Трехпроводная система электроснабжения: Способ и трехпроводная система электроснабжения постоянного тока (варианты)

Содержание

Трёхфазная система электроснабжения — Четырех и трехпроводная…

Привет, Вы узнаете про четырехпроводная трехфазная цепь, Разберем основные ее виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое четырехпроводная трехфазная цепь,четырехпроводная цепь,трехфазный ток,линейный провод , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства

Трехфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей переменного тока, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определенный фазовый угол . В трехфазной системе этот угол равен 2π/3 (120°).

Каждая из действующих ЭДС находится в своей фазе периодического процесса, поэтому часто называется просто «фазой». Также «фазами» называют проводники — носители этих ЭДС. В трехфазных системах угол сдвига равен 120 градусам. Фазные проводники обозначаются в РФ латинскими буквами L с цифровым индексом 1…3, либо A, B и C.

Распространенные обозначения фазных проводов:

Россия, EC (выше 1000 В) Россия, ЕС (ниже 1000 В) Германия Дания
А L1 L1 R
B L2 L2 S
C L3 L3 T
течения токов по симметричной трехфазной цепи с соединением типа «звезда» Векторная диаграмма фазных токов. Симметричный режим. Графическое представление зависимости фазных токов от времени

Кроме фазных проводников в сетях до 1000 вольт применяется нейтральный провод (N — «нейтраль» или «ноль»). Он позволяет использовать трехфазную сеть для питания однофазной нагрузки фазным напряжением.

Преимущества

  • Экономичность.
    • Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
    • Меньшая материалоемкость 3-фазных трансформаторов.
    • Меньшая материалоемкость силовых кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными цепями).
  • Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок ее службы.
  • Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других электротехнических устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.
  • Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или « треугольник ».
  • Возможность резкого уменьшения мерцания и стробоскопического эффекта светильников на люминесцентных лампах путем размещения в одном светильнике трех ламп (или групп ламп), питающихся от разных фаз.

Возможная схема разводки трехфазной сети в многоквартирных жилых домах

Благодаря этим преимуществам, трехфазные системы наиболее распространены в современной электроэнергетике.

Схемы соединений трехфазных цепей

Звезда

Звездой называется такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или нейтралью. Концы фаз обмоток потребителя (M) также соединяют в общую точку.

Провода, соединяющие начала фаз генератора и потребителя, называются

линейными. Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.

То есть, линейный провод — это фазный провод в трехфазных цепях

Трехфазная цепь, имеющая нейтральный провод, называется четырехпроводной. Если нейтрального провода нет — трехпроводной.

Если сопротивления Za, Zb, Zc потребителя равны между собой, то такую нагрузку называют симметричной.

Линейные и фазные величины

Напряжение между фазным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя фазными проводами (UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Несложно показать, что линейное напряжение сдвинуто по фазе на относительно фазных:

Мощность трехфазного тока

Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, мощность трехфазной сети равна

Последствия отгорания (обрыва) нулевого провода в трехфазных сетях
Шины для раздачи нулевых проводов (синяя) и проводов заземления (зеленая)

При симметричной нагрузке в трехфазной системе питание потребителя линейным напряжением возможно даже при отсутствии нейтрального провода . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Несмотря на это, при питании нагрузки фазным напряжением, когда нагрузка на фазы не является строго симметричной, наличие нейтрального провода обязательно. При его обрыве или значительном увеличении сопротивления (плохом контакте) происходит так называемый перекос фаз, в результате которого подключенная нагрузка, рассчитанная на фазное напряжение, может оказаться под произвольным напряжением в диапазоне от нуля до линейного (конкретное значение зависит от распределения нагрузки по фазам в момент обрыва нулевого провода). Это зачастую является причиной выхода из строя бытовой электроники в квартирных домах, который может приводить к пожарам. Пониженное напряжение также может послужить причиной выхода из строя техники.

Существующие виды защиты от линейного напряжения, которые можно найти в продаже в электротехнических магазинах

Проблема гармоник, кратных третьей

Современная техника все чаще оснащается импульсными сетевыми источниками питания. Импульсный источник без корректора коэффициента мощности потребляет ток узкими импульсами вблизи пиков синусоиды питающего напряжения на интервалах зарядки конденсатора входного выпрямителя. Большое количество таких источников питания в сети создает повышенный ток третьей гармоники питающего напряжения. Токи гармоник, кратных третьей, вместо взаимной компенсации, математически суммируются в нейтральном проводнике (даже при симметричном распределении нагрузки) и могут привести к его перегрузке даже без превышения допустимой мощности потребления по фазам. Такая проблема существует, в частности, в офисных зданиях с большим количеством одновременно работающей оргтехники. Решением проблемы третьей гармоники является применение корректора коэффициента мощности (пассивного или активного) в составе схемы производимых импульсных источников питания. Требования стандарта IEC 1000-3-2 накладывают ограничения на гармонические составляющие тока нагрузки устройств мощностью от 50 Вт. В России количество гармонических составляющих тока нагрузки нормируется стандартами ГОСТ Р 54149-2010, ГОСТ 32144-2013 (с 1.07.2014), ОСТ 45.188-2001.

Треугольник


Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.

Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями

Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Мощность трехфазного тока при соединении треугольником

Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, мощность трехфазного тока равна:

Распространенные стандарты напряжений

Страна Частота, Гц Напряжение (фазное/линейное), Вольт
Россия 50 230/400 (бытовые сети)
230/400, 380/660, 400/690, 3000, 6000, 10000 (промышленные сети)
Страны ЕС 50 230/400,
400/690 (промышленные сети)

660

450

Япония 50 (60) 100/208
США 60 120/208,
277/480
240 (только треугольник)

четырехпроводная трехфазная цепь широко применяется для электроснабжения промышленных предприятий, заводов, жилых домов.

Провода, соединяющие фазы генератора и приемника, называются линейными (провода А-А, В-В, С-С). Точка О – нулевая (нейтральная) точка генератора, соответственно точка, О’ – нулевая (нейтральная) точка приемника, потребителя. Провод, соединяющий точки О – О’, называется нулевым, или нейтральным.

Напряжение между началом и концом фазы называется фазным напряжением (UА, UB, UС). Ток, протекающий по фазе, называется фазным током (IА, IВ, IС). Напряжение между двумя любыми линейными проводами называется линейным напряжением (UAB, UBC, UCA).

Ток, протекающий по линейному проводу, называют линейным (IА, IB, IС). Как видно из схемы рис. 3.4, если потребители соединены в звезду с нулевым проводом, то фазный ток равен линейному току (Iф = Iл), а напряжения отличаются в раз (). В данной схеме могут быть два напряжения, отличающиеся в раз, поэтому ГОСТ установил следующие номинальные напряжения приемников переменного тока — 127, 220, 380, 660 В, соответственно применяется три системы 220/127; 380/220 и 660/380.

Линейные напряжения равны разности фазных напряжений:

.

Рис. 3.4. Схема четырехпроводной трехфазной цепи

Симметричный режим работы четырехпроводной трехфазной цепи

Если три фазы потребителя имеют одинаковые сопротивления zA = zB = zС, то в этом случае наступает симметричный режим работы цепи, который является основным рабочим режимом. В качестве примера симметричной нагрузки можно назвать трехфазные трансформаторы, трехфазные асинхронные двигатели.

Токи в фазах равны и определяются по закону Ома:

.

Углы сдвига по фазе определяются отдельно для каждой фазы:

.

Ток в нейтральном проводе в данном случает будет равен нулю:

.

Напряжение между нейтралями генератора и приемника также равно нулю:

,

где – проводимость трехфазных и одного нейтрального провода.

Векторная диаграмма для случая симметричной нагрузки строится следующим образом (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Векторная диаграмма для режима симметричной нагрузки при соединении потребителей в звезду

Откладываем три вектора фазных напряжений под углом 120° друг относительно друга. Векторы фазных токов отстают от векторов соответствующих напряжений на углы φABC (активно-индуктивная нагрузка). Звезда линейных напряжений опережает звезду фазных напряжений на угол 30°.

Несимметричный режим работы четырехпроводной трехфазной цепи

Если три фазы потребителя имеют разные сопротивления zA ≠ zB ≠ zC , то токи также будут неравны IA ≠ IB ≠ IC . Ток в нулевом проводе определяется по векторной диаграмме (рис. 3.6) или аналитическим путем. Напряжение между нейтралями генератора и приемника U

00 ≠ 0. Нейтральный провод служит для поддержания постоянного напряжения на фазах приемника, поэтому в нейтральном проводе запрещается установка предохранителей и выключателей.

Рис. 3.6. Векторная диаграмма для режима несимметричной нагрузки при соединении потребителей в звезду

Обрыв одного линейного провода в четырехпроводной трехфазной цепи

При обрыве одного из линейных проводов (перегоранием предохранителя, отключением фазы от сети и т.д.), например, провода А, две другие фазы работают в том же режиме, в котором работали UB = UC = Uф. Поскольку IA = 0, то ток в нулевом проводе

.

Цветовые коды Маркировка

Проводники, принадлежащие разным фазам, маркируют разными цветами. Разными цветами маркируют также нейтральный и защитный проводники. Это делается для обеспечения надлежащей защиты от поражения электрическим током, а также для удобства обслуживания, монтажа и ремонта электрических установок и электрического оборудования — фазировка (чередование фаз, то есть очередность протекания токов по фазам) принципиальна, так как от нее зависит направление вращения трехфазных двигателей, правильная работа управляемых трехфазных выпрямителей и некоторых других устройств. В разных странах маркировка проводников имеет свои различия, однако многие страны придерживаются общих принципов цветовой маркировки проводников, изложенных в стандарте Международной Электротехнической Комиссии МЭК 60445:2010.

Проводники трехфазной системы обычно обозначаются цветовым кодом, чтобы обеспечить сбалансированную нагрузку и обеспечить правильное чередование фаз для двигателей . Используемые цвета могут соответствовать международному стандарту IEC 60446 (позже IEC 60445 ), более старым стандартам или вообще не соответствовать стандарту и могут отличаться даже в пределах одной установки. Например, в США и Канаде для заземленных (заземленных) и незаземленных систем используются разные цветовые коды.

Страна Фазы Нейтральный,
N
Защитное заземление,
PE
L1 L2 L3

Австралия и Новая Зеландия

(AS / NZS 3000: 2007,

рис. 3.2, или IEC 60446,

утвержденный AS: 3000)

Красный или коричневый Белый; пред. желтый Темно-синий или серый Черный или синий

Зеленые / желто-полосатые;

очень старые установки,

зеленые

Канада Обязательно Красный Черный Синий Белый или серый

Зеленый, возможно,

с желтыми полосами,

или без теплоизоляции

Изолированные системы оранжевый Коричневый Желтый Белый или серый

Зеленый возможно

желто-полосатый

Европейский CENELEC

( Европейский Союз и другие;

с апреля 2004 г., IEC 60446 ,

позже IEC 60445-2017),

Великобритания (с 31 марта 2004 г.),

Гонконг (с июля 2007 г.),

Сингапур (с марта 2009 г.),

Россия (с 2009 г. ; ГОСТ Р 50462),

Аргентина, Украина, Беларусь, Казахстан

Коричневый Черный Серый Синий Зеленые / желтые полосы
Старые европейские (до IEC 60446 , в зависимости от страны) [примечание 7]

Великобритания (до апреля 2006 г.),

Гонконг (до апреля 2009 г.),

ЮАР, Малайзия, Сингапур (до февраля 2011 г.)

Красный Желтый Синий Черный

Зеленые / желто-полосатые;

перед c. 1970, зеленый

Индия Красный Желтый Синий Черный

Зеленый

возможно желто-полосатый

Чили — NCH 4/2003 Синий Черный Красный Белый

Зеленый

возможно желто-полосатый

Бывший СССР (Россия, Украина,

Казахстан; до 2009 г.),

Китайская Народная Республика

(GB 50303-2002, раздел 15.2.2)

Желтый Зеленый Красный Голубой Зеленый / желто-полосатый
Норвегия (до принятия CENELEC) Черный Белый / серый Коричневый Синий

Желто-зеленая полоска;

пред. желтый или неизолированный

Соединенные Штаты

Обычная

практика

Черный Красный Синий Белый или серый

Зеленый, возможно,

с желтыми полосами, ли неизолированный

Альтернативная

практика

Коричневый Оранжевый (дельта ) Желтый Серый или белый Зеленый
Фиолетовый (уай)
В моделизме

В низковольтных высокочастотных электронных регуляторах хода, применяемых в транспортном моделизме, используются другие системы маркировки:

Нулевой и заземляющий проводники, как правило, отсутствуют по причине симметричности нагрузки и безопасности напряжения.

См. также

На этом все! Теперь вы знаете все про четырехпроводная трехфазная цепь, Помните, что это теперь будет проще использовать на практике. Надеюсь, что теперь ты понял что такое четырехпроводная трехфазная цепь,четырехпроводная цепь,трехфазный ток,линейный провод и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства

Всё о трёхфазной системе электроснабжения

Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей переменного тока, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол.

Один из вариантов многофазной системы электроснабжения — трехфазная система переменного тока. В ней действуют три гармонические ЭДС одной частоты, создаваемые одним общим источником напряжения. Данные ЭДС сдвинуты по отношению друг к другу во времени (по фазе) на один и тот же фазовый угол, равный 120 градусов или 2*пи/3 радиан.

Первым изобретателем шестипроводной трехфазной системы был Никола Тесла, однако немалый вклад в ее развитие внес и российский физик-изобретатель Михаил Осипович Доливо-Добровольский, предложивший использовать всего три или четыре провода, что дало значительные преимущества, и было наглядно продемонстрировано в экспериментах с асинхронными электродвигателями.

В трехфазной системе переменного тока каждая синусоидальная ЭДС находится в собственной фазе, участвуя в непрерывном периодическом процессе электризации сети, поэтому данные ЭДС иногда именуют просто «фазами», как и передающие данные ЭДС проводники: первая фаза, вторая фаза, третья фаза. Фазы сдвинуты друг относительно друга на 120 градусов, а соответствующие проводники принято обозначать латинскими буквами L1, L2, L3 или A, B, C.

Такая система очень экономична, когда речь идет о передаче электрической энергии по проводам на большие расстояния. Трехфазные трансформаторы менее материалоемки.

Силовые кабели требуют меньше проводящего металла (как правило используется медь), поскольку токи в фазных проводниках, по сравнению с однофазными, имеют меньшие действующие величины, если сравнивать с однофазными цепями аналогичной передаваемой мощности.

Трехфазная система очень уравновешена, и оказывает равномерную механическую нагрузку на энергогенерирующую установку (генератор электростанции), чем продлевает срок ее службы.

При помощи трехфазных токов, пропускаемых через обмотки электрических потребителей — различных установок и двигателей, легко получить вращающееся вихревое магнитное поле, необходимое для работы двигателей и других электроприборов.

Синхронные и асинхронные трехфазные двигатели переменного тока имеют простое устройство, и гораздо экономичнее однофазных и двухфазных, а тем более — классических двигателей постоянного тока.

С трехфазной сетью в одной установке можно получить сразу два рабочих напряжения — линейное и фазное, что позволяет иметь два уровня мощности в зависимости от схемы соединения обмоток — «треугольник» (англоязычный вариант «дельта») или «звезда».

Что касается питания систем освещения, то присоединив три группы ламп — к различным фазам сети каждую, — можно значительно снизить мерцание и избавиться от вредного стробоскопического эффекта.

Перечисленные преимущества как раз и обуславливают широкое применение именно трехфазной системы электроснабжения в большой мировой электроэнергетике сегодняшнего дня.

Звезда

Соединение по схеме «звезда» предполагает соединение концов фазных обмоток генератора в одну общую «нейтральную» точку (нейтраль — N), как и концов фазных выводов потребителя.

Провода, соединяющие фазы потребителя с соответствующими фазами генератора называются в трехфазной сети линейными проводами. А провод, соединяющий между собой нейтрали генератора и потребителя — нейтральным проводом (обознаяается «N»).

При наличии нейтрали, трехфазная сеть получается четырехпроводной, а если нейтраль отсутствует — трехпроводной. В условиях, когда сопротивления в трех фазах потребителя равны друг другу, то есть при условии что Za = Zb = Zc, нагрузка будет симметричной. Это идеальный режим работы для трехфазной сети.

При наличии нейтрали, фазными называются напряжения между любым фазным проводом и нейтральным проводом. А напряжения между любыми двумя фазными проводами именуются линейными напряжениями.

Если сеть имеет схему соединения «звезда», то в условиях симметричной нагрузки соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями могут быть описаны следующими соотношениями:

Видно, что линейные напряжения сдвинуты по отношению к соответствующим фазным на угол в 30 градусов (пи/6 радиан):

Мощность при соединении «звезда» в условиях симметричной нагрузки, с учетом известных фазных напряжений можно определить по формуле:

О важности нейтрали и «перекосе фаз»

Хотя при абсолютно симметричной нагрузке питание потребителей возможно по трем проводам линейными напряжениями даже в отсутствие нейтрали, тем не менее если нагрузки на фазах не строго симметричны, нейтраль всегда обязательна.

 Если же при несимметричной нагрузке нейтральный провод оборвется, либо его сопротивление по какой-то причине значительно возрастет, произойдет «перекос фаз», и тогда нагрузки на трех фазах могут оказаться под разными напряжениями — от нуля до линейного — в зависимости от распределения сопротивлений нагрузок по фазам в момент обрыва нейтрали.

А ведь нагрузки номинально рассчитаны строго на фазные напряжения, значит что-то может выйти из строя. Особенно перекос фаз опасен для бытовой техники и электроники, поскольку из-за этого может не просто перегореть какой-нибудь прибор, но и случиться пожар.

Проблема гармоник кратных третьей

Наиболее часто бытовая и другая техника оснащается сегодня импульсными блоками питания, причем без встроенной схемы коррекции коэффициента мощности. Это значит, что моменты потребления ограничиваются тонкими импульсными пиками тока вблизи вершины сетевой синусоиды, когда конденсатор выходного фильтра, установленный после выпрямителя, резко и быстро подзаряжается.

Когда таких потребителей к сети подключено много, возникает высокий ток третьей гармоники основной частоты питающего напряжения. Данные токи гармоник (кратных третьей) суммируются в нейтральном проводнике и способны перегрузить его, несмотря на то, что на каждой из фаз потребляемая мощность не превышает допустимой.

Проблема особенно актуальна в офисных зданиях, где размещено на небольшом пространстве много разной оргтехники. Если бы во всех встроенных импульсных блоках питания имелись схемы коррекции коэффициента мощности, это бы решило проблему.

Треугольник

Соединение по схеме «треугольник» предполагает со стороны генератора соединение конца проводника первой фазы с началом проводника второй фазы, конца проводника второй фазы с началом проводника третьей фазы, конца проводника третьей фазы с началом проводника первой фазы — получается замкнутая фигура — треугольник.

Линейные и фазные напряжения и токи при симметричной нагрузке, применительно к соединению «треугольник», соотносятся следующим образом:

Мощность в трехфазной цепи при соединении треугольником, в условиях симметричной нагрузки, определяется следующим образом:

В нижеприведенной таблице отражены стандарты фазных и линейных напряжений для разных стран:

Проводники разных фаз трехфазной сети, а также нейтральные и защитные проводники традиционно маркируют собственными цветами.

Так поступают для того, чтобы предотвратить поражение электрическим током и обеспечить удобство обслуживания сетей, облегчить их монтаж и ремонт, а также сделать стандартизированной маркировку фазировки оборудования: порядок чередования фаз порой очень важен, например для задания направления вращения асинхронного двигателя, режима работы управляемого трехфазного выпрямителя и т. д. В разных странах цветовая маркировка различна, в некоторых совпадает. 

Ранее ЭлектроВести писали, что немецкая энергетическая компания E.ON подписала контракт с производителем автомобилей BMW на установку и эксплуатацию одной из крупнейших сетей зарядки электромобилей в Германии, которая будет включать более 4,1 тыс. новых зарядных станций.

По материалам: electrik.info.

Трёхфазная система электроснабжения — это… Что такое Трёхфазная система электроснабжения?

Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. В трёхфазной системе этот угол равен 2π/3 (120°).

Многопроводная (шестипроводная) трёхфазная система переменного тока изобретена Николой Теслой. Значительный вклад в развитие трёхфазных систем внёс М. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил трёх- и четырёхпроводную системы передачи переменного тока, выявил ряд преимуществ малопроводных трёхфазных систем по отношению к другим системам и провёл ряд экспериментов с асинхронным электродвигателем.

Описание

Каждая из действующих ЭДС находится в своей фазе периодического процесса, поэтому часто называется просто «фазой». Также «фазами» называют проводники — носители этих ЭДС. В трёхфазных системах угол сдвига равен 120 градусам. Фазные проводники обозначаются в РФ латинскими буквами L с цифровым индексом 1…3, либо A, B и C[1].

Распространённые обозначения фазных проводов:

Россия, EC (выше 1000 В) Россия, ЕС (ниже 1000 В) Германия Дания
А L1 L1 R
B L2 L2 S
C L3 L3 T
Анимированное изображение течения токов по симметричной трёхфазной цепи с соединением типа «звезда» Векторная диаграмма фазных токов. Симметричный режим. Графическое представление зависимости фазных токов от времени

Преимущества

Возможная схема разводки трёхфазной сети в многоквартирных жилых домах
  • Экономичность.
    • Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
    • Меньшая материалоёмкость 3-фазных трансформаторов.
    • Меньшая материалоёмкость силовых кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными цепями).
  • Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок её службы.
  • Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других электротехнических устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.
  • Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».
  • Возможность резкого уменьшения мерцания и стробоскопического эффекта светильников на люминесцентных лампах путём размещения в одном светильнике трёх ламп (или групп ламп), питающихся от разных фаз.

Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространены в современной электроэнергетике.

Схемы соединений трехфазных цепей

Звезда


Существующие виды защиты от линейного напряжения, которые можно найти в продаже в электротехнических магазинах. Как и требуют современные стандарты, монтаж происходит на DIN-рейку.

Звездой называется такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или нейтралью. Концы фаз обмоток приёмника (M) также соединяют в общую точку. Провода, соединяющие начала фаз генератора и приёмника, называются линейными. Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.

Шины для раздачи нулевых проводов и проводов заземления при подключении звездой. Одно из преимуществ подключения звездой — экономия на нулевом проводе, поскольку от генератора до точки разделения нулевых проводов вблизи потребителя, требуется только один провод.

Трёхфазная цепь, имеющая нейтральный провод, называется четырёхпроводной. Если нейтрального провода нет — трёхпроводной.

Если сопротивления Za, Zb, Zc приёмника равны между собой, то такую нагрузку называют симметричной.

Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями.

Напряжение между линейным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя линейными проводами (UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Последствия отгорания (обрыва) нулевого провода в трехфазных сетях

При симметричной нагрузке в трёхфазной системе питание потребителя линейным напряжением возможно даже при отсутствии нейтрального провода. Однако, при питании нагрузки фазным напряжением, когда нагрузка на фазы не является строго симметричной, наличие нейтрального провода обязательно. При его обрыве или значительном увеличении сопротивления (плохом контакте) происходит так называемый «перекос фаз», в результате которого подключенная нагрузка, рассчитанная на фазное напряжение, может оказаться под произвольным напряжением в диапазоне от нуля до линейного (конкретное значение зависит от распределения нагрузки по фазам в момент обрыва нулевого провода). Это зачастую является причиной вывода из строя бытовой электроники в квартирных домах. Так как сопротивление потребителя остаётся константой, то, согласно закону Ома, при возрастании напряжения сила тока, проходящего через потребительское устройство, окажется гораздо больше максимально допустимого значения, что и вызовет сгорание и/или выход из строя питаемого электрооборудования. Пониженное напряжение также может послужить причиной выхода из строя техники. Иногда отгорание (обрыв) нулевого провода на подстанции может явиться причиной пожара в квартирах.

Проблема гармоник, кратных третьей

Современная техника всё чаще оснащается импульсными сетевыми источниками питания. Импульсный источник без корректора коэффициента мощности потребляет ток узкими импульсами вблизи пика синусоиды питающего напряжения, в момент заряда конденсатора входного выпрямителя. Большое количество таких источников питания в сети создаёт повышенный ток третьей гармоники питающего напряжения. Токи гармоник, кратных третьей, вместо взаимной компенсации, математически суммируются в нейтральном проводнике (даже при симметричном распределении нагрузки) и могут привести к его перегрузке даже без превышения допустимой мощности потребления по фазам. Такая проблема существует, в частности, в офисных зданиях с большим количеством одновременно работающей оргтехники.
Существующие установки компенсации реактивной мощности не способны решить данную проблему, так как снижение коэффициента мощности в сетях с преобладанием импульсных источников питания не связано с внесением реактивной составляющей, а обусловлено нелинейностью потребления тока. Решением проблемы третьей гармоники является применение корректора коэффициента мощности (пассивного или активного) в составе схемы производимых импульсных источников питания.
Требования стандарта IEC 1000-3-2 накладывают ограничения на гармонические составляющие тока нагрузки устройств мощностью от 50 Вт. В России количество гармонических составляющих тока нагрузки нормируется стандартами ГОСТ 13109-97, ОСТ 45.188-2001.


Треугольник


Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.

Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями

Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Распространённые стандарты напряжений

РФ и СНГ Страны ЕС Япония США
Напряжение

(фазное/линейное)

220/380 230/400 120/208 (140/240)/(230/400)
Частота 50 Гц 50 Гц 50/60Гц 60 Гц

Маркировка

Проводники, принадлежащие разным фазам, маркируют разными цветами. Разными цветами маркируют также нейтральный и защитный проводники. Это делается для обеспечения надлежащей защиты от поражения электрическим током, а также для удобства обслуживания, монтажа и ремонта электрических установок и электрического оборудования. В разных странах маркировка проводников имеет свои различия. Однако многие страны придерживаются общих принципов цветовой маркировки проводников, изложенных в стандарте Международной Электротехнической Комиссии МЭК 60445:2010.

Фазный проводник 1 Фазный проводник 2 Фазный проводник 3 Нейтральный проводник Защитный проводник
США (120/208В)[2] Чёрный Красный Голубой Белый или серый Зелёный
США (277/480В) Оранжевый Коричневый Жёлтый Белый или серый Зелёный
Канада Красный Чёрный Голубой Белый Зелёный
Канада (Изолированные трёхфазные установки) Оранжевый Коричневый Жёлтый Белый Зелёный
Великобритания (с апреля 2006) Красный (Коричневый) Жёлтый (ранее Белый) (Чёрный) Голубой (Серый) Чёрный (Голубой) Зелёно-жёлтый
Европа (с апреля 2004) Коричневый Чёрный Серый Голубой Зелёно-жёлтый
Европа (до апреля 2004, в зависимости от страны) Коричневый или Чёрный Чёрный или Коричневый Чёрный или Коричневый Голубой Зелёно-жёлтый
Европа (Обозначение шин) Жёлтый Коричневый Красный
Россия (СССР)[3] Жёлтый Зелёный Красный Голубой Зелёно-жёлтый (на старых установках — Черный)
Россия (с 1 января 2011 г.)[4] Коричневый Чёрный Серый Голубой Зелёно-жёлтый
Австралия и Новая Зеландия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках — Зелёный)
Южная Африка Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках — Зелёный)
Малайзия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках — Зелёный)
Индия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёный
Трёхфазная двухцепная линия электропередачи

См. также

Примечания

  1. Действующий в РФ ГОСТ 2.709-89 предписывает обозначение цепей фазных проводников трёхфазного переменного тока: L1, L2, L3, и при этом допускает обозначения A, B, C.
  2. С 1975 года Национальный Электрический Кодекс (США) не регламентируют цветовое обозначение фазных проводов. Приведённые в таблице цвета являются общепринятыми в эксплуатации.
  3. Согласно ПУЭ при переменном трёхфазном токе: шины фазы А обозначают жёлтым цветом, фазы В — зелёным, фазы С — красным цветами (по алфавитному порядку начальных букв в названии цветов: Ж, З, К).
  4. Согласно ГОСТ Р 50462-2009: Базовые принципы и принципы безопасности для интерфейса «человек-машина», выполнение и идентификация. Идентификация проводников посредством цветов и буквенно-цифровых обозначений.

Ссылки

Четырехпроводная система — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Четырехпроводная система

Cтраница 1

Четырехпроводная система широко используется для электроснабжения смешанных осветительно-силовых нагрузок. Осветительные нагрузки включаются на фазное напряжение, а силовые нагрузки ( электродвигатели) — на линейное.  [1]

Четырехпроводная система используется для питания несимметричных нагрузок, так как при симметричной нагрузке, как было показано, нулевой провод не нужен.  [2]

Четырехпроводная система применяется для питания электрических лампочек, бытовых приборов и отдельных разнохарактерных объектов.  [3]

Четырехпроводная система получается при замене трех обратных проводов несвязанной трехфазной системы ( рис. 14 — 3) одним нейтральным ( нулевым) проводом. Один конец нулевого провода присоединен к нейтрали генератора О, другой конец — к нейтрали ( нулевой точке) О приемников ( нагрузки), также соединенных звездой.  [4]

Четырехпроводная система применяется в электрических сетях с напряжением 380 / 220 В при электроснабжении от общего источника силовой ( электродвигатели) и осветительной ( электролампы) нагрузки.  [5]

Четырехпроводная система широко используется для электроснабжения смешанных осветительно-силовых нагрузок.  [6]

Четырехпроводная система получается при замене трех обратных проводов несвязанной трехфазной системы ( рис. 12 — 3) одним нейтральным проводом.  [8]

Четырехпроводная система получается после замены трех обратных проводов несвязанной трехфазной системы ( рис. 12.3) одним общим нейтральным проводом.  [10]

Четырехпроводные системы, соединенные звездой, работают на напряжении 120 / 208 в и как варианты — на напряжении 115 / 199 и 125 / 216 в, хотя в настоящее время считают использование более высоких вторичных напряжений более выгодным. Одним из преимуществ системы с соединением звездой является легкость, с которой осветительная и силовая нагрузки могут быть объединены и уравновешены на фазах с большей эффективностью в использовании мощности трансформатора и вторичного провода.  [12]

Четырехпроводная система широко используется для электроснабжения смешанных осветительно-силовых нагрузок. Осветительные нагрузки включают на фазное напряжение, а силовые нагрузки ( электродвигатели) — на линейное. Для каждой из фаз трехфазной системы справедливы законы цепи однофазного переменного тока.  [13]

Обычно четырехпроводная система, соединенная треугольником, на 120 / 240 в обслуживает осветительную сеть на 120 в. Для нагрузок, где величина трехфазной энергии незначительна, выгодно применять соединение открытым треугольником.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Система тяги постоянного тока повышенного напряжения

Рост электрических нагрузок в системе тягового электроснабжения, вызванный увеличением объемов выполняемой работы, вывел системы тягового электроснабжения постоянного тока на предельные режимы работы, не удовлетворив при этом необходимых размеров движения. В связи с этим стали интенсивно исследоваться альтернативные системы тяги, помимо систем с уровнем напряжения в контактной сети от 6 до 24 кВ. Эти системы  требуют применения принципиально нового электроподвижного состава, имеющего на борту управляемый преобразователь, осуществляющего понижение напряжения контактной сети до уровня 1500 В.
Другим решением является трехпроводная система Т.П. Третьяка. Сущность ее заключается в том, что уровень напряжения в контактной сети постоянного тока сохраняется прежним, что позволяет эксплуатировать прежний электроподвижной состав, но значительная часть электроэнергии подается к нему повышенным напряжением постоянного тока 6 кВ при помощи дополнительного провода, подвешенного с полевой стороны. Преобразование энергии постоянного тока повышенного напряжения в энергию постоянного тока 3 кВ осуществляется преобразователями, размещенными вдоль электрической железнодорожного полотна. Схема такой системы приведена на рис. 1.
 
Рис. 1. Система тягового электроснабжения Т.П. Третьяка.  ТТ-тяговые трансформаторы;. И-инвертор;  ЭПС- электроподвижной состав; НВ- нейтральная вставка, разграничивающая контактную сеть на отдельные секции
В настоящее время перспективным считается тяговый привод на асинхронных электродвигателях, преимущества которых подтверждены опытом эксплуатации на железных дорогах Европы. Этому способствуют успехи в создании запираемых тиристоров (GTO и IGCT) и биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) на рабочее напряжение 6 кВ, используемых компаниями Siemens, Adtranz и другими. 
Система электрической тяги постоянного тока 15 кВ была предложена в США порядка четыре десятков лет назад. В Италии разработаны системы тяги постоянного тока 12 кВ,  выполнено сравнение систем тяги постоянного тока 12 кВ и переменного 25 кВ, 50 Гц в целом по капитальным затратам и доказано, что для системы постоянного тока они меньше.

Рис. 2. Возможная принципиальная схема электроподвижного состава постоянного тока повышенного напряжения (электровоз с импульсным управлением тягового двигателя)

         Сущность системы заключается в том, что к двигателю энергия при помощи тиристоров подается не непрерывно, а порциями (импульсами). В зависимости от продолжительности импульса и их частоты среднее напряжение на двигателе будет изменяться. Такое регулирование осуществляется при помощи тиристора, управляемого специальной схемой (рис. 2).
На основе импульсных преобразователей может быть построено устройство, называемое инвертором, которое на выходе может выдавать как постоянный (выпрямленный) ток, так и переменный с регулируемой частотой. Последнее обстоятельство позволяет применить в качестве тяговых очень надежные и простые в эксплуатации асинхронные двигатели.
Схема, приведенная на рис. 29 работает следующим образом. В открытом состоянии тиристора Т сетевой ток замыкается через дроссель Lg; в закрытом состоянии тиристора ток замыкается через диод D и элементы инвертора. На конденсаторе Св поддерживается постоянное напряжение с переменной составляющей, зависящей от емкости конденсатора. В случае пробоя тиристора аварийный ток замыкается через дроссель Lg. Скорость нарастания тока ограничена индуктивностью дросселя, что создает благоприятные условия для отключения цепи защитным аппаратом (выключателем). Диод D при достаточном запасе по напряжению предохраняет инвертор от попадания на него высокого потенциала. Приведенная схема обеспечивает эффект гальванической развязки звеньев высокого и пониженного напряжения.
Система электрической тяги постоянного тока повышенного напряжения снимает традиционные для системы переменного тока проблемы: пониженный коэффициент мощности, асимметрию первичного сетевого напряжения и присутствие высших гармоник.

Переход с двухпроводной системы электропроводки на трехпроводную

Если ваш дом советской постройки, и вы затеяли сделать ремонт в своей квартире, то с вопросом перехода с двухпроводной системы электропроводки на трехпроводную вы столкнетесь обязательно.

В зависимости от системы заземления, которая установлена в вашем доме, количество проводников, приходящих к вам в квартиру, может быть разным.

  1. Система заземления TN-C — такая система устанавливалась в домах старого жилого фонда и в ней применялись функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника, которые совмещались в одном кабеле. Если система работаем в нормальном состоянии, то никакой опасности в ней нет, хотя она и считается устаревшей. Другой вопрос, если системе приходится работать в аварийном режиме, например, если износилась или нарушилась изоляция проводника. При наступлении такой ситуации самым оптимальным будет перейти на новую систему заземления TN-C-S.
  2. Система заземления TN-C-S — современная и более безопасная система заземления, созданная, как раз для жителей домов старого жилого фонда. Принцип работы этой системы сводится к PEN проводнику, который в заранее выбранном месте разделяется на проводники PE и N. При таком варианте, если вдруг, например, перетрется изоляция и корпус вашего холодильника окажется под напряжением, а  вы прикоснетесь к нему рукой, то ток потечет не по вашему телу, а по проводнику PE. Разделение проводника PEN лучше делать в ГРЩ (ВРУ) дома. Однако, стоит отметить, что такой способ разделения довольно затратный (в денежном эквиваленте) и требует дополнительных согласований с владельцем дома (ТСЖ, ЖСК, управляющая компания).

Есть еще один способ разделения проводника, который является не дорогостоящим и доступным — это разделение в этажном щитке.

Но, чтобы его осуществить, важно неукоснительно соблюсти два правила:

  • площадь сечения PEN проводника должна быть 10 мм2 и более по меди и 16 мм2 по алюминию на отрезке линии от места разделения до источника питания.
  • прежде чем производить какие-либо действия, их обязательно надо согласовать с владельцем электросетей вашего дома.

Процесс расщепления проводника

В самом щитке нужно предусмотреть две шины PE и N, затем понадобится завести PEN проводник на шину PE, от которой ставится перемычка на шину N. Далее, к шине PE подсоединить проводник повторного заземления. 

 

Трёхфазная система электроснабжения. Чем трехфазное напряжение отличается от однофазного

Итак, почему в некоторые электрощитки приходит напряжение 380 В, а в некоторые – 220? Почему у одних потребителей напряжение трёхфазное, а у других – однофазное? Было время, я задавался этими вопросами и искал на них ответы. Сейчас расскажу популярно, без формул и диаграмм, которыми изобилуют учебники.

Другими словами. Если к потребителю подходит одна фаза, то потребитель называется однофазным, и напряжение его питания будет 220 В (фазное). Если говорят о трехфазном напряжении, то всегда идёт речь о напряжении 380 В (линейное). Какая разница? Далее – подробнее.

Чем три фазы отличаются от одной?

В обоих видах питания присутствует рабочий нулевой проводник (НОЛЬ). Про защитное заземление я , это обширная тема. По отношению к нулю на всех трёх фазах – напряжение 220 Вольт. А вот по отношению этих трёх фаз друг к другу – на них 380 Вольт.

Напряжения в трёхфазной системе

Так получается, потому что напряжения (при активной нагрузке, и ток) на трёх фазных проводах отличаются на треть цикла, т.е. на 120°.

Подробнее можно ознакомиться в учебнике электротехники – про напряжение и ток в трехфазной сети, а также увидеть векторные диаграммы.

Получается, что если у нас есть трехфазное напряжение, то у нас есть три фазных напряжения по 220 В. И однофазных потребителей (а таких – почти 100% в наших жилищах) можно подключать к любой фазе и нулю. Только делать это надо так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.

Кроме того, чрезмерно нагруженной фазе будет тяжело и обидно, что другие “отдыхают”)

Преимущества и недостатки

Обе системы питания имеют свои плюсы и минусы, которые меняются местами или становятся несущественными при переходе мощности через порог 10 кВт. Попробую перечислить.

Однофазная сеть 220 В, плюсы

  • Простота
  • Дешевизна
  • Ниже опасное напряжение

Однофазная сеть 220 В, минусы

  • Ограниченная мощность потребителя

Трехфазная сеть 380 В, плюсы

  • Мощность ограничена только сечением проводов
  • Экономия при трехфазном потреблении
  • Питание промышленного оборудования
  • Возможность переключения однофазной нагрузки на “хорошую” фазу при ухудшении качества или пропадании питания

Трехфазная сеть 380 В, минусы

  • Дороже оборудование
  • Более опасное напряжение
  • Ограничивается максимальная мощность однофазных нагрузок

Когда 380, а когда 220?

Так почему же в квартирах у нас напряжение 220 В, а не 380? Дело в том, что к потребителям мощностью менее 10 кВт, как правило, подключают одну фазу. А это значит, что в дом вводится одна фаза и нейтральный (нулевой) проводник. В 99% квартир и домов именно так и происходит.

Однофазный электрощиток в доме. Правый автомат – вводной, далее – по комнатам. Кто найдёт ошибки на фото? Хотя, этот щиток – одна сплошная ошибка…

Однако, если планируется потреблять мощность более 10 кВт, то лучше – трехфазный ввод. А если имеется оборудование с трехфазным питанием (содержащее ), то я категорически рекомендую заводить в дом трехфазный ввод с линейным напряжением 380 В. Это позволит сэкономить на сечении проводов, на безопасности, и на электроэнергии.

Не смотря на то, что есть способы включения трехфазной нагрузки в однофазную сеть, такие переделки резко снижают КПД двигателей, и иногда при прочих равных условиях можно за 220 В заплатить в 2 раза больше, чем за 380.

Однофазное напряжение применяется в частном секторе, где потребляемая мощность, как правило, не превышает 10 кВт. При этом на вводе применяют кабель с проводами сечением 4-6 мм². Потребляемый ток ограничивается вводным автоматическим выключателем, номинальный ток защиты которого – не более 40 А.

Про выбор защитного автомата я уже . А про выбор сечения провода – . Там же – жаркие обсуждения вопросов.

Но если мощность потребителя – 15 кВт и выше, то тут обязательно нужно использовать трехфазное питание. Даже, если в данном здании нет трехфазных потребителей, например, электродвигателей. В таком случае мощность разделяется по фазам, и на электрооборудование (вводной кабель, коммутация) ложится не такая нагрузка, как если бы ту же мощность брали от одной фазы.

Например, 15 кВт – это для одной фазы около 70А, нужен медный провод сечением не менее 10 мм². Стоить кабель с такими жилами будет существенно. А автоматов на одну фазу (однополюсных) на ток больше 63 А на ДИН-рейку я не встречал.

Поэтому в офисах, магазинах, и тем более на предприятиях применяют только трёхфазное питание. И, соответственно, трёхфазные счетчики, которые бывают прямого включения и трансформаторного включения (с трансформаторами тока).

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру ?

Подписывайся, и читай статью дальше:

И на вводе (перед счетчиком) стоят примерно такие “ящички”:

Трехфазный ввод. Вводной автомат перед счетчиком.

Существенный минус трехфазного ввод а (отмечал его выше) – ограничение по мощности однофазных нагрузок. Например, выделенная мощность трехфазного напряжения – 15 кВт. Это значит, что по каждой фазе – максимум 5 кВт. А это значит, что максимальный ток по каждой фазе – не более 22 А (практически – 25). И надо крутиться, распределяя нагрузку.

Надеюсь, теперь понятно, что такое трехфазное напряжение 380 В и однофазное напряжение 220 В?

Схемы Звезда и Треугольник в трехфазной сети

Существуют различные вариации включения нагрузки с рабочим напряжением 220 и 380 Вольт в трехфазную сеть. Эти схемы называются “Звезда” и “Треугольник”.

Когда нагрузка рассчитана на напряжение 220В, то она включается в трехфазную сеть по схеме “Звезда” , то есть к фазному напряжению. При этом все группы нагрузки распределяются так, чтобы мощности по фазам были примерно одинаковы. Нули всех групп соединены вместе и подключены к нейтральному проводу трехфазного ввода.

В “Звезду” подключены все наши квартиры и дома с однофазным вводом, другой пример – подключение ТЭНов в мощных и .

Когда нагрузка на напряжение 380В, то она включается по схеме “Треугольник”, то есть к линейному напряжению. Такое распределение по фазам наиболее типично для электродвигателей и другой нагрузки, где все три части нагрузки принадлежат к единому устройству.

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.

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.

Схема упрощённая, ступеней может быть несколько, напряжения и мощности могут быть другие, но суть от этого не меняется. Только конечное напряжение потребителей одно – 380 В.

Фото

Напоследок – ещё несколько фото с комментариями.

Электрощит с трехфазным вводом, но все потребители – однофазные.

Друзья, на сегодня всё, всем удачи!

Жду отзывов и вопросов в комментариях!

У новичков в мире электрики и домовладельцев иногда возникает вопрос: что такое в бытовой электропроводке. Связано это с необходимостью починить какой-либо электроприбор.

В возникшей ситуации наиболее приоритетной задачей мастера должно стать соблюдение правил техники безопасности, а не проявление прикладных навыков и умений. Знание элементарных законов функционирования тока и процессов, проходящих внутри бытовых электроприборов не только поможет справиться с большинством неисправностей, возникающих в них, но и сделает этот процесс наиболее безопасным.

Конструкторы и инженеры делают все возможное, чтобы предотвратить несчастный случай при работе с электричеством в быту. Задача потребителя сводится к соблюдению предписанных норм.

  • однофазный ток;
  • двухфазный ток;
  • трехфазный ток.

Однофазный ток.

Переменный ток, который получают при помощи вращения в магнитном потоке проводника или системы проводников, соединенных в одну катушку, называется однофазным переменным током .

Как правило, для передачи однофазного тока используют 2 провода. Называются они фазным и нулевым соответственно. Напряжение между этими проводами составляет 220 В.

Однофазное электропитание . Однофазный ток можно подвести к потребителю двумя различными способами: 2-проводным и 3-проводным. При первом (двухпроводном), для подведения однофазного тока используют два провода. По одному протекает фазный ток, другой предназначен для нулевого провода. Таким образом электропитание подведено почти во все, построенные в бывшем СССР, дома. При втором способе для подведения однофазного тока — добавляют ещё один провод. Называется такой провод заземлением (РЕ). Он предназначен для предотвращения поражения человека электрическим током, а так же для отвода токов утечки и предотвращения приборов от поломки.

Двухфазный ток.

Двухфазным электрическим током называется совокупность двух однофазных токов, сдвинутых по фазе относительно друг друга на угол Pi2 или на 90 °.

Наглядный пример образования двухфазного тока . Возьмем две катушки индуктивности и расположим их в пространстве таким образом, чтобы их оси были взаимно перпендикулярны, после чего запитаем систему катушек двухфазным током , как результат получим в системе два магнитных потока. Вектор результирующего магнитного поля будет вращаться с постоянной угловой скоростью, как следствие, возникает вращающееся магнитное поле. Ротор с обмотками, изготовленными в виде короткозамкнутого «беличьего колеса» или представляющий собой металлический цилиндр на валу, будет вращаться, приводя в движение механизмы.

Передают двухфазные токи при помощи двух проводов: двумя фазными и двумя нулевыми.

Трехфазный ток.

Трехфазной системой электрических цепей называется система, которая состоит из трех цепей, в которых действуют переменные, ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1/3 периода(φ=2π/3). Каждую отдельную цепь такой системы коротко называют ее фазой, а систему трех сдвинутых по фазе переменных токов в таких цепях называют просто трехфазным током. Трехфазный ток легко передаётся на дальние расстояния. Любая пара фазных проводов имеет напряжение 380 В. Пара — фазный провод и нуль — имеет напряжение 220 В.

Распределение трёхфазного тока по жилым домам выполняется двумя способами: 4-проводным и 5-проводным. Четырёхпроводное подключение выполняется тремя фазными и одним нулевым проводом. После распределительного щита для питания розеток и выключателей используют два провода — одну из фаз и нуль. Напряжение между этими проводами будет составлять 220В.

Пятипроводное подключение трехфазного тока — в схему добавляется защитный, заземляющий провод (РЕ). В трёхфазной сети фазы должны нагружаться максимально равномерно, в противном случае может произойти перекос фаз. От того, какая электропроводка используется в доме, зависит какое электрооборудование можно в неё включать. К примеру, заземление обязательно, если в сеть включаются приборы с большой мощностью — холодильники, печи, обогреватели, электронные бытовые приборы — компьютеры, телевизоры, устройства, связанные с водой — джакузи, душевые кабины (вода проводник тока). Трехфазный ток необходим для электропитания двигателей (актуальных для частного дома).

Устройство бытовой электропроводки.

Вначале электроэнергия вырабатывается на электростанции. Затем через промышленную электросеть она попадает на трансформаторную подстанцию, где напряжение преобразуется в 380 вольт. Соединение вторичных обмоток понижающего трансформатора выполнено по схеме «звезда»: три контакта подключены к общей точке «0», а три оставшихся присоединены к клеммам «A», «B» и «C» соответственно. Для наглядности приводится картинка.

Объединенные контакты «0» подсоединяются к заземлительному контуру подстанции. Также здесь ноль расщепляется на:

  • Рабочий ноль (на картинке изображен синим)
  • PE-проводник, выполняющий защитную функцию (линия желто-зеленого цвета)

Нули и фазы тока с выхода понижающего трансформатора подводятся к распределительному щитку жилого дома. Полученная трехфазная система разводится по щиткам в подъездах. В конечном итоге, в квартиру попадает фазовое напряжение 220 В и проводник PE, выполняющий защитную функцию.

Итак, что же такое и ноль ? Нулем называют проводник тока, присоединенный к заземлительному контуру понижающего трансформатора и служащий для создания нагрузки от фазы тока, подсоединенной к противоположному концу обмотки трансформатора. Кроме того, существует так называемый «защитный ноль» — это PE-контакт, описанный ранее. Он служит для отвода токов при возникновении технической неисправности в цепи.

Этот метод подключения жилых домов к городской электросети отработан десятилетиями, но все же он не идеален. Иногда в вышеописанной системе появляются неисправности. Чаще всего, они связаны с низким качеством соединения на определенном участке цепи или полным обрывом электрического провода.

Что происходит в нуле и фазе при обрыве провода.

Обрыв электрического провода часто обусловлен элементарной рассеянностью мастера — забыть присоединить к определенному прибору в доме фазу тока или ноль — проще простого. Кроме того, нередки случаи отгорания нуля на подъездном щитке в связи с высокой нагрузкой на систему.

В случае обрыва соединения любого электроприбора в доме со щитком, этот прибор перестает работать — ведь цепь не замкнута. При этом не имеет значения, какой именно провод разорван — ноль или .

Аналогичная ситуация происходит, когда разрыв наблюдается между распределительным щитком многоквартирного дома и щитом конкретного подъезда — все квартиры, подключенные к щиту подъезда , окажутся обесточены.

Вышеописанные ситуации не вызывают серьезных сложностей и не представляют опасности. Они связаны с обрывом лишь одного проводника и не несут в себе угрозы безопасности электроприборов или людей, находящихся в квартире.

Самая опасная ситуация — исчезновение соединения между заземлительным контуром подстанции и средней точкой, к которой подключена нагрузка внутридомового электрощита.

В этом случае электрический ток пойдет по контурам AB, BC, CA, а общее напряжение на этих контурах — 380 В. В связи с этим возникнет очень неприятная и опасная ситуация — на одном электрощитке может вовсе не быть напряжения, так как хозяин квартиры посчитал нужным отключить электроприборы, а на другом возникнет высокое напряжение близкое к 380 вольтам. Это вызовет выход из строя большинства электроприборов, ведь номинальное напряжение работы для них — 240 вольт.

Конечно, такие ситуации можно предотвратить — существуют достаточно дорогостоящие решения для защиты от скачков напряжения. Некоторые производитель встраивают их в свои приборы.

Как определить ноль и фазу собственными силами.

Для определения нуля и фазы тока существуют специальные отвертки-тестеры.

Она работает по принципу прохождения тока низкого напряжения через тело человека, использующего ее. Отвертка состоит из следующих частей:

  • Наконечник для подключения к фазовому потенциалу розетки;
  • Резистор, снижающий амплитуду электротока до безопасных пределов;
  • Светодиод, загорающийся при наличии потенциала фазы тока в цепи;
  • Плоский контакт для создания цепи сквозь тело оператора.

Принцип работы с отверткой-тестером показан на картинке ниже.

Кроме тестовых отверток, существуют и другие способы определить, к какому контакту розетки подключена , а к какому — ноль. Некоторые электрики предпочитают пользоваться более точным тестером, используя его в режиме вольтметра.

Показания стрелки вольтметра означают:

1. Наличие напряжения 220 В между фазой и нулем

2. Отсутствие напряжения между землей и нулем

3. Отсутствие напряжения между фазой и нулем

Вообще-то, в последнем случае стрелка должна показывать 220 В, но в данном конкретном случае центральный контакт розетки не подключен к потенциалу земли.

  • » win2 return false >Печать
  • E-mail
Подробности Категория: Электротехника

Трехфазная система переменного тока

Электростанции вырабатывают трехфазный переменный ток . Генератор трехфазного тока представляет собой как бы три объединенных вместе генератора переменного тока, работающих так, чтобы сила тока (и напряжение) изменялась у них не одновременно, а с отставанием на 1/3 периода. Это осуществляется за счет смещения катушек генераторов на 120° одна относительно другой (рис. справа).


Каждая часть обмотки генератора называется
фазой . Поэтому генераторы, которые имеют обмотку, состоящую из трех частей, называют трехфазными .

Следует отметить, что термин «фаза » в электротехнике имеет два значения: 1) как величина, которая совместно с амплитудой определяет состояние колебательного процесса в данный момент времени; 2) в смысле наименования части электрической цепи переменного тока (например, часть обмотки электрической машины).

Некоторое наглядное представление о возникновении трехфазного тока дает установка, изображенная на рис. слева.
Три катушки от школьного разборного трансформатора с сердечниками размещаются по окружности под углом 120° по отношению друг к другу. Каждая катушка соединена с демонстрационным гальванометром . В центре окружности на оси укрепляется прямой магнит. Если вращать магнит, то в каждой из трех цепей «катушка — гальванометр» возникает переменный ток. При медленном вращении магнита можно заметить, что наибольшее и наименьшее значения токов и их направления будут в каждый момент во всех трех цепях различными.

Таким образом, трехфазный ток представляет совместное действие трех переменных токов одинаковой частоты, но сдвинутых по фазе на 1/3 периода относительно друг друга.
Каждая обмотка генератора может соединяться со своим потребителем, образуя несвязанную трехфазную систему. Выигрыша от такого соединения нет никакого по отношению к трем отдельным генераторам переменного тока, так как передача электрической энергии осуществляется с помощью шести проводов (рис. справа).


На практике получили два других способа соединения обмоток трехфазного генератора. Первый способ соединения получил название звезды (рис. слева, а), а второй — треугольника (рис. б).

При соединении звездой концы (или начала) всех трех фаз соединяются в один общий узел, а от начал (или концов) идут провода к потребителям. Эти провода называются линейными проводами . Общую точку, в которой соединяются концы фаз генератора (или потребителя), называют нулевой точкой , или нейтралью . Провод, соединяющий нулевые точки генератора и потребителя, называют нулевым проводом . Нулевой провод применяется в том случае, если в сети создается неравномерная нагрузка на фазы. Он позволяет уравнять напряжения в фазах потребителя.


Нулевой провод , как правило, применяется в осветительных сетях. Даже при наличии одинакового количества ламп равной мощности во всех трех фазах равномерная нагрузка не сохраняется, так как лампы могут включаться, выключаться не одновременно во всех фазах, могут перегорать, и тогда равномерность нагрузки фаз будет нарушена. Поэтому для осветительной сети применяется соединение в звезду, которая имеет четыре провода (рис. справа) вместо шести при несвязанной трехфазной системе.

При соединении в звезду различают два вида напряжения: фазное и линейное . Сф-л/2 + 2-со5б0° = л/3 -Ц,

На практике широкое распространение получили трехфазные цепи с нейтральными проводами при напряжениях U Л = 380 В; U Ф = 220 В.

Поскольку в нулевом проводе при симметричной нагрузке сила тока равна нулю, то ток в линейном проводе равен току в фазе.
При неравномерной нагрузке фаз по нулевому проводу проходит уравнительный ток относительно малой величины. Поэтому сечение этого провода должно быть значительно меньше, чем у линейного провода. В этом можно убедиться, если включить четыре амперметра в линейные и нулевой провода. В качестве нагрузки удобно использовать обычные электрические лампочки (рис. справа).

При одинаковой нагрузке в фазах ток в нулевом проводе равен нулю и надобность в этом проводе отпадает (например, равномерную нагрузку создают электродвигатели). В этом случае производят соединение в «треугольник», которое представляет собой последовательное соединение друг с другом начал и концов катушек генератора. Нулевой провод в этом случае отсутствует.
При соединении обмоток генератора и потребителей «треугольником » фазные и линейные напряжения равны между собой,
т.е. U Л = U Ф , а линейный ток в √3 раз больше фазного тока I Л = √3 . I Ф

Соединение треугольником применяется как при осветительной, так и при силовой нагрузке. Например, в школьной мастерской станки можно включать в звезду или треугольник. Выбор того или иного способа соединения определяется величиной напряжения сети и номинальным напряжением приемников электрической энергии.
Принципиально можно соединять треугольником и фазы генератора, но обычно этого не делают. Дело в том, что для создания заданного линейного напряжения каждая фаза генератора при соединении треугольником должна быть рассчитана на напряжение, в раз большее, чем в случае соединения звездой. Более высокое напряжение в фазе генератора требует увеличения числа витков и усиленной изоляции для обмоточного провода, что увеличивает размеры и стоимость машин. Поэтому фазы трехфазных генераторов почти всегда соединяют звездой. Двигатели же иногда в момент пуска включают звездой, а затем переключают на треугольник.

Трёхфазное напряжение – это система электрического питания, где используются три фазные линии, со сдвигом по фазе 120 градусов. Это обеспечивает равномерные условия для многих приложений, повышается эффективность.

Возникновение концепции трёхфазного напряжения

Отцом трёхфазного напряжения считают Доливо-Добровольского в России и Николу Теслу – в остальном мире. События, относящиеся к эпохе возникновения предмета спора, происходили в 80-е годы XIX века. Никола Тесла продемонстрировал первый двухфазный двигатель, работая на компанию, где налаживал электрические установки разнообразного назначения. Заинтересованность явлением электризации шерсти домашнего кота привела учёного к великим открытиям. Прогуливаясь в парке с приятелем, Никола Тесла осознал, что сумеет реализовать на практике теорию Араго о вращающемся магнитном поле, причём понадобятся:

  1. Две фазы.
  2. Сдвиг между ними на угол 90 градусов.

Чтобы показать великое значение открытия, заметим, что трансформатор Яблочкова в указанное время не обрел массовой известности, а опыты Фарадея по магнитной индукции благополучно забыли, записав лишь формулу закона. Мир не хотел знать про:

  • переменный ток;
  • фазу;
  • реактивная мощность.

Генераторы (альтернаторы) и динамо спрямляли напряжение при помощи механического коммутатора. Подобным образом прозябала вся скудная на тот момент отрасль электричества. Эдисон лишь начинал изобретать, никто пока толком не знал про . Кстати, в РФ считают, что устройство изобрёл Лодыгин.

Идея Теслы выглядела революционной, неизвестным оставалось, как получить две фазы с заданным межфазным сдвигом. Молодого учёного мало интересовал вопрос. Он читал про обратимость электрических машин и излучал уверенность, что легко построит генератор, соответствующим образом расположив обмотки. По приводу затруднений не возникало. На начало 80-х годов активно использовался пар, демонстрационную модель предполагалось питать от динамо.

Тесла не задавался необходимостью получить определённую частоту. Исследования не проводились, требовалось просто заставить ротор вращаться. Идея реализовалась через токосъёмные кольца. На тот момент коллекторные двигатели постоянного тока снабжались подобными контактами, вывод Теслы неудивителен. Интереснее объяснить выбор количества фаз.

Преимущество трёх фаз

экспериментаторы в голос утверждают о преимуществе трёх фаз перед двумя, но требуется объяснение. Сразу лезут в голову мысли про КПД, вращающий момент и прочее. Но Тесла рисовал в блокнотике сотни конструкций, очевидно, сумел бы расставить полюса, чтобы добиться нужных параметров. Вывод – дело не в конструкции приборов.

Сейчас напряжение 380 В передаётся лишь по трём проводам. Этого нельзя было добиться в первоначальном варианте Николы Теслы. В 1883 году Эдисон массу сил потратил на попытки использовать трёхжильный провод. Очевидно, слышал о демонстрации, устроенной Николой Теслой, и понял опасность ситуации. В цивилизованном мире основную прибыль получает владелец патента, зачем известному изобретателю вытаскивать на свет способного инженера?

Логика Эдисона проста: пользователи увидят, что трёхжильные кабели более дешёвые, нежели четырёхжильные, и откажутся от использования новинок Николы Теслы. Несложно догадаться, что хитроумный план изобретателя цоколя для лампочек накала провалился. И с треском. А виной стал… Доливо-Добровольский. Система Николы Теслы для создания двух фаз требовала наличия четырёх проводов. Одновременно Доливо-Добровольский предлагал передать больше энергии посредством трёх.

Дело здесь в симметрии. Линейные напряжения 380 В в каждый момент оставляют альтернативу для выбора. К примеру, ток с первой фазы способен утечь на вторую или третью. В зависимости от присутствия подходящего потенциала. В результате получается баланс. Если объединить две фазы системы Николы Тесла, получится винегрет. Как следствие, нейтраль в системе Доливо-Добровольского допустимо убрать, если нагрузка симметричная — как часто происходит на практике.

В результате между проводами получается больший вольтаж, что снижает по каждому проходящий ток при прежней мощности. Причём удаётся порой использовать лишь три линии, сказанное касается большинства предприятий. Очевидны выгоды и при создании местных подстанций: нейтраль вторичной обмотки заземляется тут же, не нужно тянуть лишний провод от гидроэлектростанции. Указанные причины стали преимуществами сетей трёхфазного напряжения, сегодня доминирующие. Провода Теслы легко модернизируются на три фазы.

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.

Почему постоянный ток безопаснее

Прожжённые электрики говорят, что удар током 220 В не слишком опасен, главное – не попасть под линейное трёхфазное напряжение. Оно выше примерно в корень из трёх раз (в пределах 1,7). Линейным называется напряжение между двумя фазами. За счёт сдвига между ними в 120 градусов получается указанный любопытный эффект. Невежды спрашивают, какая разница при сдвиге 90 градусов. Ответ дан вначале – три фазы образуют симметричную систему. Со сдвигом 90 понадобилось бы четыре.

В результате каждым линейным напряжением питают по полюсу, что существенно упрощает их размножение, когда требуется достичь большой мощности. К примеру, в тяговых двигателях пароходов, где требуется чрезвычайно плавно изменять усилие и приходится применять вращения вала. Случается, трёх и даже шести полюсов оказывается мало. Лишь коллекторному двигателю пылесоса достаточно двух.

Итак, между фазами имеется 308 В. Безопасным выглядит, если повысить частоту линии передач до 700 Гц. Тесла установил, что с указанного значения ярко проявляется скин-эффект, ток не проникает глубоко в тело. Следовательно, не наносит существенных повреждений человеку. Учёный демонстрировал языки молний на теле при гораздо больших напряжениях и говорил, что это полезно для здоровья, здорово очищает кожу.

Частота 700 Гц (или выше) не пущена в обиход — при этом существенно увеличивались потери трансформаторов. На момент принятия решения о номиналах первой ГЭС переменного тока не существовало наработок по изготовлению электротехнических материалов. Подробнее предлагаем прочитать в теме . Нет надобности дублировать информацию. По причине отсутствия нужных материалов потери на перемагничивание сильно росли с увеличением частоты. Сегодня подобное не вызывает затруднений на уровне технологии.

Встаёт сложность – экранирование. В годы первых попыток передачи энергии не знали об излучении. Радио делало первые шаги в 90-х годах XIX века. В действительности рост частоты сопровождается резким повышением выброса энергии в пространство. И провода требовалось экранировать, это дорого, требует наличия мощных диэлектриков. Не факт, что современные сети сумели бы решить задачу.

Тесла предлагал передавать энергию через эфир. Для чего построил башню Ворденклиф. Но… промышленники оказались заинтересованы в продаже меди на изготовление проводов и на этом основании отказали учёному в финансировании. Но главное — грядёт время, когда трёхфазное напряжение уйдёт в небытие или будет получаться из преобразователей, и сам Тесла даст ответ, как это сделать.

Точнее, ответ дадут многочисленные патенты и идеи изобретателя. Недаром записи были немедленно изъяты после смерти учёного и тщательно засекречены. Рекомендуем взяться за изучение . Пора мечтать, что машины станут ездить на растительном масле, не загрязняя окружающую среду отвратительным дымом и гарью. Обратите внимание, что все секреты лежат на поверхности и ждут желающего их раскрыть. Возможно, кто-то из читателей сумеет сделать это первым?

В настоящее время во всем мире получила наибольшее распространение трехфазная система переменного тока .

Трехфазной системой электрических цепей называют систему, состоящую из трех цепей, в которых действуют переменные, ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1/3 периода(φ =2π /3). Каждую отдельную цепь такой системы коротко называют ее фазой, а систему трех сдвинутых по фазе переменных токов в таких цепях называют просто трехфазным током .

Почти все генераторы, установленные на наших электростанциях, являются генераторами трехфазного тока . По существу, каждый такой генератор представляет собой соединение в одной электрической машине трех генераторов переменного тока, сконструированных таким образом, что индуцированные в них сдвинуты друг относительно друга на одну треть периода, как это показано на рис. 1.

Рис. 1. Графики зависимости от времени ЭДС, индуцированных в обмотках якоря генератора трехфазного тока

Как осуществляется подобный генератор легко понять из схемы на рис. 2.

Рис. 2. Три пары независимых проводов, присоединенных к трем якорям генератора трехфазного тока, питают осветительную сеть

Здесь имеются три самостоятельных якоря, расположенных на статоре электрической машины и смещенных на 1/3 окружности (120 о). В центре электрической машины вращается общий для всех якорей индуктор, изображенный на схеме в виде .

В каждой катушке одной и той же частоты, но моменты прохождения этих ЭДС через нуль (или через максимум) в каждой из катушек окажутся сдвинутыми на 1/3 периода друг относительно друга, ибо индуктор проходит мимо каждой катушки на 1/3 периода позже, чем мимо предыдущей.

Каждая обмотка трехфазного генератора является самостоятельным генератором тока и источником электрической энергии. Присоединив провода к концам каждой из них, как это показано на рис. 2, мы получили бы три независимые цепи, каждая из которых могла бы питать те или иные электроприемники, например .

В этом случае для передачи всей энергии, которую поглощают , требовалось бы шесть проводов. Можно однако, так соединить между собой обмотки генератора трехфазного тока, чтобы обойтись четырьмя и даже тремя проводами, т. е. значительно сэкономить проводку.

Первый из этих способов, называется соединением звездой (рис. 3).

Рис. 3. Четырехпроводная система проводки при соединении трехфазного генератора звездой. Нагрузки (группы электрических ламп I, II, III) питаются фазными напряжениями.

Будем называть зажимы обмоток 1, 2, 3 началами, а зажимы 1″ , 2″ , 3″ — концами соответствующих фаз.

Соединение звезд заключается в том, что мы соединяем концы всех обмоток в одну точку генератора, которая называется нулевой точкой или нейтралью , и соединяем генератор с приемниками электроэнергии четырьмя проводами: тремя так называемыми линейными проводами , идущими от начала обмоток 1, 2, 3, и нулевым или нейтральным проводом , идущим от нулевой точки генератора. Такая система проводки называется четырехпроводной .

Напряжения между нулевой точкой и началом каждой фазы называют фазными напряжениями , а напряжения между началами обмоток, т, е. точками 1 и 2, 2 и 3, 3 и 1, называют линейными . Фазные напряжения обычно обозначают U1 , U2 , U3 , или в общем виде U ф, а линейные напряжения — U12, U23 , U31 , или в общем виде U л.

Между амплитудами или действующими значениями при соединении обмоток генератора звездой существует соотношение U л = √3 U ф ≈ 1,73U ф

Таким образом, например, если фазное напряжение генератора U ф = 220 В, то при соединении обмоток генератора звездой линейное напряжение U л — 380 В.

В случае равномерной нагрузки всех трех фаз генератора, т. е. при приблизительно одинаковых токах в каждой из них, ток в нулевом проводе равен нулю . Поэтому в этом случае можно нулевой провод упразднить и перейти к еще более экономной трехпроводной системе. Все нагрузки включаются при этом между соответствующими парами линейных проводов.

При несимметричной нагрузке ток в нулевом проводе не равен нулю, но, вообще говоря, он слабее, чем ток в линейных проводах. Поэтому нулевой провод может быть тоньше, чем линейные.

При эксплуатации трехфазного переменного тока стремятся сделать нагрузку различных фаз по возможности одинаковой. Поэтому, например, при устройстве осветительной сети большого дома при четырехпроводной системе вводят в каждую квартиру нулевой провод и один из линейных с таким расчетом, чтобы в среднем на каждую фазу приходилась примерно одинаковая нагрузка.

Другой способ соединения обмоток генератора, также допускающий трехпроводную проводку — это соединение треугольником, изображенное на рис. 4.

Рис. 4. Схема соединения обмоток трехфазного генератора треугольником

Здесь конец каждой обмотки соединен с началом следующей, так что они образуют замкнутый треугольник, а линейные провода присоединены к вершинам этого треугольника — точкам 1, 2 и 3. При соединении треугольником линейное напряжение генератора равно его фазному напряжению : U л = U ф.

Таким образом, переключение обмоток генератора со звезды на треугольник приводит к снижению линейного напряжения в √3 ≈ 1,73 раза . Соединение треугольником также допустимо лишь при одинаковой или почти одинаковой нагрузке фаз. Иначе ток в замкнутом контуре обмоток будет слишком силен, что опасно для генератора.

При применении трехфазного тока отдельные приемники (нагрузки), питающиеся от отдельных пар проводов, также могут быть соединены либо звездой, т. е. так, что один конец их присоединен к общей точке, а оставшиеся три свободных конца присоединяются к линейным проводам сети, либо треугольником, т. е. так, что все нагрузки соединяются последовательно и образуют общий контур, к точкам 1, 2, 3 которого присоединяются линейные провода сети.

На рис. 5 показано соединение нагрузок звездой при трехпроводной системе проводки, а на рис. 6 — при четырехпроводной системе проводки (в этом случае общая точка всех нагрузок соединяется с нулевым проводом).

Рис. 7. Соединение нагрузок треугольником при трехпроводной системе проводки

Практически важно иметь в виду следующее. При соединении нагрузок треугольником каждая нагрузка находится под линейным напряжением, а при соединении звездой — под напряжением, в √3 раз меньшим. Для случая четырехпроводной системы это ясно из рис. 6. Но то же имеет место в случае трехпроводной системы (рис. 5).

Между каждой парой линейных напряжений здесь включены последовательно две нагрузки, токи в которых сдвинуты по фазе на 2 π /3. Напряжение на каждой нагрузке равно соответствующему линейному напряжению, деленному на √3 .

Таким образом, при переключении нагрузок со звезды на треугольник напряжения на каждой нагрузке, а следовательно, и ток в ней повышаются в √3 ≈ 1,73 раза. Если, например, линейное напряжение трехпроводной сети равнялось 380 В, то при соединении звездой (рис. 5) напряжение на каждой из нагрузок будет равно 220 В, а при включении треугольником (рис. 7) будет равно 380 В.

При подготовке статьи использовалась информация из учебника физики под редакцией Г. С. Ландсберга.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Типы систем распределения питания переменного тока

Как мы все знаем, электроэнергия почти исключительно генерируется, передается и распределяется в форме переменного тока. Распределительная система обычно начинается с подстанции, где мощность доставляется по сети передачи. В некоторых случаях система распределения может начинаться с самой генерирующей станции, например, когда потребители находятся рядом с генерирующей станцией. Для больших территорий или промышленных зон также можно использовать первичное и вторичное распределение.

Типы систем распределения питания переменного тока

В зависимости от используемых фаз и проводов распределительную систему переменного тока можно классифицировать как
  1. Однофазная 2-проводная система
  2. Однофазная, 3-проводная система
  3. Двухфазная, 3-проводная система
  4. Двухфазная, 4-проводная система
  5. Трехфазная, трехпроводная система
  6. Трехфазная, 4-проводная система

Однофазное, 2-проводное распределение

Эта система может использоваться на очень коротких расстояниях.На следующем рисунке показана однофазная двухпроводная система с заземленным — рис. (A) одним из двух проводов и рис. (б) средняя точка фазной обмотки заземлена.

Однофазная, 3-проводная система

Эта система в принципе идентична 3-проводной системе распределения постоянного тока. Нейтральный провод отводится от вторичной обмотки трансформатора и заземляется. Эта система также называется двухфазной системой распределения электроэнергии . Он обычно используется в Северной Америке для бытового питания.

Двухфазная, 3-проводная система

В этой системе нейтральный провод отводится от места соединения двух фазных обмоток, напряжения которых находятся в квадратуре друг с другом. Напряжение между нулевым проводом и любым из внешних фазных проводов составляет V. В то время как напряжение между внешними фазными проводами составляет √2V. По сравнению с двухфазной 4-проводной системой эта система страдает дисбалансом напряжений из-за несимметричного напряжения в нейтрали.

Двухфазная, 4-проводная система

В этой системе 4 провода отводятся от двух фазных обмоток, напряжения которых находятся в квадратуре друг с другом.Середины обеих фазных обмоток соединены вместе. Если напряжение между двумя проводами одной фазы равно В, то напряжение между двумя проводами разной фазы будет 0,707 В.

Трехфазная, 3-проводная система распределения

Трехфазные системы очень широко используются для распределения питания переменного тока . Три фазы могут быть соединены треугольником или звездой с заземлением нейтрали. Напряжение между двумя фазами или линиями для соединения треугольником равно V, где V — напряжение на фазной обмотке.При соединении звездой напряжение между двумя фазами составляет √3В.

Трехфазная, 4-проводная система распределения

В этой системе используются фазные обмотки, соединенные звездой, а четвертый провод или нейтральный провод отводится от звезды. Если напряжение каждой обмотки равно V, то линейное напряжение (линейное напряжение) равно √3V, а линейное напряжение (фазное напряжение) равно V. Эта распределительная система типа широко используется в Индия и многие другие страны. В этих странах стандартное фазное напряжение составляет 230 вольт, а линейное напряжение √3×230 = 400 вольт.Однофазные бытовые нагрузки, однофазные двигатели, работающие от 230 вольт, и т. Д. Подключаются между любой одной фазой и нейтралью. Трехфазные нагрузки, такие как трехфазные асинхронные двигатели, подключаются ко всем трем фазам и нейтрали.

Классификация по схеме подключения

Распределительную систему можно классифицировать по схеме подключения или топологии следующим образом —
  1. Радиальная система
  2. Кольцевая основная система
  3. Объединенная система
Вы можете узнать об этом больше здесь.

Однофазная трехпроводная вторичная система



ЗАДАЧИ

• Схема соединений для однофазной трехпроводной вторичной системы.

• перечислите преимущества трехпроводной связи.

• опишите, что происходит, когда нейтраль трехпроводной вторичной системы открывается.

• Объясните, почему в трехпроводной системе меньше потерь в меди.

Большинство домов подключено к трехпроводной сети.Поскольку электрические плиты и кондиционеры рассчитаны на трехпроводную работу, любой дом, Для обеспечения этих устройств необходимо иметь трехпроводную связь. В три провода заканчиваются в резиденции на панели центра нагрузки, так что большинство отдельных цепей, проходящих через дом, имеют 115 вольт, поэтому устранение опасностей с помощью цепей 230 В.

Двухобмоточный трансформатор используется в качестве источника для трехпроводной вторичной обмотки. распределение. Одним из важных преимуществ трансформатора является его способность обеспечить трехпроводную схему от низковольтной вторичной обмотки.Ступенька вниз трансформатор с номиналом 2300/230/115 В обычно используется в жилых инсталляции.

Преимущества использования трехпроводной связи в общей раздаче системы включают (1) снижение стоимости основных и вспомогательных питателей, (2) обеспечение 115 В для обычных цепей освещения и 230 В для силовых и моторных нагрузок, и (3) сохранение электрическая энергия за счет уменьшения потерь мощности при передаче.

больной. 1 представляет собой схему типичной трехпроводной системы. Вторичный Катушки соединены последовательно, и каждая катушка рассчитана на 115 вольт. В соединение N между двумя вторичными катушками обычно заземлено. Эта мера предосторожности обеспечивает некоторую защиту человеку, который может случайно войти в контакт с трансформатором с неисправной изоляцией. Линейный провод, проводимый от это соединение с несколькими нагрузками известно как нейтральное или идентифицированное дирижер.Нейтральный провод обычно пропускает меньше тока, чем провода L1 и L2, за исключением случаев, когда нагрузка находится только на одной стороне, то есть от L1 до N или L2. до N. Нагрузка двигателя 230 В не влияет на ток, протекающий в нейтральный провод. Нейтраль проходит через систему как сплошной провод. (без предохранителей и переключений). Если нейтраль размыкается, а нагрузки в 115 вольт цепи сильно разбалансированы, тогда эти 115-вольтовые цепи будут подвергаться примерно до 230 вольт. Нейтраль предназначена не только для несимметричный ток в двух 115-вольтовых цепях, но также и во всей нагрузке с одной стороны, вся нагрузка с другой стороны должна быть полностью отключена.Последняя ситуация может возникнуть, если внезапно сработает предохранитель или автоматический выключатель. любая линия. На рисунке 1 показано распределение тока для указанных нагрузок.

ОТКРЫТО НЕЙТРАЛЬНО

В качестве примера, чтобы показать, что происходит, когда нейтраль трехпроводной системы открывается, предположим, что осветительная нагрузка на рисунке 1 является чисто резистивной нагрузка.


ил. 1: Принципиальная схема трехпроводной системы с питанием от однофазный трансформатор

Таким образом, группа из четырех ламп имеет сопротивление: E / I = 115/25 или 4.6 Ом, а группа из двух ламп имеет сопротивление: E / I = 115/15 = 7,666 Ом.

При разомкнутой нейтрали эти две группы объединяются в последовательную цепь с сопротивление 12,266 Ом, подключенное к 230 вольт. Текущий поток через эту последовательную цепь:

E / R = 230 / 12,266 = 18,75 ампер

Тогда, согласно законам для последовательной цепи, напряжение на Группа 7,666 Ом (две лампы) равна:

I x R = 18.75 x 7,666 = 143,74 В и напряжение на 4,6 Ом группа (четыре лампы) равна:

I x R = 18,75 x 4,6 = 86,25 В

(помните, что в последовательной цепи наибольшее напряжение появляется на максимальное значение сопротивления.) Лампы, вероятно, перегорят это открытый нейтралитет.

Пример задачи

Ссылаясь на рисунок 1, предположим, что верхняя 115-вольтовая нагрузка составляет 25 ампер, нижняя нагрузка составляет 15 ампер, а нагрузка двигателя — 30 ампер.Если коэффициент мощности во всех случаях равен единице (1), рассчитать ток

1. в строке 1 — а.

2. в строке 2 — b и

3. в нейтральной линии N.

Дополнительно определить выдаваемую мощность

4. обмоткой трансформатора 1 — N,

5. обмоткой трансформатора N — 2 и

6. первичной обмоткой.

Наконец, вычислите текущий

7. в первичной обмотке.

Решение

1.I (1 — a) = 25 +30 = 55 ампер

2. I (2 — b) = 15 + 30 = 45 ампер

3. I (N) = 25 — 15 = 10 ампер

4. P (1-N) = 55x 115 = 6,325 Вт

5. P (N — 2) = 45x 115 = 5,175 Вт

6. P (pri) = 6,325 + 5,175 = 11500 Вт

7. I (pri) = 11500/2300 = 5 ампер

Распределительные трансформаторы, используемые на промышленных предприятиях или сетевых подстанциях для трехпроводных вторичных систем обычно монтируются на опорах (2) или в трансформаторных подвалах.Этот тип трансформатора оснащен тремя низковольтные вводы и последовательное соединение производится внутри резервуара. Нижние линии составляют вторичные трехпроводные системы.


ил. 2: Трансформаторы с верхним полюсом, используемые для распределения напряжения

ЭКОНОМИКА ТРЕХПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПИТАТЕЛЕЙ И ОТВЕТСТВЕННЫХ ЦЕПЕЙ

На примере трехпроводной системы из предыдущей задачи общая нагрузка, передаваемая по трем проводам, составляет 11 500 Вт или 11.5 кВт при коэффициент мощности 100 процентов. Предполагается, что нагрузка двигателя обеспечивается с коррекцией коэффициента мощности. Если используется одножильный провод TW от трансформатора до нагрузки требуются следующие размеры.

Line 1 (55 ампер): No. 6 TW

Нейтраль (0,70 x 55 = 38,5): No. 8 TW

Line 2 (55 ампер): No. 6 TW

Хотя размер провода № 8 TW является допустимым для нейтрали, замена No.Провод 6 TW можно сделать так, чтобы три линии №6 были предоставлен для упрощения установки.

Если для одной и той же нагрузки используется двухпроводная система распределения, общая ток 11500/115 = 100 ампер. Требуются две строки №1. Если дальность передачи

100 футов, то можно сравнить вес медной проволоки. требуется для двух систем.

Трехпроводная система

Для линии TW № 6 вес на 100 футов = 11.5 фунтов. Следовательно, для 3 линии TW № 6, общий вес = 3 x 11,5 = 34,5 фунта

Двухпроводная система

Для линии № 1 вес на 100 футов = 33 фунта.

Для 2 линий № 1 общий вес = 2 x 33 = 66 фунтов.

Следовательно, при той же нагрузке в трехпроводной системе используется меньше меди (66 — 34,5 = на 31,5 фунта меньше), чем в двухпроводной системе.

Аналогичный вывод можно сделать, посоветовавшись с ценой производителя. перечислить и отметить более низкие цены на проводники меньшего сечения.2 х R)

РЕЗЮМЕ

Трехпроводная однофазная система — наиболее распространенная электрическая служба. Три провода составляют единую фазу переменного тока, которая доставляется. в дом. Вторичная обмотка трансформатора имеет ответвления в центральной точке и заземляется в этой точке для установления опорного заземления. Сила может затем быть разделенным на два источника 115 вольт и также использоваться как 230 вольт однофазный для приборов с более высоким энергопотреблением.Следует соблюдать осторожность надежно заземлить нейтральную центральную точку, потому что разомкнутая нейтраль проводник может вызвать серьезные повреждения.

ВИКТОРИНА

1. Назовите две причины, по которым энергетические компании должны предоставлять трехпроводную связь. жилым помещениям.

2. Как соединены две вторичные обмотки распределительного трансформатора? для трехпроводной связи?

3. Каковы три преимущества трехпроводной службы по сравнению с обычная двухпроводная связь?

4.Почему нейтральная линия должна быть не задействована?

5. Сколько цепей предусмотрено в трехпроводной вторичной системе?

6. Какое номинальное напряжение каждой рассматриваемой цепи 5

Вопросы 7-9 основаны на следующей проблеме: трехпроводная система имеет одну осветительную нагрузку 40 ампер, одну осветительную нагрузку 20 ампер и 230-вольтовую нагрузку двигателя на 30 ампер.

7. Какова текущая нагрузка в строках 1 и 2?

(1) _______ (2) ______

8.Какой ток в N?

9. Если нейтраль разомкнута, указать напряжения цепей освещения. Покажи работу.

1-Н _____

2-Н _____

10. Трехпроводная цепь на 120/240 В обеспечивает следующее:

Одна лампа на 120 В, 1 лампа 0 Вт на линию 1 и нейтраль и

Один 120-вольтный 120-ваттный телевизор, подключенный к линии 2 и нейтрали. (См. Диаграмму ниже.)

Если нейтраль размыкается при работе лампы и телевизора, какое будет напряжение на лампе и напряжение на телевизоре? (Предполагать коэффициент мощности единицы.)

(напряжение лампы) ______

(напряжение ТВ) ________

11. Производитель использует двигатели мощностью более 1 л.с. на 120 вольт. Почему для этого требуется трехпроводная вторичная система?

12. Теоретически сколько лошадиных сил приходится на следующую неуравновешенную линии?

L1 ______ L2 ________ Нейтраль __________

Трехпроводная трехфазная система — обзор

Основным недостатком активных фильтров является их высокий рейтинг (например.g., до 80% нелинейной нагрузки в некоторых практических приложениях) и связанных с этим затрат. Кроме того, один активный фильтр не может предложить полное решение для одновременной компенсации нарушений качества электроэнергии как по напряжению, так и по току. Из-за более высоких характеристик и соображений стоимости приемлемость активных фильтров для практического применения была ограничена. В ответ на эти факторы были разработаны различные конструкции гибридных фильтров как экономичное решение для компенсации нелинейных нагрузок.Обнаружено, что гибридные фильтры более эффективны в обеспечении полной компенсации различных типов нелинейных нагрузок.

9.5.1 Классификация гибридных фильтров

Гибридные фильтры объединяют ряд пассивных и / или активных фильтров, и их структура может иметь последовательную или параллельную топологию или их комбинацию. Их можно устанавливать в однофазных, трехфазных трехпроводных и трехфазных четырехпроводных искаженных системах. Пассивная схема выполняет основное фильтрующее действие на доминирующих частотах гармоник (например,g., 5-я или 7-я), тогда как активные элементы посредством точного управления подавляют высшие гармоники. Это эффективно уменьшит общий размер и стоимость активной фильтрации.

В литературе существуют различные классификации активных и гибридных фильтров на основе номинальной мощности, системы питания (например, количества проводов и фаз), топологии (например, шунтирующее и / или последовательное соединение), количества (пассивных и активных ) элементы, скорость отклика, конфигурация силовой цепи, системные параметры, подлежащие компенсации, подход к управлению и метод оценки опорного сигнала.В этой книге классификация гибридных фильтров основана на системе питания с топологией в качестве дополнительной подклассификации. Если в каждой фазе имеется не более трех (пассивных и активных) фильтров, то ожидается 156 типов гибридных фильтров для однофазных двухпроводных систем, трехфазных трехпроводных и трехфазных четырехпроводных сетей переменного тока. . На рисунках 9.19–9.25 показаны 52 типа топологий гибридных фильтров для однофазных двухпроводных систем. Эти топологии могут быть легко расширены для иллюстрации других 104 типов гибридных фильтров для трехфазных систем.

Рисунок 9.19. Однофазный гибридный фильтр (включая два пассивных фильтра) как комбинация (а) пассивно-последовательных и пассивно-шунтирующих фильтров, (б) пассивно-шунтирующих и пассивных последовательных фильтров [4].

Рисунок 9.20. Однофазный гибридный фильтр (включая три пассивных фильтра) в виде комбинации (а) пассивных последовательных, пассивных и пассивно-шунтирующих фильтров, (б) пассивно-шунтирующих, пассивных последовательных и пассивно-шунтирующих фильтров [4 ].

Рисунок 9.21. Однофазный гибридный фильтр (включая два активных фильтра) в виде комбинации (а) активных последовательных и активных-шунтирующих фильтров, (б) активных-шунтирующих и активных последовательных фильтров [4].

Рисунок 9.22. Однофазный гибридный фильтр (включая три активных фильтра) в виде комбинации (а) фильтров активной серии, активной серии и активного шунта, (б) активных шунтирующих, активных последовательных и активных шунтирующих фильтров [4 ].

Рисунок 9.23. Однофазный гибридный фильтр (включая один пассивный и один активный фильтры) в виде комбинации (a) последовательно соединенных пассивных последовательных и активных последовательных фильтров, (b) параллельно соединенных пассивных последовательных и активных последовательных фильтров, (c ) пассивные шунтирующие фильтры и фильтры активной серии, (d) активные шунтирующие и пассивные последовательные фильтры, (e) активные шунтирующие и пассивные шунтирующие фильтры, (f) последовательно соединенные пассивные шунтирующие и активные шунтирующие фильтры, ( ж) фильтры пассивного и активного шунта, з) фильтры активного и пассивного шунта [4].

Рисунок 9.24. Однофазный гибридный фильтр (включая два пассивных и один активный фильтр) в виде комбинации (а) пассивно-шунтирующих, пассивных-последовательных и активных-последовательных фильтров, (б) пассивных-последовательных, пассивных шунтирующих и активных-последовательных фильтров. , (c) последовательно подключенные пассивные фильтры с последовательно подключенными активными и пассивными фильтрами, (d) пассивные шунтирующие и подключенные параллельно активные и пассивные фильтры, (e) пассивные серии, активные- шунтирующие и пассивные фильтры, (f) пассивный шунт, подключенный параллельно, с активным шунтирующим и пассивным последовательными фильтрами, (g) активные последовательные, пассивные шунтирующие и пассивные фильтры, (h) последовательно подключенные пассивный шунт с активными последовательными и пассивными последовательными фильтрами, (i) последовательно соединенный пассивный ряд с активным последовательным соединением параллельно с пассивными последовательными фильтрами, (j) пассивный последовательный и параллельный пассивный шунт с активным шунтирующие фильтры, (k) пассивно-шунтирующие, пассивные-последовательные и активные-шунтирующие фильтры, (l) последовательно соединенные пассивные-последовательные фильтры с активными-последовательными и пассивными-шунтирующими фильтрами. (m) пассивно-шунтирующие, активные-последовательные и пассивно-шунтирующие фильтры, (n) пассивные-последовательные и последовательно подключенные пассивные-шунтирующие фильтры с активными-шунтирующими фильтрами, (o) пассивные-шунтирующие и последовательно-подключенные активные- серия с пассивно-шунтирующими фильтрами, (p) комбинация активных-шунтирующих, пассивных-последовательных и пассивных-шунтирующих фильтров, (q) активно-последовательно подключенных активных-последовательных с пассивными-последовательными и пассивно-шунтирующими фильтрами, (r) пассивные- шунтирующий и параллельно включенный пассивно-шунтирующий с активными последовательными фильтрами [4].

Рисунок 9.25. Однофазный гибридный фильтр (включая один пассивный и два активных фильтра) в виде комбинации (а) активных шунтирующих, пассивных последовательных и активных фильтров, (б) активных-последовательных, активных-шунтирующих и пассивных-последовательных фильтров. фильтры, (c) активное последовательное соединение, параллельное соединение пассивного ряда с активными последовательными фильтрами, (d) активное шунтирующее, параллельное соединение пассивное последовательное соединение с активными последовательными фильтрами, (e) активное последовательное соединение, пассивное шунтирование , и фильтры активной серии, (f) фильтры активного шунта, пассивного шунта и фильтры активной серии, (g) фильтры пассивного последовательного, активного шунта и активного последовательного фильтра, (h) последовательно соединенные активные шунтирующие фильтры с пассивными шунтирующими фильтрами и активными последовательными фильтрами, (i) активными последовательными фильтрами параллельно с пассивными последовательными и активными последовательными фильтрами, (j) активными последовательными фильтрами, активными шунтирующими и пассивными шунтирующими фильтрами, (k) активными шунтирующими фильтрами , активные серии и пассивные шунтирующие фильтры, (l) активные серии, пассивные серии и активные шунтирующие фильтры, (m) активные шунтирующие фильтры, пассивные серии и активные шунтирующие фильтры, (n) активные последовательно, последовательно подключенные активные фильтры охоты и пассивного шунта, (o) активные шунтирующие, последовательно подключенные активные шунтирующие и пассивные шунтирующие фильтры, (p) пассивные шунтирующие, активные-последовательные и активные шунтирующие фильтры, (q) параллельное соединение пассивная серия с активным последовательным фильтром и активным шунтирующим фильтром, (r) активный шунтирующий фильтр последовательно с активным шунтирующим фильтром и пассивным шунтирующим фильтром, соединенными параллельно [4].

На рисунках 9.19 и 9.20 изображены гибридные фильтры, состоящие из двух и трех пассивных фильтров, соответственно, тогда как на рис. 9.21 и 9.22 показывают аналогичные конфигурации для двух и трех активных фильтров. Существует 8 топологий гибридных фильтров, состоящих из одного пассивного и одного активного фильтров, как показано на рис. 9.23. Есть много возможных комбинаций, если объединить три фильтра. На рисунке 9.24 показаны 18 возможных гибридных фильтров, состоящих из двух пассивных фильтров и одного активного фильтра. Также существует 18 возможных гибридных фильтров, состоящих из одного пассивного фильтра и двух активных фильтров, как показано на рис.9.25.

Рейтинг активных фильтров снижается за счет дополнения их пассивными фильтрами для формирования гибридных фильтров. Это снижает общую стоимость и во многих случаях обеспечивает лучшую компенсацию, чем при использовании только пассивных или активных фильтров. Однако более эффективный подход — комбинировать шунтирующие и последовательные активные фильтры, которые могут обеспечивать компенсацию как по току, так и по напряжению. Этот (активно-активный) гибридный фильтр известен как унифицированный стабилизатор качества электроэнергии (UPQC) или универсальный активный фильтр (рис.9.21). Таким образом, развитие технологии гибридных фильтров началось с размещения (двух или трех) пассивных фильтров (рис. 9.19 и 9.20) и перешло к более эффективной комбинации ряда шунтирующих и / или последовательных активных фильтров (рис. 9.21 — 9.20). 9.25), что дает экономичное решение и полную компенсацию.

Гибридные фильтры обычно считаются экономичным вариантом для улучшения качества электроэнергии, компенсации эффектов низкого качества электроэнергии из-за нелинейных нагрузок или для обеспечения синусоидального источника переменного тока для чувствительных нагрузок.В однофазной системе питания имеется большое количество маломощных нелинейных нагрузок, таких как печи, кондиционеры, люминесцентные и светодиодные лампы, телевизоры, компьютеры, блоки питания, принтеры, копировальные аппараты и зарядные устройства. Недорогая компенсация гармоник этих нелинейных нагрузок в жилых помещениях может быть достигнута с помощью пассивных фильтров (рис. 9.19 и 9.20). Компенсация однофазных мощных тяговых систем эффективно выполняется с помощью гибридных фильтров (рис. 9.21 и 9.22). Трехфазные трехпроводные системы питания питают большое количество нелинейных нагрузок с умеренными уровнями мощности — например, приводы с регулируемой скоростью — до больших уровней мощности, связанных с системами передачи постоянного напряжения постоянного тока.Эти нагрузки можно компенсировать, используя либо группу пассивных фильтров (например, блок пассивных фильтров, как показано на рис. 9.13a), либо комбинацию активных и пассивных фильтров различных конфигураций (рис. 9.23–9.25) в зависимости от свойств система переменного тока.

Трехфазное электрическое питание | Передача электроэнергии

Трехфазная электроэнергия — распространенный метод передачи электроэнергии. Это тип многофазной системы, которая в основном используется для питания двигателей и многих других устройств.Трехфазная система использует меньше проводящего материала для передачи электроэнергии, чем эквивалентные однофазные, двухфазные системы или системы постоянного тока при том же напряжении.

В трехфазной системе три проводника цепи несут три переменных тока (одинаковой частоты), которые достигают своих мгновенных пиковых значений в разное время. Если взять за основу один проводник, то два других тока задерживаются во времени на одну треть и две трети одного цикла электрического тока.Эта задержка между «фазами» обеспечивает постоянную передачу мощности в течение каждого цикла тока, а также позволяет создавать вращающееся магнитное поле в электродвигателе.

Трехфазные системы могут иметь или не иметь нейтральный провод. Нейтральный провод позволяет трехфазной системе использовать более высокое напряжение, поддерживая при этом однофазные приборы с более низким напряжением. В ситуациях распределения высокого напряжения обычно не бывает нейтрального провода, поскольку нагрузки можно просто подключить между фазами (соединение фаза-фаза).

Трехфазный двигатель обладает свойствами, которые делают его очень востребованным в электроэнергетических системах. Во-первых, фазные токи имеют тенденцию нейтрализовать друг друга, суммируясь до нуля в случае линейной сбалансированной нагрузки. Это позволяет исключить нейтральный провод на некоторых линиях; все фазные проводники проходят одинаковый ток и поэтому могут иметь одинаковый размер для сбалансированной нагрузки. Во-вторых, передача мощности на линейную сбалансированную нагрузку является постоянной, что помогает снизить вибрации генератора и двигателя.Наконец, трехфазные системы могут создавать магнитное поле, которое вращается в заданном направлении, что упрощает конструкцию электродвигателей. Три — это самый низкий фазовый порядок, демонстрирующий все эти свойства.

Большинство бытовых нагрузок однофазные. Обычно трехфазное питание либо вообще не поступает в жилые дома, либо там, где оно поступает, оно распределяется на главном распределительном щите.

На электростанции электрический генератор преобразует механическую энергию в набор переменных электрических токов, по одному от каждой электромагнитной катушки или обмотки генератора.Токи являются синусоидальными функциями времени, все с одной и той же частотой, но смещены во времени, чтобы получить разные фазы. В трехфазной системе фазы распределены равномерно, что дает разделение фаз на одну треть цикла. Частота сети обычно составляет 50 Гц в Азии, Европе, Южной Америке и Австралии и 60 Гц в США и Канаде (но более подробную информацию см. В разделе «Системы электроснабжения»).

Генераторы выдают напряжение от сотен вольт до 30 000 вольт. На электростанции трансформаторы «повышают» это напряжение до другого, пригодного для передачи.

После многочисленных дополнительных преобразований в сети передачи и распределения мощность окончательно преобразуется в стандартное сетевое напряжение (, т.е. «домашнее» напряжение). Электропитание может быть уже разделено на одну фазу на этом этапе или все еще может быть трехфазным. При трехфазном понижении выход этого трансформатора обычно соединяется звездой со стандартным напряжением сети (120 В в Северной Америке и 230 В в Европе и Австралии), являющимся фазным напряжением.Другая система, обычно встречающаяся в Северной Америке, — это соединение вторичной обмотки треугольником с центральным ответвлением на одной из обмоток, питающих землю и нейтраль. Это позволяет использовать трехфазное напряжение 240 В, а также три различных однофазных напряжения (120 В между двумя фазами и нейтралью, 208 В между третьей фазой (известной как верхняя ветвь) и нейтралью и 240 В между любыми двумя фазами). быть доступным из того же источника.

Большой кондиционер и т. Д.оборудование использует трехфазные двигатели из соображений эффективности, экономии и долговечности.

Нагревательные нагрузки сопротивления, такие как электрические котлы или отопление помещений, могут быть подключены к трехфазным системам. Аналогичным образом может быть подключено электрическое освещение. Эти типы нагрузок не требуют наличия вращающегося магнитного поля, характерного для трехфазных двигателей, но используют более высокий уровень напряжения и мощности, обычно связанный с трехфазным распределением. Системы люминесцентного освещения также выигрывают от уменьшения мерцания, если соседние светильники получают питание от разных фаз.

Большие выпрямительные системы могут иметь трехфазные входы; Результирующий постоянный ток легче фильтровать (сглаживать), чем выходной сигнал однофазного выпрямителя. Такие выпрямители могут использоваться для зарядки аккумуляторов, процессов электролиза, таких как производство алюминия, или для работы двигателей постоянного тока.

Интересным примером трехфазной нагрузки является электродуговая печь, используемая в сталеплавильном производстве и при переработке руд.

В большинстве стран Европы печи рассчитаны на трехфазное питание.Обычно отдельные нагревательные элементы подключаются между фазой и нейтралью, чтобы обеспечить возможность подключения к однофазной сети. Во многих регионах Европы единственным доступным источником является однофазное питание.

Иногда преимущества трехфазных двигателей делают целесообразным преобразование однофазной энергии в трехфазную. Мелкие клиенты, такие как жилые или фермерские хозяйства, могут не иметь доступа к трехфазному питанию или могут не захотеть оплачивать дополнительную стоимость трехфазного обслуживания, но все же могут пожелать использовать трехфазное оборудование.Такие преобразователи также могут позволять изменять частоту, позволяя регулировать скорость. Некоторые локомотивы переходят на многофазные двигатели, приводимые в действие такими системами, даже несмотря на то, что поступающее питание на локомотив почти всегда либо постоянное, либо однофазное переменное.

Поскольку однофазная мощность падает до нуля в каждый момент, когда напряжение пересекает ноль, но трехфазная подает мощность непрерывно, любой такой преобразователь должен иметь способ накапливать энергию в течение необходимой доли секунды.

Один из методов использования трехфазного оборудования в однофазной сети — это вращающийся фазовый преобразователь, по сути, трехфазный двигатель со специальными пусковыми устройствами и коррекцией коэффициента мощности, которые создают сбалансированные трехфазные напряжения.При правильной конструкции эти вращающиеся преобразователи могут обеспечить удовлетворительную работу трехфазного оборудования, такого как станки, от однофазного источника питания. В таком устройстве накопление энергии осуществляется за счет механической инерции (эффект маховика) вращающихся компонентов. Внешний маховик иногда находится на одном или обоих концах вала.

Вторым методом, который был популярен в 1940-х и 50-х годах, был метод, который назывался «методом трансформатора». В то время конденсаторы были дороже трансформаторов.Таким образом, автотрансформатор использовался для подачи большей мощности через меньшее количество конденсаторов. Этот метод работает хорошо и имеет сторонников даже сегодня. Использование метода преобразования имени отделяет его от другого распространенного метода, статического преобразователя, поскольку оба метода не имеют движущихся частей, что отделяет их от вращающихся преобразователей.

Другой часто применяемый метод — использование устройства, называемого статическим преобразователем фазы. Этот метод работы трехфазного оборудования обычно используется с нагрузками двигателя, хотя он обеспечивает только 2/3 мощности и может вызвать перегрев нагрузок двигателя, а в некоторых случаях — перегрев.Этот метод не будет работать, когда задействованы чувствительные схемы, такие как устройства ЧПУ, или в нагрузках индукционного или выпрямительного типа.

Производятся устройства, имитирующие трехфазное питание из трехпроводных однофазных источников питания. Это достигается за счет создания третьей «субфазы» между двумя токоведущими проводниками, в результате чего разделение фаз составляет 180 ° — 90 ° = 90 °. Многие трехфазные устройства будут работать в этой конфигурации, но с меньшей эффективностью.

Приводы с переменной частотой (также известные как твердотельные инверторы) используются для обеспечения точного управления скоростью и крутящим моментом трехфазных двигателей.Некоторые модели могут питаться от однофазной сети. Преобразователи частоты работают путем преобразования напряжения питания в постоянный ток, а затем преобразования постоянного тока в подходящий трехфазный источник для двигателя.

Цифровые фазовые преобразователи — это последняя разработка в технологии фазовых преобразователей, которая использует программное обеспечение в мощном микропроцессоре для управления твердотельными компонентами переключения питания. Этот микропроцессор, называемый процессором цифровых сигналов (DSP), контролирует процесс преобразования фазы, непрерывно регулируя модули ввода и вывода преобразователя для поддержания сбалансированной трехфазной мощности при любых условиях нагрузки.

  • Трехпроводное однофазное распределение полезно, когда трехфазное питание недоступно, и позволяет удвоить нормальное рабочее напряжение для мощных нагрузок.
  • Двухфазное питание, как и трехфазное, обеспечивает постоянную передачу мощности линейной нагрузке. Для нагрузок, которые соединяют каждую фазу с нейтралью, при условии, что нагрузка имеет одинаковую потребляемую мощность, двухпроводная система имеет ток нейтрали, который превышает ток нейтрали в трехфазной системе.Кроме того, двигатели не являются полностью линейными, что означает, что вопреки теории двигатели, работающие на трех фазах, имеют тенденцию работать более плавно, чем на двухфазных. Генераторы на Ниагарском водопаде, установленные в 1895 году, были крупнейшими генераторами в мире в то время и были двухфазными машинами. Истинное двухфазное распределение энергии по существу устарело. В системах специального назначения для управления может использоваться двухфазная система. Двухфазная мощность может быть получена от трехфазной системы с использованием трансформаторов, называемых трансформатором Скотта-Т.
  • Моноциклический источник питания — это название асимметричной модифицированной двухфазной системы питания, используемой General Electric около 1897 года (отстаивавшей Чарльз Протеус Стейнмец и Элиху Томсон; это использование, как сообщается, было предпринято, чтобы избежать нарушения патентных прав). В этой системе генератор был намотан с однофазной обмоткой полного напряжения, предназначенной для освещения нагрузок, и с небольшой (обычно линейного напряжения) обмоткой, которая вырабатывала напряжение в квадратуре с основными обмотками. Намерение состояло в том, чтобы использовать эту дополнительную обмотку «силового провода» для обеспечения пускового момента для асинхронных двигателей, при этом основная обмотка обеспечивает питание осветительных нагрузок.После истечения срока действия патентов Westinghouse на симметричные двухфазные и трехфазные системы распределения электроэнергии моноциклическая система вышла из употребления; его было трудно анализировать, и его хватило на недостаточное время для разработки удовлетворительного учета энергии.
  • Созданы и испытаны системы высокого порядка фаз для передачи энергии. Такие линии передачи используют 6 или 12 фаз и конструктивные решения, характерные для линий передачи сверхвысокого напряжения. Линии передачи высокого порядка могут позволить передачу большей мощности через данную линию передачи на полосе отчуждения без затрат на преобразователь HVDC на каждом конце линии.

Многофазная система — это средство распределения электроэнергии переменного тока. Многофазные системы имеют три или более электрических проводника, находящихся под напряжением, по которым проходят переменные токи с определенным временным сдвигом между волнами напряжения в каждом проводнике. Полифазные системы особенно полезны для передачи энергии электродвигателям. Самый распространенный пример — трехфазная система питания, используемая в большинстве промышленных приложений.

Один цикл напряжения трехфазной системы

На заре коммерческой электроэнергетики на некоторых установках для двигателей использовались двухфазные четырехпроводные системы.Основным преимуществом этого было то, что конфигурация обмотки была такой же, как у однофазного двигателя с конденсаторным пуском, а при использовании четырехпроводной системы концептуально фазы были независимыми и легко анализировались с помощью математических инструментов, доступных в то время. . Двухфазные системы заменены трехфазными. Двухфазное питание с углом между фазами 90 градусов может быть получено из трехфазной системы с использованием трансформатора, подключенного по Скотту.

Многофазная система должна обеспечивать определенное направление вращения фаз, поэтому напряжения зеркального отображения не учитываются при определении порядка фаз.Трехпроводная система с двумя фазными проводниками, разнесенными на 180 градусов, по-прежнему остается только однофазной. Такие системы иногда называют разделенной фазой.

Полифазное питание особенно полезно в двигателях переменного тока, таких как асинхронный двигатель, где оно генерирует вращающееся магнитное поле. Когда трехфазный источник питания завершает один полный цикл, магнитное поле двухполюсного двигателя вращается на 360 ° в физическом пространстве; Двигатели с большим количеством пар полюсов требуют большего количества циклов питания, чтобы совершить один физический оборот магнитного поля, и поэтому эти двигатели работают медленнее.Никола Тесла и Михаил Доливо-Добровольский изобрели первые практические асинхронные двигатели, использующие вращающееся магнитное поле — ранее все коммерческие двигатели были постоянного тока, с дорогими коммутаторами, щетками, требующими большого технического обслуживания, и характеристиками, непригодными для работы в сети переменного тока. Многофазные двигатели просты в сборке, они самозапускаются и мало вибрируют.

Было использовано большее количество фаз, чем три. Обычной практикой для выпрямительных установок и преобразователей HVDC является обеспечение шести фаз с шагом между фазами 60 градусов, чтобы уменьшить генерацию гармоник в системе питания переменного тока и обеспечить более плавный постоянный ток.Построены экспериментальные линии передачи высокого фазового порядка, содержащие до 12 фаз. Они позволяют применять правила проектирования сверхвысокого напряжения (СВН) при более низких напряжениях и позволяют увеличить передачу мощности в коридоре той же ширины линии электропередачи.

Жилые дома и малые предприятия обычно снабжаются одной фазой, взятой из одной из трех фаз инженерных сетей. Индивидуальные клиенты распределяются по трем фазам, чтобы сбалансировать нагрузки. Однофазные нагрузки, такие как освещение, могут быть подключены от фазы под напряжением к нейтрали цепи, что позволяет сбалансировать нагрузку в большом здании по трем фазам питания.Сдвиг фаз линейных напряжений составляет 120 градусов; Напряжение между любыми двумя живыми проводами всегда в 3 раза больше между живым и нулевым проводом. См. Статью Системы электроснабжения для получения списка однофазных распределительных напряжений по всему миру; трехфазное линейное напряжение будет в 3 раза больше этих значений.

В Северной Америке в жилых многоквартирных домах может быть распределено напряжение 120 В (линия на нейтраль) и 208 В (линия на линию). Основные однофазные приборы, такие как духовки или варочные панели, предназначенные для системы с разделением фаз на 240 вольт, обычно используемой в односемейных домах, могут не работать должным образом при подключении к 208 вольт; нагревательные приборы будут развивать только 3/4 своей номинальной мощности, а электродвигатели не будут правильно работать при подаче напряжения на 13% ниже.

Фазы и провода при распределении энергии переменного тока

Распределение мощности переменного тока

Передача энергии переменного тока всегда осуществляется при высоком напряжении и в основном по 3-фазной системе . Использование однофазной системы ограничено однофазными электрическими железными дорогами. Однофазная передача энергии используется только на короткие расстояния и при относительно низких напряжениях.

Фазы и провода в распределении мощности переменного тока

Кстати, знаете ли вы, что для трехфазной передачи энергии требуется меньше меди , чем для однофазной или двухфазной передачи энергии.

Распределительная система начинается либо на подстанции, где мощность доставляется по воздушным линиям электропередачи и понижается с помощью трансформаторов, либо, в некоторых случаях, на самой генерирующей станции. Если задействована большая территория, можно использовать первичное и вторичное распределение.

Что касается фаз , для распределения мощности переменного тока доступны шесть следующих систем:

  1. Однофазная, 2-проводная система
  2. Однофазная, 3-проводная система
  3. Двухфазная, 3 -проводная система
  4. Двухфазная, 4-проводная система
  5. Трехфазная, 3-проводная система
  6. Трехфазная, 4-проводная система

I.Однофазная, 2-проводная система

Это показано на Рисунках 1 (a) и (b). На рисунке 1 (a) один из двух проводов заземлен, тогда как на рисунке 1 (b) средняя точка фазной обмотки заземлена .

Рисунок 1 — Однофазная 2-проводная система

Вернуться к Распределительным системам ↑


II. Однофазная 3-проводная система

Однофазная 3-проводная система в принципе идентична 3-проводной системе постоянного тока . Как показано на Рисунке 2, третий провод или нейтраль подключается к центру вторичной обмотки трансформатора и заземляется для защиты персонала от поражения электрическим током в случае выхода из строя изоляции трансформатора или высоковольтного провода главного контакта вторичной обмотки.

Рисунок 2 — Однофазная 3-проводная система

Вернуться к Распределительным системам ↑


III. Двухфазная, трехпроводная система

Эта система все еще используется в некоторых местах. Третий провод берется от соединения двухфазных обмоток I и II, напряжения которых находятся в квадратуре друг с другом, как показано на рисунке 3.

Если напряжение между третьим или нулевым проводом и любым из двух проводов равно V, тогда напряжение между внешними проводами равно V, как показано.По сравнению с 2-фазной 4-проводной системой, 3-проводная система имеет дефект , который вызывает несимметрию напряжения из-за несимметричного падения напряжения в нейтрали.

Рисунок 3 — Двухфазная, 3-проводная система

Вернуться к Распределительным системам ↑


IV. Двухфазная, 4-проводная система

Как показано на рисунке 4, четыре провода отводятся от концов двухфазных обмоток, а средние точки обмоток соединяются вместе.

Как и раньше, напряжения двух обмоток находятся в квадратуре друг с другом, и точка соединения может быть или не быть заземлена.Если напряжение между двумя проводами фазной обмотки равно V, то напряжение между одним проводом фазы I и одним проводом фазы II составляет 0,707 В .

Рисунок 4 — Двухфазная, 4-проводная система

Вернуться к Распределительным системам ↑


В. Трехфазная, 3-проводная система

Трехфазные системы широко используются. Трехпроводная система может быть соединена треугольником или звездой, точка звезды обычно заземлена .

Напряжение между линиями составляет В, при соединении треугольником и √3 В, в случае соединения звездой, где V — напряжение каждой фазы, как показано на рисунках 5 (a) и (b) соответственно.

Рисунок 5 — Трехфазная, 3-проводная система

Вернуться к Распределительным системам ↑


VI. Трехфазная, 4-проводная система

4-й, или нейтральный, провод выводится из точки звезды соединения звездой, как показано на Рисунке 6, и имеет половину поперечного сечения внешних или линейных проводов. Если V — напряжение каждой обмотки, то линейное напряжение составляет 3 В . Обычно фазное напряжение, то есть напряжение между любой внешней стороной и нейтралью для симметричной системы, составляет 230 В , так что напряжение между любыми двумя линиями или выходами составляет 3 × 230 = 400 В .

Рисунок 6 — Трехфазная, 4-проводная система

Однофазные осветительные нагрузки для жилых помещений или однофазные двигатели, работающие от 230 В , подключаются между нейтралью и любым одним из проводов линии. Эти нагрузки подключаются симметрично, так что линейные провода нагружаются одинаково. Следовательно, результирующий ток в нейтральном проводе равен нулю или минимум .

Трехфазные асинхронные двигатели, требующие более высокого напряжения — 400 В или около того, подключаются напрямую к линиям.

Вернуться к Распределительным системам ↑


Трехфазное руководство — Токи в треугольнике //

Справочная информация // Учебник по электротехнике — Б.Л. Theraja (Покупка у Amazon)

Однофазное и трехфазное питание Объяснение

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 питание. 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 одно важное различие между трехфазным питанием и трехфазным питанием.однофазное питание — это постоянство подачи мощности. 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 выполняют 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.

Трехфазное питание: объяснение треугольника и звезды

Электричество используется для питания множества устройств, которые предназначены для удобства и необходимости людей и процессов по всему миру.Трехфазное питание играет ключевую роль в проектировании электрических систем, а трехфазные фильтры электромагнитных помех являются важной частью электрических устройств на различных рынках, в первую очередь в тяжелых промышленных приложениях. Большинству устройств в промышленных приложениях требуется большая мощность для обеспечения достаточного количества электроэнергии для поддержки больших двигателей, систем обогрева, инверторов, выпрямителей, источника питания и индукционных цепей. Из-за этого высокомощное оборудование обычно проектируется для трехфазного или многофазного переменного тока, в котором общая потребляемая мощность делится между многими фазами, оптимизируя систему энергоснабжения (генерацию и распределение) и конструкцию оборудования.

В трехфазной системе есть три проводника, по которым протекает переменный ток. Они называются фазами и обычно обозначаются как A, B и C. Каждая фаза настроена на одну и ту же частоту и амплитуду напряжения, но сдвинута по фазе на 120 °, обеспечивая постоянную передачу мощности во время электрических циклов.

Конфигурации с трехфазным питанием особенно важны, поскольку они могут поддерживать в три раза большую мощность, используя всего в 1 ½ — 2 раза больше проводов, чем конфигурация с однофазным питанием.Это может помочь снизить стоимость и количество материалов, необходимых для проектирования системы. Это также может упростить конструкцию двигателя, исключив необходимость в пусковых конденсаторах.

Однако преобразование большой мощности (инвертирование, выпрямление) генерирует шум с чрезмерно высокими частотами (EMI), который обычно представляет собой гармоники высшего порядка различных частот переключения.

По этой причине 3-фазные фильтры электромагнитных помех становятся особенно важными в трехфазных приложениях, поскольку они уменьшают количество электромагнитных помех, предотвращают нарушения в работе оборудования и помогают компаниям соблюдать правила электромагнитной совместимости.

Различия между Delta и WYE

Трехфазные системы могут быть сконфигурированы двумя различными способами для поддержания равных нагрузок; они известны как конфигурации Delta и WYE. Названия «Дельта» и «WYE» представляют собой специфические индикаторы форм, на которые напоминают провода после соединения друг с другом. «Дельта» происходит от греческого символа «Δ», а «WYE» напоминает букву «Y» и также известна как «звездная» цепь. Обе конфигурации, Delta и WYE обладают гибкостью для подачи питания по трем проводам, но основные различия между ними основаны на количестве проводов, доступных в каждой конфигурации, и текущем потоке.Конфигурация WYE приобрела популярность в последние годы, потому что она имеет нейтральный провод, который позволяет подключать как фазу к нейтрали (однофазное), так и линейное (2/3 фазы).

Что такое фильтры трехфазной сети?

Трехфазные фильтры электромагнитных помех

разработаны в соответствии со строгими требованиями норм электромагнитной совместимости для промышленных приложений. Правила определяют максимально допустимые уровни шума (в дБ), допустимые на линиях электропередач. Общие требования к конструкции 3-фазного фильтра электромагнитных помех включают входные токи, линейное напряжение, ограничение размера и требуемые вносимые потери.В дополнение к этому, конфигурация 3-фазного фильтра электромагнитных помех играет важную роль в конструкции.

Трехфазный фильтр электромагнитных помех Delta

3-фазные фильтры электромагнитных помех

Delta предназначены для уменьшения электромагнитных помех в устройствах, подключенных к трехфазному питанию, подключенному по схеме «треугольник». Конфигурация Delta состоит из четырех проводов; три токопроводящих жилы и один заземляющий провод. Фазовые нагрузки (например, обмотки двигателя) соединены друг с другом в форме треугольника, где соединение выполняется от одного конца обмотки к начальному концу другого, образуя замкнутую цепь.

В этой конфигурации нет нейтрального провода, но он может питаться от трехфазной сети WYE, если нейтральная линия не подключена / заземлена. Дельта-система используется для передачи энергии из-за более низкой стоимости из-за отсутствия нейтрального кабеля. Он также используется в приложениях, требующих высокого пускового момента.

Из-за отсутствия нейтрального провода конденсаторы, используемые в трехфазных фильтрах электромагнитных помех Delta, должны быть рассчитаны на линейное (междуфазное) напряжение, что может увеличить размер, вес и стоимость.Однако отсутствие нейтрального провода позволяет получить более высокие номинальные токи, чем WYE, и лучшую производительность при том же заданном кубическом объеме.

Проектирование и трехфазный дельта-фильтр электромагнитных помех
  1. Определите максимальную мощность, требуемую нагрузкой.
  2. Разделите максимальную мощность, требуемую нагрузкой, на 3, чтобы получить мощность на каждую фазу.
  3. Разделите ответ на линейное напряжение.
  4. Умножьте предыдущий ответ на квадратный корень из 3.
Преимущества дельта-конфигурации
  • Дельта-конфигурации обычно могут быть разработаны для работы с более высоким током и более эффективны.
  • Защита для дельта-конфигураций может быть простой.
  • Конфигурации
  • Delta обычно настраиваются для тяжелых условий эксплуатации и предпочтительны для выработки и передачи электроэнергии.

WYE 3-фазный фильтр для защиты от электромагнитных помех

Фильтры EMI

WYE предназначены для фильтрации типичных устройств преобразования мощности в режиме переключения и других приложений, требующих нейтрального подключения. Эта конфигурация состоит из пяти проводов; три провода под напряжением, нейтраль и земля.В конфигурации WYE фазные нагрузки подключаются в единственной (нейтральной) точке, к которой подключается нейтральный провод.

Когда нагрузки WYE-конфигурации полностью сбалансированы, через нейтральный провод ток не течет. Когда нагрузки неуравновешены, через нейтральный провод проходит ток. Эта конфигурация позволяет использовать конденсаторы более низкого напряжения (120 В переменного тока в системе 208 В переменного тока и 277 В переменного тока в системе 480 В переменного тока) в фильтре, что может привести к экономии затрат, веса и объема.

Во многих случаях нейтральный провод можно оставить плавающим.Однако, как упоминалось ранее, конфигурация WYE обеспечивает гибкость для подключения нагрузок в цепи между фазой и нейтралью или между фазами. В отличие от Delta, эта конфигурация может использоваться как четырехпроводная схема или пятипроводная схема. Конфигурации WYE обычно используются в сетях распределения электроэнергии. Это в первую очередь требуется в приложениях, требующих меньшего пускового тока и перемещаемых на большие расстояния.

Проектирование и трехфазный фильтр электромагнитных помех WYE
  1. Определите максимальную мощность, требуемую нагрузкой.
  2. Разделите максимальную мощность, требуемую нагрузкой, на 3, чтобы получить мощность на каждую фазу.
  3. Разделите ответ на напряжение между фазой и нейтралью / землей.
Преимущества конфигураций WYE
  • Предпочтительно для распределения электроэнергии, поскольку он может поддерживать однофазные (фаза-нейтраль), 2-фазные (междуфазные) и трехфазные нагрузки.
  • Точка звезды обычно заземлена, что отлично подходит для несимметричных нагрузок.
  • Для такой же поддержки напряжения требуется меньшая изоляция.

Стоимость трехфазных фильтров линии питания Delta по сравнению с WYE

Конфигурация трехфазного дельта-фильтра электромагнитных помех может быть технически более рентабельной, чем конфигурации WYE, поскольку для нее требуется только трехжильный кабель вместо четырех, что снижает стоимость материалов для изготовления блоков. Однако некоторые из этих рентабельности могут быть компенсированы необходимостью в компонентах, рассчитанных на высокое напряжение.

Конфигурации трехфазного фильтра электромагнитных помех Astrodyne TDI с дельта- и WYE-конфигурациями

Astrodyne TDI предлагает 3-фазные фильтры электромагнитных помех в конфигурациях Delta и WYE, чтобы помочь уменьшить электромагнитные помехи в различных приложениях и обеспечить соответствие международным стандартам излучения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *