Трехфазная сеть однофазная сеть: Трехфазные и однофазные сети | Electric-Blogger.ru

Рис. 3. Простейшая схема заземления

Еще один пример. Допустим, в работе электродвигателя стиральной машины возникла небольшая поломка и часть электрического тока попадает на внешнюю металлическую оболочку прибора. Если заземления нет, этот заряд так и будет блуждать по стиральной машине. Когда человек прикоснется к ней, он моментально станет самым удобным выходом для данной энергии, то есть получит удар током. При наличии провода заземления в этой ситуации излишний заряд стечет по нему, не причинив никому вреда. В дополнение можно сказать, что

Некоторые умельцы, полагаясь на начальные знания по электротехнике, устанавливают нолевой провод как заземляющий. Никогда так не делайте. При обрыве нолевого провода корпуса заземленных приборов окажутся под напряжением 220 В.

В 99 % случаев для квартиры устанавливается однофазная сеть. Отличить ее от трехфазной очень просто. Если во входящем кабеле 3 или 2 провода, то сеть однофазная, когда 5 или 4 — трехфазная (рис. 4). 

Рис. 4. Четырехжильным или двухжильным кабель становится, если убирается заземляющий провод

Как известно, по проводам, передающим энергию на расстояние, течет трехфазный ток — так выгоднее. В квартиру он заходит однофазным. Расщепление трехфазной цепи на 3 однофазных происходит во ВРУ. Туда входит пятижильный кабель, а выходит трехжильный (рис. 5).

Рис. 5. Схема расщепления трехфазной сети на однофазные потребители

На вопрос, куда деваются еще 2, ответ простой: питают другие квартиры. Это не значит, что квартир только 3, их может быть сколько угодно, лишь бы кабель выдержал. Просто внутри щита выполняется схема разъединения трехфазной цепи на однофазные (рис. 6).

Рис. 6. Однофазная электрическая сеть

К каждой фазе, отходящей в квартиру, добавляются ноль и заземление, так и получается трехжильный кабель.
В идеале в трехфазной сети только один ноль. Больше и не надо, поскольку ток сдвинут по фазе относительно друг друга на одну треть. Ноль — это нейтральный проводник, в котором напряжения нет. Относительно земли у него нет потенциала в отличие от фазового, в котором напряжение равно 220 В. В паре «фаза — фаза» напряжение 380 В. В трехфазной сети, к которой ничего не подключено, в нейтральном проводнике нет напряжения. Самое интересное начинает происходить, когда сеть подключается к однофазной цепи. Одна фаза входит в квартиру, где стоят 2 лампочки и холодильник, а вторая — где 5 кондиционеров, 2 компьютера, душевая кабина, индукционная плита и т. д. (рис. 7).

Рис. 7. Трехфазная электрическая сеть

Понятно, что нагрузка на 2 эти фазы неодинакова и ни о каком нейтральном проводнике речи уже не идет. На нем тоже появляется напряжение, и чем неравномернее нагрузка, тем оно больше.

Фазы уже не компенсируют друг друга, чтобы в сумме получился ноль.

В последнее время ситуация с некомпенсацией токов в такой сети усугубилась тем, что появились новые электроприборы, которые называются импульсными. В момент включения они потребляют намного больше энергии, чем при нормальной работе. Эти импульсные приборы вкупе с разной нагрузкой на фазы создают такие условия, что в нейтральном проводнике (ноле) возникает напряжение, которое может быть раза в 2 больше, чем на любой фазе. Однако нейтраль такого же сечения, что и фазовый провод, а нагрузка больше.
Вот почему в последнее время все чаще возникает явление, называемое отгоранием ноля — нейтральный проводник просто не справляется с нагрузкой и перегорает. Бороться с таким явлением непросто: надо либо увеличивать сечение нейтрального провода (а это дорого), либо распределять нагрузку между 3 фазами равномерно (что в условиях многоквартирного дома невозможно). На худой конец можно купить понижающий разделительный трансформатор, он же стабилизатор напряжения.

В частном доме ситуация получше, поскольку хозяин один и распределить электроэнергию по фазам намного проще. Это даже увлекательное занятие — рассчитать мощность электроприборов и распределять их по фазам, чтобы нагрузка была одинаковой. Все расчеты делаются примерно, и вовсе не значит, что надо включать свет и 2 телевизора, а если заработал столярный станок на улице — это перебор. Все зависит от желания хозяина дома: провести трехфазную сеть или однофазную. Здесь есть свои плюсы и минусы.

Минусов трехфазной сети 2.

1. Напряжение на отдельном участке сильно зависит от работы других. Если перегружена одна из фаз, остальные могут работать некорректно. Проявиться это может как угодно. Чтобы такого не происходило, нужен стабилизатор — вещь недешевая.
2. Необходимо оборудование в щит, рассчитанное именно под трехфазную сеть, а также расходы на устройство трехфазной сети. Они будут больше, нежели для однофазной. Кроме того, нужно знать правила эксплуатации трехфазных сетей.

Плюсов трехфазной сети тоже 2.

1. Трехфазная сеть позволяет получить больше мощности. Если однофазная сеть при суммарной мощности приборов в 10 кВт уже испытывает перегрузки, то трехфазная прекрасно справляется и с 30 кВт. Пример очень простой. Если с линии ЛЭП в дом заходит всего 1 фаза, то при сечении входящего проводника 16 мм2 максимальная мощность составит всего 14 кВт, а если все 3 фазы — то уже 42 кВт. Разница весьма ощутимая.
2. Необычайно просто становится подключать электроприборы, имеющие трехфазное питание (электрические плиты). Самое главное в случае с частным домом — трехфазные электрические двигатели, которые стоят на многих станках.

Чем трехфазная сеть лучше однофазной сети?

Сегодня хотелось бы рассмотреть  основные достоинства и недостатки трехфазной сети по сравнению с однофазной сетью. Владение данной информацией, позволит легко аргументировать то или иное техническое решение при  проектировании объекта.

Согласно нормативным документам до 12 кВт рекомендуется применять однофазный ввод, при мощности более 12 кВт, как правило, должен быть предусмотрен трехфазный ввод (ТКП 45-4.04-149-2009. Системы электроснажбжения жилых и общественных зданий, п.9.13).

Достоинства однофазной сети по  сравнению с трехфазной сетью.

Самое главное достоинство – экономия средств. В однофазных сетях применяются трехжильные кабели, а в трехфазных – пятижильные. Как видим, экономия составляет 2 жилы кабеля. Для защиты сетей и оборудования в однофазных сетях достаточно применять однополюсные аппараты защиты, в трехфазных сетях обязательным условием является применение трехполюсных аппаратов. Поскольку аппараты в однофазных сетях – однополюсные, то и габаритные размеры их будут меньше. На одном автоматическом выключателе можно сэкономить 2 модуля или 36 мм в щите при установке на DIN-рейку, а в случае дифференциального автоматического выключателя – экономия может составить до 6 модулей или 108 мм, зависит от типа УЗО.

Преимущества трехфазной сети по сравнению с однофазной сетью.

Самым главным достоинством, на мой взгляд, является то, что при передаче одинаковой мощности падение напряжения в трехфазной линии в 6 раз меньше, чем в однофазной линии.

Формулы для расчета падения напряжения в однофазной и трехфазной сети представлены на картинке.

Формулы для расчета падения напряжения

Разделим формулу 25 на формулу 23.

dU1 / dU3=(2*/220*220)/(1/380*380)=6

А сейчас проверим мою программу для расчета падения напряжения 🙂  Пусть Р=10кВт необходимо передать на 100м. Сечение медного кабеля для однофазной сети 3×10, для трехфазной сети – 5×10, хотя по току достаточно и 5×2,5. Потери напряжения в однофазной линии составят 7,8%, а в трехфазной, 1,31%.  В действительности нужно было бы взять для передачи данной мощности на расстояние 100м по однофазной сети медный кабель 3×25, а трехфазный — 5×4. Потери напряжения при этом составят 3,1%. По стоимость пятижильный кабель (5×4) будет в 3,5 раза дешевле трехжильного (3×25).

Физический смысл того, что падение напряжения в трехфазной линии в 6 раз меньше чем в однофазной заключается в том, что  в трехфазной сети ток в фазном проводнике в 3 раза меньше по сравнению с током в однофазной линии и в нулевом проводнике ток практически отсутствует, следовательно и длина линии как бы уменьшается в 2 раза.

Трехфазная сеть

Еще одним важным достоинством можно назвать отсутствие перекоса фаз. При наличии однофазных приемников разной мощности может наблюдаться перекос фаз, т.е. разная нагрузка на фазы.

Может я что-нибудь пропустил?

Советую почитать:

Однофазные и трехфазные сети

Трехфазные и однофазные сети одинаково широко используются в электрооборудовании многоквартирных и частных домов. Вообще-то, промышленная сеть изначально трехфазная и в большинстве случаев к многоквартирному дому или улице частных домов подходит именно трехфазная сеть. Потом уже она разветвляется на три однофазные. Это сделано в целях обеспечения  максимально эффективной передачи электроэнергии от электростанции к потребителям, а также с целью максимального снижения потерь в процессе транспортировки.

Определить, какая именно сеть идет у вас в квартире достаточно просто. Нужно просто открыть электрический щиток и посмотреть, сколько проводов используется для вашей квартиры. В однофазной сети у вас будет 2 или 3 провода – фаза, ноль и заземляющий проводник. В трехфазной 4 или 5 – фаза A, фаза B, фаза C, ноль и заземляющий проводник. Точно также количество фаз можно определить и по вводным автоматическим выключателям. В однофазной сети их будет 2 или 1 сдвоенный, а в трехфазной – 1 один строенный и одинарный.

Справедливости ради стоит отметить, что трехфазные сети в квартирной электросети используются достаточно редко. Три фазы подают одному абоненту только в случае использования на кухнях старых трехфазных электрических плит или для подключения чрезвычайно мощных потребителей в частных домах (циркулярка, мощные нагревательные и отопительные устройства).

Если сети не имеют каких-то специфических параметров, то их можно различить еще и по значению входного напряжения. В однофазной сети оно равно 220 В, а в трехфазной между одной из фаз и нулем оно также равно 220 В, а между двумя фазами – 380 В.

В чем же отличие однофазной сети от трехфазной применительно к рядовому потребителю?

Если не учитывать различие между количеством проводников в обоих сетях и специфику подключения некоторых особо мощных электроприборов, то можно выделить некоторые «плюсы» и «минусы» обоих сетей.

• При использовании трехфазной сети есть вероятность неравномерного распределения нагрузки на каждую фазу. К примеру, от одной фазы будет запитан мощный нагреватель и электрический котел, а от другой – всего лишь холодильник и телевизор. Тогда будет иметь место неприятный эффект, так называемый «перекос фаз» – несиметрия токов и напряжений, который может повлечь за собой выход из строя некоторых бытовых электроприборов. Чтобы этого избежать необходимо более тщательно планировать распределение нагрузки еще в процессе монтажа электрической сети.
• Трехфазная сеть, в отличие от однофазной требует больше проводов, кабелей и автоматических выключателей, следовательно обойдется намного дороже.
• Однофазная сеть по потенциально возможной мощности уступает трехфазной. Поэтому, если предполагается использование много мощных потребителей, то лучше выбрать второй вариант. Если к примеру в дом с линии электропередач заходит двужильный (трехжильный – в случае с заземляющим проводником) провод сечением 16 мм², то суммарная мощность всех потребителей в доме не может превышать 14 кВт. В случае с использованием того же сечения для трехфазной сети (правда кабель будет 4- или 5-жильным) максимально возможная суммарная мощность  будет равна уже 42 кВт.

Какой вариант лучше, зачастую определяется соответствующими органами (представителями организаций), которые контролируют подачу электроэнергии потребителям. Домашнему электромастеру достаточно лишь научиться определять, какая именно сеть используется в данном случае и, исходя из этого производить ремонт или установку внутриквартирной электро фурнитуры.

Трехфазная сеть в квартире и жилом доме

С бурным ростом потребления электрической энергии населением, связанным с увеличением числа бытовых электроприборов, все большее количество владельцев подводят к своим частным домовладениям трехфазную электрическую сеть. И их не останавливает более высокое (до 380 вольт) напряжение такой сети.

Многие ошибочно считают, что главное преимущество трехфазной сети по сравнению с традиционной однофазной заключается в ее большей мощности. Но средний расчетный показатель мощности бытовых трехфазных сетей обычно суммарно не превышает 15 кВт, что вполне сопоставимо с расчетной мощностью сети однофазной.

Явные преимущества трехфазного ввода заключаются в другом. При одинаковых показателях мощности двух типов электросетей, трехфазная позволяет использовать кабель для ввода гораздо меньшего диаметра, чем однофазная. В трехфазной сели мощность распределяется по трем фазам, благодаря чему каждый провод с фазой получает значительно более низкую нагрузку.

Благодаря этому при монтаже электрической проводки дома можно использовать автоматические выключатели меньшего номинала. Единственным видимым минусом такого электроинженерного решения окажутся внушительные габариты трехфазного электрического счетчика и автоматических выключателей по сравнению с компактными однофазными.

И все же игра стоит свеч. При использовании трехфазной сети появляется удачная возможность прямого подключения многих электроприборов с высоким энергопотреблением, рекомендованных для подключения к трехфазным сетям. Обычно – электрических котлов, обогревателей и асинхронных электродвигателей. Подключенное таким образом электрооборудование будет работать с более высокими эксплуатационными показателями, избегая «злополучного» перекоса фаз.

Таким образом, трехфазная электрическая сеть в доме позволяет добиться равномерного распределения нагрузки, избежать перепадов напряжения, характерных для однофазных электросетей.

(Прочитано: 592 раз(-а), сегодня: 1)

Двухфазная сеть 220 вольт

В электрооборудовании жилых многоквартирных домов, а также в частном секторе применяются трехфазные и однофазные сети. Изначально электрическая сеть выходит от электростанции с тремя фазами, и чаще всего к жилым домам подключена сеть питания именно трехфазная. Далее она имеет разветвления на отдельные фазы. Такой метод применяется для создания наиболее эффективной передачи электрического тока от электростанции к месту назначения, а также для уменьшения потерь при транспортировке.

Чтобы определить количество фаз у себя в квартире, достаточно открыть распределительный щит, расположенный на лестничной площадке, либо прямо в квартире, и посмотреть, какое количество проводов поступает в квартиру. Если сеть однофазная, то проводов будет 2 – фаза и ноль. Возможен еще третий провод – заземление.

Если электрическая сеть трехфазная, то проводов будет 4 или 5. Три из них – это фазы, четвертый – ноль, и пятый – заземление. Также число фаз определяется и по количеству автоматических выключателей.

Трехфазные сети в квартирах применяются редко, в случаях подключения старых электроплит с тремя фазами, либо мощных нагрузок в виде циркулярной пилы или отопительных устройств. Число фаз также можно определить по величине входного напряжения. В 1-фазной сети напряжение 220 вольт, в 3-фазной сети между фазой и нолем тоже 220 вольт, между 2-мя фазами – 380 вольт.

Если не брать во внимание отличие в числе проводов сетей и схему подключения, то можно определить некоторые другие особенности, которые имеют трехфазные и однофазные сети.

• В случае трехфазной сети питания возможен перекос фаз из-за неравномерного разделения по фазам нагрузки. На одной фазе может быть подключен мощный обогреватель или печь, а на другой телевизор и стиральная машина. Тогда и возникает этот отрицательный эффект, сопровождающийся несимметрией напряжений и токов по фазам, что влечет неисправности бытовых устройств. Для предотвращения таких факторов необходимо заранее распределять нагрузку по фазам перед прокладкой проводов электрической сети.
• Для 3-фазной сети требуется больше кабелей, проводников и выключателей, а значит, денежные средства слишком не сэкономить.
• Возможности однофазной бытовой сети по мощности значительно меньше трехфазной. Если планируется применение нескольких мощных потребителей и бытовых устройств, электроинструмента, то предпочтительно подводить к дому или квартире трехфазную сеть питания.
• Основным достоинством 3-фазной сети является малое падение напряжения по сравнению с 1-фазной сетью, при условии одинаковой мощности. Это можно объяснить тем, что в 3-фазной сети ток в проводнике фазы меньше в три раза, чем в 1-фазной сети, а на проводе ноля тока вообще нет.

Основным достоинством является экономичность ее использования. В таких сетях используются трехпроводные кабели, по сравнению с тем, что в 3-фазных сетях – пятипроводные. Чтобы осуществить защиту оборудования в 1-фазных сетях, нужно иметь однополюсные защитные автоматы, в то время как в 3-фазных сетях без трехполюсных автоматов не обойтись.

В связи с этим габариты приборов защиты также будут значительно отличаться. Даже на одном электрическом автомате уже есть экономия в два модуля. А по габаритам это составляет около 36 мм, что значительно повлияет при размещении автоматов в щите на DIN рейке. А при установке дифференциального автомата экономия места составит более 100 мм.

Расход электроэнергии населением постоянно повышается. В середине прошлого столетия в частных домах было сравнительно немного бытовых устройств. Сегодня в этом плане совсем другая картина. Бытовые потребители энергии в частных домах плодятся не по дням, а по часам. Поэтому в собственных частных владениях уже не стоит вопрос, какие сети питания выбрать для подключения. Чаще всего в частных постройках выполняют сети питания с тремя фазами, а от однофазной сети отказываются.

Но стоит ли трехфазная сеть такого превосходства в установке? Многие считают, что, подключив три фазы, будет возможность пользоваться большим количеством устройств. Но не всегда это получается. Наибольшая допустимая мощность определена в техусловиях на подключение. Обычно, этот параметр составляет 15 кВт на все частное домовладение. В случае однофазной сети этот параметр примерно такой же. Поэтому видно, что по мощности особой выгоды нет.

Но, необходимо помнить, что если трехфазные и однофазные сети имеют равную мощность, то для 3-фазной сети можно применить кабель меньшего сечения, так как мощность и ток распределяется по всем фазам, следовательно, меньше нагружает отдельные проводники фаз. Номинальное значение тока автомата защиты для 3-фазное сети также будет ниже.

Большое значение имеет размер распределительного щита, который для 3-фазной сети будет иметь размеры заметно больше. Это зависит от размера трехфазного счетчика, который имеет габариты больше однофазного, а также автомат ввода будет занимать больше места. Поэтому распределительный щит для трехфазной сети будет состоять из нескольких ярусов, что является недостатком этой сети.

Но у трехфазного питания есть и свои преимущества, выражающиеся в том, что можно подключать трехфазные приемники тока. Ими могут быть электродвигатели, электрические котлы и другие мощные устройства, что является достоинством трехфазной сети. Рабочее напряжение 3-фазной сети равно 380 В, что выше, чем в однофазном типе, а значит, вопросам электробезопасности придется уделить больше внимания. Также дело обстоит и с пожарной безопасностью.

В результате можно выделить несколько недостатков применения трехфазной сети для частного дома:

• Нужно получать техусловия и разрешение на подключение сети от энергосбыта.
• Повышается опасность поражения током, а также опасность возгорания по причине повышенного напряжения.
• Значительные габаритные размеры распредщита ввода питания. Для хозяев загородных домов такой недостаток не имеет большого значения, так как места у них хватает.
• Необходим монтаж ограничителей напряжения в виде модулей на вводном щитке. В трехфазной сети это особенно актуально.

• Есть возможность распределить нагрузку равномерно по фазам, во избежание возникновения перекоса фаз.
• Можно подключать в сеть мощные трехфазные потребители энергии. Это является наиболее ощутимым достоинством.
• Уменьшение номинальных значений аппаратов защиты на вводе, а также снижение сечения кабеля ввода.
• Во многих случаях можно добиться разрешения у компании по энергосбыту на повышение допустимого наибольшего уровня мощности потребления электроэнергии.

В итоге, можно сделать вывод, что практически осуществлять ввод трехфазной сети питания рекомендуется для частных строений и домов с жилой площадью более 100 м 2 . Трехфазное питание особенно подходит тем хозяевам, которые собираются установить у себя циркулярную пилу, котел отопления, различные приводы механизмов с трехфазными электродвигателями.

Остальным владельцам частных домов переходить на трехфазное питание не обязательно, так как это может создать только дополнительные проблемы.

Для того чтобы разобраться, как подключить электродвигатель конкретного типа, необходимо понимать принципы его работы и особенности конструкции. Существует множество электродвигателей разных типов. По способу подключения к сети переменного тока они бывают трехфазные, двухфазные или однофазные. По способу питания обмотки ротора делятся на синхронные и асинхронные.

Принцип действия

Принцип действия электродвигателя демонстрирует простейший опыт, который всем нам показывали в школе — вращение рамки с током в поле постоянного магнита.

Рамка с током — это аналог ротора, неподвижный магнит — статор. Если в рамку подать ток, она повернется перпендикулярно направлению магнитного поля и застынет в этом положении. Если заставить магнит крутиться, рамка будет вращаться с той же скоростью, то есть синхронно с магнитом. У нас получился синхронный электродвигатель. Но у нас магнит — это статор, а он по определению неподвижен. Как заставить вращаться магнитное поле неподвижного статора?

Для начала заменим постоянный магнит катушкой с током. Это обмотка нашего статора. Как известно из той же школьной физики, катушка с током создает магнитное поле. Последнее пропорционально величине тока, а полярность зависит от направления тока в катушке. Если подать в катушку переменный ток, получим переменное поле.

Магнитное поле — векторная величина. Переменный ток в питающей сети имеет синусоидальную форму.

Нам поможет очень наглядная аналогия с часами. Какие векторы вращаются постоянно перед нашими глазами? Это часовые стрелки. Представим, что в углу комнаты висят часы. Секундная стрелка вращается, делая один полный оборот в минуту. Стрелка — вектор единичной длины.

Тень, которую стрелка отбрасывает на стену, меняется как синус с периодом в 1 минуту, а тень, отбрасываемая на пол — как косинус. Или синус, сдвинутый по фазе на 90 градусов. Но вектор равен сумме своих проекций. Другими словами, стрелка равна векторной сумме своих теней.

Двухфазный синхронный электродвигатель

Расположим на статоре две обмотки под углом в 90 градусов, то есть взаимно перпендикулярно. Подадим в них синусоидальный переменный ток. Фазы токов сдвинем на 90 градусов. Имеем два вектора взаимно перпендикулярных, меняющихся по синусоидальному закону со сдвигом фаз на 90 градусов. Суммарный вектор будет вращаться подобно часовой стрелке, делая один полный оборот за период частоты переменного тока.

У нас получился двухфазный синхронный электродвигатель. Откуда взять токи, сдвинутые по фазе для питания обмоток? Наверное, не всем известно, что вначале распределительные сети переменного тока были двухфазными. И лишь позднее, не без борьбы, уступили место трехфазным. Если бы не уступили, то наш двухфазный электромотор можно было подключить напрямую к двум фазам.

Но победили трехфазные сети, для которых были разработаны трехфазные электродвигатели. А двухфазные электромоторы нашли свое применение в однофазных сетях в виде конденсаторных двигателей.

Трехфазный синхронный двигатель

Современные распределительные сети переменного тока выполнены по трехфазной схеме.

• По сети передаются сразу три синусоиды со сдвигом фаз на треть периода или на 120 градусов относительно друг друга.
• Трехфазный двигатель отличается от двухфазного тем, что у него не две, а три обмотки на статоре, повернутых на 120 градусов.
• Три катушки, подключенные к трем фазам, создают в сумме вращающееся магнитное поле, которое поворачивает ротор.

Трехфазный асинхронный двигатель

Ток в ротор синхронного двигателя подается от источника питания. Но мы знаем из той же школьной физики, что ток в катушке можно создать переменным магнитным полем. Можно просто замкнуть концы катушки на роторе. Можно даже оставить всего один виток, как в рамке. А ток пусть индуцирует вращающееся магнитное поле статора.

1. В момент старта ротор неподвижен, а поле статора вращается.
2. Поле в контуре ротора меняется, наводя электрический ток.
3. Ротор начнет догонять поле статора. Но никогда не догонит, так как в этом случае ток в нем перестанет наводиться.
4. В асинхронном двигателе ротор всегда вращается медленнее магнитного поля.
5. Разница скоростей называется скольжением. Подключение асинхронного двигателя не требует подачи тока в обмотку ротора.

У синхронных и асинхронных электродвигателей есть свои достоинства и недостатки, но факт состоит в том, что большинство двигателей, применяемых в промышленности на сегодняшний день — это асинхронные трехфазные двигатели.

Однофазный асинхронный электродвигатель

Если оставить на роторе короткозамкнутый виток, а на статоре одну катушку, то мы получим удивительную конструкцию — асинхронный однофазный двигатель.

На первый взгляд кажется, что такой двигатель работать не должен. Ведь в роторе нет тока, а магнитное поле статора не вращается. Но если ротор рукой толкнуть в любую сторону, двигатель заработает! И вращаться он будет в ту сторону, в которую его подтолкнули при пуске.

Объяснить работу этого двигателя можно, представив неподвижное переменное магнитное поле статора как сумму двух полей, вращающихся навстречу друг другу. Пока ротор неподвижен, эти поля уравновешивают друг друга, поэтому однофазный асинхронный двигатель не может стартовать самостоятельно. Если же ротор внешним усилием привести в движение, он будет вращаться попутно с одним вектором и навстречу другому.

Попутный вектор будет тянуть ротор за собой, встречный — тормозить.

Можно показать, что из-за разности встречной и попутной скоростей влияние попутного вектора будет сильнее, и двигатель будет работать в асинхронном режиме.

Схема включения

Возможно подключение нагрузок к трехфазной сети по двум схемам — звездой и треугольником. При подключении звездой начала обмоток соединяются между собой, а концы подключаются к фазам. При включении треугольником конец одной обмотки подключается к началу другой.

В схеме включения звездой обмотки оказываются под фазным напряжением 220 В., при включении треугольником — под линейным 380 В.

При включении треугольником двигатель развивает не только большую мощность, но и большие пусковые токи. Поэтому иногда используют комбинированную схему — старт звездой, затем переключение в треугольник.

Направление вращения определяется порядком подключения фаз. Для изменения направления достаточно поменять местами любые две фазы.

Подсоединение к однофазной сети

Трехфазный двигатель можно включать в однофазную сеть, хотя и с потерей мощности, если одну из обмоток подключить через фазосдвигающий конденсатор. Однако при таком включении двигатель сильно теряет в своих параметрах, поэтому этот режим использовать не рекомендуется.

Подключение на 220 вольт

В отличие от трехфазного, двухфазный мотор изначально предназначен для включения в однофазную сеть. Для получения сдвига фаз между обмотками включается рабочий конденсатор, поэтому двухфазные двигатели называют еще конденсаторными.

Емкость рабочего конденсатора рассчитывается по формулам для номинального рабочего режима. Но при отличии режима от номинального, например, при пуске баланс обмоток нарушается. Для обеспечения пускового режима на время старта и разгона параллельно рабочему подключается дополнительный пусковой конденсатор, который должен отключаться при выходе на номинальные обороты.

Как включить однофазный асинхронный двигатель

Если не нужен автоматический запуск, асинхронный однофазный двигатель имеет самую простую схему включения. Особенностью этого типа является невозможность автоматического старта.

Для автоматического пуска используется вторая пусковая обмотка как в двухфазном электромоторе. Пусковая обмотка подключается через пусковой конденсатор только для старта и после этого должна быть отключена вручную или автоматически.

Электрический ток особо опасен для человека, к тому же он не виден. При монтаже проводки применяют провода разных цветов для безопасной и быстрой работы, буквами и цифрами обозначают сечение провода. Цветовые и символьные обозначения прописаны в стандартах, не стоит их нарушать, чтобы не подвергать свою и чужую жизни опасности.

Цветовая маркировка изоляции жил

Визуально провода отличаются друг от друга не только цветом и диаметром, но и количеством и видом жил. В зависимости от этой характеристики различают одножильные и многожильные электрические провода. Их многообразие находит свое применение в цепях переменного тока как в производственных трехфазных сетях напряжением 380В, так и в домашней однофазной сети 220В. Силовые цепи постоянного тока используют этот же стандарт электрических проводов.

Однофазная двухпроводная сеть 220В

К такой сети относится устаревший тип проводки, где в качестве жил используются алюминиевые провода в единой белой оплетке, в народе «лапша». Одна жила электрического провода – фазный проводник, вторая жила — нулевой. Однофазная двухпроводная сеть используется для обычных бытовых нужд: простых розеток и выключателей.

Проблема при монтаже одноцветной проводки заключается в затруднительном определении фазного и нулевого проводов. Наличие дополнительного измерительного оборудования поможет справиться с задачей, можно использовать мультиметр или специальную отвертку с индикатором, пробник, тестер, «прозвонку».

Проектирование однофазной двухпроводной сети разрешено ГОСТом для помещений с небольшой нагрузкой на электрическую сеть и невысокими требованиями к безопасности. В таких случаях применяют два одножильных провода или один двухжильный с жилами разных цветов.

В случае использования цельного провода одна жила имеет коричневый цвет, другая синий или голубой. Согласно общепринятой маркировке коричневая жила – это фаза, а синяя — нулевой проводник, строго не рекомендуется этот порядок нарушать. На практике встречаются фазные провода отличных от коричневого цветов: черный, серый, красный, бирюзовый, белый, розовый, оранжевый, но не синий.

Применение двух независимых одножильных проводов также требует маркировки. Можно использовать цветной по всей длине провод, например, синий — для нуля, красный — для фазы. Допустимо маркировать одинаковые по цвету провода изолентой или термоусадочными трубками разных цветов, располагая маркировку с обоих концов каждой жилы.

Применение трубки предполагает не обматывание концов, а надевание ее на провод и воздействие горячим воздухом с целью фиксации термоусадки на проводе. Для домашнего использования можно использовать любые цвета маркировочных материалов, доступные и понятные монтажнику проводки.

Однофазная трёхпроводная сеть 220В

Современные требования к монтажу электрической проводки диктуют наличие третьего провода — заземления. В этом отличие и основное преимущество однофазной трехпроводной сети.

Три электрических проводника выполняют соответствующие функции: фаза, ноль и заземление, защита от травмирования переменным током. Маркировка фазного провода остается коричневой, нулевого – синей или голубой, а провод заземления обязательно применять в оплетке желто-зеленого цвета.

Бытовая техника, соответствующая европейским стандартам безопасности, требует подключения к розеткам, имеющим заземление. Такие розетки имеют специальный контакт, к которому подводится желто-зеленый провод. Использовать этот цвет для маркировки провода фаза и ноль строго не рекомендуется, чтобы избежать возможных неприятных последствий.

Трёхфазная сеть 380В

Трехфазная сеть так же, как и однофазная, может быть с заземлением или без него. В зависимости от этого разделяют трехфазную четырехпроводную электрическую сеть напряжением 380В и трехфазную пятипроводную сеть.

Четырехпроводная сеть состоит из трех фазных проводников и одного нулевого рабочего проводника, защитный проводник заземления здесь отсутствует. В пятипроводной сети кроме трех фазных проводников и одного нулевого есть и проводник заземления.

Аналогично с двухфазной маркировкой жил, синяя или голубая жила используется для нулевого проводника, желто-зеленая – для проводника заземления. Для фазы А предусмотрен коричневый цвет, для фазы В – черный, фаза С маркируется серым цветом. Возможны исключения из правил для фазных жил, их цветовая маркировка допускает использовать другие цвета, но не синий и желто-зеленый, у которых уже имеется своя функция.

В распределении по группам однофазной нагрузки или подключении трехфазной нагрузки используются четырехжильные и пятижильные провода.

Сеть постоянного тока

Сеть постоянного тока отличается от сети переменного тока тем, что в ней присутствуют два проводника: плюс и минус. Жила плюсового проводника маркируется красным цветом, а жила минусового проводника – синим.

Практика цветового разделения проводов знакома профессионалам и любителям своего дела, активно применяется в электрике, но все же не стоит слепо доверять маркировке. Подстраховка измерительным прибором – обдуманный и взвешенный ход при монтаже электрических сетей, не стоит им пренебрегать.

Если вы электрик, нам полезно ваше мнение о статье. Напишите пожалуйста свой комментарий ниже.

Двухфазные электрические сети применялись в начале 20-го века в электрических распределительных сетях переменного тока. В них применялись два контура, напряжения в которых были сдвинуты по фазе друг относительно друга на 90 градусов. Обычно в контурах использовались 4 линии – по две на каждую фазу. Реже применялся один общий провод, имевший больший диаметр, чем два других провода. Некоторые из наиболее ранних двухфазных генераторов имели по два полноценных ротора с обмотками, физически повёрнутыми на 90 градусов.

Впервые идеи использования двухфазного тока для создания вращающего момента были высказаны Домиником Араго в 1827 году . Практическое применение было описано Николой Тесла в его патентах от 1888 года , примерно тогда же им была разработана конструкция соответствующего электродвигателя . Далее эти патенты были проданы компании Вестингауза , которая начала развивать двухфазные сети с США. Позднее эти сети были вытеснены трёхфазными, теория которых разрабатывалась русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским , работавшим в Германии в компании AEG . Однако, благодаря тому, что в патентах Теслы содержались общие идеи использования многофазных цепей, компании Вестингауза некоторое время удавалось сдерживать их развитие с помощью патентных судебных процессов .

Преимуществом двухфазных сетей было то, что они допускали простой, мягкий пуск электрических двигателей. На заре электротехники эти сети с двумя отдельными фазами были более просты для анализа и разработки. Тогда ещё не был создан метод симметричных составляющих (он был изобретён в 1918 году), который впоследствии дал инженерам удобный математический инструментарий для анализа несимметричных режимов нагрузки многофазных электрических систем.

Двухфазные контуры обычно используют две отдельные пары токонесущих проводников. Могут использоваться и три проводника, однако по общему проводу течёт векторная сумма фазных токов, и поэтому общий провод должен иметь больший диаметр. В отличие от этого, в трёхфазных сетях при симметричной нагрузке векторная сумма фазных токов равна нулю, и поэтому в этих сетях возможно использовать три линии одинакового диаметра. Для электрических распределительных сетей требование трёх проводящих линий лучше, чем требование четырёх, поскольку это даёт значительную экономию в стоимости проводящих линий и в расходах по их установке.

Двухфазные электрические сети применялись в начале XX века в электрических распределительных сетях переменного тока. В них применялись два контура, напряжения в которых были сдвинуты по фазе друг относительно друга на (90 электрических градусов). Обычно в контурах использовались четыре линии – по две на каждую фазу. Реже применялся один общий провод, имевший больший диаметр, чем два других провода. Некоторые из наиболее ранних двухфазных генераторов имели по два полноценных ротора с обмотками, физически повёрнутыми на 90 градусов.

Впервые идеи использования двухфазного тока для создания вращающего момента были высказаны Домиником Араго в 1827 году . Практическое применение было описано Николой Тесла в его патентах от 1888 года , примерно тогда же им была разработана конструкция двухфазного электродвигателя . Далее эти патенты были проданы компании Вестингауза , которая начала развивать двухфазные сети с США. Позднее эти сети были вытеснены трёхфазными, теория которых разрабатывалась русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским , работавшим в Германии в компании AEG . Однако, благодаря тому, что в патентах Теслы содержались общие идеи использования многофазных цепей, компании Вестингауза некоторое время удавалось сдерживать их развитие с помощью патентных судебных процессов .

Преимуществом двухфазных сетей было то, что они допускали простой, мягкий пуск электрических двигателей. На заре электротехники эти сети с двумя отдельными фазами были более просты для анализа и разработки. Тогда ещё не был создан метод симметричных составляющих (он был изобретён в 1918 году), который впоследствии дал инженерам удобный математический инструментарий для анализа несимметричных режимов нагрузки многофазных электрических систем.

Схема трансформатора Скотта

Двухфазные контуры обычно используют две отдельные пары токонесущих проводников. Могут использоваться и три проводника, однако по общему проводу течёт векторная сумма фазных токов, и поэтому общий провод должен иметь больший диаметр. В отличие от этого, в трёхфазных сетях при симметричной нагрузке векторная сумма фазных токов равна нулю, и поэтому в этих сетях возможно использовать три линии одинакового диаметра. Для электрических распределительных сетей требование трёх проводящих линий лучше, чем требование четырёх, поскольку это даёт значительную экономию в стоимости проводящих линий и в расходах по их установке.

Двухфазное напряжение может быть получено от трёхфазного источника путём соединения однофазных трансформаторов по так называемой схеме Скотта. Симметричная нагрузка в такой трёхфазной системе в точности эквивалентна симметричной трёхфазной нагрузке.

В некоторых странах (например, в Японии) схему Скотта используют для питания железных дорог, электрифицированных по системе однофазного переменного тока промышленной частоты. В этом случае в контактной сети чередуются только две фазы, а не три. На двухпутных дорогах пути разных направлений могут на всём протяжении питаться каждый от своей фазы двухфазной сети, что позволяет избавиться от чередования фаз по ходу следования поезда и устройства нейтральных вставок (хотя это усложняет работу станций). В России такая система не получила распространения.

Двухфазный электрический ток

Двухфазным электрическим током называется совокупность двух однофазных токов, сдвинутых по фазе относительно друг друга на угол π 2 <displaystyle <frac <pi ><2>>> , или на 90°:

I 1 = I m sin ⁡ ω t <displaystyle i_<1>=I_sin omega t> ;

Φ 1 = Φ m sin ⁡ ω t <displaystyle Phi _<1>=Phi _sin omega t> ;

Рядовой потребитель с электричеством сталкивается, ежедневно заживая
свет и включая тот или иной прибор в розетку. Выключатели
друг от друга отличаются мало, а вот с розетками все гораздо
сложнее. Попробуем разобраться, как устроена розетка.
Начнем с той, которая была изготовлена и установлена лет этак
10-15 назад. Она подключена всего к двум проводам. Изоляция
одного из проводов обязательно должна иметь голубоватую или
синюю окраску. Именно так определяется рабочий нулевой проводник.
Ток по нему идет не от источника, а от потребителя. Этот
провод вполне безобидный, и если схватиться за него, не прикасаясь
ко второму, то ничего страшного и ужасного не случится.
А вот второй провод, окраска которого может быть любой, за исключением
синей, голубой, желто-зеленой в полоску и черной, более
опасный и коварный. Называется он фазный проводник.
Дотронувшись до этого провода, можно получить хорошенький
разряд. И это не шутки, поскольку напряжение бытовой сети переменного
тока 220 В, а любой ток, напряжение которого свыше 50 В,
убивает человека за несколько секунд. Наличие напряжения на фазных
проводниках можно определить специальными индикаторами.

Однофазный трехфазный переменный ток Многие слышали такие загадочные слова, как одна фаза, три
фазы, ноль, заземление, или земля, и знают, что это важные понятия
в мире электричества. Однако не все понимают, что они обозначают.
Тем не менее знать это обязательно. Не углубляясь в технические
подробности, которые не нужны домашнему мастеру, можно
сказать, что трехфазная сеть – это такой способ передачи электрического
тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по
одному возвращается назад. Вышесказанное надо немного пояснить.
Любая электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному
ток идет к потребителю (например, к чайнику), а по другому –
возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти
не будет. Вот и все описание однофазной цепи. Тот провод, по которому
ток идет, называется фазовым или просто фазой, а по которому
возвращается – нулевым или нолем. Трехфазная цепь состоит
из трех фазовых проводов и одного обратного. Такое возможно
потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута
по отношению к соседнему проводу на 120° . Более
подробно на этот вопрос поможет ответить учебник по электромеханике.
Передача переменного тока происходит именно при помощи
трехфазных сетей. Это выгодно экономически – не нужны еще
два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток разделяется на
три фазы, и каждой из них дается по нолю. В таком виде он обычно
и попадает в квартиры и дома, хотя иногда трехфазная сеть заводится
прямо в дом. Как правило, речь идет о частном секторе, и такое
положение дел имеет свои плюсы и минусы.
Трехфазная система состоит из трех источников
электроэнергии и трех цепей, соединенных общими проводами
линии передач.
Источником энергии для всех фаз является трехфазный генератор.
Очередность подключения трехфазных двигателей
в качестве нагрузки оказывается существенной для установления
направления их вращения, то для обеспечения этой однозначности
приняты следующие условные цветовые обозначения
фаз: А – желтая изоляция; В – зеленая; С – красная и нейтраль
– черная.

Однофазный трехфазный переменный ток. При соединении звездой, кроме равного напряжения на зажимах
каждой из фаз (фазного напряжения между фазой и общим
проводом – Uф), существует и напряжение между разными фазами,
называемое линейным напряжением – Uл. Линейное напряжение
в этом случае больше фазного в √3 раз.
Если ток во всех фазах оказывается одинаковым (такая нагрузка
называется симметричной; примером может служить трехфазный
двигатель), то ток в нейтральном проводе отсутствует и этот
провод не нужен. Но другие подключаемые нагрузки бывают несимметричными,
поэтому для них нейтральный провод необходим.

Несколько реже, чем соединение звездой, в трехфазных сетях
применяют соединение треугольником. Обмотки фаз источника
электродвижущей силы при этом соединяются так, что конец
одной соединяется с началом следующей и т. д.
Преимуществом соединения фаз треугольником считается то,
что даже при несимметричной нагрузке нет необходимости использовать
четвертый провод.
Заметим, что подключение нагрузок в случае подведения
напряжения от источника способом треугольника может быть произведено
как треугольником, так и звездой.

Что лучше для частного дома – однофазный или трехфазный ввод?

Преимущества трехфазного ввода в частном доме

| Однофазная эквивалентная схема

Решение сбалансированной Трехфазный сети при сбалансированных условиях легко осуществляется путем решения однофазной сети, соответствующей эталонной фазы. На рисунке 4.1 показано однофазное решение сбалансированных трехфазных сетей. Таким образом, нейтрали генератора и нагрузки имеют одинаковый потенциал, так что I _n = 0. Таким образом, полное сопротивление нейтрали Z _n не влияет на поведение сети.Для эталонной фазы a

Токи и напряжения в других фазах имеют такую ​​же величину, но постепенно сдвигаются по фазе на 120 °. Уравнение (4.1) соответствует однофазной сети на рис. 4.2, решение которой полностью определяет решение трехфазной сети.

Рассмотрим теперь случай, когда трехфазный трансформатор является частью трехфазной системы. Если трансформатор подключен по схеме Y / Y, как показано на рис.4.3a, в однофазном эквиваленте трехфазной цепи он, очевидно, может быть представлен однофазным трансформатором (как на рис. 4.3b) с первичной и вторичной обмотками, относящимися к фазе a трехфазного трансформатора.

Если трансформатор подключен по схеме Y / Δ, как показано на рис. 4.4a, сторона треугольника должна быть заменена эквивалентной звездой, как показано пунктиром, чтобы получить однофазный эквивалент, показанный на рис. 4.4b. Однако здесь следует отметить важный факт.На стороне треугольника напряжение относительно нейтрали V _AN и линейный ток I _A имеют определенный сдвиг фазового угла относительно значений стороны звезды V _и и I _a (90 ° для показанной маркировки фаз). В однофазном эквиваленте (V _AN , I _A ) соответственно синфазны с (V _и , I _и ). Поскольку как фазное напряжение, так и линейный ток сдвигаются на один и тот же фазовый угол со стороны звезды на треугольник, трансформатор по фазному импедансу и поток мощности сохраняются в однофазном эквиваленте.

В большинстве аналитических исследований нас просто интересует величина напряжений и токов, поэтому однофазный эквивалент, показанный на рис. 4.4b, является приемлемым предложением. Везде, где требуются правильные фазовые углы токов и напряжений, поправку можно легко применить после получения решения через эквивалент однофазного трансформатора.

Здесь можно отметить, что независимо от типа подключения коэффициент преобразования однофазного эквивалента трехфазного трансформатора такой же, как коэффициент преобразования между фазами.

Однофазный Vs. Объяснение трехфазной мощности

В электричестве фаза относится к распределению нагрузки. В чем разница между однофазным и трехфазным блоком питания? Однофазное питание — это двухпроводная силовая цепь переменного тока. Обычно это один провод питания — фазный провод — и один нейтральный провод, при этом ток течет между силовым проводом (через нагрузку) и нейтральным проводом. Трехфазное питание — это трехпроводная силовая цепь переменного тока, в которой каждый фазный сигнал переменного тока разнесен на 120 электрических градусов.

Жилые дома обычно питаются от однофазного источника питания, в то время как коммерческие и промышленные объекты обычно используют трехфазное электроснабжение. Одно из ключевых различий между однофазным и трехфазным состоит в том, что трехфазный источник питания лучше выдерживает более высокие нагрузки. Однофазные источники питания чаще всего используются, когда типичными нагрузками являются освещение или обогрев, а не большие электродвигатели.

Однофазные системы могут быть производными от трехфазных систем. В США это делается через трансформатор для получения нужного напряжения, а в ЕС — напрямую.Уровни напряжения в ЕС таковы, что трехфазная система может также служить тремя однофазными системами.

Однофазное и трехфазное питание

Еще одним важным отличием трехфазного питания от однофазного является постоянство подачи питания. Из-за пиков и провалов напряжения однофазный источник питания просто не обеспечивает такой стабильности, как трехфазный источник питания. Трехфазный источник питания обеспечивает постоянную подачу питания.

По сравнению с однофазным питанием и трехфазным, трехфазные источники питания более эффективны. Трехфазный источник питания может передавать в три раза больше мощности, чем однофазный источник питания, при этом требуется только один дополнительный провод (то есть три провода вместо двух). Таким образом, трехфазные источники питания, независимо от того, имеют ли они три провода или четыре, используют меньше проводящего материала для передачи заданного количества электроэнергии, чем однофазные источники питания.

Разница между трехфазной и однофазной конфигурациями

В некоторых трехфазных источниках питания действительно используется четвертый провод, который является нейтральным проводом.Две наиболее распространенные конфигурации трехфазных систем известны как звезда и треугольник. Конфигурация треугольника имеет только три провода, в то время как конфигурация звезды может иметь четвертый, нейтральный, провод. Однофазные блоки питания также имеют нейтральный провод.

Как однофазные, так и трехфазные системы распределения электроэнергии имеют функции, для которых они хорошо подходят. Но эти два типа систем сильно отличаются друг от друга.

Статьи по теме

Узнайте больше об анализаторах качества электроэнергии.

Трехфазные системы питания | Многофазные цепи переменного тока

Что такое двухфазные системы питания?

Двухфазные энергосистемы достигают высокого КПД проводников. и — низкий риск для безопасности за счет разделения общего напряжения на меньшие части и питания нескольких нагрузок с этими меньшими напряжениями, потребляя токи на уровнях, типичных для системы полного напряжения.

Между прочим, этот метод работает так же хорошо для систем питания постоянного тока, как и для однофазных систем переменного тока.Такие системы обычно называют трехпроводными системами , а не расщепленными фазами , потому что понятие «фаза» ограничивается переменным током.

Но из нашего опыта работы с векторами и комплексными числами мы знаем, что напряжения переменного тока не всегда складываются, как мы думаем, если они не совпадают по фазе друг с другом.

Этот принцип, применяемый к энергосистемам, может быть использован для создания энергосистем с еще более высоким КПД проводников и меньшей опасностью поражения электрическим током, чем с расщепленной фазой.

Примеры

Два источника напряжения вне фазы 120 °

Предположим, что у нас есть два источника переменного напряжения, подключенных последовательно, как в системе с расщепленными фазами, которую мы видели раньше, за исключением того, что каждый источник напряжения сдвинул фазу на 120 ° друг с другом: (Рисунок ниже)

Пара источников 120 В перем. Тока, фазированных под углом 120 °, аналогично расщепленной фазе.

Поскольку каждый источник напряжения составляет 120 вольт, и каждый нагрузочный резистор подключен непосредственно параллельно своему соответствующему источнику, напряжение на каждой нагрузке также должно составлять 120 вольт.Учитывая ток нагрузки 83,33 А, каждая нагрузка все равно должна рассеивать 10 киловатт мощности.

Однако напряжение между двумя «горячими» проводами не составляет 240 вольт (120 0 ° — 120 ∠ 180 °), потому что разность фаз между двумя источниками не равна 180 °. Вместо этого напряжение:

Условно мы говорим, что напряжение между «горячими» проводниками составляет 208 вольт (округляя в большую сторону), и, таким образом, напряжение энергосистемы обозначается как 120/208.

Если мы посчитаем ток через «нейтральный» провод, то обнаружим, что он равен , а не нулю, даже при сбалансированном сопротивлении нагрузки.Закон Кирхгофа говорит нам, что токи, входящие и выходящие из узла между двумя нагрузками, должны быть нулевыми: (рисунок ниже)

Нейтральный провод проводит ток в случае пары фазированных источников на 120 °.

Выводы и выводы

Итак, мы обнаруживаем, что «нейтральный» провод имеет полный ток 83,33 А, как и каждый «горячий» провод.

Обратите внимание, что мы все еще передаем 20 кВт общей мощности двум нагрузкам, при этом по «горячему» проводу каждой нагрузки проходит 83 провода.33 ампера как и раньше.

При одинаковом количестве тока через каждый «горячий» провод, мы должны использовать медные проводники одинакового сечения, поэтому мы не снизили стоимость системы по сравнению с системой с разделением фаз 120/240.

Тем не менее, мы добились повышения безопасности, поскольку общее напряжение между двумя «горячими» проводниками на 32 вольт ниже, чем в системе с расщепленной фазой (208 вольт вместо 240 вольт).

Три источника напряжения, не совпадающих по фазе на 120 °

Дело в том, что нейтральный провод проводит 83.При токе 33 ампера возникает интересная возможность: поскольку он все равно несет ток, почему бы не использовать этот третий провод в качестве еще одного «горячего» проводника, запитав другой нагрузочный резистор третьим источником на 120 вольт, имеющим фазовый угол 240 °?

Таким образом, мы могли бы передать на больше мощности (еще 10 кВт), не добавляя дополнительных проводников. Давайте посмотрим, как это может выглядеть: (рисунок ниже)

С третьей нагрузкой, фазированной под углом 120 ° к двум другим, токи такие же, как и для двух нагрузок.

Расчеты SPICE для трехфазной системы

Полный математический анализ всех напряжений и токов в этой цепи потребовал бы использования сетевой теоремы, самой простой из которых является теорема суперпозиции.

Я избавлю вас от долгих, затяжных вычислений, потому что вы должны быть в состоянии интуитивно понять, что три источника напряжения с тремя разными фазовыми углами подадут 120 вольт каждый на сбалансированную триаду нагрузочных резисторов.

Для доказательства этого мы можем использовать SPICE для выполнения математических расчетов: (Рисунок ниже, список SPICE: многофазная система питания 120/208)

Контур SPICE: три нагрузки 3-Φ, фазированные под углом 120 °.

120/208 многофазная система питания v1 1 0 ac 120 0 sin v2 2 0 ac 120 120 sin v3 3 0 ac 120 240 sin r1 1 4 1,44 r2 2 4 1,44 r3 3 4 1,44 .ac lin 1 60 60 .print ac v ( 1,4) v (2,4) v (3,4). Print ac v (1,2) v (2,3) v (3,1). Print ac i (v1) i (v2) i ( v3).конец 

НАПРЯЖЕНИЕ НА КАЖДУЮ НАГРУЗКУ частота v (1,4) v (2,4) v (3,4) 6.000E + 01 1.200E + 02 1.200E + 02 1.200E + 02 НАПРЯЖЕНИЕ МЕЖДУ «ГОРЯЧИМИ» ПРОВОДНИКАМИ частота v (1, 2) v (2,3) v (3,1) 6.000E + 01 2.078E + 02 2.078E + 02 2.078E + 02 ТОК ЧЕРЕЗ КАЖДЫЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ частота i (v1) i (v2) i (v3) 6.000E +01 8.333E + 01 8.333E + 01 8.333E + 01 

Разумеется, мы получаем 120 вольт на каждом нагрузочном резисторе с (приблизительно) 208 вольт между любыми двумя «горячими» проводниками и токами в проводниках, равными 83,33 ампера.(Рисунок ниже)

При таком токе и напряжении каждая нагрузка будет рассеивать 10 кВт мощности.

Обратите внимание, что в этой цепи нет «нейтрального» проводника, чтобы обеспечить стабильное напряжение для всех нагрузок в случае размыкания одной из них.

Здесь мы имеем ситуацию, аналогичную нашей схеме питания с расщепленной фазой без «нейтрального» проводника: если одна нагрузка выйдет из строя, то падение напряжения на оставшейся (ых) нагрузке (ах) изменится.

Для обеспечения стабильности напряжения нагрузки в случае очередного размыкания нагрузки нам понадобится нейтральный провод для соединения узла источника и узла нагрузки:

Схема SPICE с аннотациями результатов моделирования: три нагрузки 3-Φ, фазированные под углом 120 °.

Пока нагрузки остаются сбалансированными (равное сопротивление, равные токи), нейтральный провод вообще не должен пропускать ток. Он нужен на тот случай, если один или несколько нагрузочных резисторов выйдут из строя (или отключатся с помощью размыкающего переключателя).

Многофазная цепь

Эта схема, которую мы анализировали с тремя источниками напряжения, называется многофазной цепью . Префикс «поли» просто означает «более одного», как в « поли, теизм» (вера в более чем одно божество), « поли гон» (геометрическая форма, состоящая из нескольких отрезков линии: например, пятиугольник и шестиугольник ) и « поли атомный» (вещество, состоящее из нескольких типов атомов).

Поскольку все источники напряжения находятся под разными фазовыми углами (в данном случае три разных фазовых угла), это схема « poly phase».

В частности, это трехфазная цепь , которая используется преимущественно в крупных системах распределения электроэнергии.

Сравнение трехфазной системы и однофазной системы