типа можно по номинальному току нагрузки или по скорости срабатывания в условиях превышения токового значения. Для вычислений требуется сложить мощность всех потребителей и вычислить ток, проходящий через линию. Работы выполняются по формуле:

 I=Р/U, где:

• Р — суммарная мощность всей бытовой техники;
• U — напряжение сети.

К примеру, мощность равняется 7,2 кВт, вычислена по формуле 7200/220=32,72 А. В таблице указаны номиналы 16, 20, 32, 25 и 40 А. Величину 32,72 А с учетом срабатывания устройства при значении в 1,13 раз больше номинала, умножаем: 32х1,13=36,1 А. По таблице видно, что лучше поставить модель на 40 А.

Однофазные электрические двигатели

Это наиболее маломощные агрегаты, мощность которых не более 10 кВт. Область их применения достаточно широка, благодаря некоторым конструкционным особенностям и небольшим размерам. В основном это бытовое оборудование в однофазной сети. Различные стиральные машины, холодильники и маломощные вентиляторы – это не полный список мест установки однофазных приборов.

Эти агрегаты применяются и в промышленном оборудовании для вспомогательных операций.

Типы пуска однофазного оборудования

Их подразделяют на 2 типа:

1. Бифилярный, в этом случае обмотка не работает постоянно. Это используется как пусковое устройство, которое работает по несколько секунд до 30 раз за час. В этом случае при наборе номинальных оборотов, обмотка выключается. При увеличении сроков работы такого прибора может возникнуть поломка из-за перегрева витков обмотки.
2. Конденсаторный тип обеспечивает наиболее приемлемый пусковой момент и создание кругового магнитного поля. Принцип работы конденсаторного оборудования основан на основе вращения магнитного поля, при этом в устройстве присутствует 2 катушки находящиеся под постоянным напряжением.

Преимущества и недостатки однофазного оборудования

К преимущества относят:

• небольшие габариты и вес;
• невысокая цена по сравнению с трехфазным оборудованием;
• питание осуществляется от сети с переменным током;
• ротор выполнен короткозамкнутым – это позволило упростить конструкцию приборов.

К недостаткам оборудования относят:

• невысокий уровень КПД;
• оборудование обладает малым пусковым моментом;
• затруднения при регулировании частоты вращения.

Причины возникновения явления

Кроме различных нагрузок, опасный режим эксплуатации может возникать при обрыве нулевого провода. Эту ситуацию можно рассмотреть на примере типового силового трансформатора, обмотки которого соединены по схеме «звезда».

Если разорвать цепь, обозначенную на рисунке стрелкой, линия фазы «С» фактически будет выполнять функции нулевого проводника. Именно в этом участке для прохождения тока создаются самые благоприятные условия. По классическим формулам можно посчитать эквивалентное электрическое сопротивление при параллельном соединении нагрузок:

Rэкв = R1*R2*R3/(R1*R2 + R2*R3 + R1*R3).

Если использовать для примера одинаковую величину Rн = 50 Ом, для этого участка Rэкв = 125 000 / (2 500 + 2 500 + 2 500) ≈ 17 Ом.

В новой «нейтрали» напряжение может увеличиться до максимального уровня 380 V. На такой уровень типовая бытовая техника не рассчитана. Одновременно может уменьшиться до 130 V и даже ниже напряжение в связанном контуре линии «А».

Третья типовая причина несимметричности – короткое замыкание фазы на корпус или другую часть конструкции электроустановки, соединенной с заземлением.

Несимметрия в высоковольтных сетях

На выходах генератора, созданного по схемотехнике синхронной машины, стабильность рабочих параметров обеспечивается принципом работы соответствующего оборудования. Однако в некоторых случаях не исключены искажения. Асинхронные ветрогенераторы, например, создают разные уровни напряжений.

В распределительных устройствах подобный дисбаланс – редкое явление. Однако воздушные линии электропередач не создают идеально симметричными. При больших расстояниях увеличивается длина проводников, возрастает разница электрических сопротивлений. Для корректировки по специальной технологии транспозиции устанавливают особые опорные элементы.

Асимметрия на стороне нагрузки

В этой части системы однофазный сварочный аппарат или промышленная плавильная установка способна провоцировать рассматриваемые искажения. В частном домохозяйстве нагрузки не подключают с учетом соблюдения правильной пропорциональности.

Асимметричное распределение потребителей электроэнергии по фазам

Схема включения трёхфазного электродвигателя на 220В

Электродвигатели с возможностью подключения и к двум типам электрической цепи, имеют различные технические характеристики, касающиеся рабочего напряжения. От этого зависит схема их подключения к 220В, и показатели потери рабочих мощностей. Установить, как подключить определённый тип мотора, можно по обозначению на шильдике корпуса:

Обозначение	Тип подключения	Потери мощности
127/220	«звезда»	30%
220/380	«треугольник», «звезда»	30%
380/660	«треугольник»	70%

В последнем случае, при подключении трёхфазного двигателя к однофазной цепи потеря составит 2/3 от установленной мощности. Поэтому, моторы, с обозначением 380/660 запитывать от 220 вольт, хотя и возможно, но абсолютно нецелесообразно. Для подключения двигателя к однофазной цепи используются два варианта:

1. С помощью преобразователя частот. Данный прибор способен преобразовывать одну фазу, имеющуюся в сети 220-вольтовой сети, в три фазы с таким же напряжением. Однако, вследствие высокой стоимости преобразователя, в быту такой вариант используется редко.
2. Посредством конденсатора. Такой метод более распространён из-за своей простоты и доступности. Именно его подробнее рассмотрим далее.

Подключение трёхфазного электродвигателя потребует использования конденсаторов для переменного тока. Без них электричество от одной фазы будет проходить по обмоткам, но вращения ротора не происходит. Чтобы создать смещение фазы, получить крутящий момент магнитного поля, к одной из обмоток подключаются конденсаторы. Важный момент – использовать конденсаторы постоянного тока для переменной сети нельзя, из-за высокой вероятности их взрыва в процессе работы.

Всего в схеме присутствуют два их типа: С1 – пусковой, и С2 – рабочий. Номинальное напряжение у каждого из них должно быть не менее 300В. В идеале, лучше взять устройства с ещё большим показателем – свыше 350В. В продаже можно встретить конденсаторы, специально предназначаемые для запуска электродвигателя. Они имеют соответствующее обозначение, и использовать их как рабочие запрещено. Минимально необходимая ёмкость конденсаторов зависит от мощности электродвигателя, и показана в таблице в микрофарадах:

Мощность двигателя	0,4 кВт	0,6 кВт	0,8 кВт	1,1 кВт	1,5 кВт	2,2 кВт
Ёмкость С1 (пускового) в номинальном режиме	80	120	160	200	250	300
Ёмкость С1 (пускового) в недогруженном режиме	20	35	45	60	80	100
Ёмкость С2 (рабочего) в номинальном режиме	40	60	80	100	150	230
Ёмкость С2 (рабочего) в недогруженном режиме	25	40	60	80	130	200

Сама схема подключения трёхфазных электродвигателей с использованием конденсаторов, как в варианте «звезды», так и «треугольника», будет выглядеть весьма просто:

Для управления пусковым конденсатором, предназначенного для страгивания с места и разгона 3-х фазного двигателя, используют выключатель. На схеме, представленной выше, он обозначен словом «Разгон». После набора мотором необходимых оборотов и выхода его на рабочий режим, кнопка управления отключается. При наличии достаточных навыков в обращении с электротехникой, ручное управление можно заменить на автоматическое реле, либо на таймер отключения.

Электрический щит учета электроэнергии 380В частного дома с розеткой 220В

В данном схеме электрического щитка дополнительно стоит модульная розетка 220В (номер 7) с индивидуальным устройством защиты – дифавтоматом (номер 8), совмещающим в себе Автоматический выключатель и Устройство защитного отключения. Номинал УЗО должен быть выше, чем у защитного автомата, например 40А, ток утечки 100 или 300 мА.

Электрический щит учета 380В, с модульной розеткой и дифавтоматом, заземление TТ

Следуя этому примеру, где розетка защищена автоматическим выключателем дифференциального тока, вы сможете установить любое другое модульное оборудование, контакторы, трансформаторы и т.д. в щит учета электроэнергии, если будет такая необходимость.

Еще раз отмечу, что под каждой схемой есть ссылки, перейдя по которым вы сможете прочитать подробности, узнать использованное оборудование, задать вопросы.

В остальном же, здесь представлены основные варианты, которые применяются при подключении к электросети частных домов и садовых домиков. А самое главное, такие электрощиты успешно принимаются контролирующими органами и вводятся в эксплуатацию.

Фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях

Следующий параметр, который требует внимательного рассмотрения, – это напряжение. Так же, как и токи, напряжение в этом случае бывает фазное и линейное. Чтобы было понятнее их отличие, лучше всего рассмотреть графическое изображение векторов напряжений (фаз). Уже известно, что они расположены друг к другу под углом 1200. Таков угол между обмотками трёхфазного генератора.

асположение векторов напряжений на диаграмме

Сохраняя угол наклона вектора Ub, откладывают его (изменив знак) от точки, где заканчивается вектор Ua. Тогда из полученной векторной диаграммы видно, что вектор линейного напряжения Uл равен расстоянию между точкой начала вектора напряжения Ua и точкой конца вектора напряжения Ub. Заметно, что вектор линейного напряжения превышает фазное. Насколько большая эта разница, можно определить, пользуясь формулой:

Uл = 2*Ua*sin600.

Так как sin600= √3/2, то формула принимает вид:

Uл = √3*Ua = 1,73*Ua.

Значит, Uл = 1,73*Uф

При практических измерениях параметров напряжения фазное напряжение измеряют, касаясь щупами тестера фазного и нулевого проводников. Линейное значение должно измеряться прикосновением щупами к двум фазным проводникам.

Подключение нагрузки к источнику в трёхфазной цепи может осуществляться, как по трём проводам, без нулевого проводника, так и с его использованием. Всё зависит от того, какого типа нейтраль у сети. В сетях с глухозаземлённой нейтралью нулевой проводник служит для избегания перекоса по фазам. К тому же его используют в цепях защиты от пробоя изоляции на корпус оборудования. Он даёт возможность для срабатывания защитного отключения или перегорания вставки предохранителя.

Сети с изолированной нейтралью прекрасно работают по трём фазным проводам. Соединения такого типа исключают одновременное использование и фазного, и линейного напряжения. При такой схеме существует риск получить удар током при пробое изоляции.

Какое соотношение между линейными и фазными напряжениями

Напряжение между линейным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным

. Напряжение между двумя линейными проводами (UAB, UBC, UCA) называетсялинейным . Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Векторная диаграмма — графическое изображение меняющихся по закону синуса (косинуса) величин и соотношений между ними при помощи направленных отрезков — векторов. Векторные диаграммы широко применяются в электротехнике, акустике, оптике, теории колебаний итд.

Гармоническое (то есть синусоидальное) колебание может быть представлено графически в виде проекции на некоторую ось (обычно берут ось координат Оx) вектора, вращающегося с постоянной угловой скоростью ω. Длина вектора соответствует амплитуде, угол поворота относительно оси (Ox) — фазе.

Сумма (или разность) двух и более колебаний на векторной диаграмме представлена при этом (геометрической) суммой (или разностью) векторов этих колебаний. Мгновенное значение искомой величины определяется при этом проекцией вектора суммы на ось Оx, амплитуда — длиной этого вектора, а фаза — углом его поворота относительно Ox.

19. Назначение нулевого провода в четырехпроводной цепи.

Занулением называется электрическое соединение металличе­ских нетоковедущих частей электроустановок с заземленной нейтра­лью вторичной обмотки трехфазного понижающего трансформатора или генератора, с заземленным выводом источника однофазного то­ка, с заземленной средней точкой в сетях постоянного тока.

Нулевым защитным проводником называется проводник, со­единяющий зануляемые части (корпуса, конструкции, кожухи и т.п.) с заземленной нейтралью источника питания (трансформатора, ге­нератора).

Заземление нейтрали источника питания, осуществляемое не­посредственно вблизи него, является рабочим заземлением электро­установки; оно выполняется аналогично защитному заземлению.

Согласно ПУЭ для сетей напряжением 380/220 В сопротивление рас­теканию рабочего зазем­ления нейтрали должно быть не более 4 Ом.

В трехфазной четырехпроводной сети чет­вертый проводник, при­соединенный к нейтрали источника питания и ис­пользуемый в цепи пита­ния электроприемников, называется нулевым ра­бочим проводником. Од­новременно он может вы­полнять также функцию нулевого защитного про­водника. На рисунке 1а по­казана принципиальная схема зануления корпуса электродвигателя М

, защищенного от перегрузок и токов короткого замыкания плавкими предохранителямиF .

В случае замыкания на корпус одной фазы питающей линии (например, фазы А

) образуется цепь однофазного короткого замыка­ния через малые сопротивления контура: обмотка трансформатора zт, фазный провод линии zф, нулевой защитный провод zн.п.

20. Соединение нагрузки треугольником. Векторные диаграммы. Соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями.

Кроме соединения звездой, генераторы, трансформаторы, дви­гатели и другие потребители трехфазного тока могут включаться треугольником.Объединяя попарно провода несвязанной шестипроводной системы и соединяя фазы,, переходим к трех­фазной трехпроводной системе, соединенной треугольником.

, соединение треугольником выполняется таким образом, чтобы конец фазы А был соединен с началом фазы В, конец фазы В соединен с началом фазы С и конец фазы С соединен с началом фазы А. К местам соединения фаз присоединяют линей­ные провода.

Если обмотки генератора соединены треугольником, , линейное напряжение создает каждая фазная обмотка. У потребителя, соединенного треугольником, линейное

напряжение подключается к зажимам фазного сопротивления. Сле­довательно, при соединении треугольником фазное напряжение равно линейному:

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