Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Трехфазные и однофазные сети.Отличия и преимущества.Недостатки

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

Трехфазные и однофазные сети

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

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

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

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

Преимущества 1-фазной сети

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

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

Трехфазные и однофазные сети для частного дома

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

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

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

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

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

Недостатки трехфазной сети для частного дома
В результате можно выделить несколько недостатков применения трехфазной сети для частного дома:
  • Нужно получать техусловия и разрешение на подключение сети от энергосбыта.
  • Повышается опасность поражения током, а также опасность возгорания по причине повышенного напряжения.
  • Значительные габаритные размеры распредщита ввода питания. Для хозяев загородных домов такой недостаток не имеет большого значения, так как места у них хватает.
  • Необходим монтаж ограничителей напряжения в виде модулей на вводном щитке. В трехфазной сети это особенно актуально.
Преимущества трехфазного питания для частных домов:
  • Есть возможность распределить нагрузку равномерно по фазам, во избежание возникновения перекоса фаз.
  • Можно подключать в сеть мощные трехфазные потребители энергии. Это является наиболее ощутимым достоинством.
  • Уменьшение номинальных значений аппаратов защиты на вводе, а также снижение сечения кабеля ввода.
  • Во многих случаях можно добиться разрешения у компании по энергосбыту на повышение допустимого наибольшего уровня мощности потребления электроэнергии.

В итоге, можно сделать вывод, что практически осуществлять ввод трехфазной сети питания рекомендуется для частных строений и домов с жилой площадью более 100 м2. Трехфазное питание особенно подходит тем хозяевам, которые собираются установить у себя циркулярную пилу, котел отопления, различные приводы механизмов с трехфазными электродвигателями.

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

Похожие темы:

Трёхфазный ток, преимущества трёхфазного тока при использовании

Преимущества трёхфазного тока очевидны только специалистам электрикам. Что такое трехфазный ток для обывателя представляется весьма смутно. Давайте развеем неопределенность.

Трехфазный переменный ток

Большинство людей, за исключением специалистов - электриков, имеют весьма смутное представление, что такое так называемый «трёхфазный» переменный ток, да и в понятиях, что такое сила тока, напряжение и электрический потенциал, а также мощность, - часто путаются.

Попытаемся простым языком дать начальные понятия об этом. Для этого обратимся к аналогиям. Начнём с простейшей – протекания постоянного тока в проводниках. Его можно сравнить с водным потоком в природе. Вода, как известно, всегда течёт от более высокой точки поверхности к более низкой. Всегда выбирает самый экономичный (наикратчайший) путь. Аналогия с протеканием тока – полнейшая. Причём количество воды протекающей в единицу времени через какое-то сечение потока будет аналогично силе тока в электрической цепи. Высота любой точки русла реки относительно нулевой точки – уровня моря – будет соответствовать электрическому потенциалу любой точки цепи. А разница в высоте любых двух точек реки будет соответствовать напряжению между двумя точками цепи.

Используя эту аналогию можно легко представить в уме законы протекания постоянного электрического тока в цепи. Чем выше напряжение – перепад высот, тем больше скорость потока, и, следовательно, количество воды протекающей по реке в единицу времени.

Водный поток, точно так же как электрический ток при своём движении испытывает сопротивление русла – по каменистому руслу вода будет протекать бурно, меняя направление, немного нагреваясь от этого (бурные потоки даже в сильные морозы не замерзают вследствие нагрева от сопротивления русла). В гладком канале или трубе вода потечёт быстро и в итоге в единицу времени канал пропустит гораздо больше воды, чем извилистое и каменистое русло. Сопротивление потоку воды полностью аналогично электрическому сопротивлению в цепи.

Теперь представим закрытую бутылку, в которой налито немного воды. Если мы начнём эту бутылку вращать вокруг поперечной оси, то вода в ней будет перетекать попеременно от горлышка к донышку и наоборот. Это представление – аналогия переменному току. Казалось бы, одна и та же вода перетекает туда-сюда и что? Тем не менее, этот переменный поток воды способен совершать работу.

Откуда вообще появилось понятие переменный ток? к содержанию

Да с тех самых пор, когда человечество, узнав, что перемещение магнита вблизи проводника вызывает электрический ток в проводнике. Именно движение магнита вызывает ток, если магнит положить рядом с проводом и не двигать – никакого тока в проводнике это не вызовет. Далее, мы хотим получить (генерировать) в проводнике ток, чтобы использовать его в дальнейшем для каких-либо целей. Для этого изготовим катушку из медного провода и начнём возле неё двигать магнит. Магнит можно передвигать возле катушки как угодно – двигать по прямой туда-сюда, но, чтобы не двигать магнит руками, создать такой механизм технически сложнее, чем просто начать его вращать около катушки, аналогично вращению бутылки с водой из предыдущего примера. Вот именно таким образом - по техническим причинам - мы и получили синусоидальный переменный ток, используемый ныне повсеместно. Синусоида – это развёрнутое во времени описание вращения.

В дальнейшем оказалось, что законы протекания переменного тока в цепи отличаются от протекания постоянного тока. Например, для протекания постоянного тока сопротивление катушки равно просто омическому сопротивлению проводов. А для переменного тока – сопротивление катушки из проводов значительно увеличивается из-за появления, так называемого индуктивного сопротивления. Постоянный ток через заряженный конденсатор не проходит, для него конденсатор – разрыв цепи. А переменный ток способен свободно протекать через конденсатор с некоторым сопротивлением. Далее выяснилось, что переменный ток может быть преобразован с помощью трансформаторов в переменный ток с другими напряжением или силой тока. Постоянный ток такой трансформации не поддаётся и, если мы включим любой трансформатор в сеть постоянного тока (что делать категорически нельзя), то он неизбежно сгорит, так как постоянному току будет сопротивляться только омическое сопротивление провода, которое делается как можно меньше, и через первичную обмотку потечёт большой ток в режиме короткого замыкания.

Заметим также, что электродвигатели могут быть созданы для работы и от постоянного тока, и от переменного тока. Но разница между ними такая – электродвигатели постоянного тока сложнее в изготовлении, но зато позволяют плавно изменять скорость вращения обычным регулирующим силу тока реостатом. А электродвигатели переменного тока гораздо проще и дешевле в изготовлении, но вращаются только с одной, обусловленной конструкцией скоростью. Поэтому в практике широко применяются и те, и другие. В зависимости от назначения. Для целей управления и регулирования применяются двигатели постоянного тока, а в качестве силовых установок – двигатели переменного тока.

Далее конструкторская мысль изобретателя генератора двигалась примерно в таком направлении – если удобнее всего для генерации тока использовать вращение магнита рядом с катушкой, то почему бы вместо одной катушки генератора не расположить вокруг вращающегося магнита несколько катушек (места-то вокруг вон сколько)?

Получится сразу же, как бы несколько генераторов, работающих от одного вращающегося магнита. Причём переменный ток в катушках будет отличаться по фазе – максимум тока в последующих катушках будет несколько запаздывать относительно предыдущих. То есть синусоиды тока, если их графически изобразить, будут, как бы между собой, сдвинуты. Это важное свойство – сдвиг фаз, о котором мы расскажем ниже.

Примерно так рассуждая, американский изобретатель Никола Тесла и изобрёл сначала переменный ток, а затем и трёхфазную систему генерации тока с шестью проводами. Он расположил три катушки вокруг магнита на равном расстоянии под углами 120 градусов, если за центр углов принять ось вращения магнита.

(Число катушек (фаз) вообще-то может быть любым, но для получения всех тех преимуществ, что даёт многофазная система генерации тока, минимально достаточно трёх).

Далее русский учёный электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский развил изобретение Н. Тесла, впервые предложив трёх - и четырёхпроводную систему передачи трёхфазного переменного тока. Он предложил соединить один конец всех трёх обмоток генератора в одну точку и передавать электроэнергию всего по четырём проводам. (Экономия на дорогих цветных металлах существенная). Оказалось, что при симметричной нагрузке каждой фазы (равным сопротивлением) ток в этом общем проводе равняется нулю. Потому что при суммировании (алгебраическом, с учётом знаков) сдвинутых по фазе на 120 градусов токов они взаимно уничтожаются. Этот общий провод так и назвали – нулевой. Поскольку ток в нём возникает только при неравномерности нагрузок фаз и численно он небольшой, гораздо меньше фазных токов, то представилась возможность использовать в качестве «нулевого» провод меньшего сечения, чем для фазных проводов.

По этой же самой причине (сдвиг фаз на 120 градусов) трехфазные трансформаторы получились значительно менее материалоёмкими, так как в магнитопроводе трансформатора происходит взаимопоглощение магнитных потоков и его можно делать с меньшим сечением.

Сегодня трёхфазная система электроснабжения осуществляется четырьмя проводами, три из них называются фазными и обозначаются латинскими буквами: на генераторе - А, В и С, у потребителя - L1, L2 и L3. Нулевой провод так и обозначается – 0. 

Напряжение между нулевым проводом и любым из фазных проводов называется – фазным и составляет в сетях потребителей – 220 вольт.

Между фазными проводами тоже существует напряжение, причём значительно выше, чем фазное напряжение. Это напряжение называется линейным и составляет в цепях потребителей 380 вольт. Почему же оно больше фазного? Да всё это из-за сдвига фаз на 120 градусов. Поэтому, если на одном проводе, к примеру, в данный момент времени потенциал равен плюс 200 вольт, то на другом фазном проводе в этот же момент времени потенциал будет минус 180 вольт. Напряжение – это разность потенциалов, то есть оно будет + 200 – (-180)=+380 В.

Возникает вопрос, если по нулевому проводу ток не протекает, то нельзя ли его вообще убрать. Можно. И мы получим трёхпроводную систему электроснабжения. С соединением потребителей так называемым «треугольником» - между фазными проводами. Однако нужно заметить, что при неравномерной нагрузке в сторонах «треугольника» на генератор будут действовать разрушающие его нагрузки, поэтому данную систему можно применять при огромном количестве потребителей, когда неравномерности нагрузок нивелируются. Передача электроэнергии от больших электростанций при высоких фазных и линейных напряжениях (сотни тысяч вольт) так и осуществляются. Почему же применяется такое высокое напряжение. Ответ простой – чтобы уменьшить потери в проводах на нагрев. Так как нагрев проводов (потери энергии) пропорционален квадрату протекающего тока, то желательно чтобы протекающий ток был минимален. Ну а для передачи необходимой мощности при минимальном токе нужно повышать напряжение.  Линии электропередач (ЛЭП) так и обозначаются, к примеру, ЛЭП – 500 – это линия электропередачи под напряжением 500 киловольт.

Кстати потери в проводах ЛЭП можно ещё более снизить, применяя передачу постоянного тока высокого напряжения (перестаёт действовать емкостная составляющая потерь, действующая между проводами), проводились даже такие эксперименты, но широкого распространения пока такая система не получила, видимо вследствие большей экономии в проводах при трёхфазной системе генерации.

Выводы: преимущества трёхфазной системы к содержанию

В заключение статьи подведём итоги, – какие же преимущества даёт трёхфазная система генерации и электроснабжения?

  1. Экономия на количестве проводов, необходимых для передачи электроэнергии. Учитывая немалые расстояния (сотни и тысячи километров) и то, что для проводов используют цветные металлы с малым удельным электрическим сопротивлением, экономия получается весьма существенной.
  2. Трёхфазные трансформаторы, при равной мощности с однофазными, имеют значительно меньшие размеры магнитопровода. Что позволяет получить существенную экономию.
  3. Очень важно, что трёхфазная система передачи электроэнергии создаёт при подключении потребителя к трём фазам как бы вращающееся электромагнитное поле. Опять-таки, вследствие сдвига фаз. Это свойство позволило создать чрезвычайно простые и надёжные трёхфазные электродвигатели, у которых нет коллектора, а ротор, по сути, представляет собой простую «болванку» в подшипниках, к которой не нужно подсоединять никакие провода. (На самом деле конструкция короткозамкнутого ротора имеет свои особенности и вовсе не болванка) Это так называемые трёхфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Очень широко распространённые сегодня в качестве силовых установок. Замечательное свойство таких двигателей – это возможность менять направление вращения ротора на обратное простым переключением двух любых фазных проводов.
  4. Возможность получения в трёхфазных сетях двух рабочих напряжений. Другими словами менять мощность электродвигателя или нагревательной установки путём простого переключения питающих проводов.
  5. Возможность значительного уменьшения мерцаний и стробоскопического эффекта светильников на люминисцентных лампах путём размещения в светильнике трёх ламп, питающихся от разных фаз.

Благодаря этим преимуществам трёхфазные системы электроснабжения получили широчайшее распространение в мире.

Почему в сети только 1 или 3 фазы, а не 2 или 4?

Взглянув в электрощиток или на опору, стоящую рядом с вашим домом, вы скорее всего увидите 2 или 4 провода, приходящие к вам, которые являются фазой и нулем или тремя фазами и нулем. Почему к нам чаще всего приходит именно такое количество фаз, а не 2, 4 или, например, 5? Ответ электрика в нашей статье.

Почему не хватает одной фазы?

На самом деле варианты и с двумя фазами тоже встречаются, но это довольно редкое явление. Как правило, это потребители, которые были подключены в конце девяностых – начале двухтысячных, когда появлялись мощные потребители и одной фазы сечением 1,5 мм2 уже не хватало. Однако чаще мы все же встречаем 1 или 3 фазы. Одной фазы вполне хватает для работы большинства электроприборов (при достаточном сечении проводки). Для проведения трех фаз есть несколько причин.

Первая заключается в необходимости запитать трехфазные потребители, например, электрический котел отопления. Соответственно в этом случае ставится трехфазный счетчик (не путать с многотарифным), общий вводной автомат и несколько линейных автоматов.

Вторая причина такая же, как и в случае с двумя фазами — возможность разгрузить фазы при наличии большого количества мощных однофазных потребителей. В особенности это необходимо, когда есть сварочный аппарат. Или же нужно подключить на отдельную фазу варочную панель, водонагреватель или систему «теплый пол». Благодаря такому четкому распределению нет перекоса фаз и напряжение на каждой примерно одинаковое и в пределах нормы.

Почему не 4, 5 или больше фаз?

Тут ответ кроется в экономической целесообразности. В России подавляющее количество электроэнергии тратится на работу трехфазных двигателей. Для создания вращающегося электромагнитного поля необходимо минимум 3 фазы, каждая из которых смещается относительно другой на 120° (см. рис. ниже). При наличии трех фаз двигатель будет нормально и стабильно работать.

В теории можно подключить и 4 фазы, что кстати даст возможность двигателю работать «ровнее». Но для работы четвертой фазы необходимо будет вести дополнительный провод, что в масштабе страны составляет миллионы тонн цветного металла, дополнительные изоляторы, усиленные опоры и т.д. Все это несет колоссальные затраты, которые по факту не оправданы. Так что в этом случае три фазы — это «золотая середина».

Итак, три фазы НЕОБХОДИМЫ для работы трехфазных двигателей, а четыре, пять или больше — это лишняя трата денег.

Интересное из мира электрики:

Теги электричество

Трёхфазное напряжение: концепция, преимущества, особенности

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 лампочку накала. 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.

Изображение 3 фаз

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.

Смещение и генерация 3-фазного напряжения

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 регуляторы скорости 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 электронных трансформаторов. 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 кавитационных двигателей. 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 чем разница между фазами электрического тока (фазы 1, 2, 3 )?

Часто можно слышать, как называют электрические сети трёхфазными, двухфазными, реже - однофазными, но иногда подразумевается под этими понятиями не одно и то же. Чтобы не запутаться, давайте разберёмся с тем, чем отличаются эти сети и что имеют в виду, когда говорят, например, про отличия трехфазного от однофазного тока.

Однофазные сети Двухфазные сети Трёхфазные сети
Прохождение тока возможно при замкнутой цепи. Поэтому ток нужно сначала подвести к нагрузке, а затем вернуть назад.

При переменном токе провод, подводящий ток — это фаза. Её схемное обозначение L1 (А).

Второй называют нулевым. Обозначение — N.

Значит, для передачи однофазного тока нужно использовать два провода. Называются они фазным и нулевым соответственно.

Между этими проводами напряжение 220 В.

Идёт передача двух переменных токов. Напряжение этих токов сдвинуто по фазе на 90 градусов.

Передают токи двумя проводами: двумя фазными и двумя нулевыми.

Это дорого. Поэтому теперь на электростанциях его не генерируют и по линиям электропередач (ЛЭП) не передают.

Передаётся три переменных тока. По фазе их напряжения сдвигаются на 120 градусов.

Казалось бы, для передачи тока нужно было задействовать шесть проводов, но, используя соединение источников по схеме «звезда», обходятся тремя (вид схемы похож на латинскую букву Y).

Три провода являются фазными, один — нулевой.

Экономична. Ток без труда передаётся на далёкие расстояния.

Любая пара фазных проводов имеет напряжение 380 В.

Пара фазный провод и нуль — напряжение 220 В.

Таким образом, электропитание наших домов и квартир может быть однофазным или трёхфазным.

Однофазное электропитание

Однофазноый ток подключают двумя методами: 2-проводным и 3-проводным.

  • При первом (двухпроводном) используют два провода. По одному течёт фазный ток, другой предназначен для нулевого провода. Подобным образом электропитание подведено почти во все, построенные в бывшем СССР, старые дома.
  • При втором — добавляют ещё один провод. Называется он заземление (РЕ). Его предназначение спасать жизнь человека, а приборы от поломки.

Трёхфазное электропитание

Распределение трёхфазного питания по дому выполняется двумя способами: 4-проводным и 5-проводным.

  • Четырёхпроводное подключение выполняется тремя фазными и одним нулевым проводом. После электрощитка для питания розеток и выключателей используют два провода — одну из фаз и нуль. Напряжение между этими проводами 220В.
  • Пятипроводное подключение — добавляется защитный, заземляющий провод (РЕ).

В трёхфазной сети фазы должны нагружаться максимально равномерно. Иначе произойдёт перекос фаз. Результат этого явления весьма плачевен и непредсказуем для человеческой жизни и техники.

От того, какая электропроводка в доме зависит и то, какое электрооборудование можно в неё включать.

Например, заземление, а значит и розетки с заземляющим контактом обязательны, когда в сеть включаются:

  • приборы с большой мощностью — холодильники, печи, обогреватели,
  • электронные бытовые приборы — компьютеры, телевизоры (оно необходимо для отвода статического электричества),
  • устройства, связанные с водой — джакузи, душевые кабины (вода проводник тока).

А для электропитания двигателей (актуальных для частного дома) нужен трёхфазный ток.

Сколько стоит подключение однофазного и трехфазного электричества?

Затраты на расходные материалы и монтаж оборудования планируются также, исходя из наиболее предпочтительного подключения. И если предсказать стоимость розеток, выключателей, светильников трудно (всё зависит от причуд вашей и дизайнерской фантазии), то цены на монтажные работы приблизительно одинаковы. В среднем это:

  • сборка электрощитка, в который устанавливаются автоматы защиты (12 групп) и счетчик стоит от 80$
  • монтаж выключателей и розеток 2-6$
  • установка точечных светильников 1,5-5$ за единицу.

***

Лично я также задумался про солнечные батареи - на http://220volt.com.ua поизучал немного, теперь пробую структурировать мысли, как и что делать с их подключением...

Выбор между трехфазной или однофазной электростанцией

Один из самых распространенных вопросов при выборе электростанции, какая лучше однофазная или трехфазная? Часто покупатели бывают в недоумении от того, что продавец советует им купить однофазную электростанцию, хотя в дом приходит три фазы. Именно поэтому в этом разделе мы постараемся разобраться с темой количества фаз генераторной установки отдельно.

Сеть

Итак, основная сеть электропитания может иметь 1 или 3 фазы. Двух фаз не бывает. Два провода, входящие в дом – это фаза с напряжением 220 Вольт и нейтраль (ноль), которая часто также выполняет функцию заземления. Если в дом входит четыре провода, то имеет место быть 3-фазный вход плюс нейтраль (нулевая фаза). Напряжение в цепях трехфазного тока, как правило, обозначают дробью 220/380 (230/400) Вольт: 220 (230) в числителе дроби означает напряжение фаза-ноль, а 380 (400) в знаменателе - напряжение между любыми двумя фазными проводами.

Потребители

Трехфазный ток обычно используется на производстве, а так же для бытовых приборов старого образца, либо потребителей большой мощности: электроплиты, сауны, асинхронные двигатели в насосах. В быту, в основном, используются однофазные устройства.

Электрогенераторы

Однофазный и трехфазный генератор - разные устройства. Трехфазная электростанция создана для того, чтобы обеспечивать электроэнергией трехфазные потребители, а не для того, чтобы питать однофазные устройства, разделенные на три части. Трехфазный генератор мощностью 9 кВт выдает 3 раза по 3 кВт. Он не сможет запитать однофазную нагрузку в 4 кВт. При этом генераторные электростанции большой мощности (свыше 30 кВА), не имеют проблемы с распределением нагрузки пофазно при использовании в быту. Главной особенностью эксплуатации трехфазной электростанции является обязательное равномерное распределение нагрузки между фазами. Разница в нагрузке между тремя фазами не должна превышать 25%.

Системы резервного электроснабжения

Схема №1 Однофазный ввод, однофазные потребители, однофазный генератор

Самая простая ситуация, когда у вас в доме нет трехфазных потребителей, и к дому подходит одна фаза. В этом случае для резервного электроснабжения используется однофазный электрогенератор. Резервировать электрогенератором можно как все нагрузки в доме, так и особо важные, выделенные в ЩГП (щит гарантированного питания) в соответствии с мощностью генератора.

Схема №2 Трехфазный вход, однофазные потребители, однофазный генератор

Вариант 1. К вашему дому подведены три фазы, но резервировать вы хотите только одну, на которую подключаются особо важные электроприборы. В этом случае остальные две линии просто не будут участвовать в системе резервного электроснабжения. Тем не менее, в этом случае вам также необходимо равномерно распределять все свои нагрузки по фазам, чтобы исключить перекос мощности по фазам на питающей подстанции.

Вариант 2. Самый простой и удобный вариант построения резервной системы электроснабжения.

В эту систему входит однофазный электрогенератор и трехфазный АВР (автомат ввода резерва). В этом случае, при исчезновении внешней трехфазной сети, автоматически запускается однофазный генератор и через АВР подает на всю нагрузку свою фазу. Генератор, таким образом, будет питать все три фазы по однофазному принципу работы. Такая схема позволяет полностью использовать мощность генератора, подключить к резервному питанию всю имеющуюся нагрузку и не беспокоиться за перекос фаз.

Схема №3 Трехфазный ввод, однофазные потребители, трехфазный генератор

В данной схеме устанавливается трехфазная электростанция. В этом случае трехфазная электростанция будет питать энергией однофазные потребители, но обязательно равномерное распределение нагрузки на каждую из трех фаз генератора. Группировка потребителей по фазам часто требует полную переборку электрощита или монтаж новой проводки. Самая сложная схема. При этом, генераторная установка практически всегда будет недогружена, так как невозможно распределить все нагрузки пофазно так, чтобы на 100% загрузить каждую фазу.

Графики трёхфазного напряжения

Графики трёхфазного напряжения

Графики трёхфазного освещения:

   На рисунке 1 представлен трёхфазный синусоид. Трёхфазный синусоид состоит из трёх однофазных, со сдвигом по фазе относительно друг друга на 120 градусов каждый.
   Если максимальная величина любого однофазного синусоида относительно оси координат ОХ равна 220 Вольт, то максимальная величина любого синусоида относительно любого другого синусоида достигает 381 Вольт. Величина любого синусоида относительно оси координат ОХ, называется фазное напряжение (между любой фазой и нулевым проводом) и равняется 220 Вольт. Величина любого синусоида относительно любого другого синусоида, называется линейным напряжением (между любыми двумя фазами) и равняется 381 Вольт. Линейное напряжение всегда больше фазного на корень из трёх. Корень из трёх приблизительно равен 1.73 Если перемножить 220х1.73=381. А если 127х1.73=220. По ГОСТу такое напряжение получило название 220/380.
   Ещё интересное качество трёхфазного тока: если сложить величины всех трёх синусоидов в какой-то любой точке оси координат ОХ, то полученная сумма всегда будит равняться нулю.

   Как мы уже говорили в графиках однофазного освещения, независимо в каком полупериоде (в положительном или отрицательном) находиться синусоид напряжения, световой поток всегда положителен. В трёхфазной системе так же, всё, что находиться ниже оси ОХ, мы переносим в верхнюю часть симметрично ОХ

   излучаемого света одной любой фазы (среднее арифметическое значение любой отдельно взятой фазы).
   Что бы получить график излучаемого потока света всех трёх фаз одновременно, нам нужно сложить величины всех трёх фаз в каждой точке ( sin(a)+ sin(a+120)+sin(a-120)). Мы получим зелёны график. А2 нам показывает амплитуду мигания общего потока света, а Р2 это средний отдаваемый поток света, всех трёх фаз одновременно (среднее арифметическое значение).
   Обратите внимание, что в однофазной сети амплитуда мигания выше чем средний излучаемый поток света (А1=100, Р1=63), Если вы применяете схему с трёхфазным освещением (при условии что на каждой фазе одинаковые по конструкции и мощности светильники) то Р2 по отношению к Р1 увеличивается в 3 раза (Р2=3*Р1=3*63=189) а амплитуда мигания трёхфазного света, наоборот, значительно уменьшается, и составляет всего лишь 28% от А1 (А2=28). Показатель лучше этого, наверное только в постоянного тока, там нет мигания. Обратите внимание что частота мигания увеличилась в 3 раза, по отношению частоты мигания любой одной фазы и составляет 300 Герц (в однофазной сети частота мигания светового потока равна 100 Герц, только не путайте с частотой переменного тока. Частота переменного тока у нас равна 50 Герц, но так как 1 Герц переменного тока состоит из положительного и отрицательного полупериода, светильник подключённый к такой сети будет излучать мигания и в положительном такте, и в отрицательном, поэтому частота мигания светового потока в 2 раза больше частоты переменного тока).




Трехфазная система

- обзор

2 Многоуровневые модели: общая разработка

Рассмотрим трехфазную систему, схематически показанную на рисунке 1, в которой межфазные поверхности между фазами сложны и могут изменяться во времени. Пусть характерные масштабы длины фаз, называемых α- β- и γ-фазами соответственно, существенно отличаются друг от друга. Тогда, по отношению к фазам α и β , фаза γ считается непрерывной, а β-фаза называется дисперсной, но, в свою очередь, по отношению к β- и γ-фазам, β-фаза является непрерывной, а γ-фаза считается дисперсной.Пусть ψ будет скалярной величиной, которая в фазах обозначается ψ α , ψ β и ψ γ . Изменение ψ внутри фаз описывается уравнениями баланса

Рисунок 1. Трехфазная система с трехуровневой пространственной иерархией

(1) ρi∂ψi∂t + ∇∘ (ji) = πi, i = α, β, γ

, где j i - плотность потока, а π i - объемная плотность источника ψ .Транспорт через границы αβ - и βγ - описывается граничными условиями

(2) nij∘ (ji − ρiψiwij) + nij∘ (ji − ρjψjwij) = σij, i, j = α, βandi , j = β, γ

, где W ij - скорость интерфейса ij , σ ij обозначает плотность поверхностного источника в количестве ψ на ij . -интерфейс, а n nJ - нормальный единичный вектор для интерфейса ij .

Предположим, что можно определить такие объемы пространственного усреднения

(3) Vα = constantLα3 и Vβ = constantLβ3.

для α - и β -фаз, связанных с координатами x α и x β , что условия

(4) λα≪Lα≪∧αиλβ≪ Lβ≪∧β

(5) ∧β∞λαи∧λ∞λβ

удовлетворены. Затем, следуя процедуре, представленной Lakatos (2001) для двухуровневой модели, молекулярная (одноуровневая) математическая модель системы может быть преобразована в трехуровневую с помощью модифицированной техники объемного усреднения.В этом случае среднее фазовое 〈..〉 α интенсивного количества ψ в α -фазе определяется обычным образом (Whitaker, 1967, Slattery, 1967, Gray, 1975)

( 6) 〈ψα〉 α (xα, t) = 1Vα∫VααψαdV

, где V α = V αα + V βα , V αα и Vp βα - парциальные объемы α- и β -фаз в V α соответственно.Среднее по фазе 〈..〉 α количества ψ в фазе β принимает вид

(7) 〈ψβ〉 α (xα, t) = ∫0vβmax 〈ψβ〉 pnβ (Vβ, xα , t) VβdVβ

, где 〈.〉 P обозначает среднее значение ψ A по β-фазному элементу (частице):

(8) 〈ψβ〉 p = 1Vβ∫VβψβdV⋅

В уравнении (7 ) функция nβ: R0 + × R3 × R0 + → R0 + называется функцией плотности заселенности β-частиц, которая в данном случае определяется следующим образом: - такая функция, что равенство

(9 ) ∫0Vβmaxg (Vβ) nβ (Vβ, t, xα) dVβ = 1K∑k = 1Kg (Vβk)

выполняется для каждой непрерывной и ограниченной функции g (.), где K - количество β-частиц. С помощью этой функции V α n β (V β , t, x α ) dV β выражает количество частиц, имеющих объем ( V β , V β + dV β ) в момент времени т в объеме усреднения V α , связанном с координатой x α . Пространственное усреднение 〈..〉 β p относительно β- и γ- фаз выводится аналогично.

Применяя теперь по очереди операторы усреднения 〈..〉 α и 〈..〉 β к уравнениям (1) - (2), и учитывая, что в силу соотношений (3) - (5),

(10) 〈〈 ..〉 α〉 β = 〈..〉 α

, а также соответствующие теоремы об усреднении объема и общие теоремы переноса, мы получаем следующую иерархию уравнений модели. Движение ψ в фазе α , т.е.е. на a-уровне описывается уравнением

(11) 〈ρα〉 α∂ 〈ψα〉 α∂t + 〈ρα〉 α∇∘ 〈jα〉 α− 〈πα〉 α = −∫0vβmax 〈ψβ〉 pdVβdtnβdVβ + + ∫0Vβmaxnβ∫Aβ (Vβ) 〈jβ〉 β∘nβdAdVβ − ∫0Vβmaxnβ∫Aβ (Vβ) 〈σαβ〉 βnβ∘dAdVβ

, где члены левой части уравнения (11) описывают изменение величины ψ в фазе α- , а члены в правой части описывают изменения I ψ из-за изменения объема β-частиц, перенос ψ через αβ -интерфейс и образование ψ при плотности поверхностного источника σ αβ соответственно.Здесь функция плотности населения определяется уравнением баланса населения

(12) ∂nβ∂t + ∇∘ (〈vβ〉 pnβ) + ∂∂Vβ (dVβdtnβ) = 〈πβ〉 pnβ

, описывающим поведение β -частиц, представленных на уровне α в виде точечных стоков, погруженных и движущихся в α-фазе. Аналогично, уравнения на β-уровне:

(13) 〈ρβ〉 β∂ 〈ψβ〉 ∂t + 〈ρβ〉 β∇∘ 〈jβ〉 β− 〈πβ〉 β = −∫0Vγmax 〈ψγ〉 PdVγdtnγdVγ ++ ∫ 0Vγmaxnγ∫Aγ (Vγ) jγ∘nγdAdVγ − ∫0Vγmaxnγ∫Aγ (Vγ) σβγnγ∘dAdVγ

и

(14) ∂nγ∂t + ∇∘ (〈vγ〉 Pnγ) + ∂∂Vn (dVγ) 〉 Pnγ.

Наконец, уравнение на уровне γ

(15) ργ∂ψγ∂t + ∇∘ (vγργψγ + qγ) = πγ

описывает изменение количества ψ внутри γ -частиц. Здесь q γ обозначает неконвективную составляющую плотности потока, которая может иметь сложную природу в зависимости от структуры частиц. Уравнения (11) - (15) дополняются соответствующими граничными и начальными условиями. Граничные условия для уравнений (13) - (14) описывают связь системы с окружающей средой, в то время как граничные условия для уравнения.(15) описывают связь между внутренним миром частицы γ и ее непрерывно-фазовым окружением.

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 устройства 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 имеет свойства, 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, вращающееся 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 одинаковой частотой, но смещены во времени, чтобы получить разные фазы.В трехфазной системе фазы расположены 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 для получения более подробной информации см. «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 передающей и распределительной сети мощность окончательно преобразуется в стандартное сетевое напряжение ( i.е. «бытовое» 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.

В большом оборудовании для кондиционирования воздуха и т. Д. Используются трехфазные двигатели из соображений эффективности, экономии и долговечности.

Нагреватели резистивного нагрева, 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 мощности в трехфазную. Мелкие клиенты, например, 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 привести к перегреву нагрузок двигателя, а в некоторых случаях и к перегреву. Этот метод не будет работать, когда задействованы чувствительные схемы, такие как устройства ЧПУ, или в нагрузках индукционного или выпрямительного типа.

Производятся некоторые устройства, имитирующие трехфазную сеть 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.

Преобразователи частоты (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.
  • Моноциклическая мощность - 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, поэтому эти двигатели работают медленнее.Никола Тесла и Михаил Доливо-Добровольский изобрели первые практические асинхронные двигатели, использующие вращающееся магнитное поле - раньше 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.

Были использованы более высокие номера 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. Это позволяет применять правила проектирования сверхвысокого напряжения (СВН) при более низких напряжениях и позволит 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 (между фазой и нейтралью) и 208 В (между фазой). Основные однофазные приборы, такие как духовки или плиты, предназначенные для системы с разделением фаз на 240 В, 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.

Сбалансированная трехфазная сеть | Однофазная эквивалентная схема

Сбалансированная трехфазная сеть:

Решение сбалансированной трехфазной сети в сбалансированных условиях легко осуществляется путем решения однофазной сети, соответствующей опорной фазе. На рисунке 4.1 показано однофазное решение сбалансированных трехфазных сетей. Таким образом, нейтрали генератора и нагрузки имеют одинаковый потенциал, так что I n = 0.Таким образом, нейтральный импеданс Z n не влияет на поведение сети. Для эталонной фазы а

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

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

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

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

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

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 отопления, 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 (генерация 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.

Трехфазные конфигурации электропитания особенно важны, потому что они могут поддерживать в три раза больше мощности, 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 потоке тока. Конфигурация WYE приобрела популярность в последние годы, поскольку 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 нормативов 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.

Дельта-фильтр трехфазных электромагнитных помех

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 токоведущих 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 опущена / 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 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 предназначены 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 конфигурации WYE полностью сбалансированы, через нейтральный провод ток не течет. Когда нагрузки неуравновешены, через нейтральный провод проходит ток. Эта конфигурация позволяет использовать в фильтре 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), 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 перемещения 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 фазу.
  3. Разделите ответ на напряжение между фазой и нейтралью / землей.
Преимущества конфигураций WYE
  • Предпочтительно для распределения энергии, поскольку он может поддерживать однофазные (фаза-нейтраль), 2-фазные (междуфазные) и трехфазные нагрузки.
  • Точка звезды обычно заземлена, что делает ее идеальной для несимметричных нагрузок.
  • Для той 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.

Трехфазный фильтр электромагнитных помех Astrodyne TDI с дельта- и WYE-конфигурациями

Astrodyne TDI предлагает 3-фазные фильтры электромагнитных помех в конфигурациях Delta и WYE, чтобы помочь снизить электромагнитные помехи в различных приложениях и обеспечить соответствие международным стандартам излучения.Наши трехфазные фильтры электромагнитных помех находятся в диапазоне от 480/520 В до 600 В переменного тока с номинальным током до 2500 А. Сетевые фильтры предлагаются в одно-, двух- и многоступенчатом исполнении, с более высокими значениями тока и напряжения, доступными по запросу.

Благодаря нашему обширному ассортименту фильтров и широким возможностям проектирования, наша команда инженеров может гарантировать, что найдет наиболее эффективное решение для трехфазных фильтров электромагнитных помех, соответствующее любой спецификации и самым сложным приложениям.

Просмотрите нашу подборку трехфазных фильтров электромагнитных помех или свяжитесь с нашей командой, чтобы узнать больше о продукте, который поможет удовлетворить ваши требования.

Что такое трехфазная система? Определение и типы

Определение: Система с тремя фазами, т.е. ток будет проходить по трем проводам, и будет один нейтральный провод для передачи тока короткого замыкания на землю, известна как трехфазная система. Другими словами, система, которая использует три провода для генерации, передачи и распределения, известна как трехфазная система. Трехфазная система также используется как однофазная, если от нее отсоединены одна из их фазы и нейтральный провод.Сумма линейных токов в 3-фазной системе равна нулю, а их фазы различаются под углом 120º

Трехфазная система состоит из четырех проводов, т. Е. Трех токоведущих проводов и одной нейтрали. Площадь поперечного сечения нейтрального проводника составляет половину живого провода. Ток в нейтральном проводе равен сумме линейного тока трех проводов и, следовательно, равен √3, умноженному на составляющие тока нулевой последовательности фаз.

Трехфазная система имеет несколько преимуществ, например, она требует меньшего количества проводников по сравнению с однофазной системой.Он также обеспечивает непрерывное питание нагрузки. Трехфазная система имеет более высокий КПД и минимальные потери.

Трехфазная система индуцирует в генераторе трехфазное напряжение одинаковой величины и частоты. Он обеспечивает бесперебойное питание, т. Е. Если одна фаза системы нарушена, то оставшиеся две фазы системы продолжают подавать питание. Величина тока в одной фазе равна сумме тока в двух других. фазы системы.

Разность фаз трех фаз 120º необходима для правильной работы системы. В противном случае система выйдет из строя

Типы соединений в трехфазной системе

Трехфазные системы подключаются двумя способами: звездой и треугольником. Их подробное объяснение показано ниже.

Звездное соединение

Для соединения звездой требуется четыре провода, в которых есть три фазных провода и один нейтральный провод.Такой тип подключения в основном используется для передачи на большие расстояния, поскольку он имеет нейтральную точку. Нейтральная точка передает несимметричный ток на землю и, следовательно, уравновешивает систему.

Трехфазные системы, соединенные звездой, выдают два разных напряжения, то есть 230 В и 440 В. Напряжение между одной фазой и нейтралью составляет 230 В, а напряжение между двумя фазами равно 440 В.

Соединение треугольником

Соединение в треугольник имеет три провода, нейтральная точка отсутствует.Соединение треугольником показано на рисунке ниже. Линейное напряжение при соединении треугольником равно фазному напряжению.

Подключение нагрузок в трехфазной системе

Нагрузки в трехфазной системе также могут подключаться по схеме звезды или треугольника. Трехфазные нагрузки, подключенные по схеме треугольник и звезда, показаны на рисунке ниже.

Трехфазная нагрузка может быть сбалансированной или несбалансированной. Если три нагрузки (импедансы) Z 1 , Z 2 и Z 3 имеют одинаковую величину и фазовый угол, тогда трехфазная нагрузка называется сбалансированной.В состоянии баланса все фазы и линейные напряжения равны по величине.

Понимание преимуществ трехфазного распределения электроэнергии

Большинство из нас мало думают об электричестве - до тех пор, пока мы не получим счет или не произойдет перерыв в обслуживании. Но операторы центров обработки данных хорошо осведомлены о стоимости, стабильности и надежности электроэнергии, и это вызывает повышенный интерес к трехфазным распределительным устройствам (PDU).

Типичная розетка в U.S. поставляет переменный ток 60 Гц. Шестьдесят раз в секунду ток, протекающий по цепи, меняет направление на противоположное. Изобразите синусоидальную волну: максимальная амплитуда волны представляет пиковое положительное напряжение, а минимальная амплитуда представляет максимальное отрицательное напряжение. Дважды за цикл волна проходит через нулевую ось, что означает отсутствие подачи напряжения.

Это нормально для тостеров, микроволновых печей и другой бытовой техники, а также для ПК, стоящего на вашем столе.Однако переменный ток с частотой 60 Гц не очень эффективен или непостоянен, когда речь идет о питании оборудования центра обработки данных.

Трехфазное питание передает три переменных тока через одну и ту же цепь, каждый из которых равномерно разделен по фазовому углу. Другими словами, каждую треть цикла одна из волн достигает пикового напряжения, а мощность, подаваемая цепью, остается постоянной.

В электрической сети используется трехфазная система распределения электроэнергии, поскольку она обеспечивает более высокую передачу при более низкой силе тока.Это позволяет использовать медную проволоку большего сечения (более тонкую), что значительно снижает затраты на материалы и рабочую силу.

Те же преимущества проявляются в центре обработки данных. Трехфазная цепь обеспечивает большую удельную мощность, чем однофазная, при той же силе тока, что позволяет сократить размер проводки и снизить затраты. Кроме того, трехфазное питание упрощает балансировку нагрузок, сводит к минимуму токи гармоник и необходимость в больших нейтральных проводах. Он также оптимизирует использование электрической мощности для повышения энергоэффективности.

Альтернативно-фазный стоечный БРП PRO2 от Server Technology распределяет фазы по розеткам, а не по отдельным банкам. Это позволяет использовать более короткие кабели, что улучшает воздушный поток, упрощает балансировку нагрузки и повышает эффективность.

PDU использует технологию розеток высокой плотности (HDOT) серверной технологии, которая подходит для 42 розеток C13 в устройстве с сетевым управлением 42U. PDU HDOT более чем на 20 процентов меньше сопоставимых устройств, использующих стандартные розетки, что позволяет максимально увеличить доступное пространство в задней части стойки.Конструкция HDOT также обеспечивает собственное удержание шнура с силой отрыва более 12 фунтов, уменьшая или устраняя необходимость во вспомогательных устройствах фиксации шнура.

С увеличением плотности розеток увеличивается мощность и потенциально повышается теплоотдача. Блоки распределения питания HDOT изготавливаются из жаропрочных материалов с классом воспламеняемости UL94 V-0, что делает их пригодными для самых суровых условий центров обработки данных.

Измерение мощности на каждую розетку (POPS) обеспечивает высокоточное измерение тока, напряжения, активной мощности, полной мощности, коэффициента мощности и пик-фактора на каждой розетке.POPS также может подавать сигналы тревоги и предупреждения, когда ток, мощность и коэффициент мощности достигают низких и высоких значений. Четырехэтапный процесс настройки

Server Technology удобен для пользователя и графически помогает клиентам выбрать напряжение, силу тока, фазу, тип вилки, ориентацию входного кабеля, конфигурацию розетки, возможности подключения и цвет. Кроме того, компания разработала быстродействующий производственный процесс, который обеспечивает короткие сроки изготовления индивидуальных PDU с точной комбинацией розеток в тех местах, где они нужны заказчику.

Специалисты по питанию центров обработки данных Rahi могут помочь вам определить, могут ли трехфазные блоки распределения питания принести пользу вашему предприятию, и спроектировать решение, точно соответствующее вашим требованиям. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить бесплатную консультацию.

Трехфазное питание, значения напряжения и тока

Трехфазное соединение звездой: линия, фазный ток, напряжения и мощность в конфигурации Y

Что такое соединение звездой (Y)?

Звездное соединение ( Y ) Система также известна как Трехфазная четырехпроводная система ( 3-фазная 4-проводная ) и является наиболее предпочтительной системой для распределения мощности переменного тока, а для передачи - Delta соединение обычно используется.

В системе соединения Star (также обозначается как Y ) начальные или конечные концы (аналогичные концы) трех катушек соединяются вместе, образуя нейтральную точку. Или

Звездное соединение получается путем соединения вместе одинаковых концов трех катушек, либо «Пуск», либо «Завершение». Остальные концы присоединяются к линейным проводам. Общая точка называется нейтральной или звездной точкой , которая представлена ​​ N .(Как показано на рис. 1)

Звездное соединение также называется трехфазной 4-проводной (3-фазной, 4-проводной) системой.

Также читайте:

Если сбалансированная симметричная нагрузка подключена к трехфазной системе параллельно, то три тока будут течь по нейтральному проводу, количество которых будет одинаковым, но будет отличаться на 120 ° (не в фазе) , следовательно, векторная сумма этих трех токов = 0. т.е.

I R + I Y + I B = 0 …………….Victorially

Напряжение между любыми двумя клеммами или напряжение между линией и нейтралью (точка звезды) называется фазным напряжением или напряжением звезды, обозначенным как V Ph . Напряжение между двумя линиями называется линейным напряжением или линейным напряжением и обозначается V L .

Соединение звездой (Y) Трехфазное питание, значения напряжения и тока

Значения напряжения, тока и мощности при соединении звездой (Y)

Теперь мы найдем значения линейного тока, линейного напряжения, фазного тока, фазы Напряжения и мощность в трехфазной системе переменного тока звездой.

Линейные напряжения и фазные напряжения при соединении звездой

Мы знаем, что линейное напряжение между линией 1 и линией 2 (из рис. 3а) составляет

В RY = В R - В Y …. (Разница векторов)

Таким образом, чтобы найти вектор V RY , увеличьте вектор V Y в обратном направлении, как показано пунктирной линией на рисунке 2. Аналогичным образом на обоих концах вектора V R и Vector V Y образуют перпендикулярные пунктирные линии, которые выглядят как параллелограмм, как показано на рис. (2).Диагональная линия, разделяющая параллелограмм на две части, показывает значение V RY . Угол между векторами V Y и V R составляет 60 °.

Следовательно, если

V R = V Y = V B = V PH

, то

V RY = 2 x V PH x Cos (60 ° / 2)

= 2 x V PH x Cos 30 °

= 2 x V PH x (√3 / 2) …… Так как Cos 30 ° = √3 / 2

V RY = √3 V PH

Аналогично,

V YB = V Y - V B

V YB = √3 V PH

И

V BR = V B - V R

V BR = √3 V PH

Следовательно, доказано, что V RY = V YB = V BR линейные напряжения (V L ) при соединении звездой , следовательно, при соединении звездой;

В L = √3 V PH или V L = √3 E PH

Линейные напряжения и фазные напряжения при соединении звездой

Из рисунка 2 видно, что;

  • Линейные напряжения отстоят друг от друга на 120 °
  • Линейные напряжения на 30 ° опережают соответствующие фазные напряжения
  • Угол Ф между линейными токами и соответствующими линейными напряжениями составляет (30 ° + Ф), т.е.е. каждый линейный ток отстает (30 ° + Ф) от соответствующего сетевого напряжения.

Связанный пост: Осветительные нагрузки, соединенные звездой и треугольником

Линейные токи и фазные токи при соединении звездой

Из рис. (3a) видно, что каждая линия соединена последовательно с отдельной фазной обмоткой, поэтому значение Линейный ток такой же, как и в фазных обмотках, к которым подключена линия. т.е.

  • Ток в линии 1 = I R
  • Ток в линии 2 = I Y
  • Ток в линии 3 = I B

Поскольку текущие токи во всех трех линиях одинаковы, и поэтому индивидуальный ток в каждой строке равен соответствующему фазному току;

I R = I Y = I B = I PH ….Фазный ток

Линейный ток = Фазный ток

I L = I PH

Проще говоря, значения линейных токов и фазных токов одинаковы в Star Connection .

Соединение звездой (Y): значения линейных токов и напряжений, а также фазных токов и напряжений
Мощность при соединении звездой

В трехфазной цепи переменного тока общая истинная или активная мощность является суммой трехфазной мощности.Или сумма всех трех фазных мощностей - это полная активная или истинная мощность.

Следовательно, полная активная или истинная мощность в трехфазной системе переменного тока;

Общая истинная или активная мощность = 3-фазная мощность

Или

P = 3 x V PH x I PH x CosФ … .. уравнение… (1)

Мы знаем, что значения фазного тока и фазного напряжения при соединении звездой;

I L = I PH

V PH = V L / √3 ….. (От В L = √3 В PH )

Ввод этих значений в уравнение мощности ……. (1)

P = 3 x (V L / √3) x I L x CosФ …….…. (V PH = V L / √3)

P = √3 x√3 x (V L / √3) x I L x CosФ….… {3 = √3x√3 }

P = √3 x V L x I L x CosФ

Следовательно, доказано;

Мощность в соединении звездой ,

P = 3 x V PH x I PH x CosФ или

P = √3 x V L x I L x CosФ

То же самое объясняется в MCQ трехфазной цепи с пояснительным ответом (MCQ No.1)

Аналогично,

Общая реактивная мощность = Q = √3 x V L x I L x SinФ

Где Cos Φ = коэффициент мощности = фазовый угол между фазным напряжением и фазным током, а не между линейным током и линейным напряжением.

Полезная информация : Реактивная мощность индуктивной катушки принимается как положительная (+), а у конденсатора - как отрицательная (-).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *