Трехфазная сеть: расчет мощности, схема подключения

Преимущество трёх фаз

В один голос утверждается многими, что три фазы эффективнее двух, но в чем это заключается? Сразу лезут в голову мысли про КПД, вращающий момент и все такое. Но Тесла имел в своём блокнотике сотни конструкций, неужели же не смог бы он расставить полюса так, чтобы добиться нужных параметров? Ответ очевиден – дело не в конструкции приборов.

Сейчас напряжение 380 В передаётся всего лишь по трём проводам. Этого никак нельзя было добиться в первоначальном варианте Николы Теслы. В 1883 году Эдисон много сил потратил на то, чтобы использовать трёхжильный провод. Очевидно, он это сделал потому, что слышал о демонстрации, устроенной Николой Теслой, и понял всю опасность ситуации. В цивилизованном мире основную прибыль получает владелец патента, а зачем известному изобретателю вытаскивать на свет способного инженера в таком случае?

Логика Эдисона проста: пользователи увидят, что трёхжильные кабели более дешёвые, нежели те, что с четырьмя жилами, и откажутся от использования новинок Николы Теслы. Не сложно догадаться, что хитроумный план изобретателя цоколя для лампочек накала провалился. И с треском. А виной этому стал… Доливо-Добровольский. Или, во всяком случае, он этому весьма способствовал. Система Николы Теслы для создания двух фаз требовала наличия четырёх проводов. В то время, как Доливо-Добровольский предлагал передать больше энергии посредством только трёх.

Все дело здесь в симметрии. Линейные напряжения 380 В в каждый момент имеют альтернативу для выбора. Так например, ток с первой фазы может утечь на вторую или третью. В зависимости от того, где имеется подходящий потенциал. В результате получается баланс. А если объединить две фазы системы Николы Тесла, то получится некий винегрет. Как следствие, нейтраль в системе Доливо-Добровольского можно убрать, если нагрузка симметричная. А это как раз часто и имеет место быть на практике.

Соотношение

Значение напряжения фазы равняется около 58% от мощности линейного аналога. То есть, при обычных эксплуатационных параметрах, линейное значение стабильно и превосходит фазное в 1,73 раза.

Оценка напряжения в сети трехфазного электрического тока, в основном производится по показателям его линейной составляющей. Для линий тока этого типа, подающегося с подстанций, оно, как правило, равняется 380 вольтам, и идентично фазному аналогу в 220 В.

В электросетях с четырьмя проводами, напряжение трехфазного тока маркируется обоими значениями – 380/220 В. Это обеспечивает возможность питания от такой сети устройств, как с однофазным потреблением электроэнергии 220 вольт, так и более мощных агрегатов, рассчитанных на ток 380 В.

Самой доступной и универсальной стала система трехфазного типа 380/220 В, имеющая нулевой провод, так называемое заземление. Электрические агрегаты, работающие на одной фазе 220 В., могут быть запитаны от линейного напряжения при подключении к любой паре фазных выводов.

Электрические агрегаты трехфазного питания работают только при подключении сразу к трем выводам разных фаз.

В этом случае, применение нулевого вывода в качестве заземления, не является обязательным, хотя в случае повреждения изоляции проводов, его отсутствие серьезно повышает вероятность удара током.

Возможно ли подключение на 2 или 4 фазы

Профессиональные электромонтёры, получившие образование в течение последних 10-12 лет, с полной уверенностью скажут, что это невозможно. И это будет ошибкой. Для примера можно взять сварочные трансформаторы, произведённые в советские времена, которые ещё сравнительно недавно можно было встретить на заводах. Их рабочее напряжение было равным 380 В, однако проводов для подключения они имели всего два. И если подобный агрегат подключить согласно логике, то это будет «ноль» и «фаза». Но загвоздка в том, что варить аппарат при такой коммутации не будет. Их следовало подключать на 2 фазы, без использования третьей и нейтрали.

ТДМ-305 – один из сварочных аппаратов на 300 А, подключаемых на 2 фазы

Схема подключения трехфазного стабилизатора напряжения

Для трехфазной сети нужно использовать трехфазный стабилизатор, но как правило для стабилизации используют три однофазных стабилизатора, соединенные по схеме”Звезда”.

Схема подключения трехфазного стабилизатора напряжения на основе трех однофазных выглядит так:

Схема подключения стабилизаторов для трехфазной сети

По схеме опять же видно, что стабилизируется отдельно каждая фаза, каждый стабилизатор включается в разрыв.

Для подключения нуля особых требований нет – достаточно подключить их к клеммам стабилизатора. В разных моделях может быть требование по раздельному подключению нуля, в случае если схема включения – с разрывом нуля.

Производитель рекомендует подключать стабилизаторы сразу на три фазы, а не на две или одну (в случае трехфазной сети). Все три стабилизатора должны быть одного типа, на одну мощность.

В случае, если к качеству трехфазного напряжения предъявляются особые требования, обычно схему подключения дополнительно совершенствуют . Например, дополняют трехфазным байпасом, или схемой, которая отключит все три фазы в случае пропадания или выхода за пределы одной из них.

Преимущества, недостатки

Разработчиками совершенствуются модели трехфазных котлов. Среди устройств, можно встретить настенные, напольные виды. Модели оборудуются устройствами многоступенчатой регулировки, автоматического отвода воздуха, регулировки температуры.

Прибор компактный, актуально для небольших помещений. Устройство имеет неплохой дизайн, может хорошо вписаться в отделку помещения.

Если сравнивать электрический прибор с газовым нагревателем, экономически, первый вариант менее выгоден, но имеет преимущества:

• По занимаемой площади электрический котел превосходит некоторые обогреватели. Монтаж можно проводить в любом месте. Единственное условие – наличие электрической сети.
• Для вывода продуктов распада не требуется устанавливать дымоход, вентиляцию. Удается сэкономить часть бюджетных средств.
• Прибор не выделяет продуктов сгорания, исключены угарные газы, неприятные запахи. Котел — экологически чистое оборудование.
• Запущенный в работу электрический котел практически бесшумен.
• Устройство не имеет открытого огня, не нужно соблюдать меры противопожарной безопасности.

Трехфазный котел обладает повышенным КПД — до 96%.

Недостатки — нуждается в преобразовании тока до 380 В. Требует качественную электропроводку в доме. Электричество дороже газа. Экономически менее выгодно. Из-за скачков напряжения могут возникать поломки, полный выход из строя.

Допустимые нормы значений перекоса

Поскольку в трехфазных сетях предотвратить и полностью устранить перекосы невозможно, существуют нормы несимметрии, в которых установлены допустимые отклонения. В первую очередь это ГОСТ 13109 97, ниже приведена вырезка из него (п. 5.5), чтобы избежать разночтения документа.

Нормы несимметрии напряжения  ГОСТ 13109-97

Поскольку, основная причина перекоса фаз напрямую связана с неправильным распределением нагрузок, существуют нормы их соотношения, прописанные в СП 31 110. Вырезку из этого свода правил также приведем в оригинале.

Вырезка из СП 31-110 (п 9.5)

Здесь необходимы пояснения в терминологии. Для описания несимметрии используются три составляющих, это прямая, нулевая и обратная последовательность. Первая считается основной, она определяет номинальное напряжение. Две последние можно рассматривать в качестве помех, которые приводят к образованию в цепях нагрузки соответствующих ЭДС, которые не участвуют в полезной работе.

Устранение перекоса фаз

Если результаты замеров выявят наличие несимметричности напряжений фаз, следует принять меры чтобы устранить перекос. Защита от перекоса фаз в трехфазной сети выполняется следующими способами.

• На этапе проектирования следует равномерно распределить нагрузку по фазам. Приборы, имеющие однофазное питание не должны сосредотачиваться на одном проводнике, оставляя незагруженными другие. Кроме количественного распределения по фазам следует учитывать мощностные характеристики электрических устройств.
• В ранее введенных в эксплуатацию трехфазных сетях, где каждая фаза не рассчитывалась на перегрузку при возможности следует поменять схему потребления энергии. В условиях кризисной ситуации необходимо поменять мощность потребителя.
• Недостаточно эффективный способ обеспечить необходимое напряжение на каждой фазе трехфазной цепи это применение стабилизаторов напряжения.Трехфазные стабилизаторы напряжения конструктивно включают в себя однофазные, которые реагируют на изменение параметров конкретно на своей фазе. Поднятие, опускание напряжения вызывает ответную реакцию на других. Это может в некоторых случаях вызвать вторичный перекос с уже другими параметрами. Невозможность 100 % гарантии защиты от последствий перекоса фаз основной недостаток стабилизаторов напряжения.
• Использование в трехфазной системе питания симметрирующего трансформатора позволяет выравнивать напряжение не только на отдельной конкретной фазе, а обеспечивать симметричность напряжений на всех трех согласно требуемых норм.Кроме этого прибор сглаживает напряжение переходного процесса при подключении в сеть мощных асинхронных двигателей, дросселей, трансформаторов и другого подобного оборудования.Устройство способно устранить фазный перекос в большом диапазоне значений напряжения.
• Стабилизатор напряжения, симметрирующий трансформатор это дорогие устройства, не всегда есть возможность их применить. Существует достаточно простой и эффективный способ не допустить критического перекоса фаз — применение специального реле.

Если параметры трехфазной сети выходят за пределы установленного диапазона реле отключит источник питания. Когда параметры восстановятся до приемлемых значений, реле самостоятельно возобновит подачу питания.

Ответственное отношение к равномерному распределению нагрузки по фазам не гарантирует избежать перекос. От обрыва нулевого провода никто не застрахован, соединительный контакт может от перегрева «отгореть» в любой момент. Поэтому к рекомендациям по оборудованию трехфазной сети приборами защиты от перекоса следует прислушаться. Единовременные затраты сохранят работоспособность более дорогому электрическому оборудованию, работающему от трехфазной сети.

Как я устанавливал реле напряжения в квартирный щиток

Чтобы не было вопросов – скажу сразу, что контактор устанавливать нет необходимости, поскольку теоретически реле напряжения выдерживает ток до 30 А, а согласно маркировке на внутреннем реле – до 40 А. Но это теоретически, а как на практике – покажет время, обязательно сообщу дополнительно, если что. Да и ещё есть банальная причина – в щитке элементарно нет места. Это также основная причина, почему я не поставил автомат байпаса.

Ток ограничивается автоматами по 16 А. А вот если бы при всех прочих равных условиях стояли автоматы на 25 А, то стоило бы всерьёз задуматься о контакторе. И о замене их на 16 А, поскольку проводка выполнена алюминием с сечением 4 мм2.

В процессе установки использовал моножильный провод сечением 2,5 мм2. Даже, если бы я захотел использовать 4 квадрата – у меня бы не получилось, т.к. клеммы реле напряжения могут принять только 2,5.

Самая важная точка подключения – фаза:

Подключение фазы при установке реле напряжения

Для её расключения я использовал сжим «Орех». Считаю его самым надежным способом соединения проводов, так же, как пропаянную скрутку.

На фото видно, как провод после счетчика приходит в орех снизу. Он алюминиевый, это ещё довод в пользу «Ореха».

Второй провод снизу из «Ореха» идёт на питание реле (клемма 7). И два провода, которые идут из верхней части «Ореха» – фаза на вход реле напряжения.

Почему два, а не один, а между контактами 1 и 2 не поставить перемычку? Дело в том, что соединить 2 провода «Орехом» гораздо надежнее, чем винтовой клеммой. Во-вторых – как я говорил, всунуть 2 провода по 2,5 квадрата в одну клемму проблематично. Поэтому надежность по фазе обеспечивается двумя проводами на входе (для умощнения), и тем, что входные контакты 1 и 2 намертво спаяны внутри реле (фото с пруфом есть в первой части статьи про это реле, ссылку давал выше).

Выходные клеммы 3 и 4 так же спаяны внутри реле, и на каждую клемму я прикрутил по проводу. Но только эти провода дальше нигде не контачат – они идут каждый на свой автомат (хотя, перемычка не помешает, но она не обязательна).

Монтаж реле напряжения в щитке через Орех

Надеюсь, на фото хорошо всё просматривается – после автоматов фазные провода (уже алюминий) идут на квартиру. Нулевые подключены к клеммам чуть повыше автоматов.

Кому интересно рассмотреть всё в подробностях, сделал ещё парочку фото монтажа:

Монтаж реле напряжения – вид сверху

Пример монтажа реле напряжения в квартирный щиток

Небольшой лайфхак: в ответственных местах я стараюсь не просто вставлять зачищенный конец провода в клемму, а делаю петельку. Таким образом я вдвое увеличиваю площадь контакта (и уменьшаю пресловутое переходное сопротивление), и исключаю возможность прокручивания провода в случае ослабления зажима. Да и механическая прочность соединения от этого только выигрывает.

Предвосхищая комментарии касательно некрасивого монтажа, скажу – делал это я во время воскресного прайм-тайма, и моим главным опасением было потревожить соседей во время их телевизионного вечера. Это святое)

Да, красота – не моя стихия, но за надёжность я ручаюсь!

Вот, что получилось в итоге:

Итог установки реле контроля напряжения ФиФ

Рабочий диапазон установил 175-245 В. Считаю, что это самый широкий возможный диапазон, пригодный для тех, кто не хочет частых срабатываний этого реле. Если в приоритете сохранность техники, можну немного сузить диапазон, примерно по 5 В с обоих краёв.

После установки этого реле прошёл почти год, полёт нормальный. Было пару отключений по низкому напряжению, больше сказать нечего.

Как осуществляется работа генератора

Способы расчёта различных конфигураций трансформаторов

Устройство действует, превращая энергию вращения в энергию электричества. Электромашина, используя вращение МП, генерирует электрический ток. В тот момент, когда проволочная обмотка (катушка) крутится в МП, силовые линии магнитного поля пронизывают витки обмотки.

Внимание! В результате этого процесса электроны совершают перемещение в сторону плюсового полюса магнита. При этом ток движется, наоборот, в сторону отрицательного магнитного полюса

Не важно, что вращается при механическом воздействии, обмотка или магнитное поле, – ток будет течь, пока вращение выполняется. Генераторы, вырабатывающие трехфазное напряжение, могут иметь:

Генераторы, вырабатывающие трехфазное напряжение, могут иметь:

• неподвижные магниты и подвижный (вращающийся) якорь;
• неподвижный статор и магнитные полюса, которые вращаются.

В устройствах первой конструкции возникает потребность отбора большого тока при высоком напряжении. Для этого приходится использовать щётки (скользящие по контактным кольцам контакты).

Второе строение генератора проще и более востребовано. Здесь ротор – подвижный элемент, состоит из магнитных полюсов. Статор – неподвижная часть, собрана из пакета изолированных между собой листов железа и вложенной в пазы обмотки статора.

Информация. У ротора тело собрано из сплошного железа и имеет магнитные полюса в виде наконечников. Наконечники набираются из отдельных листов. Их форма подобрана с учётом того, чтобы генерируемый ток по форме был близок к синусоиде.

Полюсные сердечники имеют катушки возбуждения. На катушки подаётся постоянный ток. Подача осуществляется через графитовые щётки на кольца контакта, находящиеся на валу.

На схемах 3-х фазный генератор рисуют в виде трёх обмоток, угол между которыми равен 1200.

Существует несколько способов возбуждения генераторов, а именно:

• независимый – с помощью аккумулятора;
• от возбудителя – при помощи дополнительного генератора, закреплённого на одном валу;
• благодаря самовозбуждению – собственным выпрямленным током.

Сюда же относится магнитное возбуждение, подаваемое от магнитов постоянной природы.

Трёхфазный генератор переменного тока

Почему победил не Эдисон

Часто можно встретить мнение, что система Теслы была лучше, поэтому Эдисон и проиграл. Сложно сказать, сколько именно долларов потерял последний, но Николу он обвёл по современным меркам на 4,5 млн. долларов. Инфляция – что поделаешь! Авторы склонны считать, что Эдисон получил своё. Потому что Никола Тесла мог доказать и преимущества постоянного тока. Например, последний меньше склонен коронировать на проводах, потому что амплитуда не имеет 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 реактивную мощность, гуляющую туда сюда. В переводе на русский – XXI век может стать вторым рождением постоянного тока. По крайней мере для передачи его на дальние расстояния. Но смешно как раз то, что Эдисон не смоге передавать свою энергию. Мог бы Тесла ему помочь? Да, конечно, и тогда приборы постоянного тока сегодня использовались столь же широко, как и переменного. Для коллекторных двигателей это лучше – растут КПД и крутящий момент.

Что же получается? А то, что постоянный ток как раз-таки выгодно передавать. А Эдисон попросту не смог найти правильного решения, потому что пытался взять задачу нахрапом. Нужно же было зайти с тыла и посмотреть. Но Эдисон был чистым практиком и не мог найти столь ухищрённых решений, как преобразователи. А ведь – и авторы сказали об этом вначале – все генераторы середины XIX века имели встроенный коммутатор для спрямления. Оставалось только их подключить к линии, а на приёмной стороне провести преобразование. И все! Никола блестяще наказал Эдисона, и это ещё раз доказывает наличие в мире некой силы, управляющей ходом истории.

Но почему же был избран переменный ток? Ввиду наличия мощного средства для его передачи. Речь, конечно же, идёт о трансформаторе. Впервые сконструированный ещё в 1831 году (а может и раньше) Майклом Фарадеем этот незаменимый элемент современной техники остался без заслуженного внимания. Интерес к нему вернул лишь Генрих Румкорф пятнадцатью годами позже, использовав динамо для получения разряда в искровом промежутке. А повышающий трансформатор значительно усиливал эффект. Это прямиком открыло учёным путь к постановке опытов, но сама суть преобразования не получила заслуженного внимания.

Вместо этого учёные упорно бились над постоянным током. Создавая для него двигатели, приборы освещения и, конечно же, генераторы. Совершенно удивительно то, что зная об обратимости электрических машин, никто не придумал раньше, как создать униполярный мотор, который сегодня можно найти во многих ручных миксерах и блендерах. Фактически все двигатели бытового назначения однофазные. И лишь малая толика их работает на постоянном токе. Но если бы победил Эдисон, все могло бы быть иначе.

Имеется и ещё одно неявное преимущество. У постоянного тока выше предел безопасности. То есть можно было бы сделать промышленные сети безвредным для людей. Нужно рассмотреть этот вопрос более подробно, потому что доводы эти не столь очевидны неискушённому читателю.

Причины возникновения явления

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

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

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

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

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

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

Несимметрия в высоковольтных сетях

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

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

Асимметрия на стороне нагрузки

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

Асимметричное распределение потребителей электроэнергии по фазам

Подключение трехфазной розетки

Телефонная розетка

Розетка предназначена для стационарных электроприборов (духовой шкаф, электроплита, станок). Часто для таких устройств применяется подключение кабеля напрямую к их клеммам. Последовательность операций при подключении розетки:

1. Вскрытие розетки, разделка и ввод кабеля.
2. Каждая фазная, а также нулевая и заземляющая жилы подключаются к соответствующим контактам. Желтый, зеленый и красный провода соединяются с выводами A, B, C (L1, L2, L3), голубой – к нейтрали N, желто-зеленый – к выводу PE защитного заземления.
3. Кабель размещается и фиксируется внутри розетки, после чего она закрывается. Стационарная розетка крепится к стене. Для этого крепление должно быть подготовлено заранее, чтобы осталось только завернуть винты или саморезы.

Для стационарных электроприборов рекомендуется подключать неразрывное заземление в виде медного многожильного проводника под болт. Его сечение не должно быть меньше, чем у питающих жил силового кабеля.

На рисунке ниже изображено, как подключаются силовые вилки и розетки Legrand. Обычно рекомендуется применять отечественные модели, которые значительно дешевле.

Схема подключения трехфазной розетки

Брендовые модели имеют намного выше цены, их рекомендуется применять из эстетических соображений, хотя характеристики у них очень высокие.

Вилки являются составными частями штепсельных соединений, их необходимо покупать в комплекте и подключать вместе с розетками. Если брать составляющие по отдельности, они могут не подойти друг к другу даже у одних и тех же моделей.

Подключение вилки:

1. Разборка вилки, разделка и ввод в нее гибкого кабеля.
2. Каждая фазная, нулевая и защитная жилы подключаются к штырькам.
3. Закрепление кабеля и закрытие вилки.

На рисунке ниже изображена схема подключения розетки к автомату. Здесь показан отвод трехфазной линии к нагрузке. Основной ввод трехфазной сети с разветвлениями можно посмотреть на самой первой схеме. На входе линии установлено УЗО с током утечки 30 мА. Большее значение тока утечки не будет защищать от поражения электрическим током, а при установке меньшего будут частые срабатывания. К УЗО подключен четырехполюсный автомат, а затем – розетка.

Схема подключения розетки к автомату

Размещение гнезд может отличаться, но принцип остается один: три фазы (черный, серый и красный провод), нейтраль (синий) и земля (желто-зеленый цвет).

Несколько полезных советов по сборке щита

При сборке электрического щита необходимо использовать только качественную и надёжную электротехническую продукцию

Не стоит обращать внимание на более дешёвые китайские аналоги, личная безопасность гораздо важнее

Для подключения проводов к автоматам лучше всего применять специальные наконечники для опрессовки. Конечно тогда придётся приобрести и клещи, с помощью которых выполняется обжим, но их стоимость не слишком высокая.

Использование изолирующей ленты уже не актуально, многие электрики используют исключительно термоусадочные трубки. Такой расходный материал удобен и надёжен и не обязательно приобретать строительный фен, можно воспользоваться обыкновенной зажигалкой.

Для удобства эксплуатации все элементы электрического шкафа должны быть промаркированы. Только тогда можно будет быстро и легко отключить напряжение в определённой комнате. Можно делать пометки на корпусе устройства или сделать небольшие таблички и закрепить их на изделии с помощью скотча.

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 калориферах и конвектоматах.

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.

Чем три фазы отличаются от одной?

В обоих видах питания присутствует рабочий нулевой проводник (НОЛЬ). Про защитное заземление я подробно рассказал здесь, 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°.

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.

А защититься от перекоса фаз лучше всего с помощью реле напряжения, например Барьер или ФиФ ЕвроАвтоматика.

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

В чем измеряется

Согласно ГОСТ 13109 норма напряжения в электрической сети варьирует в диапазоне от 198В до 242В (то есть 220В плюс или минус 10 процентов). При частой поломке бытовой техники, ламп или их мигании потребуется измерение напряжения в электрической проводке. Подобная проверка делается мультиметром или вольтметром. Ночью, когда электроприборы используются по минимуму, полученные значения будут максимальными.

Мультиметром измеряется напряжение в трёхфазной сети так:

1. Между рабочим 0 и каждой из фаз: А-N, В-N, С-N.
2. Линейные напряжения: А-В, А-С, В-С.

Всего должно получиться шесть измерений. Иногда делается ещё один замер — между заземляющим и нулевым рабочим проводником: N-PE.

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 калориферах и конвектоматах.

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 подключения

Существует два вида подключения катушек в электрогенераторе:

• звездой. Суть системы заключается в соединении всех концов катушек в одну точку, которая является нейтральной. Нулевой провод и остальные три провода подключаются к потребителю;
• треугольником. При таком способе каждый вывод обмотки соединяется со следующим. В результате они образуют замкнутый на отдельных контактах треугольник, а линейные кабели соединяются с оборудованием.

Схема подключения «Звезда» и «Треугольник»

На рисунке показано схематическое подключение катушек в электрогенераторе.

Трехфазная система подачи тока потребителям приобрела широкую популярность благодаря эффективности и экономичности. Также она позволяет повышать коэффициент полезного действия силового оборудования, его мощность, упрощая при этом его конструкцию.

Расчет токов КЗ для трехфазных сетей

Для того чтобы определить ток трехфазного короткого замыкания в соответствующих сетях, следует обязательно учитывать специфику возникновения и развития этого процесса. Прежде всего, это индуктивность, возникающая в замкнутом проводнике, из-за чего ток трехфазного КЗ изменяется не мгновенно, а нарастает постепенно в соответствии с определенными законами.

Точность производимых вычислений зависит в первую очередь от расчетов основных величин, вставляемых в формулу. С этой целью используются дополнительные формулы или специальное программное обеспечение, выполняющее сложнейшие вычислительные операции за очень короткое время.

Если же расчеты в трехфазных сетях выполняются ручным способом, в таких случаях нужные результаты про ток КЗ формула, приведенная ниже, позволяет определить с достаточно точными показателями:

Iкз = Uc/(√3*Хрез) = Uc /(√3*(Хсист + Хвн)), в которой Хвн является сопротивлением между шинами и точкой КЗ, Хсист – это сопротивление во всей системе относительно шин источника напряжения, Uc – напряжение на шинах в данной системе.

При отсутствии какого-то из показателей, его значение определяется с использованием дополнительных формул или программ. Если же расчеты трехфазного КЗ производятся для сложных сетей с большим количеством разветвлений, в этом случае основная схема преобразуется в схему замещения, где присутствует лишь один источник электроэнергии и одно сопротивление.

Сам процесс упрощения производится в следующем порядке:

• Складываются все показатели сопротивлений, подключенных параллельно в данной цепи.
• Далее суммируются все сопротивления, подключенные последовательно.
• Результирующее сопротивление Х_рез определяется как сумма всех подключенных параллельных и последовательных сопротивлений.

Расчеты токов двухфазного короткого замыкания выполняются с учетом отсутствия у них симметричности. У них нет нуля, а присутствую токи, протекающие в прямом и обратном направлении. Таким образом, ток двухфазного КЗ рассчитывается последовательно, по отдельным формулам, используемым для каждого показателя.

Выводы

Итак, подключение трехфазной сети подойдет:

• Тем, кто хочет получить стабильное напряжение без перекосов. Если ваш дом находится далеко от трансформаторной подстанции, и вы страдаете от падения напряжения на фазе, тогда трехфазная сеть — это ваше спасение.
• Тем, кто приобрел трехфазное оборудование. Если планируется отопление в доме электрокотлом или установка насосной станции, тогда без напряжения в 380 В просто не обойтись.
• Тем, у кого бытовых приборов и электроники накопилось больше, чем на 5 кВт. Для таких потребителей есть смысл получить технические условия от энергосбыта на 10 — 15 кВт с возможностью подключения трехфазной сети.

Вам не нужны три фазы, если:

• У вас только однофазное оборудование суммарной мощностью не более 5 кВт и постоянное стабильное напряжение на одной фазе.
• Если вы не хотите делать у себя глобальный ремонт и переплачивать за дорогостоящее оборудование.

• Варим все, что из металла: как выбрать сварочный инвертор?
• Вкручиваем по полной: рейтинг сетевых шуруповертов 2019

Подведём итог

Из всего изложенного можно сделать вывод, что фазное напряжение в сети 0.4 кВ всегда равно 220 В, в то время как линейное 380 В. Однако не стоит считать, что если значения фазного напряжения ниже, оно становится менее опасным. Редакция Homius со всей ответственностью заявляет, что поражение электрическим током может привести к летальному исходу независимо от того, линейное напряжение в цепи или фазное. Ведь поражение тканям и органам наносит не само напряжение, а сила тока. К примеру, 220 В трансформированные в 36 В становятся даже опаснее. Ведь человек практически не чувствует столь низкого напряжения, а в это время ток поражает органы. Поэтому при электромонтажных работах не следует забывать о технике безопасности.

ФОТО: metodist.siteПамятка начинающему электрику
Предыдущая ИнженерияКак выбрать правильную печь для гаража: изучаем современные виды обогревательного оборудования
Следующая ИнженерияМойка для кухни: как выбрать раковину, на что обратить внимание