Схема однофазного: Однофазный и трехфазный трансформаторы

Схемы включения однофазных и трехфазных электросчетчиков

Схемы включения однофазных и трехфазных электросчетчиков

Для определения и контроля количество потребленной электроэнергии необходимо выполнить грамотное подключение счетчика. Рассмотрим, как это сделать.

Посадочные отверстия для крепления обоих видов электросчётчиков тоже должны быть абсолютно одинаковы, однако некоторые производители не всегда придерживаются этого требования, поэтому иногда могут возникнуть проблемы с установкой электронного электросчётчика вместо индукционного именно в плане крепления на панели.

Зажимы токовых обмоток электросчётчиков обозначаются буквами Г (генератор) и Н (нагрузка). При этом генераторный зажим соответствует началу обмотки, а нагрузочный – ее концу.

При подключении счетчика необходимо следить за тем, чтобы ток через токовые обмотки проходил от их начал к концам. Для этого провода со стороны источника питания должны подключаться к генераторным зажимам (зажимам Г) обмоток, а провода, отходящие от счетчика в сторону нагрузки, должны быть подключены к 

нагрузочным зажимам (зажимам Н).

Для счетчиков, включаемых с измерительными трансформаторами, должна учитываться полярность как трансформаторов тока (ТТ), так и трансформаторов напряжения (ТН). Это особенно важно для трехфазных счетчиков, имеющих сложные схемы включения, когда неправильная полярность измерительных трансформаторов не всегда сразу обнаруживается на работающем счетчике.

Если счетчик включается через трансформатор тока, то к началу токовой обмотки подключается провод от того зажима вторичной обмотки трансформаторов тока, который однополярен с выводом первичной обмотки, подключенным со стороны источника питания. При этом включении направление тока в токовой обмотке будет таким же, как и при непосредственном включении. Для трехфазных счетчиков входные зажимы цепей напряжения, однополярные с генераторными зажимами токовых обмоток, обозначаются цифрами 1, 2, 3. Тем самым определяется заданный порядок следования фаз 1-2-3 при подключении счетчиков.

Основные схемы включения однофазных счетчиков

На рисунке 1 изображены принципиальные схемы включения однофазного счетчика активной энергии. Первая схема (а) – непосредственного включения – является наиболее распространенной. Иногда, однофазный электросчётчик включают и полукосвенно – с использованием трансформатора тока (б).

Рисунок 1. Схемы включения однофазного счетчика активной энергии: а – при непосредственном включении; б – при полукосвенном включении. Далее рассмотрим схемы включения трёхфазных электросчётчиков.

Самыми распространёнными являются схемы непосредственного

 (рис.2) и полукосвенного (рис.3) включения в четырехпроводную сеть:

Рисунок 2. Схема непосредственного включения трёхфазного счетчика активной энергии

Рисунок 3. Схема полукосвенного включения трёхфазного счетчика активной энергии.

При полукосвенном включении используют трансформаторы тока. Выбор трансформаторов тока проводят исходя из потребляемой мощности. Промышленностью выпускаются трансформаторы тока с различным коэффициентом трансформации – 50/5, 100/5 …. 400/5 и т.д.

Основные схемы включения трёхфазных электросчётчиков

Кроме полукосвенной схемы, часто применяется и схема косвенного включения трёхфазных электросчётчиков. При этой схеме используют не только трансформаторы тока, но и трансформаторы напряжения.

На рисунке 4 показана схема включения с тремя однофазными трансформаторами напряжения в трёхпроводную сеть, первичные и вторичные обмотки которых соединены в звезду

. При этом общая точка вторичных обмоток в целях безопасности заземляется. Это же относится и к вторичным обмоткам трансформаторов тока.

Здесь необходимо обратить внимание на наличие обязательной связи нулевого проводника сети с нулевым зажимом счетчика, т.к. отсутствие такой связи может вызывать дополнительную погрешность при учете энергии в сетях с несимметрией напряжений.

Рисунок 4. Схема косвенного включения трёхфазного счетчика активной энергии в трёхпроводную сеть

Помимо трёхэлементных трёхфазных электросчётчиков, используют и двухэлементные. Принципиальные схемы включения трехфазного двухэлементного счетчика активной энергии типа САЗ (САЗУ) приведены на рисунке 5.

Здесь особо отметим, что к зажиму с цифрой 2 обязательно подключается средняя фаза, т.е. та фаза, ток которой к счетчику не подводится. При включении счетчика с трансформаторами напряжения зажим этой фазы заземляется.

На схеме заземлены зажимы со стороны источника питания (т.е. зажимы И1 трансформаторов тока), но можно было бы заземлять зажимы и со стороны нагрузки.

Счетчики типа САЗ применяются главным образом с измерительными трансформаторами (НТМИ), и поэтому приведенная схема является основной при учете активной энергии в электрических сетях 6 кВ и выше.

Рисунок 5. Схема полукосвенного включения трёхфазного двухэлементного счетчика активной энергии в трёхпроводную сеть

Необходимо отметить один момент, который я упустил раньше. Рабочее напряжение индукционных электросчётчиков, включаемых по схеме непосредственного и полукосвенного включения, равно 220/380 В. 

В схемах косвенного включения, т.е. с трансформаторами напряжения, применяют электросчётчики на рабочее напряжение 100 В. Некоторые электронные электросчётчики имеют диапазон входного напряжения 100-400 В, что теоретически позволяет использовать их в схемах с любым типом включения.

При монтаже учётов электроэнергии по схеме полукосвенного или косвенного включения, очень большое значение имеет правильное чередование фаз. Для определения чередования фаз применяют различные приборы, например Е-117 “Фаза-Н”.

Схемы включения счетчиков реактивной энергии

Довольно часто, вместе с индукционными электросчётчиками активной энергии, применяют электросчётчики реактивной энергии.

На рисунке 6 приведены схемы полукосвснного включения счетчиков в четырехпроводную сеть (380/220 В). Эта схема требует для монтажа меньшего количества провода или контрольного кабеля. При ее сборке значительно уменьшается риск неправильного включения счетчиков, так как исключается несовпадение фаз (А, В, С) тока и напряжения.

Проверить правильность схемы можно упрощенными способами без снятия векторной диаграммы. Для этого достаточным является измерение фазных напряжений, определение порядка следования фаз и проверка правильности включения токовых цепей с помощью поочередного вывода двух элементов счетчиков из работы и фиксацией при этом правильного вращения диска.

Рисунок 6. Схема полукосвенного включения трехэлементных счетчиков активной и реактивной энергии в четырехпроводную сеть с совмещенными цепями тока и напряжения.

Недостаток схемы заключается в том, что проверка правильности включения токовых цепей вызывает необходимость трижды отключать потребителей и принимать особые меры по технике безопасности при производстве работ, так как вторичные цепи трансформаторов тока находятся под потенциалами фаз первичной сети.

Другим серьезным недостатком рассматриваемой схемы является то, что необходимо зануление или заземления вторичных обмоток измерительных трансформаторов.

В отличие от предыдущей схема на рисунке 7 имеет раздельные цепи тока и напряжения, поэтому она позволяет производить проверку правильности включения счетчиков и их замену без отключения потребителей, так как в этой схеме цепи напряжения могут быть отсоединены. Кроме этого, в ней соблюдены требования ПУЭ к занулению и заземлению вторичных обмоток трансформаторов тока.

Рисунок 7. Схема полукосвенного включения трехэлементных счетчиков активной и реактивной энергии в четырехпроводную сеть с раздельными цепями тока и напряжения.

И в заключение рассмотрим схему косвенного включения двухэлементных электросчётчиков активной и реактивной энергии в трехпроводную сеть свыше 1 кВ

. Принципиальная схема данного включения приведена на рисунке 8.

Рисунок 8. Схема косвенного включения двухэлементных счетчиков активной и реактивной энергии в трехпроводную сеть свыше 1 кВ.

В данной схеме в качестве счетчика реактивной энергии принят двухэлементный электросчетчик с разделенными последовательными обмотками. Так как в средней фазе сети отсутствует трансформатор тока, то вместо тока Ib к соответствующим токовым обмоткам этого счетчика подведена геометрическая сумма токов Ia +Ic равная – Id.

На рисунке была показана схема включения с использованием трехфазного трансформатора напряжения типа НТМИ. На практике может применяться трехфазный трансформатор напряжения и с заземлением вторичной обмотки фазы В. Вместо трехфазного трансформатора напряжения также могут применяться два однофазных трансформатора напряжения, включенных по схеме открытого треугольника.

Как правило, схема включения счетчика обычно нанесена на крышке клеммной коробки. Однако, в условиях эксплуатации, крышка может оказаться снятой со счетчика другого типа. Поэтому необходимо всегда убедиться в достоверности схемы путем ее сверки с типовой схемой и с разметкой зажимов.

Монтаж цепей напряжения электросчётчика полукосвенного и косвенного включения должен выполняться в соответствии с ПУЭ – медным проводом сечением не менее 1,5 мм, а токовых цепей – сечением не менее 2,5 мм.

При монтаже электросчётчиков непосредственного включения, монтаж должен быть выполнен проводом, рассчитанным на соответствующий ток.

На этом обзор схем включения электросчётчиков будем считать оконченным. Разумеется, нами были рассмотрены далеко не все существующие схемы, а только те, которые наиболее часто используются на практике.

Ранее ЭлектроВести писали, что создана технология беспроводной передачи энергии на большие расстояния.

По материалам: electrik.info.

Схема подключения однофазного двигателя с конденсатором

Главная » Разное » Схема подключения однофазного двигателя с конденсатором

Как подключить однофазный асинхронный двигатель через конденсатор?

На промышленных объектах особых проблем, как подключить электродвигатель, не испытывают, там подводится трехфазная сеть. Работают асинхронные электродвигатели с тремя подключенными обмотками, расположенными по периметру цилиндрического статора. На каждую обмотку подсоединяемого двигателя производятся включения отдельной фазы, схема подключения электродвигателя обеспечивает сдвиг фаз переменного тока, создает крутящий момент, и моторы успешно вращаются.

В случае с бытовыми условиями на жилых объектах в частных домах и квартирах трехфазных электрических линий нет, прокладываются однофазные сети, где напряжение 220 вольт. Поэтому однофазный асинхронный двигатель подключается по другой схеме, требуется устройство с пусковой обмоткой.

Конструкция и принцип работы

Подключают электродвигатель через конденсатор по причине, что одна обмотка на статоре электродвигателя на 220 В с переменным током создает магнитное поле, которое компенсирует свои импульсы за счет смены полярности с частотой 50 Гц. В этом случае движок гудит, ротор остается на месте. Для создания крутящего момента делают дополнительные подсоединения пусковых обмоток, где электрический сдвиг по фазе будет 90° по отношению к рабочей обмотке.

Конструкция асинхронного однофазного электродвигателя

Не путайте геометрические понятия угла расположения с электрическим сдвигом фаз. В геометрическом измерении обмотки в статоре размещаются друг напротив друга.

Чтобы осуществить это технически, конструкция электромотора предусматривает большое количество механических деталей и составляющих электрической схемы:

• статор с основной и дополнительной обмоткой пуска;
• короткозамкнутый ротор;
• борно с группой контактов на панели;
• конденсаторы;
• центробежный выключатель и многие другие элементы, показанные выше на рисунке.

Рассмотрим, как подключить однофазный двигатель. С целью смещения фаз последовательно в пусковую обмотку включается конденсатор, при подключении однофазного асинхронного электродвигателя круговое магнитное поле наводит в роторе токи. Совокупность силы полей и токов создают вращающий импульс, прилагаемый к ротору, он начинает вращаться.

Схемы подключения

 Варианты подключения двигателя через конденсатор:

• схема подключения однофазного двигателя с использованием пускового конденсатора;
• подключение электродвигателя с использованием конденсатора в рабочем режиме;
• подключение однофазного электродвигателя с пусковым и рабочим конденсаторами.

Все эти схемы успешно применяются при эксплуатации асинхронных однофазных двигателей. В каждом случае есть свои достоинства и недостатки, рассмотрим каждый вариант более подробно.

Схема с пусковым конденсатором

Идея заключается в том, что конденсатор включается в цепь только при пуске, используется пусковая кнопка, которая размыкает контакты после раскрутки ротора, по инерции он начинает вращаться. Магнитное поле основной обмотки поддерживает вращение длительное время. В качестве кратковременного переключателя ставят кнопки с группой контактов или реле.

Схема подключения пускового конденсатора

Поскольку схема кратковременного подключения однофазного двигателя через конденсатор предусматривает кнопку на пружине, которая при отпускании размыкает контакты, это дает возможность экономить, провода пусковой обмотки делают тоньше. Чтобы исключить межвитковое короткое замыкание, используют термореле, которое при достижении критической температуры отключает дополнительную обмотку. В некоторых конструкциях ставят центробежный выключатель, который при достижении определенной скорости вращения размыкает контакты.

Соединения, центробежный выключатель на валу ротора

Схемы и конструкции регулировки скорости вращения и предотвращения перегрузок электродвигателя на автомате могут быть различны. Иногда центробежный выключатель устанавливается на валу ротора или на других элементах, вращающихся от него с прямым соединением, или через редуктор.

Некоторые элементы

Под действием центробежных сил груз оттягивает пружины с контактной пластиной, при достижении установленной скорости вращения замыкает контакты, переключатель реле обесточивает двигатель или подает сигнал на другой механизм управления.

Бывают варианты, когда тепловое реле и центробежный выключатель устанавливаются в одной конструкции. В этом случае тепловое реле отключает двигатель при воздействии критической температуры или усилиями раздвигающегося груза центробежного выключателя.

Варианты схемы подключения конденсаторов

В связи с особенностями характеристик асинхронного двигателя конденсатор в цепи дополнительной катушки искажает линии магнитного поля, от круглой формы до эллиптической, в результате этого потери мощности увеличиваются, снижается КПД. Пусковые характеристики остаются хорошие.

Схема с рабочим конденсатором

Отличие этой схемы в том, что конденсатор после пуска не отключается, и вторичная обмотка на протяжении всей работы импульсами своего магнитного поля раскручивает ротор. Мощность электродвигателя в этом случае значительно увеличивается, форму электромагнитного поля можно попытаться приблизить от эллиптической формы к круглой подбором емкости конденсатора. Но в этом случае момент пуска более продолжительный по времени, и пусковые токи больше. Сложность схемы заключается в том, что емкость конденсатора для выравнивания магнитного поля подбирается с учетом токовых нагрузок. Если они будут меняться, то и все параметры будут не постоянными, для стабильности формы линий магнитного поля можно установить несколько конденсаторов с различными емкостями. Если при изменении нагрузки включать соответствующую емкость, это улучшит рабочие характеристики, но существенно усложняет схему и процесс эксплуатации.

Комбинированная схема с двумя конденсаторами

Оптимальным вариантом для усреднения рабочих характеристик является схема с двумя конденсаторами — пусковым и рабочим.

Рабочий конденсатор подключен постоянно в цепи обмоток, пусковой через выключатель запуска замыкается кратковременно

Установка и подбор компонентов

Конденсаторы имеют немалые габариты, поэтому не всегда помещаются во внутреннюю часть борно (распределительная коробка на корпусе электродвигателя).

Пример размещения конденсатора на внешней стороне корпуса электродвигателя

В зависимости от места установки и других условий эксплуатации конденсаторы могут располагаться на внешней стороне двигателя рядом с коробкой расключения. В некоторых случаях конденсаторы выносят в отдельный корпус, расположенный недалеко от электродвигателя.

Величину емкости конденсаторов в идеальном случае с постоянной токовой нагрузкой можно рассчитать, но в большинстве случаев нагрузка нестабильна, и методика расчетов сложная. Поэтому опытные электрики руководствуются статистикой и практическим опытом:

• для конденсаторов рабочей схемы емкость выбирается 0,75 мкФ на 1 кВт мощности;
• для пусковых конденсаторов 1,8–2 мкФ на кВт мощности, при этом надо учитывать скачки напряжения в период пуска и остановки — они колеблются в пределах 300–600 В. Поэтому по напряжению конденсатор должен быть как минимум 400 В.

Конденсаторы для подключения однофазного двигателя

Вообще при выборе схемы и конденсаторов на однофазный двигатель надо руководствоваться назначением двигателя и условиями эксплуатации. Когда нужно быстро раскрутить двигатель, используется схема с пусковым конденсатором. При необходимости иметь в процессе эксплуатации большую мощность и КПД применяют схему с рабочим конденсатором — обычно в однофазном конденсаторном двигателе для бытовых нужд небольшой мощности, в пределах 1 кВт.

Схема подключения двигателя через конденсатор

Есть 2 типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Их различие в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это нужно потому, что после разгона она снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная, они смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Схема подключения однофазного двигателя через конденсатор

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть несколько вариантов схем подключения. Без конденсаторов электромотор гудит, но не запускается.

• 1 схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже.
• 3 схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском, а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
• 2 схема — подключения однофазного двигателя — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и используется чаще всего. Она на втором рисунке. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Схема подключения трёхфазного двигателя через конденсатор

Здесь напряжение 220 вольт распределяется на 2 последовательно соединенные обмотки, где каждая рассчитана на такое напряжение. Поэтому теряется мощность почти в два раза, но использовать такой двигатель можно во многих маломощных устройствах.

Максимальной мощности двигателя на 380 В в сети 220 В можно достичь используя соединение типа треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность.

Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 В. Поэтому если есть ввод на 380 В — обязательно подключайте к нему — это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств. Для пуска мотора не понадобятся различные пусковики и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к сети 380 В.

Онлайн расчет емкости конденсатора мотора

Введите данные для расчёта конденсаторов — мощность двигателя и его КПД

Есть специальная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись онлайн калькулятором или рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

Рабочий конденсатор берут из расчета 0,8 мкФ на 1 кВт мощности двигателя; Пусковой подбирается в 2-3 раза больше.

Конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть минимум в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 350 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting.

Пусковые конденсаторы для моторов

Эти конденсаторы можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

При нормальной работе трехфазных асинхронных электродвигателей с конденсаторным пуском, включенных в однофазную сеть предполагается изменение (уменьшение) емкости конденсатора с увеличением частоты вращения вала. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора.

Реверс направления движения двигателя

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Такую операцию может делать двухпозиционный переключатель, на центральный контакт которого подключается вывод от конденсатора, а на два крайних вывода от «фазы» и «нуля».

6- 4,00 Загрузка…

НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ

Схема однофазного двигателя с конденсатором

Чаще всего к нашим домам, участкам, гаражам подведена однофазная сеть 220 В. Потому оборудование и все самоделки делают так, чтобы они работали от этого источника питания. В данной статье рассмотрим, как правлильно сделать подключение однофазного двигателя.

Асинхронный или коллекторный: как отличить

Вообще, отличить тип двигателя можно по пластине — шильдику — на которой написаны его данные и тип. Но это только в том случае, если его не ремонтировали. Ведь под кожухом может быть что угодно. Так что если вы не уверены, лучше определить тип самостоятельно.

Так выглядит новый однофазный конденсаторный двигатель

Как устроены коллекторные движки

Отличить асинхронный и коллекторный двигатели можно по строению. У коллекторных обязательно есть щетки. Они расположены возле коллектора. Еще обязательный атрибут движка этого типа — наличие медного барабана, разделенного на секции.

Такие двигатели выпускаются только однофазные, они часто устанавливаются в бытовой технике, так как позволяют получить большое число оборотов на старте и после разгона. Также они удобны тем, что легко позволяют менять направление вращения — необходимо только поменять полярность. Несложно также организовать изменение скорости вращения — изменением амплитуды питающего напряжения или угла его отсечки. Потому и используются подобные двигатели в большей части бытовой и строительной техники.

Строение коллекторного двигателя

Недостатки колелкторых двигателей — высокая шумность работы на больших оборотах. Вспомните дрель, болгарку, пылесос, стиральную машину и т.д. Шум при их работе стоит приличный. На малых оборотах коллекторные двигатели не так шумят (стиральная машина), но не все инструменты работают в таком режиме.

Второй неприятный момент — наличие щеток и постоянного трения приводит к необходимости регулярного технического обслуживания. Если токосъемник не чистить, загрязнение графитом (от стирающихся щеток) может привести к тому, что соседние секции в барабане соединятся, мотор попросту перестанет работать.

Асинхронные

Асинхронный двигатель имеет стартер и ротор, может быть одно и трех фазным. В данной статье рассматриваем подключение однофазных двигателей, потому речь пойдет только о них.

Асинхронные двигатели отличаются невысоким уровнем шумов при работе, потому устанавливаются в технике, шум работы которой критичен. Это кондиционеры, сплит-системы, холодильники.

Строение асинхронного двигателя

Есть два типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Вся разница состоит в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это необходимо, так как после разгона она только снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная — смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Более точно определить бифолярный или конденсаторный двигатель перед вами можно при помощи измерений обмоток. Если сопротивление вспомогательной обмотки меньше в два раза (разница может быть еще более значительная), скорее всего, это бифолярный двигатель и эта вспомогательная обмотка пусковая, а значит, в схеме должен присутствовать выключатель или пусковое реле. В конденсаторных двигателях обе обмотки постоянно находятся в работе и подключение однофазного двигателя возможно через обычную кнопку, тумблер, автомат.

Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей

С пусковой обмоткой

Для подключения двигателя с пусковой обмоткой потребуется кнопка, у которой один из контактов после включения размыкается. Эти размыкающиеся контакты надо будет подключить к пусковой обмотке. В магазинах есть такая кнопка — это ПНВС. У нее средний контакт замыкается на время удержания, а два крайних остаются в замкнутом состоянии.

Внешний вид кнопки ПНВС и состояние контактов после того как кнопка «пуск» отпущена»

Сначала при помощи измерений определяем какая обмотка рабочая, какая — пусковая. Обычно вывод от мотора имеет три или четыре провода.

Рассмотрим вариант с тремя проводами. В этом случае две обмотки уже объединены, то есть один из проводов — общий. Берем тестер, измеряем сопротивление между всеми тремя парами. Рабочая имеет самое меньшее сопротивление, среднее значение — пусковая обмотка, а наибольшее — это общий выход (меряется сопротивление двух последовательно включенных обмоток).

Если выводов четыре, они звонятся попарно. Находите две пары. Та, в которой сопротивление меньше — рабочая, в которой больше — пусковая. После этого соединяем один провод от пусковой и рабочей обмотки, выводим общий провод. Итого остается три провода (как и в первом варианте):

• один с рабочей обмотки — рабочий;
• с пусковой обмотки;
• общий.

С этими тремя проводами и работаем дальше — исползуем для подключения однофазного двигателя.

Подключение однофазного двигателя с пусковой обмоткой через кнопку ПНВС

подключение однофазного двигателя

Все три провода подключаем к кнопке. В ней тоже имеется три контакта. Обязательно пусковой провод «сажаем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), остальные два — на крайние (произвольно). К крайним входным контактам ПНВС подключаем силовой кабель (от 220 В), средний контакт соединяем перемычкой с рабочим (обратите внимание! не с общим ). Вот и вся схема включения однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифолярного) через кнопку.

Конденсаторный

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть варианты: есть три схемы подключения и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не запускается (если подключить его по схеме, описанной выше).

Схемы подключения однофазного конденсаторного двигателя

Первая схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском (бетономешалки. например), а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.

Схема с двумя конденсаторами

Есть еще третий вариант подключение однофазного двигателя (асинхронного) — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и реализуется чаще всего. Она на рисунке выше в середине или на фото ниже более детально. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами — рабочим и пусковым

При реализации других схем — с одним конденсатором — понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все соединяется просто.

Подбор конденсаторов

Есть довольно сложная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

• рабочий конденсатор берут из расчета 0,7-0,8 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
• пусковой — в 2-3 раза больше.

Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите конденсатор специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting, но можно взять и обычные.

Изменение направления движения мотора

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Когда собирали схему, один из проводов подали на кнопку, второй соединили с проводом от рабочей обмотки и вывели общий. Вот тут и надо перекинуть проводники.

Как все может выглядеть на практике

Схемы подключения однофазных электродвигателей

Вопрос как подключить однофазный электродвигатель очень часто возникает на практике из-за высокой популярности применения подобных агрегатов для решения различных бытовых задач.

Схема подключения однофазного электродвигателя достаточно проста и требует учета всего одного принципиального момента: для обеспечения его работоспособности необходимо вращающееся магнитное поле. При наличии только однофазной сети переменного тока на момент запуска электродвигателя его приходится формировать искусственно через применение соответствующих схемных решений.

• Обмотки электромотора
• Особенности формирования вращающего момента
• Конденсаторы
• Косвенное включение
• Особенности применения магнитного пускателя
• Заключение

Обмотки электромотора

Укладка обмоток в статоре однофазного электродвигателя

Конструкция любого однофазного электродвигателя предполагает использование как минимум трех катушек. Две из них являются элементов конструкции статора,включены параллельно. Одна из них является рабочей, а вторая выполняет функции пусковой. Их клеммы выведены на корпус двигателя и используются для подключения к сети. Обмотка ротора выполнена короткозамкнутой. К сети подключатся две из них, остальные служат для коммутации.

Для изменения мощности рабочая катушка может формироваться из двух частей, которые включаются последовательно.

Визуально идентифицировать рабочую и пусковую обмотку можно по сечению провода: у первой из них оно заметно больше. Можно замерить сопротивление тестером подключением его к клеммам: у рабочей обмотки его величина будет меньше. Как правило, сопротивления обмоток будет составлять не более нескольких десятков Ом.

Особенности формирования вращающего момента

Магнитное поле, создаваемое катушками электродвигателя, имеет фазовый сдвиг на 90 градусов. Это обычно достигается через конденсатор, который последовательно включается в цепь запуска. Возможные варианты соединения показаны на рисунке ниже.

Варианты создания сдвига фаз

Пусковая катушка может работать постоянно. Допустима также схема, основанная на ее отключении после достижения номинальной частоты вращения ротора. Постоянное подключение пусковой обмотки усложняет конструкцию двигателя, но улучшает его характеристики. На особенностях подключения к сети эти различия не сказываются.

Для упрощения запуска двигателя с рабочим конденсатором, перед подачей на него тока от сети параллельно ему подключают вспомогательную емкость.

Однофазный электромотор позволяет простыми средствами изменить направление вращения вала на противоположное. Для этого производится сдвиг фазы тока, поступающего от сети и протекающего через цепи запуска, меняется на противоположный. Данная процедура реализуется простым изменением порядка включения пусковой обмотки при ее соединении с рабочей обмоткой.

Наши читатели рекомендуют!

Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют “Экономитель энергии Electricity Saving Box”. Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

Конденсаторы

Схема подключения однофазных конденсаторных двигателей: а – с рабочей емкостью Ср, б – с рабочей емкостью Ср и пусковой емкостью Сп.

Электродвигатель может комплектоваться двумя разновидностями конденсаторов. Наличие емкости, включаемой последовательно спусковой обмоткой и пропускающей через себя ток для сдвига фазы, является обязательным. Ее значение заимствуется из паспортных данных электродвигателя и дублируется на его шильдике.

При отсутствии конденсатора нужной емкости допустимо применять любой другой с близким номиналом. При слишком сильном отклонении в меньшую сторону двигатель может не начать вращаться без ручной прокрутки его вала, а затем не будет развивать нужную мощность. При значительном превышении емкости начнется сильный нагрев.

Емкость дополнительного пускового компонента выбирается в два-три раза выше по сравнению с основным. Такая величина обеспечивает максимальный стартовый момент.

Для включения пускового элемента может использоваться как обычная кнопка, так и более сложные схемы.

Косвенное включение

Подключение однофазного двигателя

Основным компонентом схемы косвенного включения является магнитный пускатель, который включается в разрыв между выходом силовой сети и электродвигателем.

Силовые контакты этого блока выполнены как нормально разомкнутые. Магнитный пускатель по величине максимального протекающего через него тока относится к одной из семи нормированных групп. Из-за небольшой мощности однофазных электродвигателей обычно достаточно устройства первой группы, максимальное значение коммутируемого тока которого составляет 10 А.

Управляющая часть катушки предназначена для подключения к сетям с различным напряжением. Наиболее удобным является магнитный пускатель с управлением от 220в переменного тока.

Особенности применения магнитного пускателя

В управляющей части устройства предусмотрено несколько пар контактов, на которых собирается схема релейной автоматики. Один из них всегда является нормально замкнутым, а второй – нормально разомкнутым.

У кнопки «Пуск» рабочим считается нормально разомкнутый контакт, а у кнопки «Стоп» задействован нормально замкнутый элемент.

При выполнении подключения рассматриваемого устройства осуществляются соединения нескольких типов.

Схема подключения однофазного двигателя

Фаза, наряду с входной клеммой, подключается также к входу контакта кнопки «Стоп», а ноль соединяется с входной клеммой катушки, что обеспечивает протекание через нее управляющего тока.

Активный контакт кнопки «Пуск» при работающем двигателе шунтируется аналогичным элементом катушки. Для формирования этой цепи выполняются два дополнительных соединения, схема которых показана на рисунке выше:

• выход рабочего контакта кнопки «Стоп» параллельно соединяется с контактами выхода кнопки «Пуск» и входа управляющей катушки;
• выход нормально разомкнутого контакта управляющей катушки параллельно соединяется с ее выходной клеммой и с входом рабочего контакта кнопки «Пуск».

Заключение

Процесс подключения однофазного электромотора к сети 220в не отличается большой сложностью и фактически требует только желания, минимального набора простейших инструментов, наличия схемы соединений и аккуратности в работе. Из расходных материалов нужны только провода. Из-за опасности короткого замыкания и больших величин токов, протекающих через обмотки двигателя, необходимо обязательно выполнять требования техники безопасности и не забывать про старое, но очень действенное правило: «Семь раз отмерь, один раз отрежь».

Однофазный асинхронный двигатель, схема подключения и запуска

Работа асинхронных электрических двигателей основывается на создании вращающегося магнитного поля, приводящего в движение вал. Ключевым моментом является пространственное и временное смещение обмоток статора по отношению друг к другу. В однофазных асинхронных электродвигателях для создания необходимого сдвига по фазе используется последовательное включение в цепь фазозамещающего элемента, такого как, например, конденсатор.

Отличие от трехфазных двигателей

Использование асинхронных электродвигателей в чистом виде при стандартном подключении возможно только в трехфазных сетях с напряжением в 380 вольт, которые используются, как правило, в промышленности, производственных цехах и других помещениях с мощным оборудованием и большим энергопотреблением. В конструкции таких машин питающие фазы создают на каждой обмотке магнитные поля со смещением по времени и расположению (120˚ относительно друг друга), в результате чего возникает результирующее магнитное поле. Его вращение приводит в движение ротор.

Однако нередко возникает необходимость подключения асинхронного двигателя в однофазную бытовую сеть с напряжением в 220 вольт (например в стиральных машинах). Если для подключения асинхронного двигателя будет использована не трехфазная сеть, а бытовая однофазная (то есть запитать через одну обмотку), он не заработает. Причиной тому переменный синусоидальный ток, протекающий через цепь. Он создает на обмотке пульсирующее поле, которое никак не может вращаться и, соответственно, двигать ротор. Для того, чтобы включить однофазный асинхронный двигатель необходимо:

1. добавить на статор еще одну обмотку, расположив ее под 90˚ углом от той, к которой подключена фаза.
2. для фазового смещения включить в цепь дополнительной обмотки фазосдвигающий элемент, которым чаще всего служит конденсатор.

Редко для сдвига по фазе создается бифилярная катушка. Для этого несколько витков пусковой обмотки мотаются в обратную сторону. Это лишь один из вариантов бифиляров, которые имеют несколько другую сферу применения, поэтому, чтобы изучить их принцип действия, следует обратиться к отдельной статье.

После подключения двух обмоток такой двигатель с конструкционной точки зрения является двухфазным, однако его принято называть однофазным из-за того что в качестве рабочей выступает лишь одна из них.

Схема подключения коллекторного электродвигателя в 220В

Схема подключения однофазного асинхронного двигателя (схема звезда)

Как это работает

Пуск двигателя с двумя расположенными подобным образом обмотками приведет к созданию токов на короткозамкнутом роторе и кругового магнитного поля в пространстве двигателя. В результате их взаимодействия между собой ротор приводится в движение. Контроль показателей пускового тока в таких двигателях осуществляется частотным преобразователем.

Несмотря на то, что функцию фаз определяет схема присоединения двигателя к сети, дополнительную обмотку нередко называют пусковой. Это обусловлено особенностью, на которой основывается действие однофазных асинхронных машин – крутящийся вал, имеющий вращающее магнитное поле, находясь во взаимодействии с пульсирующим магнитным полем может работать от одной рабочей фазы. Проще говоря, при некоторых условиях, не подсоединяя вторую фазу через конденсатор, мы могли бы запустить двигатель, раскрутив ротор вручную и поместив в статор. В реальных условиях для этого необходимо запустить двигатель с помощью пусковой обмотки (для смещения по фазе), а потом разорвать цепь, идущую через конденсатор. Несмотря на то, что поле на рабочей фазе пульсирующее, оно движется относительно ротора и, следовательно, наводит электродвижущую силу, свой магнитный поток и силу тока.

Основные схемы подключения

В качестве фазозамещающего элемента для подключения однофазного асинхронного двигателя можно использовать разные электромеханические элементы (катушка индуктивности, активный резистор и др.), однако конденсатор обеспечивает наилучший пусковой эффект, благодаря чему и применяется для этого чаще всего.

однофазный асинхронный двигатель и конденсатор

Различают три основные способа запуска однофазного асинхронного двигателя через:

• рабочий;
• пусковой;
• рабочий и пусковой конденсатор.

В большинстве случаев применяется схема с пусковым конденсатором. Это связано с тем, что она используется как пускатель и работает только во время включения двигателя. Дальнейшее вращение ротора обеспечивается за счет пульсирующего магнитного поля рабочей фазы, как уже было описано в предыдущем абзаце. Для замыкания цепи пусковой цепи зачастую используют реле или кнопку.

Поскольку обмотка пусковой фазы используется кратковременно, она не рассчитана на большие нагрузки, и изготавливается из более тонкой проволоки. Для предотвращения выхода её из строя в конструкцию двигателей включают термореле (размыкает цепь после нагрева до установленной температуры) или центробежный выключатель (отключает пусковую обмотку после разгона вала двигателя).

Таким путем достигаются отличные пусковые характеристики. Однако данная схема обладает одним существенным недостатком – магнитное поле внутри двигателя, подключенного к однофазной сети, имеет не круговую, а эллиптическую форму. Это увеличивает потери при преобразовании электрической энергии в механическую и, как следствие, снижает КПД.

Схема с рабочим конденсатором не предусматривает отключение дополнительной обмотки после запуска и разгона двигателя. В данном случае конденсатор позволяет компенсировать потери энергии, что приводит к закономерному увеличению КПД. Однако в пользу эффективности проходится жертвовать пусковыми характеристиками.

Для работы схемы необходимо подбирать элемент с определенной ёмкостью, рассчитанной с учетом тока нагрузки. Неподходящий по емкости конденсатор приведет к тому, что вращающееся магнитное поле будет принимать эллиптическую форму.

Своеобразной «золотой серединой» является схема подключения с использованием обоих конденсаторов – и пускового, и рабочего. При подключении двигателя таким способом его пусковые и рабочие характеристики принимают средние значения относительно описанных выше схем.

На практике для приборов, требующих создания сильного пускового момента используется первая схема с соответствующим конденсатором, а в обратной ситуации – вторая, с рабочим.

Другие способы

При рассмотрении методов подключения однофазных асинхронных двигателей нельзя обойти внимание два способа, конструктивно отличающихся от схем для подключения через конденсатор.

С экранированными полюсами и расщепленной фазой

В конструкции такого двигателя используется короткозамкнутая дополнительная обмотка, а на статоре присутствуют два полюса. Аксиальный паз делит каждый из них на две несимметричные половины, на меньшей из которых располагается короткозамкнутый виток.

После включения двигателя в электрическую сеть пульсирующий магнитный поток разделяется на 2 части. Одна из них движется через экранированную часть полюса. В результате получается два разнонаправленных потока с отличной от основного поля скоростью вращения. Благодаря индуктивности появляется электродвижущая сила и сдвиг магнитных потоков по фазе и времени.

Витки короткозамкнутой обмотки приводят к существенным потерям энергии, что и является главным недостатком схемы, однако она относительно часто используется в климатических и нагревательных приборах с вентилятором.

С асимметричным магнитопроводом статора

Особенностью двигателей с данной конструкцией заключается в несимметричной форме сердечника, из-за чего появляются явно выраженные полюса. Для работы схемы необходим короткозамкнутый ротор и обмотка в виде беличьей клетки. Характерным отличием этой конструкции является отсутствие необходимости в фазовом смещении. Улучшенный пуск двигателя осуществляется благодаря оснащению его магнитными шунтами.

Среди недостатков этих моделей асинхронных электродвигателей выделяют низкий КПД, слабый пусковой момент, отсутствие реверса и сложность обслуживания магнитных шунтов. Но, несмотря на это, они имеют широкое применение в производстве бытовой техники.

Подбор конденсатора

Перед тем как подключить однофазный электродвигатель, необходимо произвести расчет необходимой ёмкости конденсатора. Это можно сделать самостоятельно или воспользоваться онлайн-калькуляторами. Как правило, для рабочего конденсатора на 1 кВт мощности должно приходиться примерно 0,7-0,8 мкФ емкости, и около 1,7-2 мкФ – для пускового. Стоит отметить, что напряжение последнего должно составлять не менее 400 В. Эта необходимость обусловлена возникновением 300-600 вольтного всплеска напряжения при старте и останове двигателя.

Керамический и электролитический конденсатор

Ввиду своих функциональных особенностей однофазные электродвигатели находят широкое применение в бытовой технике: пылесосах, холодильниках, газонокосилках и других приборов, для работы которых достаточно частоты вращения двигателя до 3000 об/мин. Большей скорости, при подключении к стандартной сети с частотой тока в 50 Гц, невозможно. Для развития большей скорости используют коллекторные однофазные двигатели.

Поделиться с друзьями:

Источники: http://stroychik.ru/elektrika/podklyuchenie-odnofaznogo-dvigatelya, http://electricvdele.ru/elektrooborudovanie/elektrodvigateli/shema-podklyucheniya-odnofaznogo-elektrodvigatelya.html, http://tokidet.ru/elektrooborudovanie/elektrodvigateli/odnofaznyj-asinhronnyj-dvigatel.html

Как подключить однофазный электродвигатель – схема с конденсатором

Функционирование однофазного электродвигателя основано на использовании переменного электрического тока посредством подсоединения к сетям с одной фазой. Напряжение в такой сети должно соответствовать стандартному значению 220 Вольт, частота – 50 Герц. Преимущественное применение моторы данного типа находят в бытовых устройствах, помпах, небольших вентиляторах и т.п.

Мощности однофазных моторов достаточно и для электрификации частных домов, гаражей или дачных участков. В этих условиях используется однофазная электрическая сеть с напряжением 220 В, что предъявляет некоторое требования к процессу подключения мотора. Здесь применяется специальная схема, предполагающая использование устройства с пусковой обмоткой.

Схема подключения однофазного двигателя через конденсатор

Однофазные электродвигатели 220в подключают к сети с применением конденсатора. Это обусловлено некоторыми конструктивными особенностями агрегата. Так, на статоре мотора обмотка с переменным током создает магнитное поле, импульсы которого компенсируются лишь при условии смены полярности с частотой 50 Гц. Несмотря на характерные звуки, которые издает однофазный двигатель, вращение ротора при этом не происходит. Крутящий момент создается за счет применения дополнительных пусковых обмоток.

Чтобы понять, как подключить однофазный электродвигатель через конденсатор, достаточно рассмотреть 3 рабочие схемы с применением конденсатора:

• пускового;
• работающего;
• работающего и пускового (комбинированная).

Каждая из перечисленных схем подключения подходит для использования при эксплуатации асинхронных однофазных электродвигателей 220в. Однако каждый вариант имеет свои сильные и слабые стороны, поэтому они заслуживают более детального ознакомления.

Идея применения пускового конденсатора состоит в его включении в цепь лишь в момент запуска мотора. Для этого схемой предусматривается наличие специальной кнопки, предназначенной для размыкания контактов после выхода ротора на заданный уровень скорости. Его дальнейшее вращение происходит под воздействием инерционной силы.

Читайте также:  Что такое кварцевый резонатор и как он работает?

Поддержание вращательных движений на протяжении длительного промежутка времени обеспечивается магнитным полем основной обмотки однофазного двигателя с конденсатором. Функции переключателя при этом может выполнять специально предусмотренное реле.

Схема подключения однофазного электродвигателя через конденсатор предполагает наличие нажимной пружинной кнопки, разрывающей контакты в момент размыкания. Такой подход обеспечивает возможность снизить количество используемых проводов (допускается применение более тонкой пусковой обмотки). Во избежание возникновения коротких замыканий между витками рекомендуется применять термореле.

При достижении критически высоких температур этот элемент деактивирует дополнительную обмотку. Аналогичную функцию может выполнять центробежный выключатель, устанавливаемый для размыкания контактов в случаях превышения допустимых значений скорости вращения.

Для автоматического контроля скорости вращения и защиты мотора от перегрузов разрабатываются соответствующие схемы, а в конструкции агрегатов вносятся различные корректировочные компоненты. Установку центробежного выключателя можно произвести непосредственно на роторном валу либо на сопряженных с ним (прямым или редукторным соединением) элементах.

Воздействующая на груз центробежная сила способствует натяжению пружины, соединенной с контактной пластиной. Если скорость вращения достигает заданного значения, происходит замыкание контактов, подача тока на двигатель прекращается. Возможна передача сигнала другому управляющему механизму.

Существуют варианты схем, при которых в одном элементе конструкции предусматривается наличие центробежного выключателя и теплового реле. Подобное решение позволяет деактивировать двигатель посредством теплового компонента (в случае достижения критических температур) либо под воздействием раздвигающегося элемента центробежного выключателя.

В случае подключения двигателя через конденсатор часто происходит искажение линий магнитного поля в дополнительной обмотке. Это влечет за собой увеличение мощностных потерь, общее снижение производительности агрегата. Однако сохраняются хорошие показатели пуска.

Применение рабочего конденсатора в схеме подключение однофазного двигателя с пуcковой обмоткой предполагает ряд отличительных особенностей. Так, после пуска отключения конденсатора не происходит, вращение ротора осуществляется за счет импульсного воздействия со стороны вторичной обмотки. Это существенно увеличивает мощность двигателя, а грамотный побор емкости конденсатора позволяет оптимизировать форму электромагнитного поля. Однако пуск мотора становится более продолжительным.

Читайте также:  Что такое импульсный блок питания и где применяется

Подбор конденсатора подходящей мощности производится с учетом токовых нагрузок, что позволяет оптимизировать электромагнитное поле. В случае изменения номинальных значений будет происходить колебание по всем остальным параметрам. Стабилизировать форму линий магнитных полей позволяет использование нескольких конденсаторов с разными емкостными характеристиками. Такой подход позволяет оптимизировать рабочие характеристики системы, однако предусматривает возникновение некоторых сложностей в процессах монтажа и эксплуатации.

Комбинированная схема подключения однофазного двигателя с пусковой обмоткой рассчитана на использование двух конденсаторов – рабочего и пускового. Это оптимальное решение для достижения средних рабочих характеристик.

Расчет емкости конденсатора мотора

Существует сложная формула, с помощью которой высчитывают необходимую точную емкость конденсатора. Однако многолетний опыт профессионалов показывает, что достаточно придерживаться следующих рекомендаций:

• на 1 кВт мощности мотора необходимо 0,8 мкФ рабочего конденсатора;
• пусковая обмотка требует, чтобы это значение было в 2 или 3 раза выше.

Рабочее напряжение для них должно быть в 1,5 раза выше, чем в электросети (в нашем случае 220 В). Для упрощения процесса запуска в пусковую цепь лучше устанавливать конденсатор с маркировкой «Starting» или «Start». Хотя допускается использование стандартных конденсаторов.

Реверс направления движения двигателя

Не исключено, что после подключения однофазные электродвигатели будут вращаться в направлении, обратном необходимому. Исправить это несложно. Во время сборки схемы один провод был выведен, как общий, ещё один проводник был подан на кнопку. Для того чтобы изменить вращающееся магнитное направление электромотора, эти 2 провода необходимо поменять местами.



устройство и принцип работы, схема подключения, перекидной рубильник-автомат для генератора

Проблемы с наличием централизованного электроснабжения и его стабильной подачей ставят перед собственниками домов и многими потребителями вопрос, как обеспечить непрерывную подачи энергии. Зачастую проблема решается установкой автономного источника питания, часто используют однофазные генераторы. Это силовое устройство бытового класса. Их отличает простая конструкция, удобство эксплуатации, невысокая стоимость, совместимость с однофазными электроприборами. Принцип работы таких генераторов основан на преобразовании в электричество кинетических видов энергии, используя принцип электромагнитной индукции.

Устройство и принцип работы

Основная часть генераторов работает на механизме вращающегося поля. Токопроводящая рамка совершает вращательные движения в магнитном поле катушки, между парой магнитов с противоположными полюсами, что приводит к возникновению электродвижущей силы. Индуцирование тока происходит в момент пересечения проводниками магнитных линий силового поля. Рамка меняет свою ориентацию по отношению к полюсам магнита, что ведет к изменению направления электрического тока. Он вырабатывается генератором до тех пор, пока проводник вращается источником механической энергии.

Устройство однофазных генераторов содержит в своей схеме несколько элементов:

• индукторная вращающаяся часть;

• неподвижная якорная часть;

• скользящая щеточная часть;

• кольца контактного типа.

Выработанная генератором электроэнергия по сети поступает к различным типам оборудования. Происходит перераспределение по объектам полученного питания. Схемы устройства для оптимального переключения снабжаются перекидным рубильником и блокираторами.

Рубильники имеют разные технические параметры. Перекидной рубильник в трехфазной сети должен устанавливаться одновременно с блоком питания, имеющим высокий показатель напряжения. Перекидные рубильники производятся в двух вариантах:

• двухполюсной.

Первая модель состоит из одного модуля, включает медные проводники для подключения. Двухполюсная разновидность рубильника используется в электрических схемах. Они совместимы с разнофазными сетями, конденсаторами открытого типа. Перекидные рубильники подключают исходя из типа электрических сетей.

Однофазная сеть допускает подключение только двухполюсного прибора, функционирующего с блоком питания. При двухфазной сети эксплуатация генератора в сети дома осуществляется с переходным типом прибора. При такой схеме используются выключатели расширительного типа.

Плюсы и минусы

Основные достоинства генераторов, вырабатывающих электрическую энергию для использования на разных объектах:

• простота управления и состава элементов;
• компактный вес устройства;
• надежность конструкции;
• отсутствие гистерезисных потерь и вихревых потоков;
• нет фазовой погрешности;
• постоянные магниты не требуют установки дополнительного энергетического источника;
• способность работы в сложных условиях;
• эффективная производительность.

К недостаткам можно отнести:

• недостаточная мощность;
• необходимость контроля;
• проведение частого технического обслуживания.

Схема подключения

Для ввода в эксплуатацию однофазного генератора необходимо придерживаться нескольких правил, особенно если устройство подключается к жилому дому своими руками.

Рекомендуется использовать в работе только целостные кабели, предусмотреть заземление, избегать продолжительных перегрузок сети, строго придерживаться правил безопасности.

Генератор в процессе установки необходимо защищать от влаги. При монтаже следует устранить выхлопы газа путем их отвода. При максимальных нагрузках можно использовать резервный источник. Для уменьшения затрат необходимо подбирать корректную схему монтажа. Обычно электрогенератор устанавливается после счетчика. Если существует нестабильная подача электрической энергии, нужно выбирать наиболее простые схемы.

Присоединение к распределительному автомату, если рядом есть рабочая заземленная розетка, будет оптимальным вариантом. Наличие трехпозиционного стационарного переключателя позволит подключить электрооборудование и не отсоединять провода от его зажимов. Ток по цепи может проходить от различных веток, при этом подключение нагрузки возможно лишь к одной. В целях исключения контактов проводов рекомендуется установить нейтральное положение. Однофазный генератор обладает собственным нолем, поэтому переключатель должен быть соответствующим.

При самостоятельном подключении нужно учитывать показатель мощности, типы потребителей энергии и двигателя. Однофазный генератор рекомендован для подсоединения приборов, которые рассчитаны на производительность от сети 220 вольт. Генерируемая таким устройством энергия в 10-15 киловатт позволит максимально покрыть потребности электроснабжения стандартного загородного дома. При этом вычисляется нужная мощность установки и общее домовое потребление электроэнергии при пиковой нагрузке.

Далее смотрите видеоурок о том, как подключить генератор к сети.

Однофазная и трехфазная электрическая сеть

 

Вступление

Здравствуй Уважаемый читатель сайта Elesant.ru. Электрический ток «доставляется» до потребителя по высоковольтным линиям электропередач. Электрический ток линий электропередач имеет высокое напряжение и напрямую не может использоваться потребителями. Для повседневного использования электрического тока доставленного ЛЭП его напряжение нужно понизить.

Для этого возле потребителей устанавливаются специальные трансформаторные подстанции. Трансформаторные подстанции понижают высоковольтное напряжение до номинальных значений пригодных для использования. Остановимся немного на подстанциях.

Трансформаторная подстанция

Трансформаторные подстанции это электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электроэнергии от линий электропередач.

Состоят подстанции из понижающего трансформатора, распределительного устройства (РУ) и устройств управления.

По способу строительства и расположения подстанции подразделяются на пристроенные, встроенные, внутрецеховые. Для загорода наиболее распространены мачтовые и столбовые подстанции.

Основным элементом подстанции является понижающий трансформатор. Понижающие трансформаторы могут быть трехфазные и однофазные. Однофазные трансформаторы используются в комплексе с трехфазными трансформаторами и в основном в сельской местности.

Понижается напряжение в трансформаторах до номинального рабочего напряжения 380 или 220 вольт. Называются эти напряжения линейным и фазным соответственно. А питание потребителей называется соответственно трехфазным и однофазным. Рассмотрим виды питания потребителей подробнее.

Однофазное электрическое питание

Однофазное электропитание запитывает потребителя от одной фазной линии и линии нулевого рабочего провода. Линии для однофазного питания называют однофазными электрическими сетями. Номинальное рабочее напряжение однофазных электрических сетей составляет 220 вольт.

Сами однофазные сети тоже можно разделить в зависимости от рабочих проводников.

Однофазная двухпроводная сеть

В однофазных двухпроводных сетях для электропитания используются два провода: фазного(L) и нулевого (N). Такая электрическая сеть не предусматривает заземление электроприборов. Двухпроводная электрическая сеть была да и остается самой распространенной в старом жилом фонде.

Если у вас дома проводка выполнена проводами с алюминиевыми жилами, скорее всего у вас двухпроводная электрическая сеть.

Пример схемы: однофазная двухпроводная сеть в квартире

Однофазная трехпроводная сеть

В однофазных трехпроводных сетях используются три провода: фазного(L), нулевого (N) и защитного, заземляющего. Третий заземляющий провод предназначен для дополнительной защиты человека от поражений электрическим током. Соединение заземляющего провода с корпусами электроприборов (заземление), позволяет отключать электропитание при замыкании фазного провода на корпус прибора (короткого фазного замыкания). Обозначается PE.

Заземление защищает не только человека от поражений электротоком, но и спасает сами электроприборы от перегораний.

Пример схемы:однофазная трехпроводная сеть в квартире

Трехфазное электрическое питание

При трехфазном питании в электрощит квартиры или ВРУ дома заводится три питающие фазы(L1;L2;L3) и нулевой рабочий проводник(N). Номинальное рабочее напряжение между любыми фазными проводами составляет 380 вольт. Напряжение между любым фазным проводом и рабочим нулем составляет 220 вольт. От электрощита проводка, распределяется по квартире или дому, согласно схеме электропроводки, обеспечивая 220 вольтовое или з80 вольтовое питание для электроприборов.

При расчете трехфазной электросети важно правильно распределить нагрузку между тремя фазами. Неравномерное распределение нагрузки между фазами приведут к перекосу фаз, сильный перекос фаз приведет к аварийной ситуации вплоть до обгорания одной из фаз.

Распределить трехфазное питание по квартире или дому можно электрокабелями с четырьмя или пятью проводами

Трехфазная четырехпроводная электрическая сеть

При четырехпроводной электропроводки электропитание происходит от трех фазных проводов и рабочего нуля. От электрощитка или распределительной коробки проводка распределяется по розеткам и светильникам двумя проводами: каждым фазным и нулевым(L1-N; L2-N; L3-N).Напряжением 220 вольт. На схемах фазы могут обозначаться А, В, С.

Пример схемы: трехфазная четырехпроводная сеть в квартире

Трехфазная пятипроводная электрическая сеть

В трехфазной пятипроводной электрической сети «появляется» пятый заземляющий провод, выполняющий защитные функции. Обозначается (PE)

Важно! Во всех трехфазных сетях важно равномерное распределение нагрузки (потребляемой мощности) между фазами. Опредилять нагрузку сети при трехфазном питании нельзя по основному закону электротехники, зокону Ома. Для расчетов нужно учитывать коэффициент мощности(cosф) и коэффициент спроса (Кспроса). Обычно для квартир cosф=0,90-0,93;Кспроса=0,8. Значение 0,8 принимается, если потребителей более 5.

Пример схемы:трехфазная пятипроводная сеть в квартире

Нормативные ссылки

Правила Устройства Электроустановок(ПУЭ),издание 7.

Другие статьи раздела: Электрические сети

 

 

Однофазная цепь переменного тока (со схемой)

В этой статье мы обсудим следующее: – 1. Введение в однофазную цепь переменного тока 2. Чисто резистивную схему 3. Чисто индуктивную схему 4. Чисто емкостную схему 5. Последовательную цепь сопротивления – емкости (RC) 6. Полная мощность, истинная мощность , Реактивная мощность и коэффициент мощности.

Состав:

1. Введение в однофазную цепь переменного тока
2. Чисто резистивная цепь
3. Чисто индуктивная цепь
4. Чисто емкостная цепь
5. Сопротивление – последовательная цепь емкости (R-C)
6. Полная мощность, истинная мощность, реактивная мощность и коэффициент мощности

---

1.Введение в однофазную цепь переменного тока:

В цепи постоянного тока соотношение между приложенным напряжением V и током, протекающим через цепь I, простое и выражается выражением I = V / R, но в цепи переменного тока это простое соотношение не выполняется. Изменения тока и приложенного напряжения создают магнитные и электростатические эффекты соответственно, и их необходимо учитывать с сопротивлением цепи при определении количественных соотношений между током и приложенным напряжением.

В цепях с относительно низким напряжением и сильным током магнитные эффекты могут быть очень большими, но электростатические эффекты обычно незначительны. С другой стороны, в высоковольтных цепях электростатические эффекты могут иметь значительную величину, также присутствуют магнитные эффекты.

Здесь обсуждалось, как магнитные эффекты из-за изменений тока do и электростатические эффекты из-за изменений приложенного напряжения влияют на соотношение между приложенным напряжением и током.

---

2. Цепь чисто резистивная :

Чисто резистивная или неиндуктивная цепь – это цепь, индуктивность которой настолько мала, что при нормальной частоте ее реактивное сопротивление незначительно по сравнению с ее сопротивлением. Обычные лампы накаливания, водонепроницаемость и т. Д. Являются примерами неиндуктивных сопротивлений. Если цепь является чисто неиндуктивной, реактивная ЭДС (т.е. самоиндуцированная или противоэдс) не создается, и все приложенное напряжение используется для преодоления омического сопротивления цепи.

Рассмотрим цепь переменного тока, содержащую неиндуктивное сопротивление R Ом, подключенную к синусоидальному напряжению, представленному как v = V sin wt, как показано на рис. 4.1 (a).

Как уже было сказано, когда ток, протекающий через чистое сопротивление, изменяется, обратная ЭДС не устанавливается, поэтому приложенное напряжение должно преодолевать омическое падение только i R:

И мгновенный ток может быть выражен как:

i = I _макс sin ωt

Из выражений мгновенного приложенного напряжения и мгновенного тока очевидно, что в чисто резистивной цепи приложенные напряжение и ток находятся в фазе друг с другом, как показано волновыми и векторными диаграммами на рис.4.1 (б) и (в) соответственно.

Питание в чисто резистивной цепи:

Мгновенная мощность, подаваемая в рассматриваемую цепь, является произведением мгновенных значений приложенного напряжения и тока.

Где V и I – действующие значения приложенного напряжения и тока соответственно.

Таким образом, для чисто резистивных цепей выражение для мощности такое же, как для цепей постоянного тока. Из кривой мощности для чисто резистивной цепи, показанной на рис.4.1 (б) очевидно, что мощность, потребляемая в чисто резистивной цепи, непостоянна, она колеблется.

Однако он всегда положительный. Это так, потому что мгновенные значения напряжения и тока всегда либо положительны, либо отрицательны, и, следовательно, произведение всегда положительно. Это означает, что источник напряжения постоянно подает мощность на схему, а схема ее потребляет.

---

3. Чисто индуктивная цепь :

Индуктивная цепь – это катушка с железным сердечником или без него, имеющая незначительное сопротивление.Практически чистой индуктивности невозможно добиться, поскольку индукционная катушка всегда имеет небольшое сопротивление. Однако катушка из толстой медной проволоки, намотанная на многослойный железный сердечник, имеет незначительное сопротивление и известна как дроссельная катушка.

Когда переменное напряжение подается на чисто индуктивную катушку, в катушке индуцируется ЭДС, известная как самоиндуцированная ЭДС, которая противодействует приложенному напряжению. Поскольку катушка не имеет сопротивления, в каждый момент приложенное напряжение должно преодолевать только эту самоиндуцированную ЭДС.

Из выражений мгновенного приложенного напряжения и мгновенного тока, протекающего через чисто индуктивную катушку, видно, что ток отстает от приложенного напряжения на π / 2, как показано на Рис. 4.2 (b) посредством волновой диаграммы и на Рис. 4.2 (c ) по векторной диаграмме.

Индуктивное реактивное сопротивление:

ωL в выражении Imax = V _max / ωL называется индуктивным реактивным сопротивлением и обозначается X _L i.е., X _L = ω L

Если L в генри, а co в радианах в секунду, то X _L будет в омах.

Мощность в чисто индуктивной цепи:

Мгновенная мощность, p = v × i = V _max sin ω t I _max sin (ωt – π / 2)

или p = – V _max I _max sin ω t cos ω t = V _max ^{I _max /2 sin 2 ωt}

Мощность, измеренная ваттметром, представляет собой среднее значение p, которое равно нулю, поскольку среднее значение синусоидальной величины удвоенной частоты за полный цикл равно нулю.Следовательно, в чисто индуктивной цепи потребляемая мощность равна нулю.

Физически вышеуказанный факт можно объяснить следующим образом:

Во второй четверти цикла ток и магнитный поток катушки увеличиваются, и катушка потребляет энергию от источника питания для создания магнитного поля (потребляемая мощность положительна, а энергия, потребляемая катушкой от источника питания представлен областью между кривой p и осью времени). Энергия, запасенная в магнитном поле во время нарастания, определяется как W _max = 1/2 L I ² _max .

В следующем квартале ток уменьшится. Однако ЭДС самоиндукции будет препятствовать ее уменьшению. Катушка действует как генератор электрической энергии, возвращая накопленную энергию в магнитном поле источнику питания (теперь мощность, потребляемая катушкой, является отрицательной, а кривая p лежит ниже оси времени).

Цепочка событий повторяется в течение следующих полупериодов. Таким образом, часть мощности постоянно обменивается между полем и индуктивной цепью, а мощность, потребляемая чисто индуктивной катушкой, равна нулю.

---

4. Чисто емкостная цепь:

Когда на пластины идеального конденсатора подается постоянное напряжение, он почти мгновенно заряжается до полного напряжения. Зарядный ток будет течь только в период «нарастания» и прекратит протекать, как только конденсатор достигнет постоянного напряжения источника. Это означает, что для постоянного тока конденсатор – это разрыв цепи или бесконечно высокое сопротивление.

На рис. 4.4 на конденсатор подается синусоидальное напряжение. В течение первой четверти цикла приложенное напряжение увеличивается до пикового значения, и конденсатор заряжается до этого значения. Ток максимален в начале цикла и становится нулевым при максимальном значении приложенного напряжения, поэтому между приложенным напряжением и током существует разность фаз 90 °. В течение первой четверти цикла ток течет по цепи в нормальном направлении; следовательно, ток положительный.

Во второй четверти цикла напряжение, приложенное к конденсатору, падает, конденсатор теряет заряд, и ток течет через него против приложенного напряжения, потому что конденсатор разряжается в цепи. Таким образом, ток отрицательный в течение второй четверти цикла и достигает максимального значения, когда приложенное напряжение равно нулю.

Третья и четвертая четверть цикла повторяют события первой и второй соответственно с той разницей, что полярность приложенного напряжения меняется на обратную и происходят соответствующие изменения тока.

Другими словами, в цепи течет переменный ток из-за заряда и разряда конденсатора. Как показано на фиг. 4.4 (b) и (c) ток начинает свой цикл на 90 градусов впереди напряжения, поэтому ток в конденсаторе опережает приложенное напряжение на 90 градусов, что противоположно соотношению индуктивности между током и напряжением.

Пусть переменное напряжение, представленное как v = V _max sin ω t, приложено к конденсатору емкостью C фарад.

Выражение для мгновенного заряда имеет следующий вид:

q = C V _макс sin ωt

Поскольку ток конденсатора равен скорости изменения заряда, ток конденсатора может быть получен путем дифференцирования приведенного выше уравнения:

Из уравнений мгновенного приложенного напряжения и мгновенного тока, протекающего через емкость, видно, что ток опережает приложенное напряжение на π / 2, как показано на рис.4.4 (б) и (в) волновыми и векторными диаграммами соответственно.

Емкостное реактивное сопротивление:

1 / ω C в выражении I _max = V _max /1 / ω C называется емкостным реактивным сопротивлением и обозначается X _C , т. Е. XC = 1 / ω C

Если C выражается в фарадах, а ω – в радианах / с, то X _c будет в омах.

Питание в чисто емкостной цепи:

Следовательно, мощность, потребляемая в чисто емкостной цепи, равна нулю.То же самое показано графически на Рис. 4.4 (b). Энергия, взятая из цепи питания, накапливается в конденсаторе в течение первой четверти цикла и возвращается в течение следующей.

Энергия, запасаемая конденсатором при максимальном напряжении на его пластинах, определяется выражением:

Это может быть реализовано, если вспомнить, что во время протекания тока через конденсатор не выделяется тепло и не выполняется никакой работы. Фактически, в промышленных конденсаторах есть небольшая потеря энергии в диэлектрике в дополнение к незначительным потерям I ² R из-за протекания тока по пластинам, имеющим определенное омическое сопротивление.

Кривая мощности представляет собой синусоидальную волну, в два раза превышающую частоту питания. Хотя он увеличивает коэффициент мощности с нуля до 0,002 или даже немного больше, но для обычных целей коэффициент мощности принимается равным нулю. Очевидно, что фазовый угол из-за диэлектрических и омических потерь немного уменьшается.

---

5. Последовательная цепь сопротивления – емкости (R-C):

Рассмотрим цепь переменного тока, состоящую из последовательно соединенных сопротивлением R Ом и емкостью C фарад, как показано на рис.4.18 (а).

Пусть частота сети составляет / Гц, а ток, протекающий по цепи, равен I ампер (действующее значение). Падение напряжения на сопротивлении, В _R = I R в фазе с током.

Падение напряжения на емкости, В _C = I X _C , отставание от I на π / 2 радиан или 90 °, как показано на рис. 4.18 (b).

Приложенное напряжение, равное векторной сумме V _R и V _C , определяется по величине как –

.

Приложенное напряжение отстает от тока на угол ɸ:

Если мгновенное напряжение представлено как:

v = V _макс sin ω t

Тогда мгновенный ток будет выражен как:

i = I _макс sin (ω t + ɸ)

А мощность, потребляемая цепью, определяется по формуле:

P = VI cos ɸ

Треугольник напряжения и треугольник импеданса Рис.4.19 показаны на рис. 4.19 (а) и 4.19 (б) соответственно.

---

6. Полная мощность, истинная мощность, реактивная мощность и коэффициент мощности:

Произведение среднеквадратичных значений тока и напряжения VI называется полной мощностью и измеряется в вольт-амперах или киловольт-амперах (кВА).

Истинная мощность в цепи переменного тока получается путем умножения полной мощности на коэффициент мощности и выражается в ваттах или киловаттах (кВт).

Произведение полной мощности VI и синуса угла между напряжением и током sin ɸ называется реактивной мощностью.Это также известно как мощность без мощности и выражается в реактивных вольт-амперах или киловольт-амперах реактивных (кВА R).

Из приведенных выше соотношений легко проследить, обратившись к диаграмме мощности, показанной на рис. 4.7 (a).

Коэффициент мощности можно определить как:

(i) Косинус фазового угла между напряжением и током,

(ii) Отношение сопротивления к импедансу, или

(iii) Отношение истинной мощности к полной мощности.

Коэффициент мощности никогда не может быть больше единицы. Коэффициент мощности выражается либо в долях, либо в процентах. Обычно к числовому значению коэффициента мощности добавляют слово «отстающий» или «опережающий», чтобы указать, отстает ли ток от напряжения или опережает его.

Активная составляющая тока:

Составляющая тока, которая находится в фазе с напряжением цепи (т. Е. I cos) и вносит вклад в активную или истинную мощность схемы, называется активной (полной или синфазной) составляющей тока.

Реактивная составляющая тока:

Составляющая тока, которая находится в квадратуре (или на 90 ° не совпадает по фазе) с напряжением цепи (т. Е. I sin) и вносит вклад в реактивную мощность схемы, называется реактивной (или безватной) составляющей тока.

Коэффициент добротности катушки :

Обратный коэффициент мощности известен как добротность катушки. Его также называют добротностью или добротностью катушки.

Мощность дроссельной катушки с железным сердечником:

Мощность, потребляемая дроссельной катушкой, используется для обеспечения потерь в стали в сердечнике в дополнение к мощности, используемой для нагрева катушки.

Мощность, потребляемая дроссельной катушкой, P = потери в железе (гистерезис и потери на вихревые токи), P _i + потери мощности в омическом сопротивлении, т. Е. I ² R (R – сопротивление постоянному току или истинное сопротивление катушки) .

---

Однофазная эквивалентная схема

– обзор

17.4 Представление линии передачи

В этом разделе представлено представление линии передачи с использованием π-модели. Кратко обсуждается альтернативное представление линии с использованием Т-модели.Модель основана на формулах для расчета напряжения, тока и мощности вдоль линии передачи. В линии передачи набор значений, таких как напряжение и ток, обычно известен на одном конце линии. Эти значения требуются для расчета других неизвестных электрических величин в другой точке линии. Модель может использоваться для оценки конструкции и эксплуатационных характеристик энергосистемы, таких как эффективность линии, потери и пределы потока мощности по линии как в установившихся, так и в переходных условиях.Его также можно использовать для изучения влияния параметров линии на напряжения на шине и поток энергии.

Для целей обсуждения рассмотрим представление электрической системы, состоящей из генератора, питающего сбалансированную трехфазную нагрузку Z _L через линию электропередачи с общим параметром Z = R + jωL . Трехфазное электрическое соединение этой системы Y-образное. Схема генератора, линии передачи и нагрузки показана на рисунке 17.4. Параметры линии представлены в виде общих параметров, а конденсатор линии опущен.

Рисунок 17.4. Генератор, питающий сбалансированную трехфазную нагрузку.

Обычно линии передачи работают со сбалансированной трехфазной нагрузкой. Однофазная эквивалентная схема трехфазной схемы может использоваться для упрощения обсуждения и расчетов, представленных в этом разделе. Однофазная эквивалентная схема с шунтирующими конденсаторами, добавленными на передающем и приемном концах линии передачи, показана на рисунке 17.5. Общая емкость линии C делится поровну на передающей и принимающей сторонах и обозначается как C /2. Чтобы различать полное последовательное сопротивление линии и последовательное сопротивление на единицу длины, используются следующие символы:

Рисунок 17.5. Однофазный эквивалент схемы с добавлением емкости к нейтрали.

z = последовательный импеданс на единицу длины на фазу,

y = полная проводимость шунта на единицу длины на фазу к нейтрали,

l = длина000 линии,

Z = zl = полное последовательное полное сопротивление на фазу,

Y = yl = полное полное сопротивление шунта на фазу к нейтрали,

γ = α2 90β243 + + постоянная распространения.Его действительная часть называется постоянной затухания α и измеряется в неперах на единицу длины. Его квадратурная часть называется фазовой постоянной β , измеренной в радианах на единицу длины,

Z _c = характеристическое сопротивление линии.

Эквивалентная схема коротковолновой линии передачи изображена на рисунке 17.6, токи на передающем и приемном концах I _S и I _R одинаковы, поскольку нет шунтирующего плеча.Напряжения V _S и V _R являются передающими и принимающими конечными напряжениями между фазой и нейтралью. Полное сопротивление линии моделируется как импеданс с сосредоточенными параметрами Z = R + jωL .

Рисунок 17.6. Эквивалентная схема короткой линии передачи.

Формулы для расчета токов и напряжений для короткой линии электропередачи следующие:

(17,14) IS = IR

(17,15) VS = VR + IRZ

Учитывая набор токов и напряжений на одном конце Линия и параметры линии, значения токов и напряжений на другом конце могут быть рассчитаны из этих двух уравнений, которые моделируют линию передачи электроэнергии малой длины.

Эквивалентная схема линии передачи средней протяженности изображена на рисунке 17.7. Токи на передающем и приемном концах I _S и I _R не обязательно одинаковы, поскольку имеется два шунтирующих плеча. Плечи шунтов представляют собой полную проводимость линии, разделенную на две равные части и размещенные на передающем и принимающем концах линии. Схема называется номинальной π. Выражение для V _S можно представить, отметив емкость на принимающей стороне V _R Y /2, а ток в последовательном плече равен I _R + V _R Y /2.Формулы для вычисления тока и напряжения:

Рисунок 17.7. Номинальная схема ЛЭП средней протяженности.

(17,16) VS = VRY2 + IRZ + VR

(17,17) VS = ZY2 + 1VR + ZIR

Отметим, что ток в емкости шунта на передающем конце равен VS (Y / 2), добавленному к току в последовательное плечо дает I _S , таким образом:

(17,18) IS = VSY2 + VRY2 + IR

Подставляя V _S , полученное уравнением (17.17), в уравнение (17.18) дает:

(17.19) IS = VRY1 + ZY4 + ZY2 + 1IR

Соответствующие уравнения также могут быть получены для номинального T. В последнем случае все шунтирующие проводимости линии сосредоточены в шунтирующем плече Импеданс T и последовательный импеданс делятся поровну между двумя последовательными плечами.

В предыдущих двух случаях для представления линейных констант в линиях электропередачи малой и средней протяженности использовались общие параметры. Однако номинальная π-модель может не точно представлять длинную линию электропередачи, поскольку номинальная модель не учитывает равномерно распределенные параметры длинной линии.Несмотря на это, эквивалентная схема длинной линии может быть создана путем модификации модели для линии передачи средней протяженности.

Для целей обсуждения обозначьте последовательную эквивалентную схему π Z ′ и шунтирующие рычаги Y ′ / 2, чтобы отличить их от номинальных параметров π. Затем замените соответствующие Z и Y /2 в уравнении (17.17), получив таким образом передаваемое напряжение как:

(17.20) VS = Z′Y′2 + 1VR + Z′IR

. Обобщенная константа цепи для ЛЭП большой протяженности:

(17.21) A = cosh γl

(17,22) B = Zc sinh γl

(17,23) C = sinh γlZc

(17,24) D = cosh γl

И уравнения линии:

(17,25) VS = AVR + BIR

(17.26) IS = CVR + DIR

Изучив и приравняв коэффициенты уравнений (17.20) и (17.25), мы можем вывести, что:

(17.27) Z ‘= Zc sinh γl

(17.28) Z ′ = zysinh γl = zlsinh γlzl l

(17,29) Z ′ = Zsinh γlγl

Напомним, что Z равно zl , полному последовательному импедансу линии.Для шунтирующего плеча эквивалентной π-цепи приравняйте коэффициент V _R в уравнении (17.20) с константой цепи A в уравнении (17.21), таким образом:

(17.30) Z′Y′2 + 1 = cosh γl

Используйте уравнение (17.27), чтобы исключить Z ′ в уравнении (17.30) и получить:

(17.31) Y′Zc sinh γl2 + 1 = cosh γl

Переставьте уравнение (17.31) и получите:

(17.32) Y′2 = 1Zccosh γl − 1sinh γl

Из уравнения последовательного импеданса (17.29) и уравнение плеч шунтов (17.32), мы можем вывести эквивалентную π-схему для длинной линии электропередачи, как показано на рисунке 17.8.

Рисунок 17.8. Эквивалент π схема ЛЭП большой протяженности.

Формулы мощности в однофазных и трехфазных цепях постоянного и переменного тока

Формулы и уравнения мощности в цепях постоянного и переменного тока 1-Φ и 3-Φ

Возвращаясь к основам, ниже приведены простые формулы электрической мощности для одиночных Цепи фазного переменного тока, трехфазные цепи переменного тока и цепи постоянного тока.Вы можете легко найти электрическую мощность в ваттах , используя следующие формулы электрической мощности в электрических цепях .

Базовая формула мощности в цепях переменного и постоянного тока

Формула мощности в цепях постоянного тока

• P = V x I
• P = I ² x R
• P = V ² / R

Формулы мощности в однофазных цепях переменного тока

• P = V x I x Cos Ф
• P = I ² x R x Cos Ф
• P = V ² / R (Cos Ф)

Формулы мощности в трехфазных цепях переменного тока

• P = √3 x V _L x I _L x Cos Ф
• P = 3 x V _Ph x I _Ph x Cos Ф
• P = 3 x I ² x R x Cos Ф
• P = 3 (V ² / R) x Cos Ф

Где:

Формулы питания переменного тока в сложных схемах:

Комплексная мощность и полная мощность:

Когда в цепи есть индуктор или конденсатор, wer становится комплексной степенью «S» , что означает, что он состоит из двух частей i.е. реальная и мнимая часть. Величина Комплексной мощности называется Полная мощность | S |.

Где

• P – активная мощность
• Q – реактивная мощность

Активная или реальная мощность и реактивная мощность:

Действительная часть – Комплексная мощность «S», известная как активная или активная мощность «P» , а мнимая часть известна как реактивная мощность «Q» .

• S = P + jQ
• P = V I cosθ
• Q = V I sinθ

Где

θ – фазовый угол между напряжением и током.

Коэффициент мощности:

Коэффициент мощности «PF» – это отношение активной мощности «P» к полной мощности «| S |» . Математически коэффициент мощности – это косинус угла θ между активной и полной мощностью.

Где

| S | = √ (P ² + Q ² )

Другие формулы, используемые для коэффициента мощности, следующие:

Cosθ = R / Z

Где:

• Cosθ = коэффициент мощности
• R = сопротивление
• Z = импеданс (сопротивление в цепях переменного тока i.е. X _L , X _C и R , известные как Индуктивное реактивное сопротивление , емкостное реактивное сопротивление и сопротивление соответственно).

Cosθ = кВт / кВА

Где

• Cosθ = коэффициент мощности
• кВт = фактическая мощность в ваттах
• кВА = полная мощность в вольт-амперах или ваттах

Для определения коэффициента мощности используются дополнительные формулы.

Реальная мощность однофазного и трехфазного тока

Где

• В _{среднеквадратичное значение} и I _{среднеквадратичное значение} – это среднеквадратичное значение напряжения и тока соответственно.
• В _L-N и I _L-N – это напряжение и ток между фазой и нейтралью соответственно.
• V _L-L & I _L-L – линейное напряжение и ток соответственно.
• Cosθ – коэффициент мощности PF.

Реактивная мощность однофазного и трехфазного тока:

Где

θ = – фазовый угол, т.е. разность фаз между напряжением и током.

В следующей таблице показаны различные формулы мощности для цепей переменного и постоянного тока.

Количество	постоянного тока	переменного тока (1-фазный)	переменного тока (3 фазы)
Вт Вт	P = V x I P = I 2 x R P = V 2 / R	P = V x I x Cos Ф P = I 2 x R x Cos Ф P = V 2 / R (Cos Ф)	P = √3 x V L x I L x Cos Ф P = 3 x V Ph x I Ph x Cos Ф P = 3 x I 2 x R x Cos Ф P = 3 (V 2 / R) x Cos Ф

Сопутствующие формулы and Equations Posts:

Знайте разницу между трехфазным и однофазным питанием

По всей Северной Америке дома питаются от однофазного электричества напряжением 120 вольт.Типичная коробка автоматического выключателя в жилых помещениях показывает четыре провода, идущие в наши дома: два «горячих» провода, нейтральный провод и заземление. Два «горячих» провода несут 240 В переменного тока, который используется для тяжелых бытовых приборов, таких как электрические плиты и сушилки. Однако напряжение между горячим проводом и нейтральным проводом составляет 120 В переменного тока, от которого питается все остальное в наших домах.

Однако производственные предприятия по производству электроэнергии в Северной Америке передают трехфазную энергию сверхвысокого напряжения в диапазоне от 230 кВ до 500 кВ.При внимательном рассмотрении линий электропередач высокого напряжения можно обнаружить три отдельных проводника, каждый из которых проводит ток, а также нейтральный провод. Распределение трехфазной энергии обходится дешевле, потому что для линий передачи трехфазной энергии не требуются такие же толстые медные провода, как для однофазной линии передачи. Кроме того, трехфазное соединение обеспечивает гибкость при подключении к сервису и может предоставить клиентам не только обычную услугу 120 В переменного тока, но также и 208 В переменного тока. Практически каждое промышленное здание, включая ваше, получает трехфазное питание, так как оно имеет много преимуществ перед однофазным.

Проектирование или переоборудование центра обработки данных для использования трехфазного питания окупается, но некоторые центры не понимают преимуществ, которые дает трехфазное питание. Давайте посмотрим на различия между однофазным и трехфазным питанием, чтобы понять, почему трехфазное питание не только обеспечивает реальную экономию затрат, но и создает более эффективный центр обработки данных.

Проблема с однофазным двигателем

Обычная однофазная сеть на 120 В переменного тока, работающая при 60 Гц, не может обеспечить непрерывное питание.На этой частоте синусоидальная волна переменного тока пересекает нулевую точку 120 раз в секунду. Лучше понимать, что мощность измеряется в ваттах, а ватты – это произведение приложенного напряжения на амперы тока, протекающего в цепи (W = V x A).

Когда напряжение или ток пересекает нулевую точку, подаваемая электрическая мощность падает до нуля. На практике эти мгновенные падения до нуля не оказывают заметного влияния на оборудование в цепи. Например, если оборудование представляет собой двигатель, механическая инерция его вращающегося якоря «проезжает» через нулевые точки.(Однако эти переходы через нулевую точку действительно складываются. Двигатели, работающие от однофазного источника питания, имеют меньший ожидаемый срок службы, чем двигатели, рассчитанные на трехфазное питание). Точно так же, если оборудование под нагрузкой представляет собой твердотельную электронику, сглаживающие конденсаторы в фильтре источника питания «буферизуют» эти нулевые точки.

Трехфазное питание, с другой стороны, состоит из трех синусоид, разделенных на 120 градусов. Эта форма мощности создается генератором переменного тока с тремя независимыми обмотками, каждая из которых находится на расстоянии 120 градусов друг от друга.Каждый ток (фаза) проходит по отдельному проводнику. Из-за фазового соотношения ни напряжение, ни ток, приложенные к IT-нагрузке, никогда не падают до нуля. Это означает, что трехфазное питание при заданном напряжении может обеспечить большую мощность. Фактически, это примерно в 1,7 раза больше мощности однофазного источника питания.

В последние годы увеличилась вычислительная мощность, которую можно сконфигурировать в одной стойке. Не так давно в стойке могло быть до десяти серверов, потребляющих 5 кВт. Теперь, из-за непрекращающейся миниатюризации и неудержимого развития технологий, та же самая стойка может вмещать четыре или пять десятков серверов и потреблять более 15 кВт.

Для питания стойки 15 кВт однофазным напряжением 120 В переменного тока требуется 125 А. Медь, необходимая для безопасного проведения этого тока, AWG 4, имеет диаметр почти четверть дюйма. [1] С ним сложно работать, и с ним дорого. Понятно, что однофазный режим для таких нагрузок нецелесообразен. Однако в трехфазной системе каждый проводник AWG 11 диаметром всего 0,09 дюйма может выдерживать только около 42 ампер. Если вы заинтересованы в более подробном изучении арифметики, стоящей за этим, прочтите наш блог «Трехфазные разветвители питания на 208 В (стоечные блоки распределения питания), раскрытие тайны, часть II: понимание емкости».

Как трехфазное питание может помочь

Ваш выбор энергосистемы может принести вам эффективность и экономию или негибкость и чрезмерные затраты. Однофазное питание идеально подходит для бытовых пользователей, у которых наибольшая нагрузка приходится на сушилку или электрическую плиту. Однако центрам обработки данных необходимо учитывать преимущества трехфазного питания. К ним относятся:

• Может работать как с устройствами на 120 В переменного тока, так и на 208 В переменного тока от одного источника питания, при необходимости смешивая и согласовывая блоки PDU.
• Трехфазный режим позволяет вам сегодня запускать все ваши устройства при напряжении 120 В переменного тока, но обновите его до 208 В переменного тока, просто заменив блоки распределения питания, что можно сделать быстро и без значительных простоев.
• Стоимость кабельной разводки резко снижается, если трехфазное питание подается непосредственно в серверные шкафы.
• Уменьшается как работа электриков, устанавливающих кабели переменного тока, так и общее время установки.

Если вы ищете способы обеспечить соответствие вашего центра обработки данных требованиям будущего, используя трехфазное питание, узнайте, как блоки распределения питания вписываются в набор необходимых вам решений.

Спонсором этого сообщения в блоге является Raritan.

Однофазный

vs.Трехфазное питание

Однофазный более широко доступен в жилых помещениях и дешевле для при покупке , чем трехфазные блоки питания. Однофазное напряжение обычно называют «домашним напряжением» по многим причинам; одна из которых заключается в том, что его используют в большинстве домов (это сила розеток). Этот тип питания основан на двух проводниках для распределения мощности, которые создают одну синусоидальную волну (низкое напряжение).

Трехфазный

Трехфазное питание чаще всего используется на коммерческих / профессиональных объектах и ​​рекомендуется для больших водоемов.Эти блоки дешевле в эксплуатации, чем однофазные блоки питания. Блоки с этим типом мощности бывают только мощностью 5 л.с. и выше. Трехфазное питание обеспечивается тремя катушками, установленными на роторе с интервалом в 120 градусов, которые создают три синусоидальных напряжения (высокое напряжение). Он используется повсеместно для распределения электроэнергии.

Однофазный

• Двигатели приводятся в движение пульсирующим крутящим моментом (как пульсирующая лейка душа)
• Для двигателей требуются конденсаторы и / или пусковые переключатели – дополнительные детали, которые необходимо контролировать
• Больше прерываний электрического тока
• Моторы имеют меньший срок службы

Трехфазный

• Трехфазное питание доступно не во всех регионах (уточните наличие в местной энергетической компании)
• Затраты могут быть непомерные при установке трехфазного питания
• Единицы более эффективны до , работают , но дороже до покупки
• Имеет плавный и непрерывный поток мощности
• Позволяет использовать более длинные шнуры / кабели
• Двигатели могут испытывать проблемы с вращением при неправильной установке
• Двигатели обычно более эффективны, некоторые преобразуют 97% электроэнергии в полезную механическую энергию
• Двигатели имеют более длительный срок службы

Когда дело доходит до того, что лучше, зависит от:

Какой тип мощности есть на объекте?

Установка какого типа устанавливается?

Лучше всего использовать одну фазу :

• С дробными или маломощными агрегатами (менее 5 л.с.)
• На жилых участках и прудах

Лучше всего использовать три фазы :

• С любым мощным агрегатом (5 л.с. и более)
• На коммерческих / профессиональных объектах или в больших прудах

Для получения дополнительной информации об одно- или трехфазном питании обратитесь в местную энергетическую компанию.

Распределительное оборудование – однофазное и трехфазное распределительное оборудование

---

---

Когда электроэнергия распределяется до точки ее использования, она обычно бывает однофазным или трехфазным переменным. ток (AC) напряжение. Однофазное переменное напряжение распределяется по жилым домам. и небольшие коммерческие здания. Обычно трехфазное переменное напряжение составляет распространяется на промышленные предприятия и крупные коммерческие здания.Таким образом основные типы систем распределения электроэнергии – жилые (однофазные) и промышленные или коммерческие (трехфазные).

Важный аспект как однофазного, так и трехфазного распределения системы заземления. Два способа заземления, системное заземление и оборудование заземление, будет обсуждаться в этом разделе вместе с замыканием на землю. защитное снаряжение.

ТЕРМИНОЛОГИЯ

В этом разделе (Раздел 10) однофазное и трехфазное распределение электроэнергии системы обсуждаются.Изучив этот раздел, вы должны иметь понимание следующих терминов:

• Жилой район
• Коммерческое распространение
• Промышленное распределение
• Однофазная двухпроводная система распределения
• Однофазная трехпроводная распределительная система
• Горячая линия
• нейтральный
• Системное заземление
• Наземное оборудование
• Идентификация цвета изоляции
• Подключение трехфазного трансформатора треугольник-треугольник
• Подключение трехфазного трансформатора треугольником
• Подключение трехфазного трансформатора звезда-звезда
• Подключение трехфазного трансформатора звезда-треугольник
• Подключение трехфазного трансформатора с открытым треугольником
• Трехфазная трехпроводная распределительная система
• Трехфазный, трехпроводной, с нейтралью
• Трехфазная, четырехпроводная система распределения
• «Дикая» фаза
• Электрод заземления
• Прерыватель замыкания на землю (GFI)
• Защита тела от рук
• Национальный электротехнический кодекс (NEC)
• Осмотр электрооборудования
• Падение напряжения в параллельной цепи
• Филиал цепи
• Заземляющий провод
• Кабель в неметаллической оболочке (NMC)
• Кабель в металлической оболочке
• Жесткий трубопровод
• Электрические металлические трубки (EMT)

ОДНОФАЗНЫЕ СИСТЕМЫ

Большая часть электроэнергии, производимой на электростанциях, производится как трехфазное переменное напряжение.Электроэнергия также передается в форма трехфазного напряжения по магистральным линиям электропередачи.

По назначению трехфазное напряжение может быть изменено на три отдельных однофазные напряжения для распределения по жилым помещениям.

Хотя однофазные системы используются в основном для электроснабжения жилых помещений. системы распределения, есть некоторые промышленные и коммерческие применения однофазных систем.Однофазное распределение мощности обычно возникает от трехфазных линий электропередач, поэтому системы электроснабжения способны питания как трехфазных, так и однофазных нагрузок от одной и той же мощности линий. ИНЖИР. 1 показана типичная система распределения электроэнергии от силовой станции (источника) на различные однофазные и трехфазные нагрузки, которые подключены к системе.

РИС. 1. Типовая система распределения электроэнергии.

РИС.2. Однофазные системы распределения электроэнергии: (A) Однофазные, двухпроводная система, (B) Однофазная трехпроводная система (взятая из двух горячие линии), (C) Однофазная, трехпроводная система (взятая от одной горячей линия и одна заземленная нейтраль).

Однофазные системы могут быть двух основных типов – однофазные двухпроводные. системы или однофазные трехпроводные системы. Однофазный двухпроводной система показана на фиг. 2А (верхняя диаграмма). Эта система использует 10 кВ Трансформатор, вторичная обмотка которого выдает одно однофазное напряжение, например, 120 или 240 вольт.Эта система имеет одну горячую линию и одну нейтральную линия.

В бытовых распределительных системах этот тип чаще всего использовался несколько лет назад обеспечивали работу при напряжении 120 вольт. Однако, поскольку мощность прибора требования возросли, необходимость в системе с двумя напряжениями стала очевидной.

Для удовлетворения спроса на увеличение мощности в жилых домах однофазные трехпроводные система сейчас используется. Домашний служебный вход может быть запитан напряжением 120/240 вольт. энергии методами, показанными на фиг. 2B и 10 2C (в центре и внизу диаграммы).Каждая из этих систем получена от трехфазного источника питания. линия. Однофазная трехпроводная система имеет две горячие линии и нейтраль. линия. Горячие линии, изоляция которых обычно черная и красная, подключен к внешним выводам вторичных обмоток трансформатора. Нейтральная линия (белый изолированный провод) подключается к центральному отводу. распределительного трансформатора. Таким образом, с нейтрального на любую горячую линию, Может быть получено 120 вольт для освещения и требований малой мощности.

По горячим линиям подается 240 вольт для повышенных требований к мощности.

Таким образом, текущая потребность в крупномасштабном энергоемком оборудовании сокращается вдвое, поскольку используется 240 вольт, а не 120 вольт. Или однофазная двухпроводная или однофазная трехпроводная система может использоваться для подачи однофазного питания для промышленного или коммерческого использования. Однако эти однофазные системы в основном предназначены для бытового электроснабжения. распределение.

ТРЕХФАЗНЫЕ СИСТЕМЫ

Поскольку промышленные предприятия и коммерческие здания используют преимущественно трехфазное питание, они полагаются на трехфазные распределительные системы для подачи этой энергии. Большие трехфазные распределительные трансформаторы обычно располагаются на подстанциях. прилегающие к промышленным предприятиям или коммерческим зданиям.

Их цель состоит в том, чтобы подавать надлежащее напряжение переменного тока, чтобы соответствовать необходимым требованиям. требования к нагрузке.Напряжения переменного тока, которые передаются в распределительную подстанции находятся под высоким напряжением, которое необходимо понизить на три фазы. трансформаторы.

РИС. 3. Основные способы подключения трехфазного трансформатора: (A) соединение дельта-треугольник, (B) соединение треугольник-звезда, (C) соединение звезда-звезда соединение, (D) соединение звезда-треугольник и (E) соединение разомкнутый треугольник.

Подключение трехфазного трансформатора

Есть пять способов, которыми первичная и вторичная обмотки возможно подключение трехфазных трансформаторов.Это дельта-дельта, соединения “треугольник”, “звезда-звезда”, “звезда-треугольник” и “открытый треугольник”. Эти основные методы показаны на фиг. 3. Соединение дельта-дельта. (Рис. 3A) используется для некоторых приложений с более низким напряжением.

Метод «треугольник-звезда» (фиг. 3B) обычно используется для повышения напряжения, так как вольт-фарадная характеристика вторичной обмотки, соединенной звездой, приводит к с внутренним повышающим коэффициентом в 1,73 раза. Соединение звезда-звезда фиг.3C обычно не используется, в то время как метод звезда-дельта (фиг. 3D) можно выгодно использовать для понижения напряжения. Открытая дельта соединение (фиг. 3E) используется в случае повреждения одной обмотки трансформатора, или выведен из эксплуатации. Трансформатор по-прежнему будет трехфазным. мощность, но при меньшем токе и мощности. Эта связь может также желательно, когда полная мощность трех трансформаторов не нужно на потом.Два одинаковых однофазных трансформатора могут использоваться для подачи питания на нагрузку до третьего трансформатор необходим для удовлетворения повышенных требований к нагрузке.

Типы трехфазных систем

Трехфазные системы распределения электроэнергии, обеспечивающие питание промышленных и коммерческие здания, классифицируются по количеству фаз и количество необходимых проводов. Эти системы, показанные на фиг. 4, являются трехфазная трехпроводная система, трехфазная трехпроводная система с нейтраль и трехфазная четырехпроводная система.Подключение первичной обмотки здесь не рассматривается. Трехфазная трехпроводная система, показанная на ИНЖИР. 4A, может использоваться для питания нагрузки двигателя 240 или 480 вольт. Его основным недостатком является то, что он подает только один вольт, так как только К нагрузке подведены три горячие линии.

Обычный код цвета изоляции для этих трех горячих линий – черный, красный или синий, как указано в NEC.

РИС. 4. Промышленные системы распределения электроэнергии: (A) трехфазные, трехпроводные. система, (B) трехфазная, трехпроводная система с нейтралью, (C) трехфазная, четырехпроводная система.

Недостатком трехфазной трехпроводной системы может быть частично за счет добавления одной обмотки с центральным отводом, как показано в трехфазном трехпроводная система с нейтралью, показанная на фиг. 4Б. Эта система может использоваться как питание на 120/240 вольт или 240/480 вольт. Если предположить, что это используется для питания 120/240 вольт, напряжение от горячей линии в точке 1 и горячая линия в точке 2 к нейтрали будет 120 вольт, потому что обмотки с центральным отводом.

Однако 240 В по-прежнему будут доступны на любых двух горячих линиях. Нейтральный провод имеет цветовую маркировку с белой или серой изоляцией. В Недостатком этой системы является то, что при замене проводки она можно подключить нагрузку 120 В между нейтралью и точкой 3 (иногда называемая «дикой» фазой). Напряжение присутствует здесь будет комбинация трехфазных напряжений между точками 1 и 4 и пункты 1 и 3.Это будет напряжение более 300 вольт! Хотя существует ситуация “дикой фазы”, эта система способен питать как нагрузки большой мощности, так и нагрузки низкого напряжения, например, используются для освещения и небольшого оборудования.

Наиболее широко используемой трехфазной системой распределения электроэнергии является трехфазная четырехпроводная система. Эта система, показанная на фиг. 4C, обычно поставляет 120/208 вольт и 277/480 вольт для требований промышленной или коммерческой нагрузки.Здесь проиллюстрирована система на 120/208 вольт. От нейтрального до любого горячего линии, можно получить 120 вольт для освещения и маломощных нагрузок. Через любые две горячие линии, 208 вольт для питания двигателей или других высокомощные нагрузки. Самая популярная система для промышленных и коммерческих Распределение питания – это система на 277/408 В, которая способна обеспечить как трехфазные, так и однофазные нагрузки. Система 240/416 вольт иногда используется для промышленных нагрузок, в то время как система на 120/208 вольт часто используется для подземного распространения в городских районах.Обратите внимание, что эта система на основе характеристик напряжения трехфазного соединения звездой, и что соотношение VL = VP × 1,73 существует для каждого приложения этой системы.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Концепция заземления в системе распределения электроэнергии очень важно. Системы распределения должны иметь непрерывную бесперебойную работу. основания. Если заземленный провод разомкнут, земля больше не функциональный.В условиях открытого грунта могут возникнуть серьезные проблемы с безопасностью. и вызвать ненормальную работу системы.

Распределительные системы должны быть заземлены на подстанциях, а в конце линий электропередачи до подачи питания на нагрузку. Заземление необходим на подстанциях для безопасности населения и энергетики обслуживающий персонал компании. Заземление также дает точки для соединения нейтрали трансформатора для заземления оборудования. Безопасность и оборудование Основания будут рассмотрены более подробно позже.

На подстанциях все внешние металлические части должны быть заземлены, а все трансформатор, автоматический выключатель и корпуса переключателей должны быть заземлены. А также металлические заборы и любой другой металл, входящий в состав подстанции. конструкция должна быть заземлена. Заземление гарантирует, что любой человек, который прикосновение к любой из металлических частей не вызовет поражения электрическим током. Следовательно, если высоковольтная линия соприкоснется с любым из заземленные части, система будет открыта защитным оборудованием.Таким образом существенно снижается опасность появления высоких напряжений на подстанциях. заземлением. Фактическое заземление выполняется сваркой, пайкой, или привинчивание проводника к металлическому стержню или стержню, который затем физически помещен в землю. Это стержневое устройство называется заземляющим электродом. Правильные методы заземления необходимы для безопасности, а также для производительность схемы. Есть два типа заземления: (1) заземление системы, и (2) заземление оборудования.Еще один важный фактор заземления – это замыкание на землю. защитное снаряжение.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ СИСТЕМЫ

Заземление системы включает в себя фактическое заземление токоведущей проводник (обычно называемый нейтралью) системы распределения электроэнергии.

Трехфазные системы могут быть звездообразными или треугольными. Звездообразная система имеет очевидное преимущество перед дельта-системой, так как по одной стороне каждого фазная обмотка подключена к земле.Мы определим землю как ориентир точка нулевого напряжения, которая обычно является фактическим подключением на землю. Общие выводы звездообразной системы при подключении к земле, стать нейтральным проводом трехфазного четырехпроводного система.

Дельта-система не поддается заземлению, так как она не имеет общей нейтрали. Проблема замыканий на землю (линейный замыкания на землю), возникающие в незаземленных системах треугольника, намного больше чем в звездообразных системах.Распространенным методом заземления дельта-системы является использовать соединение трансформатора звезда-треугольник и заземлить общие клеммы первичной обмотки, соединенной звездой. Тем не менее, звездообразная система теперь используется больше. часто для промышленного и коммерческого распределения, так как вторичный легко заземляется и обеспечивает защиту от перенапряжения от молнии или шорты на землю.

Однофазные системы на 120/240 В или 240/480 В заземлены в аналогично трехфазному заземлению.Нейтраль однофазной трехпроводная система заземляется металлическим стержнем (заземляющим электродом), приводимым в действие в землю в месте расположения трансформатора. Провода заземления системы изолированы белым или серым материалом для облегчения идентификации.

Заземление оборудования

Второй тип заземления – это заземление оборудования, которое, как термин подразумевает, размещает рабочее оборудование с потенциалом земли. Дирижер для этой цели используется либо неизолированный провод, либо зеленый изолированный провод. провод.NEC описывает условия, при которых требуется фиксированное электрическое оборудование. быть заземленным. Обычно все стационарное электрооборудование, расположенное в промышленных заводы или коммерческие здания должны быть заземлены. Типы оборудования которые должны быть заземлены, включая корпуса для коммутации и защиты оборудование для регулирования нагрузки, корпуса трансформаторов, корпуса электродвигателей, и стационарное электронное испытательное оборудование. Промышленные предприятия должны использовать 120 вольт, однофазные, дуплексные розетки заземленного типа для всех переносных инструменты.Заземление этих розеток можно проверить с помощью плагин-тестер.

ЗАЩИТА ОТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Прерыватели замыкания на землю (GFI) широко используются в промышленности, коммерческие и жилые системы распределения электроэнергии. Требуется NEC, что все 120-вольтовые, однофазные, 15- или 20-амперные розетки розетки, установленные на открытом воздухе или в ванных комнатах, имеют замыкание на землю к ним подключены прерыватели.Эти устройства также называются устройствами защиты от замыканий на землю. прерыватели цепи (GFCI).

Работа GFI

Эти устройства разработаны таким образом, чтобы исключить опасность поражения электрическим током. от людей, контактирующих с горячей линией переменного тока (фаза-земля короткая). Прерыватель цепи предназначен для обнаружения любых изменений в цепи. условия, например, возникшие при коротком замыкании между линией и землей.

Один тип GFI имеет провода управления, проходящие через магнитный тороидальный петля (см. фиг.5). Обычно переменный ток, протекающий через два проводники внутри петли равны по величине и противоположны по направлению. Любое изменение в этом равном и противоположном состоянии воспринимается магнитным полем. тороидальная петля. Когда происходит короткое замыкание на землю, мгновенное происходит изменение условий цепи. Изменение вызывает магнитное поле в тороидальную петлю. Индуцированный ток усиливается до уровня, достаточного для размыкания механизма выключателя.Таким образом, любое короткое замыкание линии на землю вызовет прерыватель замыкания на землю. открыть.

Скорость работы GFI настолько высока, что опасность поражения электрическим током людей значительно сокращается, так как только минутный ток открывает схема.

РИС. 5. Упрощенная схема прерывателя замыкания на землю

.

Приложения GFI

Требуются строительные площадки, на которых устраивается временная проводка. использовать GFI для защиты работников, использующих электрооборудование.Защита от замыканий на землю частных лиц и коммерческого оборудования должна Предусматривать для систем с соединением звездой от 150 до 600 вольт на каждую распределительный щит номиналом более 1000 ампер. В этой ситуации, GFI откроет все незаземленные проводники на щитке, когда короткое замыкание на землю. Теперь GFI используются для всех типов жилых домов, коммерческое и промышленное применение.

Типы систем защиты от замыканий на землю

Используются четыре основных типа систем защиты от замыканий на землю. Cегодня.К ним относятся: применение в больницах, применение в жилых помещениях, электродвигатель. приложения защиты и специальное распределение электроэнергии системные приложения. Эти системы защиты от замыканий на землю можно разделить на по тому, что они должны защищать, или по типу защиты, которую они должны предоставлять. Разработаны приложения для больниц и жилых помещений. чтобы уберечь людей от чрезмерных ударов. Двигатель и электрическая мощность приложения предназначены для защиты электрооборудования.

Другой метод классификации – в зависимости от силы тока. требуется перед срабатыванием системы охранной сигнализации или отключением электрического цепь происходит. Типичные значения тока, которые вызовут срабатывание сигнализации или отключение для активации 0,002 ампера (2 мА) для больничных приложений, 0,005 амперы (5 мА) для жилых помещений, от 5 до 100 ампер для защиты электродвигателей схемы применения и от 200 до 1200 ампер для распределения электроэнергии применение оборудования.

Необходимость защиты от замыканий на землю

Чтобы понять необходимость прерывателя цепи замыкания на землю (для защиты людей) сначала необходимо понять некоторые основные факты.

Эти факты относятся как к людям, так и к замыканиям на землю.

Важным фактом является то, что сопротивление тела человека зависит от количество влаги, присутствующей на коже, мышечная структура тело, и напряжение, которому подвергается тело.Эксперименты Показано, что сопротивление тела из одной руки в другую немного где от 1000 до 4000 Ом. Эти оценки основаны на нескольких предположения относительно влажности и мышечной структуры. Мы также знаем что сопротивление тела (из рук в руки) ниже при более высоком напряжении возрастов. Это связано с тем, что более высокое напряжение способно “сломать” вниз »внешние слои кожи. Таким образом, более высокое напряжение более опасный.

Мы можем использовать закон Ома, чтобы оценить, что типичный результирующий ток от среднего сопротивления тела (из рук в руки) около 115 мА при 240 В переменного тока и около 40 мА при 120 В переменного тока. Эффекты 60 Гц AC на теле человека принято принимать, как указано в ТАБЛИЦЕ. 1.

Фибрилляция желудочков – это патология сокращения сердце. Как только возникает фибрилляция желудочков, она будет продолжаться и наступит смерть. произойдет в течение нескольких минут.Реанимационные методы, если они применяются немедленно, может спасти жертву. Смерть от поражения электрическим током из-за высокого процента смертей, происходящих дома и на производстве. Многие из этих смертей происходят из-за контакта с цепями низкого напряжения (600 вольт и ниже), в основном системы на 120 и 240 вольт.

=========

ТАБЛИЦА 1. Реакция тела на переменный ток

Величина воздействия тока на тело 1 мА или меньше Нет ощущений (не ощущается).

Более 5 мА Болезненный шок.

Более 10 мА Сокращения мышц; может вызвать “замораживание” электрическая схема для некоторых людей.

Более 15 мА Сокращения мышц; может вызвать “замораживание” электрическая схема для большинства людей.

Более 30 мА затрудненное дыхание; может вызвать потерю сознания.

от 50 до 100 мА Возможна фибрилляция желудочков сердца.

От 100 до 200 мА Фибрилляция желудочков сердца определена.

Более 200 мА Сильные ожоги и мышечные сокращения; сердце больше склонен к прекращению биений, чем к фибрилляции.

1 ампер и выше: необратимое повреждение тканей тела.

========

Защита от замыканий на землю для дома

Прерыватели замыкания на землю для дома бывают трех типов: (1) контурные. прерыватель, (2) розетки и (3) вставные типы. Защита от замыканий на землю устройства сконструированы в соответствии со стандартами, разработанными Андеррайтером. Лаборатории.Автоматические выключатели GFI сочетают в себе защиту от замыканий на землю. и прерывание цепи при той же перегрузке по току и коротком замыкании защитное оборудование, как и стандартный автоматический выключатель. Схема GFI автоматический выключатель занимает то же место, что и стандартный автоматический выключатель. Он обеспечивает такую ​​же защиту разветвленной цепи, что и стандартный автоматический выключатель, а также защита от замыканий на землю. Чувство GFI система постоянно контролирует текущий баланс в незаземленных (горячих) провод и заземленный (нейтральный) провод.Ток в нейтрали провод становится меньше тока в горячем проводе при замыкании на землю развивается. Это означает, что часть тока в цепи возвращается заземлить каким-либо способом, кроме нулевого провода. Когда дисбаланс при возникновении тока датчик (дифференциальный трансформатор тока) посылает сигнал на твердотельную схему, которая активирует механизм отключения. Это действие открывает горячую линию. Дифференциальный ток всего 5 мА приведет к тому, что датчик отправит сигнал неисправности и вызовет автоматический выключатель чтобы прервать цепь.

Обычно розетки GFI обеспечивают защиту от замыканий на землю на 120-, Системы переменного тока на 208 или 240 вольт. Розетки GFI бывают на 15 и 20 ампер. конструкции. 15-амперный блок имеет конфигурацию розетки для использования с Только вилки на 15 ампер. Устройство на 20 ампер имеет конфигурацию розетки. для использования с вилками на 15 или 20 ампер. Эти розетки GFI имеют подключения для проводов под напряжением, нейтрали и заземления. Все розетки GFI имеют двухполюсный механизм отключения, который отключает как горячий, так и подключения нейтральной нагрузки в момент возникновения неисправности.

Вставные розетки GFI обеспечивают защиту путем подключения к стандартному настенная розетка. Некоторые производители предлагают устройства, которые тоже не будут двух- или трехпроводные розетки. Главное преимущество этого типа единицы заключается в том, что ее можно перемещать из одного места в другое.

Защита от замыканий на землю для распределительного оборудования

Замыкания на землю могут вывести из строя электрооборудование, если продолжить работу.Междуфазные короткие замыкания и некоторые типы замыканий на землю обычно высокий ток. Обычно они адекватно обрабатываются обычными защитное оборудование от сверхтоков. Однако некоторые замыкания на землю производят эффект искрения из-за относительно малых токов, которые недостаточно велики для срабатывания обычных защитных устройств. Электрическая дуга может вызвать ожоги. оборудование. Система с напряжением 480 или 600 вольт более восприимчива к образованию электрической дуги. возраст, чем система на 120, 208 или 240 вольт, потому что более высокие напряжения выдерживают эффект искрения.Быстро обнаруживаются сильноточные неисправности обычными устройствами максимального тока. Должны быть обнаружены слаботочные значения GFIs.

Замыкания на землю, вызывающие искрение в оборудовании, вероятно, самые частые неисправности. Они могут возникнуть в результате повреждения или порчи. изоляция, грязь, влага или неправильные соединения. Они обычно случаются между одним токоведущим проводом и заземленным корпусом оборудования, кабелепроводом, или металлический корпус.Напряжение между фазой и нейтралью источника вызовет ток, протекающий по горячему проводнику, по пути дуги и обратно через наземный путь. Импеданс проводника и заземления путь (корпус, кабелепровод или корпус) зависит от многих факторов. Как В результате невозможно предсказать значение тока короткого замыкания. Это также может увеличить или уменьшаться по мере продолжения неисправности.

Очевидно, что многие факторы влияют на величину, продолжительность, и эффект дугового замыкания на землю.В некоторых условиях возникает большой величина тока повреждения, в то время как другие ограничивают ток повреждения относительно небольшое количество. Величина дугового тока и время, в течение которого дуга сохраняется. может нанести очень большой ущерб оборудованию. Наверное, важнее коэффициент – это период времени дугового напряжения, так как чем дольше время дуги, тем больше вероятность того, что дуги распространятся на разные области внутри оборудования.

Реле тока заземления – это один из методов защиты оборудования от замыкания на землю.Ток протекает через нагрузку или короткое замыкание по горячим и нейтральные проводники и возврат к источнику на этих проводниках-а, в некоторой степени по наземной дорожке. Нормальный ток пути заземления очень маленький. Следовательно, практически весь ток, текущий из источник также возвращается по той же горячей линии и нейтральным проводникам. Однако, если происходит замыкание на землю, ток заземления увеличится. до точки, где ток уйдет через неисправность и вернется через наземный путь.

В результате ток возвращается по токоведущему и нейтральному проводникам. меньше, чем выходящая сумма. Разница указывает на количество тока в пути заземления. Реле, которое это чувствует разность токов, может действовать как устройство защиты от замыканий на землю.

Защита электродвигателей от замыканий на землю

Системы защиты двигателей обеспечивают защиту в диапазоне от 5 до 100 ампер.Этот тип системы защиты от замыканий на землю обеспечивает защиту от замыкания на землю как в однофазных, так и в трехфазных системах. Многие отказы системы изоляции начинаются с небольшого тока утечки, который накапливается со временем, пока не возникнет повреждение. Эти системы защиты от замыканий на землю обнаруживать токи утечки на землю, пока они еще малы, и, таким образом, предотвратить серьезное повреждение двигателей.

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОПРОВОДКИ ДЛЯ СИСТЕМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Схема электропроводки систем распределения электроэнергии может быть очень сложный.При подключении необходимо учитывать множество факторов. дизайн системы распределения, установленной в здании. Электропроводка стандарты указаны в Национальном электротехническом кодексе (NEC), который опубликовано Национальной ассоциацией электрозащиты (NEP А). NEC, местные стандарты электропроводки и правила проверки электрооборудования следует учитывать при проектировании электропроводки. рассмотрение.

Есть несколько соображений по проектированию электропроводки распределительной системы. которые специально указаны в NEC.В этом разделе мы будем занимается расчетом падения напряжения, проектированием ответвлений, фидерной цепью дизайн и дизайн систем заземления.

Национальный электротехнический кодекс (NEC) Используйте

NEC устанавливает минимальные стандарты для электропроводки в Соединенные Штаты. Стандарты, содержащиеся в NEC, соблюдаются, поскольку включены в различные городские и общественные постановления, касающиеся с электропроводкой в ​​жилых домах, на промышленных предприятиях и в коммерческих здания.Таким образом, эти местные постановления соответствуют стандартам изложено в НЭК.

В большинстве регионов США лицензия должна быть получена любым физическое лицо, занимающееся электромонтажом. Обычно нужно пройти тест управляется городом, округом или штатом, чтобы получить это лицензия.

Эти тесты основаны на местных постановлениях и NEC. Правила для электрическая проводка, установленная местной электросетью компании также иногда включаются в лицензионный тест.

Осмотр электрооборудования

Когда строятся новые здания, они должны быть проверены, чтобы убедиться, что электропроводка соответствует нормам местных постановлений, NEC и местная энергетическая компания. Организация, поставляющая Электроинспекторы варьируются от одного населенного пункта к другому. Обычно местная энергетическая компания может посоветовать людям, с кем связаться для получения информации об электротехнических обследованиях.

Падение напряжения в электрических проводниках

Хотя сопротивление электрических проводников очень низкое, длина провода может вызвать значительное падение напряжения. Это проиллюстрировано на фиг. 6. Помните, что падение напряжения – это ток, умноженный на сопротивление. (I × R). Следовательно, всякий раз, когда через систему протекает ток, напряжение капля создается. В идеале падение напряжения, вызванное сопротивлением проводника будет очень мало.

Однако более длинный отрезок электрического проводника имеет большее сопротивление. Поэтому иногда необходимо ограничить расстояние, на котором проводник может распространяться от источника питания до нагрузки, которую он питает. Много типы нагрузок не работают должным образом, когда значение меньше полного имеется напряжение источника.

На РИС. 6 видно, что по мере увеличения падения напряжения (VD) напряжение, приложенное к нагрузке (VL), уменьшается.Как ток в системе увеличивается, VD увеличивается, вызывая уменьшение VL, так как напряжение источника остается такой же.

ТАБЛИЦА 2. Размеры медных и алюминиевых проводников

РИС. 6. Падение напряжения в электрической цепи

Расчет падения напряжения с использованием таблицы проводников

При проектировании электропроводки важно уметь для определения величины падения напряжения, вызванного сопротивлением проводника.

ТАБЛИЦА 2 используется для выполнения этих расчетов. NEC ограничивает сумму падения напряжения, которое может иметь система. Это означает, что длинные серии проводников обычно следует избегать. Помните, что дирижер с большая площадь поперечного сечения вызовет меньшее падение напряжения, так как его сопротивление меньше.

Чтобы лучше понять, как определить размер необходимого проводника чтобы ограничить падение напряжения в системе, мы рассмотрим пример проблемы.

Пример задачи:

Дано: 200-амперная нагрузка, расположенная в 400 футах (121,92 метра) от 240-вольтной однофазный источник. Ограничьте падение напряжения до 2 процентов от источника.

Находка: размер правого медного проводника, необходимый для ограничения напряжения. падение системы.

Решение:

1. Допустимое падение напряжения составляет 240 В, умноженное на 0,02 (2%). Этот равно 4.8 вольт.

2. Определите максимальное сопротивление для 800 футов (243,84 метра). Этот эквивалентно 400 футов (121,92 метра) × 2, поскольку есть два токопроводящие жилы для однофазной системы.

3. Определите максимальное сопротивление для 1000 футов (304,8 метра) дирижер.

4. Используйте ТАБЛИЦУ 2, чтобы найти сечение медного проводника, у которого сопротивление постоянному току (DC) (Ом на 1000 футов) значение, равное до или меньше значения, рассчитанного в пункте 3 выше.Выбранный дирижер размер проводника 350 MCM, правая медь.

5. Проверьте этот провод по таблице допустимых значений тока, чтобы убедиться, что он достаточно большой, чтобы выдерживать 200 ампер. ТАБЛИЦА 3 показывает, что 350 MCM, Правый медный проводник выдерживает ток 310 ампер; поэтому используйте Проводники 350 MCM. (Всегда не забывайте использовать самый большой проводник, если Шаги 4 и 5 дают противоречивые значения.)

6. Если сила тока больше, чем указано в таблицах, используйте больше, чем один провод такого же размера для проектных расчетов.

ТАБЛИЦА 3. Значения амплитуды проводов в дорожке качения или кабеле (3 или меньше)

Альтернативный метод расчета падения напряжения

В некоторых случаях более простой метод определения сечения проводника для ограничение падения напряжения заключается в использовании одной из следующих формул для Найдите площадь поперечного сечения (см) проводника.

… где:

p = удельное сопротивление из ТАБЛИЦЫ 2

I = ток нагрузки в амперах,

VD = допустимое падение напряжения, а

d = расстояние от источника до груза в футах.

Пример задачи для однофазной системы, приведенный выше. раздел можно настроить следующим образом:

Следующий по величине размер – провод 350 MCM.

РАЗРАБОТКА ОТВЕТСТВЕННОЙ ЦЕПИ

Ответвленная цепь определяется как цепь, идущая от последнего устройство защиты от перегрузки по току энергосистемы. Ответвительные цепи, согласно NEC, их мощность составляет 15,20,30,40 или 50 ампер.Нагрузки более 50 ампер не подключаются к ответвленной цепи.

В NEC существует множество правил, применимых к проектированию ответвленных цепей.

Следующая информация основана на NEC. Во-первых, каждая схема должны быть спроектированы таким образом, чтобы исключить случайное короткое замыкание или заземление. вызвать повреждение любой части системы. Затем предохранители или автоматические выключатели должны использоваться в качестве устройств защиты от перегрузки по току параллельной цепи. Должен короткое замыкание или заземление, защитное устройство должно открыть и прервать прохождение тока в ответвленной цепи.Один важный Согласно правилу NEC, провод № 16 или № 18 (удлинитель) может быть отключен. от проводов № 12 или № 14, но не от проводников больше, чем №12. Это означает, что удлинитель провода №16 не должен быть подключенным к розетке с проводом № 10. Ущерб меньше провода (из-за эффекта нагрева) до того, как устройство максимального тока сможет open устраняется применением этого правила. Цепи освещения составляют единое целое наиболее распространенных типов ответвлений.Обычно они либо Схемы на 15 или 20 ампер.

Максимальный номинал отдельной нагрузки (например, переносного устройства). подключен к параллельной цепи) составляет 80 процентов тока параллельной цепи рейтинг. Следовательно, на 20-амперную схему не может быть одной нагрузки. который потребляет более 16 ампер. Если нагрузка постоянно подключена прибора, его текущий рейтинг не может превышать 50 процентов от емкость ответвительной цепи – если подключены переносные приборы или фонари к той же схеме.

Падение напряжения в цепях ответвления

Ответвительные цепи должны быть спроектированы так, чтобы подавалось достаточное напряжение. подключены ко всем частям схемы. Расстояние, на которое ответвление цепи может выходить из источника напряжения или распределительного щита, поэтому ограничено. Падение напряжения на 3 процента указывается NEC как максимально допустимый для параллельных цепей в электропроводке дизайн.

Метод расчета падения напряжения в параллельной цепи: пошаговый процесс, который иллюстрируется следующей задачей.Обратитесь к принципиальной схеме, представленной на фиг. 7.

Пример задачи:

Дано: 120-вольтная 15-амперная ответвленная цепь питает нагрузку, состоящую из из четырех ламп. Каждая лампа потребляет от источника 3 ампера тока.

Лампы расположены на расстоянии 10 футов (3,05 метра) от источника питания. распределительный щит.

Найти: напряжение на лампе номер 4.

Решение:

1.Найдите сопротивление для 20 футов (6,1 м) проводника (такое же как для 10-футового проводника × 2). Медный провод №14 применяется на 15 ампер. ответвленные цепи. Из ТАБЛИЦЫ 2 мы находим, что сопротивление 1000 футов (304,8 метра) медного провода № 14 составляет 2,57 Ом. Следовательно, сопротивление 20 футов провода составляет: [не показано]

РИС. 7. Схема для расчета падения напряжения в ответвленной цепи

Обратите внимание, что напряжение на лампе номер 4 значительно снижено. от значения источника 120 В из-за падения напряжения в проводниках.Также обратите внимание, что сопротивления, используемые для расчета падений напряжения представлены оба провода (горячий и нейтральный) ответвленной цепи. Обычно 120-вольтовые параллельные цепи не должны простираться более чем на 100 футов (30,48 метра). от распределительного щита. Предпочтительное расстояние – 75 футов. (22,86 метра). Падение напряжения в проводниках параллельной цепи может быть уменьшается за счет уменьшения длины цепи или использования большего проводники.

При проектировании электропроводки жилых помещений падение напряжения во многих отраслях схемы сложно рассчитать, так как осветительные и переносные розетки прибора размещаются в одних и тех же ответвленных цепях.С переносная техника и «вставные» фонари используются не все время, падение напряжения будет варьироваться в зависимости от количества огней и используемая техника.

Эта проблема обычно не встречается в промышленных или коммерческих схема разводки светильников, так как осветительные блоки обычно больше и постоянно устанавливаются в ответвленных цепях.

Электромонтаж параллельных цепей

Ответвительная цепь обычно состоит из кабеля с неметаллической оболочкой, который подключается к распределительному щиту.Каждая ответвленная цепь, которая подключен к распределительному щиту, защищен плавким предохранителем или автоматический выключатель.

На силовой панели также есть главный выключатель, который управляет всеми ответвлениями. цепи, которые к нему подключены.

РИС. 8. Схема распределительного щита на однофазный, трехпроводная ветвь

Однофазные ответвительные цепи

Схема однофазного трехпроводного (120/240 В) распределения питания панель показана на фиг.8. Обратите внимание, что восемь цепей на 120 В и одна 240-вольтовая цепь доступны от силовой панели. Этот тип системы используется в большинстве домов, где несколько 120-вольтных параллельных цепей и, как правило, требуются три или четыре ответвления на 240 вольт. Обратите внимание на фиг. 8 что на каждой горячей линии есть автоматический выключатель, а на нейтральная линия подключается непосредственно к ответвленным цепям. Нейтралы должны никогда не открываться (плавиться). Это мера предосторожности при электромонтаже. дизайн.

Трехфазные ответвительные цепи

Схема трехфазного четырехпроводного (120/208 В) распределения питания панель показана на фиг. 9. Есть три однофазных 120-вольтовых ветви показаны две трехфазные 208-вольтовые цепи. Однофазный филиалы сбалансированы (по одной горячей линии от каждого филиала). Каждая горячая линия имеет индивидуальный автоматический выключатель. Необходимо подключить трехфазные линии. так что перегрузка в ответвленной цепи приведет к тому, что все три линии открыть.Это достигается за счет использования трехфазного автоматического выключателя, который расположен внутри, как показано на фиг. 9.

РИС. 9. Схема распределительного щита для трехфазного, четырехпроводного ответвленная цепь.

УЧЕТ КОНСТРУКЦИИ КОНТУРА ПИТАТЕЛЯ

Цепи фидера используются для распределения электроэнергии для распределения энергии панели. Многие фидерные цепи простираются на очень большие расстояния; следовательно, Падение напряжения необходимо учитывать при проектировании цепи фидера.В высшем в цепях фидера снижается падение напряжения. Однако многие Для цепей фидера более низкого напряжения требуются проводники большого диаметра для обеспечения допустимый уровень падения напряжения. Сильноточные фидерные цепи также представляют проблему с точки зрения массивной защиты от перегрузки, которая иногда требуется. Эта защита обычно обеспечивается системным распределительным устройством. или центры нагрузки, где берут начало цепи фидера.

РИС.10. Схема трехфазного выключателя

Определение размера контуров подачи

Величина тока, на которую должна быть рассчитана фидерная цепь. зависит от фактической нагрузки, требуемой распределением мощности параллельной цепи панели, которые он поставляет. Каждая панель распределения питания будет иметь отдельный фидерный контур. Кроме того, каждая фидерная цепь должна иметь свою собственную перегрузку. защита.

Следующая задача – это пример расчета размера питателя. схема.

Пример задачи:

Дано: подключены три люминесцентных светильника мощностью 15 кВт. к трехфазной четырехпроводной (277/480 вольт) системе. Осветительные блоки имеют коэффициент мощности 0,8.

Найдите: необходимый размер алюминиевых фидеров THW для обеспечения этой нагрузки.

Решение:

1. Найдите линейный ток:

PT

IL = ——- 1.73 × ВЛ × пф

45 000 Вт

= ——— 1,73 × 480 В × 0,8

= 67,74 ампера

2. Из ТАБЛИЦЫ 3 мы находим, что размер проводника, который выдерживает 67,74 Ампер тока – это алюминиевый провод № 3 AWG THW.

Расчет падения напряжения для цепей фидера

При проектировании цепи фидера необходимо учитывать падение напряжения на проводнике. Падение напряжения в цепи фидера должно быть минимальным. так что максимальная мощность может быть доставлена ​​к нагрузкам, подключенным к система подачи.NEC допускает падение напряжения не более 5%. совмещение ответвления и фидерной цепи; однако 5-процентное напряжение уменьшение представляет собой значительную потерю мощности в цепи. Мы можем рассчитать потери мощности из-за падения напряжения как V2 / R, где V2 – падение напряжения цепи, а R – сопротивление проводников цепи.

Расчет сечения фидера аналогичен расчету для ответвления. падение напряжения в цепи.Размер жилы должен быть достаточно большим. чтобы: (1) иметь требуемую допустимую нагрузку и (2) поддерживать падение напряжения ниже указанный уровень. Если второе требование не выполняется, возможно, потому что длинной фидерной цепи выбираемые проводники должны быть больше, чем требуется рейтинг допустимой нагрузки. Следующая проблема иллюстрирует расчет сечения фидера по падению напряжения в однофазная схема.

Пример задачи:

Дано: взрывозащищенная однофазная 240-вольтовая нагрузка на заводе рассчитана на 85 кг. Вт.Питатели (две горячие линии) будут иметь длину 260 футов (79,25 метра). медной жилы RHW. Максимально допустимое падение напряжения на проводе составляет 2 процента.

Найдите: требуемый размер проводника фидера.

Решение:

1. Найдите максимальное падение напряжения в цепи.

VD =% × Нагрузка

= 0,02 × 240

= 4,8 вольт

2. Найдите ток, потребляемый нагрузкой.

Мощность

I = —- Напряжение

85 000

= — 240

= 354,2 ампера

3. Найдите минимальную требуемую площадь проводника в миле. Используйте формулу дан для определения площади поперечного сечения проводника в однофазном систем, который ранее был приведен в «Альтернативном методе расчета падения напряжения »п.

см / дюйм = p × I × 2d

—– VD

10.4 × 354,2 × 2 × 260

= ———- 4,8

= 399 065,33 см

4. Определите сечение фидера. Следующий провод большего размера в ТАБЛИЦЕ 2 также 400 млн м3. Посмотрите ТАБЛИЦУ 3, и вы увидите, что 400 Медный провод MCM RHW выдерживает 335 ампер. Это меньше, чем требуется 354,2 ампера, поэтому используйте следующий больший размер, то есть 500 Проводник МСМ.

Размер жилы для трехфазной фидерной цепи определяется в аналогично.В этой задаче размер фидера будет определяться на основу цепи падения напряжения.

Пример задачи:

Дано: ex 480-вольтовая, трехфазная, трехпроводная (треугольник) цепь фидера обеспечивает сбалансированную нагрузку 45 киловатт в коммерческое здание. Загрузка работает с коэффициентом мощности 0,75. Питающий контур (три горячие линии) будет длиной 300 футов (91,44 метра) из правого медного проводника. В максимальное падение напряжения составляет 1 процент.

Найдите: требуемый размер фидера (исходя из падения напряжения в цепи).

Решение:

1. Найдите максимальное падение напряжения в цепи.

VD = 0,01 × 480

= 4,8 вольт

2. Найдите линейный ток, потребляемый нагрузкой.

-П

IL = —— 1,73 × V × pf

45000 Вт = ——- 1,73 × 480 × 0,75

= 72.25 ампер

3. Найдите минимальную требуемую площадь проводника в миле. Используйте формулу для нахождения cmil в трехфазных системах, что было дано в более ранней раздел.

p × I × 1,73 d

см = —— VD

10,4 × 72,25 × 1,73 × 300

= ———– 4,8

= 81 245 см

4. Определите сечение фидера. Ближайший и следующий по размеру размер проводника в ТАБЛИЦЕ 3 – No.1 AWG. Посмотрите ТАБЛИЦУ 3, и вы видите, что медный провод № 1 AWG RH выдержит ток 130 ампер, что значительно больше требуемых 72,25 ампер. Поэтому используйте медь № 1 AWG RH. проводники для фидерной цепи.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Обсуждены вопросы заземления при проектировании электропроводки. ранее. Еще одна необходимость при проектировании электропроводки – определение размера необходимого в цепи заземляющего проводника.Все схемы, работать при напряжении 150 вольт или меньше должен быть заземлен; поэтому все жилые электрические системы должны быть заземлены. Системы высокого напряжения, используемые в промышленные и коммерческие здания имеют требования к заземлению, которые определены NEC и местными кодами. Земля на службе вход в здание обычно представляет собой металлическую водопроводную трубу, которая идет непрерывно, под землей, или заземляющий электрод, вбитый в землю возле служебного входа.

Размер заземляющего проводника определяется номинальным током. системы. В ТАБЛИЦЕ 4 перечислены сечения заземляющих проводов оборудования. для внутренней проводки, а в ТАБЛИЦЕ 5 указан минимальный провод заземления. размеры для системного заземления служебных входов. Размеры заземления проводники, перечисленные в ТАБЛИЦЕ 4, предназначены для заземления оборудования, которое соединяет к дорожкам качения, кожухам и металлическим каркасам в целях безопасности. Примечание что нет.12 или кабель № 14, такой как 12-2 WG NMC, может иметь площадку для оборудования № 18. Земля содержится в том же оболочка кабеля в качестве токоведущих проводников. ТАБЛИЦА 5 используется для нахождения минимального размер заземляющих проводов, необходимых для служебных входов, в зависимости от размер проводов горячей линии, используемых с системой.

ЧАСТИ ВНУТРЕННЕЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДКИ

Обсуждались некоторые детали внутренних систем распределения электроэнергии. ранее.Такие виды оборудования, как трансформаторы, распределительные устройства, проводники, изоляторы и защитное оборудование являются частями внутренней электропроводки. Однако есть определенные части внутренней системы распределения электроэнергии. системы, которые уникальны для самой системы электропроводки. Эти части включают кабели с неметаллической оболочкой (NMC), кабели с металлической оболочкой, жесткие кабелепровод и электрические металлические трубки (EMT).

ТАБЛИЦА 4. Размеры заземляющих проводов оборудования для внутренней обмотки

ТАБЛИЦА 5.Сечения заземляющих проводов для служебных входов

Кабель в неметаллической оболочке (NMC)

Кабель с неметаллической оболочкой – это распространенный тип используемых электрических кабелей. для внутренней проводки. Используется NMC, иногда называемый кабелем Romex. почти исключительно в жилых системах электропроводки. Самый распространенный вид используется № 12-2 WG, который проиллюстрирован на фиг. 11. Этот тип NMC поставляется в рулонах по 250 футов для внутренней проводки.Кабель имеет тонкий пластик. внешнее покрытие с тремя проводниками внутри. Проводники окрашены изоляция, указывающая, следует ли использовать провод в качестве провод под напряжением, нейтраль или заземляющий провод оборудования. Например, дирижер подключенный к горячей стороне системы имеет черную или красную изоляцию, а нейтральный провод имеет изоляцию белого или серого цвета. Оборудование заземляющий провод имеет зеленую изоляцию или не имеет изоляции (неизолированный дирижер).Есть несколько разных размеров втулок и соединителей. используется для установки NMC в зданиях.

РИС. 11. Кабель в неметаллической оболочке (MNC)

Обозначение № 12-2 WG означает, что (1) используемые медные жилы имеют № 12 AWG, как измерено американским калибром проводов (AWG), (2) там два токоведущих проводника, и (3) кабель поставляется с провод заземления (WG). Для сравнения, кабель № 14-3 WG будет иметь три Нет.14 проводников и заземляющий провод. Размер NMC варьируется от Медные проводники с № 14 по № 1 AWG и от № 12 до № 2 AWG. алюминиевые проводники.

Кабель в металлической оболочке

Кабель в металлической оболочке аналогичен NMC, за исключением того, что имеет гибкую спираль. металлическое покрытие, а не пластиковое покрытие. Распространенный вид металла кабель с оболочкой называется кабелем BX. Как и NMC, кабель BX содержит два или три проводники. Также есть несколько размеров разъемов и втулок. используется при установке кабеля BX.Основное преимущество этого Тип кабеля с металлической оболочкой заключается в том, что он заключен в металлический корпус это гибкий, так что его можно легко согнуть. Прочие металлические корпуса обычно труднее сгибать.

Жесткий кабелепровод

Внешний вид жесткого водовода похож на водопроводную трубу. Он используется в специальные места для изоляции электрических проводов. Жесткий канал поставляется в 10-футовой длине, которая должна иметь резьбу для соединения частей вместе.Кабелепровод крепится к металлическим монтажным коробкам с помощью контргаек и втулки. Он громоздкий в обращении и требует много времени для установки.

Электрические металлические трубки (EMT)

EMT, или тонкостенный канал, чем-то похож на жесткий канал, за исключением того, что его можно согнуть с помощью специального инструмента для гибки труб. ЕМТ проще для установки, чем жесткий кабелепровод, так как нарезка резьбы не требуется. Это также поставляется в 10-футовой длине. EMT устанавливается с использованием сжатия муфты для соединения кабелепровода с металлическими распределительными коробками.Электрика салона в системах электропроводки широко используется ЕМТ, так как ее можно легко согнуть, могут быть соединены вместе и могут быть подключены к металлическим монтажным коробкам.

Питание переменного тока, среднеквадратичные и трехфазные цепи

Мощность в цепях переменного тока, использование величин RMS и трехфазного переменного тока – включая ответы на эти вопросы: Что такое среднеквадратичные значения? Как определить мощность, развиваемую в цепи переменного тока? Как можно получить 680 В постоянного тока от источника 240 В переменного тока просто выпрямлением? Когда вам нужны три фазы и зачем вам четыре провода? Эта страница дает ответы на эти вопросы.Это страница ресурса Physclips. Это вспомогательная страница для сайта главных цепей переменного тока. Отдельные страницы посвящены RC-фильтрам, интеграторам. и дифференциаторы, колебания LC и двигатели и генераторы. Мощность и среднеквадратичные значения Мощность p, преобразованная в резистор (т. Е. Скорость преобразования электрического энергия для нагрева) p (t) = iv = v 2 / R = i 2 R. Мы используем строчные буквы p (t), потому что это выражение для мгновенного мощность в момент времени t.Обычно нас интересует средняя поставленная мощность, обычно пишется P. P – это полная энергия, преобразованная за один цикл, делится на период T цикла, поэтому: В последней строке мы использовали стандартное тригонометрическое тождество, которое cos (2A) = 1-2 sin 2 A. Теперь синусоидальный член усредняет к нулю за любое количество полных циклов, поэтому интеграл прост и мы получаем Этот последний набор уравнений полезен, потому что они в точности те, что обычно используется для резистора в электричестве постоянного тока.Однако следует помнить, что P – средняя мощность, а V = V м / √2 и I = I м / √2. Посмотрев на интеграл выше и разделив на R, мы увидим, что I равно к квадратному корню из среднего значения i 2 , поэтому I называется среднеквадратичное значение или RMS значение . Аналогично V = V м / √2 ~ 0,71 * В м – среднеквадратичное значение напряжения. Когда речь идет о переменном токе, значения RMS используются настолько часто, что, если не указано иное заявлено, вы можете предположить, что среднеквадратичные значения предназначены *.Например, нормальный Внутренний переменный ток в Австралии составляет 240 вольт переменного тока с частотой 50 Гц. Среднеквадратичное значение напряжения составляет 240 вольт, поэтому пиковое значение V м = V √2 = 340 вольт. Таким образом, активный провод идет от +340 вольт до -340 вольт и обратно снова 50 раз в секунду. (Это ответ на тизер-вопрос на сайте верх страницы: выпрямление сети 240 В может дать как + 340 Vdc и -340 Vdc.) * Исключение: производители и продавцы оборудования HiFi иногда используют пиковые значения, а не среднеквадратичные значения, из-за чего оборудование кажется более мощным чем это есть. Мощность в резисторе. В резисторе R пиковая мощность (достигается мгновенно 100 раз в секунду для 50 Гц переменного тока) составляет В м 2 / R = i м 2 * R. Как обсуждалось выше, напряжение, ток и мощность проходят через ноль. 100 раз в секунду, поэтому средняя мощность меньше этой. Среднее точно как показано выше: P = V м 2 / 2R = V 2 / R. Мощность в катушках индуктивности и конденсаторах. В идеальных катушках индуктивности и конденсаторах, синусоидальный ток создает напряжения, которые соответственно на 90 опережают и за фазой тока. Таким образом, если i = I m sin wt, напряжения на катушке индуктивности и конденсаторе равны V m cos wt. и -V m cos мас. соответственно. Теперь интеграл cos * sin по целому количество циклов равно нулю. Следовательно, идеальные катушки индуктивности и конденсаторы в среднем не забирают мощность из цепи. Трехфазный переменный ток Однофазный переменный ток имеет то преимущество, что он только требует 2 провода.Его недостаток виден на графике вверху этой страницы: дважды каждый цикл V стремится к нулю. Если подключить фототранзистор цепи к осциллографу, вы увидите, что люминесцентные лампы включаются 100 раз в секунду (или 120, если вы работаете с частотой 60 Гц). Что делать, если вам нужно более равномерное электроснабжение? Можно хранить энергию в конденсаторах, конечно, но в цепях большой мощности это потребует большие, дорогие конденсаторы. Что делать? AC генератор может иметь более одной катушки.Если есть три катушки, установленные под относительными углами 120, то он будет производить три синусоидальных ЭДС с относительными фазами 120, как показано на верхнем рисунке справа. Мощность, подаваемая на резистивный нагрузка каждого из них пропорциональна V 2 . В сумма трех членов V 2 является константой. Мы видели выше этого среднего V 2 составляет половину пика значение, поэтому эта константа равна 1.В 5 раз больше пиковой амплитуды для любой цепи, как показано на нижнем рисунке справа. Вам нужно четыре провода? В принципе нет. Сумма трех Члены V равны нулю, поэтому при условии, что нагрузки на каждой фазе идентичны, токи, полученные от трех линий, складываются в ноль. На практике ток в нейтральном проводе обычно не совсем ноль. Кроме того, он должен быть того же калибра, что и другой. провода, потому что, если одна из нагрузок вышла из строя и образовала разомкнутая цепь, нейтраль будет пропускать ток, подобный что в оставшихся двух нагрузках. Напряжение (вверху) и квадрат напряжения (внизу) в трех активных линиях 3-х фазного питания. Перейти на сайт главных цепей переменного тока, RC фильтры, интеграторы и дифференциаторы LC колебания, или чтобы Двигатели и генераторы. Больше новостей Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт