Что такое 3 фазы в электричестве: Какая электросеть лучше для дома или квартиры: однофазная или трехфазная?

ᐉ Что удобнее в частном доме – одна фаза или три?

При обустройстве частного дома, большого коттеджа или просто дачного домика встаёт вопрос, каким образом лучше оборудовать внутреннюю электросеть. И одним из первых факторов является тип питания – трёхфазный или однофазный. Как пользователи, так и мастера уже долго спорят о преимуществах каждого способа, его сильных сторонах и удобстве, не приходя к единому мнению. Сегодня и мы включимся в эту дискуссию, чтобы попробовать разобраться в разнице между двумя типами схем питания.

Если наши читатели не очень хорошо разбираются в электротехнике и не могут самостоятельно увидеть принципиальную разницу между трёхфазной и однофазной сетью, мы поясним. Все бытовые электроприборы рассчитаны на питание от однофазной сети 220 В – той, в которой есть всего два полюса (фаза и ноль). Соответственно, в трёхфазной сети на 380 В проводников будет четыре (три фазы и ноль). Если в каждом случае также учитывать заземление, число токоведущих жил увеличится на единицу – три и пять, соответственно. Однако, что всё это изменит на практике? Давайте разбираться.

 

 

 

Структура энергопотребления в современном доме

Вряд ли кто-нибудь станет спорить с тем, что в наше время потребление электроэнергии значительно возросло по сравнению с концом прошлого века. И речь, разумеется, не о числе светильников в жилище, а об обилии различных электрозависимых приборов, компьютерной техники, аудиосистем, кухонных устройств и пр. Темпы потребления просто колоссальны, и они продолжают ежегодно расти. Чтобы эффективно выполнять хозяйственные задачи, население запасается всё более мощными утюгами и пылесосами, переходит на электроплиты и бойлеры. К примеру, лет тридцать назад проектировщики закладывали на одну квартиру или частный дом лимит нагрузки с амперажем в 8-10А, подразумевая большой запас, а по нынешним временам к границам данного предела может подойти даже мощный электрочайник. Привычная нам однофазная сеть часто не выдерживает подобных перегрузок, а потому наблюдается повсеместный переход на трёхфазную.

Нередко можно услышать, будто подключение по трёхфазной схеме позволит многократно увеличить допустимую мощность подключаемых электроприборов. На самом деле, такая формулировка не совсем корректна. В действительности, предельная нагрузка дома лимитируется в технической документации на подключение. Как правило, для трёх фаз данная величина соответствует 15 кВт. При этом для однофазной сети она может быть равна 10 или всё тем же 15 кВт. Таким образом, выигрыша по мощности владельцы дома с трёхфазным питанием не получают или он довольно мал.

Если сказанное выше Вас запутало, сейчас последуют разъяснения и аргументация. Преимуществом трёхфазного способа подключения для некоторых людей может стать сечение питающего кабеля. При равной совокупной мощности на одну фазу потребуется куда более толстый кабель или провод. Как известно ещё из школьного курса физики, мощность прямо пропорциональна силе тока. Применительно к рассматриваемой ситуации это означает, что в случае распределения тока по трём проводам, на каждый из них нагрузка будет меньше. А это означает, что и автоматический выключатель на вводе получит меньший номинал.

Разумеется, одно лишь сечение провода не может иметь решающего значения при обустройстве электропроводки, однако оно влечёт за собой другие последствия. Например, габариты распределительного щитка возрастут пропорционально числу фаз. Мало того, что вводной автомат займёт место трёх-четырёх стандартных модулей внутри бокса, так ещё и УЗО будут иметь повышенные габариты. Нередким сейчас является и случай, когда фазы разводятся прямо в щитке, делая его многоярусным, с собственным комплектом УЗО, реле напряжения и узлами дифференциальной защиты на каждом ярусе. Если принять во внимание размеры счётчика и набора автоматов для групповых электроточек, становится понятным, что вводной щиток при трёхфазном способе ввода получается действительно крупным.

Последний аспект звучит как один из негативных факторов, однако мы стремимся описывать картину наиболее объективно, не делая преждевременных выводов за читателя, а потому продолжим рассматривать плюсы и минусы разных видов подключения неотрывно друг от друга. Так, для частного дома или дачи именно трёхфазный ввод несёт дополнительные удобства. Имея возможность подключить сюда сварочный аппарат, мощный электрический котёл или асинхронный двигатель, домашний мастер получает безопасно работающие агрегаты с наивысшими эксплуатационными характеристиками, которые не приводят к перекосу фаз в процессе работы.

 

 

 

Отметим также, что явление перекоса фаз не в полной мере находится в зоне ответственности конечного потребителя. Даже если вводной трёхфазный кабель приходит напрямую от воздушной линии электропередач без каких-либо промежуточных устройств, обеспечить идеальный баланс напряжения между тремя жилами невозможно. В дальнейшем же, задача по балансировке нагрузок на фазы действительно ложится на электрика, выполняющего внутридомовую разводку. Если в общей питающей сети Вы делите три фазы с другими потребителями, то в своей внутренней способны самостоятельно распределить нагрузку наиболее равномерно на основании информации о имеющихся приборах и устройствах.

В однофазной сети, типичной для квартир в многоквартирных домах, можно наблюдать картину, что одна из фаз заметно «проседает», из-за чего у одних жильцов на этаже постоянно недостаточно высокое напряжение. Собственники же домов с трёхфазным вводом могут изначально проверить стабильность напряжения в каждом проводнике и отвести под наиболее важные потребители две условно надёжные жилы, уменьшив совокупный перекос.

Из вышесказанного очевидно, что главным достоинством трёхфазного ввода является возможность подключения мощных электроприборов и устройств, рассчитанных на питание от 380 В. В то же время именно повышенный вольтаж является источником дополнительной опасности во время выполнения электромонтажных работ. Последнее обстоятельство говорит не только о необходимости соблюдать аккуратность при сборке питающих цепей, но и о том, что ток короткого замыкания в рассматриваемом случае будет выше. Это означает увеличение пожароопасности объекта в целом, а при кустарном подходе к электромонтажным работам – и саму вероятность возгорания.

На практике основной мотивацией собственников для проведения трёхфазного питания частных домов являются лишь три фактора. Первый – возможность эксплуатации мощной силовой техники и сельскохозяйственных установок, требующих 380 В. Второй – возможное повышение порога совокупной мощности энергопотребления (если энергоснабжающая компания этого не запрещает). Третий – глобальная независимость от других домохозяйств в общей сети за счёт возможности самостоятельно перераспределить фазные провода между группами потребителей. Специалисты предлагают определять необходимость выполнения трёхфазного ввода по жилой площади. Для дачи на 30-50 кв. метров обычно достаточно однофазной сети, если не планируется эксплуатация мощных измельчителей или мотокосилок, для частного дома с той же площадью трёхфазный ввод рекомендуется лишь для повышения стабильности напряжения в сети, а для коттеджей от 100 кв. метров и более он уже обязателен.

Напоследок здесь хочется отметить различие в расходе материала. Обычно об этом задумываются не сразу, однако данный фактор необходимо иметь в виду. Так называемое истинно трёхфазное питание будет присутствовать всего в паре узлов на всё домохозяйство, а затем один вводной кабель всё равно пройдёт через коммутационный узел, где разделится на три двужильных. На первый взгляд может показаться, что расход проводов практически не будет зависеть от способа ввода питания в здания, поскольку общей точкой схождения проводников всё равно остаётся вводной щиток, однако это не совсем так. Если Вы хотите сделать действительно безопасные контуры электроснабжения, в некоторые места дома всё равно потребуется тянуть дополнительные провода. К примеру, если розетки на кухне, в столовой, в ванной комнате и туалете, а также в кладовках Вы присоединяете к одной фазе, спальню, гостиную и другие жилые комнаты, расположенные дальше упомянутой группы помещений, лучше запитать от другой фазы. Это означает, что провода в каждом случае пройдут мимо ближних распределительных коробок, чтобы коммутироваться в дальних. Экономить на подобных вещах совершенно бессмысленно, если изначально ставится цель повысить надёжность и безопасность домашней электросети.

 

 

 

Как провести трёхфазную сеть?

Проводкой системы с таким вольтажом должны заниматься профессионалы – монтажники из горэлектрослужбы или иной обслуживающей компании. Делается это не только из-за повышенной степени опасности самих работ, но и из-за необходимости детального согласования большого пакета документов. Владельцу дома будет необходимо предоставить не только паспорт и документы, подтверждающие право собственности на дом, но также план электропроводки в жилом помещении. При этом следует обратить внимание на простой факт: если речь идёт о частном коттедже, который только был возведён, план разводки специалисты могут и не попросить (к тому же, он не всегда составлен в окончательной редакции), а при смене питания с однофазного на трёхфазное в старом дачном домике такой документ обязателен.

Разумеется, потребители часто негодуют, сетуют на бюрократию в подобных делах, однако в действительности представители контрольных и монтажных организаций делают упор на безопасность. Всё просто – перед подключением новой питающей линии нужно проверить состояние имеющейся электропроводки. Если будет обнаружено, что она слишком старая, в подключении трёхфазного ввода откажут. Более того, бывают случаи, когда по результатам замеров сокращают даже имеющийся лимит мощности однофазной сети. Выход из подобных ситуаций только один – полностью менять проводку. Иногда потребителям везёт чуть больше, и у них получается договориться хотя бы на то, чтобы работы по подключению трёхфазного питания и замене электропроводки в доме производились параллельно. В большинстве же случаев представители энергосетей отказываются начинать монтаж до того, как проводка будет готова.

Многие усматривают в подобном подходе коррупционную составляющую, но на самом деле это забота о муниципальной собственности, о линии питания в целом. Если электроавария произойдёт внутри однофазной сети в отдельном домохозяйстве, ущерб даже в самом худшем случае ограничится локальным пожаром. Если же авария случится в трёхфазной сети, велика вероятность, что это спровоцирует каскадный перекос фаз у нескольких домов сразу, а это при неблагоприятных условиях может вылиться даже в повреждение магистральной линии электропередач. Несмотря на всю веру в современную защитную автоматику, эффект каскадирования перекоса фаз часто является виновником пожаров в садовых товариществах и в частном секторе, провоцируя выход из строя сотен метров ЛЭП. Спасти своё имущество в подобных ситуациях удаётся лишь тем, у кого УЗО и реле напряжения стоит на каждой фазе, а вся электросеть оборудована дополнительной дифференциальной защитой и вводным автоматическим выключателем.

В более сложных ситуациях обстоятельства складываются таким образом, что даже при соблюдении всех норм безопасности со стороны потребителей, подключение трёхфазной сети с целью повышения предела доступной мощности электропотребления является невозможным. Например, снабжающая компания заблаговременно распределила нагрузку по числу домов и увеличивать её попросту некуда – тем более, при подключении трёхфазным способом. Чтобы получить желаемый результат, на территории участка приходится создавать локальную трансформаторную будку. А это повлечёт за собой дополнительные трудности, необходимость согласования большого пакета документов и, разумеется, существенно увеличит расходы на прокладку питающей линии. Насколько всё это полезно и рентабельно в конкретной ситуации, каждый потребитель уже должен определять самостоятельно.

Фаза тока, что это такое. Простым и понятным языком.

Содержание

Давайте рассмотрим, что же все таки такое – фаза тока. ⚡ Практически все новички и собственники домов часто сталкиваются с проблемой: 🛑 что же такое фаза тока в обычной электрической проводке?

Что такое фаза в электричестве — определение понятия

Фаза в электричестве — это разговорное название провода, находящегося под напряжением относительно другого, который называют нуль. Это название произошло из-за того что вырабатываемый на подстанциях ток, подающийся в дома, является переменным, то есть ЭДС, создаваемые на подстанциях, имеют одну и ту же частоту (для России и стран СНГ она составляет 50 Гц), но сдвинуты относительно друг друга во времени на определённый фазовый угол.

В дома обычно подаются все три фазы и нет никакого значения, к какой фазе подключена ваша квартира.

Рисунок 1. Электрика и электричество – схематическое изображение фазы, нуля и земли

На рис. 1 схематично нарисована схема проведения электрического тока в квартиру от общей системы. Буквами $L1$, $L2$, $L3$ обозначены 1-3 фазы, а буквой $N$ — нулевой провод.

На рис. 2 показано схематическое подключение тока к квартире от трасформатора, буквой $L_T$ обозначена фаза на трансформаторе, буквой $L$ — фаза в квартире, а буква $R_H$ — это подключенный электроприбор, обладающий некоторым сопротивлением $R_H$.

От трансформатора идёт 2 провода, один — так называемый фазовый провод с напряжением, а другой – нулевой провод, от которого отведено заземление, осуществляемое помещением контакта в землю. Существуют и другие источники заземления помимо собственно земли, на данных рисунках заземление обозначено буквами $Змл$.

На рис. 3 изображён случай, когда нулевой заземлённый провод не проведён в квартиру от подстанции, а заземлён непосредственно в квартире. Напряжение $L_T$ между нулём и фазой будет одинаково для рисунков 2 и 3, однако, не рекомендуется заземлять напряжение от трансформатора непосредственно в квартире.

Принцип работы сети переменного тока

Чтобы понять, что такое фаза в электричестве, нужно представлять особенности переменного тока. От постоянного он отличается периодическими изменениями, как по значению, так и по направлению. Его характеристики – напряжение в данный момент времени и частота (отношение числа циклов к единице времени). Переменный ток находится в розетках и прямых подключениях к электрическому щиту.

Виды тока

Ток может быть постоянным и переменным. Ток, по величине не изменяющийся во временном промежутке — ток постоянного значения. Ток, величина которого, как и направление, меняется с течением времени, называется переменным.

Постоянные источники тока — аккумуляторы, батарейки и так далее. Переменный же ток «подходит» к бытовым и промышленным розеткам домов и предприятий. Основная причина этого кроется в том, что данный тип тока намного легче получать физически, преобразовывать в разные уровни напряжений, передавать по электропроводам на огромные расстояния без существенных потерь.

Однофазный ток

Переменный ток, который получают при помощи вращения в магнитном потоке проводника или системы проводников, соединенных в одну катушку, называется однофазным переменным током. Как правило, для передачи однофазного тока используют 2 провода. Называются они фазным и нулевым соответственно. Напряжение между этими проводами составляет 220 В.

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

Двухфазный ток

Под понятием двухфазный электрический ток все понимают – слияние двух однофазных токов, которые имеют сдвиг по фазе друг к другу. Угол сдвига может быть Pi2 либо 90 °.

Рассмотреть образование двухфазного тока можно на примере. Необходимо взять две индуктивные катушки и разместить их в пространстве так, чтобы оси этих катушек были перпендикулярны друг у другу. Затем нужно подключить обе катушки к двухфазному току. В итоге мы будем иметь систему, в которой образовалось 2 обособленных магнитных поля. В результирующем магнитном поле вектор будет вращаться с одной и той же скоростью и под одинаковым углом.

В результате такого вращения и образуется магнитное поле. Ротор с обмотками, которые произведены в форме короткозамкнутого «беличьего колеса» либо металлического цилиндра на валу, будут вращаться и тем самым приводить в движение различные частицы. Передача двухфазного тока осуществляется при помощью двух проводов: двумя фазными и двумя нулевыми.

Трехфазный ток

Здесь конструкция состоит уже из трех фаз тока, каждая из последующих смещена относительно предыдущей на 120 °. По жилым домам такой ток распределяют четырьмя проводами (три фазы и ноль) либо пятью (указанные плюс заземление). После прохождения через распределительный щит розетки в квартире им питают через одну фазу и ноль.

Маркировка кабелей по цвету

Это один из наиболее простых методов. Чтобы определить, что такое фаза и ноль по цвету, необходимо четко знать какие оттенки и чему соответствуют. Можно воспользоваться информацией о принятых в стране стандартах.

Не секрет, что каждый провод имеет индивидуальный цвет. Поэтому распознавание нуля не должно составлять особых проблем. Полученные знания позволят легко справиться с монтажом осветительного прибора или установкой розетки. Особенно актуален этот способ для новостроек. Ведь там, как правило, провода протягиваются опытными специалистами, которые четко соблюдают нормы и стандарты. Принятый на территории Российской Федерации в 2004 году стандарт IEC 60446 жестко регламентирует разделение фазы, заземления и нуля по цвету.

Стоит учесть, что:

• если провод имеет синий либо сине-белый оттенок, можно смело говорить о том, что это – рабочий ноль
• защитный ноль представлен кабелями в желто-зеленой оболочке
• другие цвета характерны для фазы. Это могут быть красный, коричневый, белый либо черный. Возможны и другие варианты.

Такое обозначение успешно применяется в большинстве случаев. Но если проводка старая, или есть сомнения в профессионализме электриков, целесообразнее пользоваться дополнительными методами.

Структура электросети, основные элементы

Электросеть является связующим звеном между генераторами и реципиентами электрической энергии. Источниками энергии во внутренних сетях производственных и жилых помещений являются ВРУ (вводно-распределительные устройства). К ним посредством коммутаторов и предохранителей подключаются кабели, осуществляющие запитку электрического оборудования либо группы приемников через шинопроводы и ящики коммутации.

Устройство бытовой электропроводки.

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

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

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

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

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

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

Фаза и ноль: их значение в сети питания

Электроэнергия подается к потребительским розеткам от подстанций, которые уменьшают поступающее напряжение до 380 В. Вторичная обмотка такого трансформатора имеет соединение «звезда» — три его контакта связываются между собой в точке «0», остальные три вывода идут к клеммам «А»/«В»/«С».

Соединенные в точке «0» провода подсоединяются к «земле». В этой же точке происходит деление проводника на «ноль» (обозначен синим цветом) и защитный «РЕ»-кабель (желто-зеленая линия).

Данная модель прокладки проводов пользуются во всех возводимых ныне домах. Она называется — система «TN-S». Согласно этой схеме к распределительному оборудованию дома подходят три кабеля фазы и два указанных нуля.

В домах, на предприятиях и зданиях старой застройки зачастую нет «РЕ»-проводника и поэтому, схема получается не пятипроводной, а четырех (она обозначается как «TN-C»).

Все электропровода с подстанций подсоединяются к щитку, образуя систему из трех фаз. Далее уже происходит разделение по отдельным подъездам. В каждую из квартир подъезда подается напряжение лишь одной фазы — 220 В (провода «О»/«А») и защитный «РЕ»-кабель.

Вся возникающая нагрузка на систему электроснабжения при такой схеме распределяется в равномерном количестве, поскольку на каждом этаже дома выполняется разводка и подключение конкретных щитков к определенной электролинии напряжением в 220 В.

Схема подводимого напряжения представляет собой «звезду», которая в точности повторяет все векторные характеристики питающей подстанции. Когда в розетках нет никаких потребителей, то ток в данной цепи не протекает.

Данная схема соединения отработана годами. Она подтвердила свое право на использование тем, что признана оптимальной из всех существующих. Однако, в ней, как и в любом приборе, механизме или устройстве, периодически могут появляться всевозможные поломки и неисправности. Как правило, они бывают связаны с плохим качеством электросоединения или же полным обрывом кабелей в каких-либо местах схемы.

Что происходит в нуле и фазе при обрыве провода.

Обрывы на линии достаточно часто возникают по вине мастеров – они забывают подключить фазу либо ноль. Такие поломки достаточно распространены. Так же довольно часто происходит процесс отгорания нуля на подъездном щитке например, из-за высокой нагрузки в системе.

Если происходит порыв на любом участке цепи, то прекращает функционировать вся цепь, т.к. она размыкается. В таких ситуациях совершенно не важно, какой провод поврежден – фаза или ноль. То же самое случается и при порыве между распределительным щитом многоэтажки и щитком в подъезде. При таком порыве все потребители, которые были подключены к данному щитку, будут без электроэнергии.

Все ситуации, которые мы попытались описать выше, имеют место быть. Они могут показаться сложными, но не несут никакой опасности для человечества. Ведь обрыв произошел только одного провода, поэтому это совершенно не опасно.

Очень тревожная ситуация – когда пропадает контакт между контуром заземления на подстанции и средним пунктом, к которому поступает все напряжение внутридомового щитка.

Именно в таком варианте электрический ток движется по контурам AB, BC, CA. Совокупное напряжение этих контуров 380В. Именно по этой причине и возникает достаточно опасная ситуация – один щиток может вообще не иметь напряжения, потому что хозяин отключит все электроприборы, а на другом образуется очень высокий уровень напряжения, около 380В. Это может способствовать выходу из строя многих приборов, потому что для них необходимо напряжение в 220В.

Естественно, появление данной ситуации можно избежать. Имеется масса недорогого/дорогостоящего оборудования, которое защитит вашу технику от скачков напряжения. К такому оборудованию относится и стабилизатор напряжения. Различают такие виды стабилизаторов:

1. Однофазный;
2. Трехфазный.

Как определить ноль и фазу собственными силами

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

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

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

Принцип работы с отверткой-тестером показан на картинке ниже.

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

 Показания стрелки вольтметра означают:

1. Наличие напряжения 220 В между фазой и нулем
2. Отсутствие напряжения между землей и нулем
3. Отсутствие напряжения между фазой и нулем

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

Зануление в квартире

Это соединение зануляющего кабеля с нулевым проводником электросети и корпусом прибора. Предполагается, что процедура обеспечивает ускорение отключения устройства от сети при прикосновении к опасному месту, если напряжение выше некоторого порога. Но она сопряжена с дополнительной опасностью: при разрыве нуля все приборы, подключенные в этот момент к сети квартиры, будут на поверхности иметь фазу (а не ноль), что создает существенную угрозу для здоровья жильцов. Поэтому проведение таких монтажных работ жестко регламентируется.

Знать, что именно называется фазой в электросети, и как ее обнаружить, чрезвычайно важно при проведении электромонтажных работ. В противном случае высок риск нанести ущерб здоровью квартирантов или состоянию электроприборов.

Как различить фазу, ноль, землю

Проще всего определить назначение проводников по цветовой маркировке. В соответствие с нормами, фазный проводник может иметь любой цвет, нейтраль – голубую маркировку, земля – желто-зеленого цвета. К сожалению, при монтаже электрики цветовая маркировка соблюдается далеко не всегда. Нельзя забывать и вероятности того, что недобросовестный или неопытный электрик легко может перепутать фазу и ноль или подключить две фазы. По этим причинам всегда лучше воспользоваться более точными способами, чем цветовая маркировка.

Определить фазный и нулевой проводники можно с помощью индикаторной отвертки. При соприкосновении отвертки с фазой загорится индикатор, так как по проводнику проходит электроток. Ноль не имеет напряжения, поэтому индикатор загореться не может.

Отличить ноль от земли можно с помощью прозвонки. Сначала определяется и маркируется фаза, затем щупом прозвонки нужно прикоснуться к одному и проводников и клемме заземления в электрощитке. Ноль звониться не будет. При прикосновении к земле раздастся характерный звуковой сигнал.

Определение сопротивления петли фаза-ноль

Для обеспечения нормального функционирования электрических приборов и проверки автоматов необходимо периодически проводить замеры сопротивления петли фаза-ноль. Потому как первоочередными причинами поломок осветительных приборов являются перегрузки сети и короткое замыкание. Измерение сопротивления позволяет в кратчайшие сроки выявить неисправность и предотвратить подобную ситуацию.

Далеко не все знают, что представляет собой понятие «петля фаза-ноль». Под этой фразой скрывается контур, образованный в результате соединения нулевого провода, находящегося в заземленной нейтрали. Замыкание этой электрической сети образует петлю фаза-ноль.

Измеряют сопротивление в этом контуре следующими методами:

• падением уровня напряжения в отключенной цепи
• падением уровня напряжения в результате сопротивления возрастающей нагрузки
• использованием профессионального инструмента, интерпретирующего короткое замыкание в цепи

Второй способ используется чаще всего, так как отличается удобством, возможностью быстро измерить сопротивление, а также безопасностью.

Электри́чество

(от лат. electricus, далее из др.-греч. ἤλεκτρον) — совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. Термин введён английским естествоиспытателем Уильямом Гильбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами. Он установил, что свойством наэлектризовываться обладают и другие вещества.

История

Задолго до того, как появились какие-либо знания об электричестве, люди знали о свойствах электрических рыб. Древнеегипетские тексты, датируемые 2750 годом до н. э., упоминают этих рыб как «Громовержцев Нила» и описывают их как «защитников» всех других рыб. Тысячелетия спустя об электрических рыбах вновь сообщали древнегреческие, римские и арабские естествоиспытатели и врачи. Некоторые древние писатели, такие как Плиний Старший и Скрибоний Ларг, свидетельствовали о парализующем действии электрических разрядов, производимых электрическими сомами и электрическими скатами, и знали, что такие разряды могут перемещаться вдоль проводящих объектов.

Пациентам, страдающим от таких недугов, как подагра или головная боль, предписывалось дотрагиваться до электрических рыб — в надежде, что мощный разряд излечит их.

Древние культуры Средиземноморья знали, что некоторые предметы, такие как янтарные палочки, можно натереть кошачьим мехом, чтобы привлечь легкие предметы, такие как перья. Фалес Милетский сделал ряд наблюдений статического электричества около 600 г. до н. э., из которых он заключил, что трение делает янтарь магнитным — в отличие от минералов, таких как магнетит, которые не нуждаются в натирании. Фалес был неправ, полагая, что притяжение вызвано магнитным эффектом, но позже наука докажет связь между магнетизмом и электричеством.

Долгое время знание об электричестве не шло дальше подобных представлений. Хотя и существует основанная на открытии в 1936 году так называемой багдадской батареи полемическая теория, предполагающая использование гальванических элементов ещё в древности, однако неясно, был ли упомянутый артефакт электрическим по своей природе.

В 1600 году Уильям Гилберт ввёл в обращение сам термин электричество («янтарность», от др.-греч. ἤλεκτρον: [электрон] — янтарь), а в 1663 году магдебургский бургомистр Отто фон Герике создал электростатическую машину в виде насаженного на металлический стержень серного шара, которая позволила наблюдать не только эффект притягивания, но и эффект отталкивания. В 1729 году англичанин Стивен Грей провёл опыты по передаче электричества на расстояние, обнаружив, что не все материалы одинаково передают электричество. В 1733 году француз Шарль Дюфе установил существование двух типов электричества, стеклянного и смоляного, которые выявлялись при трении стекла о шёлк и смолы о шерсть. В 1745 году голландец Питер ван Мушенбрук создаёт первый электрический конденсатор — Лейденскую банку. Примерно в эти же годы работы по изучению атмосферного электричества вели и русские учёные — Г. В. Рихман и М. В. Ломоносов.

Первую теорию электричества создаёт американец Бенджамин Франклин, который рассматривает электричество как «нематериальную жидкость», флюид («Опыты и наблюдения с электричеством», 1747 год). Он также вводит понятие положительного и отрицательного заряда, изобретает молниеотвод и с его помощью доказывает электрическую природу молний. Изучение электричества переходит в категорию точной науки после открытия в 1785 году закона Кулона.

Майкл Фарадей — основоположник учения об электромагнитном поле

Далее, в 1791 году, итальянец Гальвани публикует «Трактат о силах электричества при мышечном движении», в котором описывает наличие электрического тока в мышцах животных. Другой итальянец Вольта в 1800 году изобретает первый источник постоянного тока — гальванический элемент, представляющий собой столб из цинковых и серебряных кружочков, разделённых смоченной в подсоленной воде бумагой. В 1802 году Василий Петров обнаружил вольтову дугу.

С этого открытия русского ученого началась история электрической лампочки или лампы накаливания. В дальнейшем основной вклад в создание электрической лампочки внесли русские инженеры Павел Николаевич Яблочков и Александр Николаевич Лодыгин.

Лодыгин после долгих экспериментов создал «Товарищество электрического освещения Лодыгин и компания» и в 1873 году продемонстрировал лампы накаливания своей системы. Академия наук присвоила Лодыгину Ломоносовскую премию за то, что его изобретение приводит к «полезным, важным и новым практическим применениям». Тогда же собственную конструкцию лампы параллельно разрабатывал Павел Яблочков. В 1876 году он получил патент за лампочку своей системы, которая получила название «свеча Яблочкова». После грандиозного успеха свечи Яблочкова на Парижской выставке 1878 года, которую посетило много русских, ею заинтересовались в России. Лодыгину, наоборот, не удалось наладить в России широкое производство своих ламп. Он уехал в Америку, и там узнал, что изобретенная им лампочка носит имя Эдисона. Но русский инженер не стал доказывать свой приоритет, а продолжал работу над усовершенствованием своего изобретения.

В 1820 году датский физик Эрстед на опыте обнаружил электромагнитное взаимодействие. Замыкая и размыкая цепь с током, он увидел колебания стрелки компаса, расположенной вблизи проводника. Французский физик Ампер в 1821 году установил, что связь электричества и магнетизма наблюдается только в случае электрического тока и отсутствует в случае статического электричества. Работы Джоуля, Ленца, Ома расширяют понимание электричества. Гаусс формулирует основную теорему теории электростатического поля (1830).

Опираясь на исследования Эрстеда и Ампера, Фарадей открывает явление электромагнитной индукции в 1831 году и создаёт на его основе первый в мире генератор электроэнергии, вдвигая в катушку намагниченный сердечник и фиксируя возникновение тока в витках катушки. Фарадей открывает электромагнитную индукцию (1831) и законы электролиза (1834), вводит понятие электрического и магнитного полей. Анализ явления электролиза привёл Фарадея к мысли, что носителем электрических сил являются не какие-либо электрические жидкости, а атомы — частицы материи. «Атомы материи каким-то образом одарены электрическими силами», — утверждает он. Фарадеевские исследования электролиза сыграли принципиальную роль в становлении электронной теории. Фарадей создал и первый в мире электродвигатель — проволочка с током, вращающаяся вокруг магнита. Венцом исследований электромагнетизма явилась разработка британским (шотландским) физиком Д. К. Максвеллом теории электромагнитных явлений. Он вывел уравнения, связывающие воедино электрические и магнитные характеристики поля в 1873 году.

• В 1880 году Пьер Кюри открывает пьезоэлектричество. В том же году Д. А. Лачинов показал условия передачи электроэнергии на большие расстояния. Герц экспериментально регистрирует электромагнитные волны (1888 год).
• В 1897 году Джозеф Томсон открывает материальный носитель электричества — электрон, место которого в структуре атома указал впоследствии Эрнест Резерфорд.
• В XX веке была создана теория Квантовой электродинамики. В 1967 году был сделан очередной шаг на пути изучения электричества. С. Вайнберг, А. Салам и Ш. Глэшоу создали объединённую теорию электрослабых взаимодействий.

Заключение

В этом материале мы подробно ответили на вопрос, что собой представляют фаза и ноль в современной электрике, для чего они нужны, а также разобрались, какими способами можно определить, где в проводке находится фазная жила. Какой из этих способов предпочтительнее, решать вам, но помните, что вопрос определения фазы, ноля и заземления очень важен. Неправильные результаты проверки могут стать причиной сгорания приборов при подключении, или, что еще хуже – причиной поражения электрическим током.

Коммерческие электрические системы: что такое трехфазное питание?

Термины, которые следует знать

• Переменный ток (AC): Ток, который периодически и непрерывно меняет направление и величину.
• Постоянный ток (DC): Ток, который не меняет направление, но поддерживает один и тот же устойчивый поток.
• Однофазный: Цепь, питаемая одним переменным током.
• Трехфазный/3-фазный: система электропроводки, состоящая из четырех проводов и используемая в промышленных и коммерческих целях. Эта система подходит для установок, требующих больших двигателей. Он состоит из трех горячих проводов и одного провода заземления. Напряжение в каждом горячем проводе не совпадает по фазе с другими на одну треть периода, как если бы оно создавалось тремя разными генераторами.
• Цикл: Одно полное повторение синусоидальной волны, создаваемой оборотом на 360º.
• Закон Ома: этот закон гласит, что ток, протекающий в цепи, прямо пропорционален приложенной разности потенциалов и обратно пропорционален сопротивлению в цепи.

Закон Ома

Для лучшего понимания принципов электричества полезно понимать закон Ома и умение рассчитывать различные характеристики электрических цепей в его рамках. Георг Ом (1789 г.– 1854) был немецким математиком и физиком, который определил, что удвоение электрического напряжения удваивает силу тока, а если удвоить сопротивление, сила тока уменьшится вдвое.

Понимание электрического потока похоже на понимание течения воды в трубе. Давление воды представляет собой напряжение в трубе, ток представляет собой количество воды, протекающей по трубе, а сопротивление равно размеру трубы. Чем шире труба, тем больше воды будет течь, потому что воде легче течь по широкой трубе, чем по узкой. Если бы труба была узкой, она оказывала бы большее сопротивление потоку воды. Если давление воды увеличится, то и расход в той же трубе увеличится. Узкая труба обеспечит больший расход воды при высоком давлении, чем при низком.

Три величины, относящиеся к закону Ома

Количество	Символ	Блок	Условное обозначение
Текущий	я	ампер	А
Напряжение	Е или В	вольт	В
Сопротивление	Р	Ом	Ом

 

Треугольник закона Ома

Этот треугольник можно использовать для расчета закона Ома и определения значений в цепи. Следовательно, если известны две величины, можно вычислить третью.

V = I x R                I = V / R                R = V / I

Это математическое уравнение показывает, что при удвоении напряжения в цепи ток также удваивается. Однако, если сопротивление увеличить вдвое, ток упадет вдвое. Это отношение измеряется в единицах Ом.

Переменный ток и постоянный ток

Переменный ток может непрерывно менять направление, а постоянный или постоянный ток — нет. Переменный ток также может быть легко повышен (увеличен) или понижен (уменьшен) по напряжению. Крупные линии электропередач, распределяющие электроэнергию по всей стране, используют высоковольтный переменный ток, потому что он может быстро перемещаться по проводу с минимальным током или потерями. Мощность постоянного тока движется только в одном направлении и поддерживает одинаковое напряжение на протяжении всего пути. Только за счет рассеяния напряжение будет уменьшаться. А 9-вольтовая батарея будет уменьшать мощность с течением времени.

Вентилятор, лампочка или двигатель могут работать от сети переменного тока. Электричество, питающее это устройство, течет по проводам очень быстро и так же быстро меняет направление. Незаметная для человеческого глаза лампочка может загораться и гаснуть до 60 раз в секунду. Наоборот, батарея в сотовом телефоне использует питание постоянного тока. Кабель для зарядки должен быть подключен к трансформатору, который преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока, а кабель для зарядки обеспечивает постоянное напряжение постоянного тока для устройства.

Цикл

При использовании переменного тока (AC) мощность в цепи принимает форму синусоиды, при этом за период времени кривая представлена ​​на 360°. Электрический ток периодически меняет направление как по величине, так и по направлению. Во время положительного цикла пик подачи во время положительного цикла составляет 90°, а во время отрицательного цикла — при 270°. Ток совершает полный цикл 60 раз в секунду. Поскольку напряжение в одной фазе то растет, то падает, постоянная мощность не может подаваться на нагрузку.

Напряжение в цепи 240 вольт в два раза больше, чем в цепи 120 вольт; это все еще одна законченная однофазная цепь, а не двухфазная цепь.

Однофазная система подает переменный ток, меняющий полярность 60 раз в секунду. Трехфазная система имеет три таких тока. Если считается, что последовательность одного цикла охватывает 360º, то трехфазная система содержит три таких цикла (на 120º не совпадают по фазе друг с другом). Представьте, что каждая фаза начинается на графике ровно через 120° после предыдущей фазы.

Однофазное питание

Большинство бытовых электросетей представляют собой однофазные системы на 120/240 вольт. Чтобы обеспечить 120 вольт, есть один горячий или положительный провод, один нейтральный провод и один провод заземления. С другой стороны, есть два горячих или положительных провода, один нейтральный провод и один провод заземления для создания 240 вольт.

Трехфазное питание

Трехфазное (трехфазное) питание в здании состоит из трех силовых проводов. Каждый из трех силовых проводов не совпадает по фазе друг с другом на 120°. Таким образом, при трехфазном питании в течение одного цикла на 360° каждая фаза достигла бы пика напряжения дважды (точно так же, как и однофазная), но мощность никогда не падает до нуля, поскольку происходят три одновременных цикла. Этот постоянный поток мощности обеспечивает возможность работы с более высокими нагрузками, что делает трехфазное питание подходящим для промышленных и коммерческих приложений.

Идея трехфазной цепи устранит мерцание лампочки, потому что в цикле никогда не бывает момента, когда напряжение падает. В результате по этой фазе будет передаваться в три раза больше мощности, чем по однофазной сети всего с одним дополнительным проводом. Трехфазное питание в основном используется в системах, которым требуется больше энергии для запуска или тяжелых нагрузках, которые в противном случае могут привести к выходу из строя однофазных цепей. Примеры включают двигатели и компрессоры в крупных коммерческих кондиционерах и приводные двигатели в механических системах.

3-фазная сеть: преимущества и недостатки

Преимущества:

• Более высокая плотность мощности, чем у однофазных цепей с той же силой тока
• Сохраняет размер провода и снижает затраты
• Легче балансировать нагрузки
• Минимизация гармонических токов
• Меньше необходимости в больших нейтральных проводах

Недостатки:

• Более высокое напряжение требует большей изоляции двигателей
• Не справляется с перегрузкой
• Требуется третий провод

Как определить, является ли система 3-фазной

Определение того, является ли система 3-фазной, можно начать со считывания паспортной таблички и паспортной таблички панели. Обычно он находится где-то в тупике (не маркировка распределения или схемы, а штамп дизайна панели). На этой этикетке должны быть указаны размер панели, напряжение, количество проводов в сети и, как правило, дата изготовления панели.

Ниже приведены примеры информации, собранной с паспортной таблички на панели.

Указанная информация включает:

• Торговая марка: Gould
• Сила тока: 100-амперная панель
• Напряжение: 120/208
• Фаза: 3-фазная, четырехпроводная
• Дата изготовления: 7 февраля 1980 г.

Информация отмечена:

• Марка: Square D
• Сила тока: 100-амперная панель
• Напряжение: 480Y/277
• Фаза: 3-фазная, четырехпроводная
• Дата изготовления: 7 марта 2019 г.

ПРИМЕЧАНИЕ. Другой способ определить, является ли система трехфазной, заключается в осмотре автоматических выключателей. Система является трехфазной, если есть выключатели, достаточно большие, чтобы охватить три полюса.

Если инспектор решит снять глухую переднюю часть панели, будут видны проводка и цепи. Изучение внутренней части даст возможность увидеть, есть ли три положительные или линейные шины, а также нейтральная и заземляющая шины. Однофазная панель будет иметь только две линейные или положительные шины. Обратите внимание, что ComSOP не требует, чтобы инспектор удалял мертвый фронт.

Заключение

Большинство коммерческих клиентов не понимают разницы между однофазными и трехфазными системами электропитания. Вместо этого они поймут, соответствует ли текущая электрическая система в здании их потребностям. Обновление электрических систем или добавление новых систем там, где старой недостаточно, может быть дорогостоящим и проблематичным.

Инспекция коммерческой недвижимости, в соответствии с ComSOP, исключает проверочную нагрузку и расчеты системы и вместо этого фокусируется на проверке и определении номинальной и рабочей силы тока, в дополнение к описанию того, что присутствует во время проверки. Эта информация поможет клиенту принять решение о предмете собственности. Поэтому инспекторам важно понимать разницу между однофазным и трехфазным питанием, чтобы лучше представлять и документировать систему в своем отчете об инспекции.

Автор статьи: Роб Клаус, CMI ^®

 

Дополнительные ресурсы для инспекторов коммерческой недвижимости:

• Об электроснабжении коммерческих зданий
• Как проверить коммерческую электрическую панель
• Безопасные зазоры для рабочего и выделенного пространства электрооборудования

3-фазное электричество – как это работает

3-фазное электричество – как это работает. Мы продемонстрируем, как работает трехфазное электричество, сначала объяснив, как оно генерируется и чем оно отличается от однофазного электричества. Мы также расскажем, где трехфазное питание используется в промышленных и коммерческих зданиях.

Чтобы посмотреть БЕСПЛАТНУЮ версию этой презентации на YouTube, прокрутите вниз.

Как производится трехфазное электричество?

Если начать с источника трехфазной выработки электроэнергии, мы должны начать с электростанции, будь то атомная энергия, ископаемое топливо или другой источник. Генераторы переменного тока преобразуют  механической энергии  в  электрической энергии , в то время как двигатель переменного тока делает обратное: он преобразует электрическую энергию в механическую, например, вращение вала двигателя насоса или вентилятора.

3-фазный генератор переменного тока преобразует механическую энергию в электрическую

Генератор переменного тока может представлять собой паровую турбину, работающую от котла, работающего на угле, газе, нефти или другом источнике, таком как ядерная энергия или плотина гидроэлектростанции. Пар или потенциальная энергия вращает генератор, производящий 3 фазы, о которых мы сейчас поговорим. Позже мы покажем вам угольную электростанцию, которая преобразует уголь в электричество.

Майкл Фарадей – Электромагнитная индукция и электромагнетизм

Прежде всего, мы должны воздать должное Майклу Фарадею, английскому ученому, внесшему вклад в изучение электромагнетизма и принципов, лежащих в основе электромагнитной индукции. Генераторы и двигатели переменного тока используют электромагнитную индукцию, как мы сейчас объясним.

Электромагнитная индукция

Магнитное поле может быть создано в проводнике путем пропускания через него электричества, или электрический ток может быть наведен в проводнике путем прохождения магнитного поля мимо проводника. Мы можем добиться этого с помощью трех предметов: проводника, электромагнитов и движения между ними.

Существует множество версий генератора переменного тока, в одной из таких версий используется вращающийся электромагнит для создания магнитного поля, через которое проходят проводники, тем самым создавая электродвижущую силу и индуцируя ток, протекающий в проводниках. В другой версии проводники движутся, а электромагниты неподвижны. Общим является электромагнит, который создает магнитное поле, и проводник, который вводится в это магнитное поле.

3-фазная магнитная индукция

Когда северный полюс электромагнита проходит через обмотки электрического проводника, он индуцирует ток в проводе.

Когда магнит находится под углом 90 градусов к виткам проводника, ток в проводе не течет.

3-фазное электричество Магнитная индукция – ток отсутствует

Поскольку южный полюс электромагнита проходит через обмотки проводника, это заставляет ток течь в направлении, противоположном направлению, вызванному северным полюсом магнита. Это приводит к тому, что ток меняет направление, как показано формой волны.

3-фазное электричество, генерируемое электромагнетизмом

Есть три катушки 3-фазного электричества с углом 120 градусов между ними.

3-фазное электричество – частота в герцах

Что такое 3-фазное электричество

Используя то, что мы узнали ранее, теперь мы можем собрать базовый 3-фазный генератор, добавив три набора обмоток, по одной на каждую фазу. Предыдущую одиночную обмотку можно считать однофазным генератором. Нужно будет поместить эти обмотки в корпус, чтобы скрепить все вместе.

Вот как может выглядеть простой однофазный генератор.

Однофазное электричество

Теперь, когда электромагнит вращается внутри статора, его магнитное поле прорезает проводники, заставляя ток течь попеременно туда и обратно. Используя только один проводник, мы получаем однофазную систему.

Добавив еще два проводника, мы получаем трехфазное электричество. Магнитное поле электромагнита теперь проникает в три проводника, индуцируя ток, протекающий во всех трех проводниках. Мы получаем три отдельные фазы, отстоящие друг от друга на 120 градусов, что дает нам наиболее эффективную схему использования энергии.

3-фазное электричество с использованием электромагнита

Когда магнитное поле северного полюса магнита достигает ближайшей точки одного из проводников, оно заставляет электроны и ток течь в одном направлении. Затем, когда южный полюс электромагнитного поля достигает того же самого проводника, это заставляет электроны или ток течь в обратном направлении. Это движение вперед и назад электронов или тока в трех отдельных обмотках – это то, как создается трехфазная мощность.

В то время как один проводник или обмотка набирает силу, обращенную к северному полюсу магнита, другие находятся на расстоянии 120 и 240 градусов, ожидая своей очереди под воздействием северного полюса магнита. Это происходит 60 раз в секунду, что дает нам 60 герц, или, если вы находитесь в стране, где используется 50 герц, это будет происходить 50 раз в секунду.

Полный оборот всех трех фаз равен одному циклу, а в системе на 60 герц это будет означать 60 циклов или оборотов ротора внутри корпуса статора каждую секунду, для системы на 50 герц – 50 циклов в секунду. Число циклов в секунду называется частотой и составляет 50 или 60 герц. Помните, что двигатели с частотно-регулируемым приводом могут работать очень сильно, и если вы не знакомы с этой концепцией, посмотрите наше видео о частотно-регулируемых приводах с частотно-регулируемым приводом.

Угольная электростанция

Трехфазное электричество вырабатывается здесь с использованием грязного угля. Уголь отправляется в котел, где он сжигается для создания пара, который вращает турбину в генераторе, производящем электричество. Электроэнергия передается по высоковольтным линиям к месту, где она будет потребляться. Электричество высокого напряжения будет преобразовано в более низкое напряжение, пропуская его через трансформатор.

Производство электроэнергии на угле

Эти трансформаторы могут быть расположены на промышленной или коммерческой территории, где напряжение будет снижено до уровня, соответствующего оборудованию, которое они питают.

В зависимости от конфигурации трансформатора его можно настроить как трансформатор типа «треугольник» или «звезда», обеспечивающий все различные напряжения, необходимые в здании. От этого трехфазного электричества все в здании может быть запитано независимо от того, требуется ли однофазное или трехфазное электричество. Освещение в вашем доме будет использовать 115 вольт или что-то подобное, в то время как коммерческое здание может использовать 277 вольт, однофазное для своих осветительных приборов, поскольку 277 вольт распределяется более эффективно.

Вашему дому потребуется только однофазное электричество, в то время как коммерческие и промышленные здания могут использовать более эффективное и мощное трехфазное питание для своего оборудования, такого как насосы, вентиляторы, чиллеры, лифты, больничное оборудование и т.