3 фази напруги. Лінійна та фазна напруга - відмінність та співвідношення

Отримання трифазного струму. Багатофазною системою називають систему змінного струму, що складається з кількох ланцюгів, в яких е.д.с. Джерела енергії мають однакову частоту, але зрушені між собою по фазі. Однофазний ланцюгу такій системі називають фазою. Кожна е.р.с. може діяти у своєму самостійному ланцюзі та не бути пов'язана з іншими е.д.с. І тут електричну систему називають несвязанной. Широке застосування практично отримали пов'язані багатофазні системи, які окремі фази електрично з'єднані між собою.

Порівняно з однофазним багатофазним струмом має ряд переваг. Для передачі однієї і тієї ж потужності потрібно менше перетину дротів. У роботі двигунів і приладів змінного струму використовується магнітне поле, що обертається, створюване нерухомими котушками або обмотками.

Рис. 1

З усіх систем багатофазного струму стала вельми поширеною практично отримав трифазний струм. Цолучання трифазного струму можна пояснити так. Якщо в однорідному магнітному полі (мал. 1) помістити три витки, розташовані під кутом 120°один до одного, і обертати їх з постійною кутовою швидкістю, у витках індуктуватимуться е.д.с., які також будуть зсунуті по фазі на 120°. У промисловості для отримання трифазного струму на статорі генератора змінного струму роблять три обмотки, зрушені одна відносно іншої 120°. Такі обмотки називають фазами генератора.

Рис. 2

З'єднання зірок. З'єднавши фазні обмотки генератора або споживача таким чином, щоб кінці обмоток були замкнені в одну загальну точку, а початку підключивши обмоток до лінійних дротів, отримаємо з'єднання, зване зіркою (рис. 2). Таким чином, ми бачимо, що при утворенні трьох однофазних систем змінного струму трифазної системи, з'єднаної в зірку, замість шести проводів потрібні тільки чотири. Умовно з'єднання зіркою позначається знаком Y . Крапки, у яких з'єднані кінці фазних обмоток, називають нульовими, а провід, що з'єднує їх, - нульовим або нейтральним. Три дроти, що з'єднують вільні кінці фаз генератора з кінцями фаз споживача, називають лінійними.

При рівномірно навантаженій трифазній симетричній системі нульовий провідне потрібен; вся потужність може передаватися за трьома проводами. Однак при включенні в електричний ланцюг однофазних споживачівне можна досягти рівномірного завантаження фаз. Тому в таких випадках нульовий провід необхідний, хоча переріз його дорівнює половині перерізу лінійного дроту.

Рис. 3

При такому з'єднанні кінець першої фази з'єднується з початком другої, кінець другої - з початком третьої, а кінець третьої - з початком першої фази, а до точок з'єднання фаз підключаються лінійні дроти (рис. 3). З'єднання трикутником умовно позначають знаком Δ .

При з'єднанні трикутником фази генератора утворюють замкнутий контур із невеликим опором. При неправильному з'єднанні обмоток е.р.с. може збільшитися вдвічі. При малому опорі контуру може встановитися режим, близький до короткого замикання.

При з'єднанні трикутником кожна фазна обмотка створює лінійна напруга. Фазна напруга в даному випадку дорівнює лінійному. З'єднання трикутником застосовують для освітлювального та силового навантажень.

У двигунах трифазного струму зазвичай виводять усі шість кінців трьох обмоток, які за бажанням можна з'єднати зіркою чи трикутником.

В електроустаткуванні житлових багатоквартирних будинків, а також у приватному секторі застосовуються трифазні та однофазні мережі. Від самого початку електрична мережавиходить від електростанції з трьома фазами, і найчастіше до житловим будинкампідключена мережа живлення саме трифазна. Далі вона має розгалуження на окремі фази. Такий метод застосовується для створення найбільш ефективної передачі електричного струму від електростанції до місця призначення, а також зменшення втрат при транспортуванні.

Щоб визначити кількість фаз у себе в квартирі, достатньо відкрити розподільний щит, розташований на сходовому майданчику, або прямо в квартирі, і подивитися, скільки проводів надходить у квартиру. Якщо мережа однофазна, то дротів буде 2 – . Можливий ще третій провід – заземлення.

Трифазні мережі в квартирах застосовуються рідко, у разі підключення старих електроплит з трьома фазами, або потужних навантаженьу вигляді циркулярної пилки або опалювальних приладів. Число фаз також можна визначити за величиною вхідної напруги. У 1-фазній мережі напруга 220 вольт, у 3-фазній мережі між фазою і нулем теж 220 вольт, між 2-ма фазами - 380 вольт.

Відмінності

Якщо не брати до уваги відмінність у числі проводів мереж та схему підключення, то можна визначити деякі інші особливості, які мають трифазні та однофазні мережі.

В разі трифазної мережіживлення можливий перекіс фаз через нерівномірний поділ по фазах навантаження. На одній фазі може бути підключений потужний обігрівач або пекти, а на іншій телевізор і пральна машина. Тоді і виникає цей негативний ефект, що супроводжується несиметрією напруг і струмів по фазах, що тягне за собою несправності побутових пристроїв. Для запобігання таким факторам необхідно заздалегідь розподіляти навантаження фаз перед прокладанням проводів електричної мережі.
Для 3-фазної мережі потрібно більше кабелів, провідників та вимикачів, а значить, грошові коштинадто не заощадити.
Можливості однофазної побутової мережі за потужністю значно менші за трифазну. Якщо планується застосування кількох потужних споживачіві побутових пристроїв, електроінструменту, переважно підводити до будинку або квартири трифазну мережу живлення.
Основною перевагою 3-фазної мережі є мале падіння напруги порівняно з 1-фазною мережею, за умови однакової потужності. Це можна пояснити тим, що у 3-фазній мережі струм у провіднику фази менше втричі, ніж у 1-фазній мережі, а на дроті нуля струму взагалі немає.

Переваги 1-фазної мережі

Основною перевагою є економічність її використання. У таких мережах використовуються трипровідні кабелі, у порівнянні з тим, що у 3-фазних мережах – п'ятипровідні. Щоб здійснити захист обладнання в 1-фазних мережах, потрібно мати однополюсні захисні, у той час як у 3-фазних мережах без триполюсних автоматів не обійтися.

У зв'язку з цим габарити приладів захисту також значно відрізнятимуться. Навіть на одному електричному автоматівже є економія у два модулі. А за габаритами це становить близько 36 мм, що значно вплине при розміщенні автоматів у . А при встановленні економія місця становитиме понад 100 мм.

Трифазні та однофазні мережі для приватного будинку

Витрата електроенергії населення постійно підвищується. У середині минулого століття у приватних будинках було порівняно небагато побутових пристроїв. Сьогодні у цьому плані зовсім інша картина. Побутові споживачі енергії в приватних будинках розмножуються не щодня, а щогодини. Тому у своїх приватних володіннях вже не стоїть питання, які мережі живлення вибрати для підключення. Найчастіше у приватних спорудах виконують мережі живлення з трьома фазами, а від однофазної мережі відмовляються.

Але чи варто трифазна мережа такої переваги в установці? Багато хто вважає, що підключивши три фази, буде можливість користуватися великою кількістю пристроїв. Але не завжди це виходить. Найбільша допустима потужність визначена в умовах на підключення. Зазвичай цей параметр становить 15 кВт на все приватне домоволодіння. У разі однофазної мережі цей параметр приблизно такий самий. Тому видно, що за потужністю особливої ​​вигоди немає.

Але, необхідно пам'ятати, що якщо трифазні та однофазні мережі мають рівну потужність, то для 3-фазної мережі можна застосувати , так як потужність і струм розподіляється по всіх фазах, отже, менше навантажує окремі провідники фаз. Номінальне значення струму автомата захисту для 3-фазної мережі також буде нижче.

Велике значення має розмір , який для 3-фазної мережі матиме розміри значно більше. Це залежить від розміру трифазного, який має габарити більше однофазного, а також автомат введення буде займати більше місця. Тому розподільний щит для трифазної мережі складатиметься з кількох ярусів, що є недоліком цієї мережі.

Але у трифазного живлення є і свої переваги, що виражаються в тому, що можна підключати трифазні приймачі струму. Ними можуть бути і інші потужні пристрої, що є перевагою трифазної мережі. робоча напруга 3-фазної мережі дорівнює 380 В, що вище, ніж в однофазному типі, а значить, питанням електробезпеки доведеться приділити більше уваги. Також справа і з пожежною безпекою.

Недоліки трифазної мережі для приватного будинку

В результаті можна виділити кілька недоліків застосування трифазної мережі для приватного будинку:

1. Потрібно отримувати технічні умови та дозвіл на підключення мережі від енергозбуту.
2. Підвищується небезпека ураження струмом, а також небезпека спалаху через підвищену напругу.
3. Значні габаритні розміри розпредщита введення живлення. Для господарів заміських будинків такий недолік не має великого значення, тому що місця у них вистачає.
4. Необхідний монтаж у вигляді модулів на вступному щитку. У трифазній мережі це особливо актуально.

Переваги трифазного харчування для приватних будинків

1. Є можливість розподілити навантаження поступово по фазах, щоб уникнути перекосу фаз.
2. Можна підключати до мережі потужні трифазні споживачі енергії. Це є найвідчутнішою перевагою.
3. Зменшення номінальних значень апаратів захисту на вводі та зниження введення.
4. У багатьох випадках можна досягти дозволу у компанії з енергозбуту на підвищення допустимого максимального рівня потужності споживання електроенергії.

У результаті, можна зробити висновок, що практично здійснювати введення трифазної мережі живлення рекомендується для приватних будівель та будинків з житловою площею понад 100 м2. Трифазне харчування особливо підходить тим господарям, які збираються встановити у себе циркулярну пилку, опалювальний котел, різні приводи механізмів з трифазними електродвигунами.

Іншим власникам приватних будинків переходити на трифазне харчування не обов'язково, оскільки це може створити лише додаткові проблеми.

В даний час у всьому світі набула найширшого поширення так звана трифазна система змінного струму, винайдена і розроблена в 1888 російським електротехніком Доливо-Добровольським. Він першим сконструював та побудував трифазний генератор, трифазний асинхронний електродвигунта трифазну лінію електропередачі. Ця система забезпечує найбільш вигідні умови передачі електричної енергії по проводах і дозволяє побудувати прості пристрої та зручні в роботі електродвигуни.

Трифазною системою електричних ланцюгів називають систему, що складається з трьох ланцюгів, в яких діють змінні ЕРС однієї і тієї ж частоти, зрушені по фазі один щодо одного на 1/3 періоду (j = 120 °). Кожен ланцюг такої системи називають фазою, а систему трьох зрушених по фазі змінних струмів у таких ланцюгах називають трифазним струмом.

Підтримка постійного зсуву по фазі між коливаннями напруги на виході трьох незалежних генераторів є досить складним технічним завданням. Насправді для отримання трьох струмів, зрушених по фазі, використовуються трифазні генератори. Індуктором у генераторі служить електромагніт, обмотка якого живиться постійним струмом. Індуктор є ротором, а якір генератора-статором. Кожна обмотка генератора є самостійним генератором струму. Приєднавши дроти до кінців кожної з них, як це показано на малюнку, ми отримали б три незалежні ланцюги, кожен з яких міг би живити енергією ті чи інші приймачі, наприклад електричні лампи. І тут передачі всієї енергії, яку поглинають приймачі, потрібно було б шістьдротів. Можна, однак, так з'єднати між собою обмотки генератора трифазного струму, щоб обійтися чотирма і навіть трьома проводами, тобто заощадити електропроводку.

разів.

3

Перший із цих способів називається з'єднанням зіркою. При ньому всі кінці фазних обмоток X, Y, Z з'єднуються в загальний вузол О (його називають нейтральною або нульовою точкою генератора), а початки служать затискачами для підключення навантаження. Напруга між нульовою точкою та початком кожної фази називають фазною напругою ( U ф ) а напруга між початками обмоток, тобто точками А і В, В і С, С і А, називають лінійною напругою ( U л ). При цьому діюче значення лінійної напруги перевищує діюче значення фазної напруги

У разі рівномірного навантаження всіх трьох фазСтрум у нульовому дроті дорівнює нулю і його можна не використовувати. При несиметричному навантаженніструм у нульовому дроті не дорівнює нулю, але значно слабший, ніж струм у лінійних дротах. Тому нульовий провід може бути тоншим, ніж фазові.

Обмотки трифазного генератора можна з'єднувати трикутником. При цьому кінець кожної обмотки з'єднаний з наступним початком, так що вони утворюють замкнутий трикутник, а лінійні дроти приєднані до вершин

Зміст:

Одним з варіантів систем багатофазних електричних ланцюгів є трифазний ланцюг. У багатофазних електричних ланцюгах відбувається дія синусоїдальних електродвигунів з однаковою частотою. Вони відрізняються один від одного по фазі та створюються від загального джерела енергії. У трифазних ланцюгах важливими параметрамиє фазна та лінійна напруга, що відрізняються своїми електричними характеристиками.

Що таке фаза

Кожна частина багатофазної системи, має однакову характеристику струму, називається фазою. Тому визначення фази має двояке значення в електротехніці. По-перше, як величина, що змінюється синусоїдально, а по-друге, як окрема частина у системі багатофазних електричних кіл. Кількість фаз визначає найменування ланцюгів: двофазні, шестифазні та ін.

Найпоширенішими ланцюгами у сучасній енергетиці є трифазні. Вони мають ряд переваг перед іншими видами ланцюгів як однофазними, так і багатофазними. Вони економічніші при виробництві та передачі електроенергії. Трьох фазна напругавиникає внаслідок обертання магніту всередині котушки. З його допомогою досить просто утворюється кругове , що обертається , що забезпечує роботу асинхронних двигунів. Дане явище відомо, як ЕРС або інакше, електрорушійна силаіндукції.

Магніт, що обертається, називається ротором, а котушки, розташовані навколо нього, утворюють статор. Змінна напруга виходить шляхом перетворення постійної напруги, Коли пряма лінія приймає синусоїдальну конфігурацію з позитивними і негативними значеннями, що змінюються.

Зміна магнітного потоку відбувається за рахунок обертання ротора, що призводить до утворення змінної напруги. У статорі є три котушки, у кожній з яких є власна окрема електричний ланцюг. Кожна котушка зсунута відносно один одного на 120 градусів по колу. Під дією магніту, що обертається, у всіх котушках виникає однакове змінна напругаміж фазами у трифазній мережі.

Трифазні ланцюги дають можливість отримувати дві експлуатаційні напруги на одній установці - фазну та лінійну.

Фазна та лінійна напруга в трифазних ланцюгах

Фазна напруга виникає між початком і кінцем будь-якої фази. Інакше його ще визначають, як напруга між одним із фазних проводів та нульовим проводом.

Лінійне - визначається як міжфазне або між фазним - що виникає між двома проводами або однаковими висновками різних фаз.

Розглядаючи фазні та лінійні напруги та струми, слід зазначити, що показник фазної напруги становить приблизно 58% від параметрів лінійного. Таким чином, за нормальних умов експлуатації показники лінійних однакові і перевищують фазні у 1,73 рази. Тобто, якщо лінійна напруга 380, чому фазне можна визначити за допомогою цього коефіцієнта.

У трифазній мережі напругу, як правило, оцінюють за даними лінійної напруги. Для трифазних ліній, що відходять від підстанції, встановлюється лінійна напруга номіналом 380 вольт. Це відповідає фазному 220 вольт. У трьохфазних чотирьох провідних мережах номінальна напруга вказується з позначенням обох величин - 380/220 В. Це означає, що таку мережу підключаються як прилади з 380 вольт, так і однофазні - на 220 вольт.

Найбільшого поширення набула трифазна система 380/220 вольт із заземленим нульовим дротом. Однофазні електроприлади на 220 вольт підключаються до лінійної напруги між будь-якою парою фазних дротів. Трифазні електроприлади підключаються до трьох різних дротів фаз. В останньому випадку не потрібне використання нульового дроту, при цьому підвищує ризик ураження струмом, коли порушено ізоляцію.

Відмінність лінійної напруги від фазної

Перш ніж розглядати практичне значення цих параметрів, необхідно точно знати, чим різняться між собою лінійна та фазна напруга. Певна міжфазна напруга в трифазного ланцюгаможе виникнути або між двома фазами або між однією з фаз і нульовим проводом. Подібна взаємодія стає можливою через використання у схемі чотирипровідного трифазного ланцюга. Її основними характеристиками є напруга та частота.

Напруга, що виникає між двома фазними провідниками, вважається лінійним, а між фазним та нульовим виникає фазне. Лінійна напруга використовується для розрахунку струмів та інших параметрів трифазного кола. До таких схем можливе підключення не тільки трифазних контактів, але й однофазних, наприклад, різних побутових приладів. Номінальне значення лінійної напруги становить 380 У. Іноді воно змінюється під впливом різних чинників, що у локальної мережі. Таким чином, всі основні відмінності між обома видами напруги полягають у способах з'єднання обмоток.

Найбільшого поширення набула лінійна напруга, через безпечне використання та зручне розподілення мереж. Для його вимірювання достатньо мультиметра, тоді як визначення характеристик фазної напруги вимагає використання вольтметрів, датчиків струму та інших спеціальних приладів.

Контроль та вирівнювання цього параметра здійснюється за допомогою . Цей прилад забезпечує підтримання цього показника на нормативному рівні, у тому числі він нормалізує та підвищену напругу.

Використання лінійної та фазної напруги

Класичним прикладом використання лінійної та фазної напруги вважаються з'єднання, що використовуються при запуску трифазного генератора. У його конструкцію входять первинні та вторинні обмотки, які можуть з'єднуватись зіркою або трикутником.

Схема "трикутник" передбачає з'єднання кінця першої фази з початком другої. Крім того, кожен фазний провідник з'єднується з лінійними дроти джерела струму. В результаті відбувається вирівнювання струмів, а фазна напруга стає рівним лінійному. За такою ж схемою підключаються електродвигуни та трансформатори.

Іншим варіантом є схема "зірка". У цьому випадку початку всіх обмоток підключаються до однієї мережі за допомогою перемичок. Таким чином, в обмотки надходитиме струм з характеристиками цієї мережі, а міжфазна напруга вступить у взаємодію з усіма активними контактами.

Між двома фазними проводами, іноді його згадують як міжфазне або міжфазне. Фазним вважається напруга між нульовим проводом та одним із фазних. У нормальних умовах експлуатації лінійні напруги однакові і перевершують фазні у 1,73 рази.

Експлуатаційна напруга трифазного ланцюга

Трифазні ланцюги мають ряд переваг у порівнянні з багатофазними та однофазними, з їх допомогою можна легко отримати обертальне кругове магнітне поле, яке забезпечує роботу асинхронних двигунів. Напруга трифазного ланцюга оцінюють по її лінійному напрузі, для відходять від підстанцій ліній його встановлюють 380 В, що відповідає фазному напрузі в 220 В. Для позначення номінальної напруги трифазної чотирипровідної мережі використовують обидві величини - 380/220 В, підкреслюючи цим, що до підключатися не лише трифазні пристрої, розраховані на номінальну напругу 380 В, а й однофазні – на 220 В.

Фазою називають частину багатофазної системи, що має однакову характеристику струму. Незалежно від способу з'єднання фаз існують три однакові по чинного значеннянапруги трифазного кола. Вони зсунуті відносно один одного по фазі на кут, що становить 2/3. У чотирипровідного ланцюга, крім трьох лінійних напруг, є також три фазні.

Номінальна напруга

Найпоширенішими номінальною напругоюприймачів змінного струму є 220, 127 і 380 В. Напруги 220 і 380 В найчастіше використовуються для живлення промислових пристроїв, а 127 і 220 - для побутових. Всі вони (127, 220 і 380 В) вважаються номінальними напругами трифазної мережі. Їх наявність у чотирипровідній мережі дає можливість підключати однофазні приймачі, які розраховані на 220 та 127 В або 380 та 220 В.

Відмінності систем розподілу електроенергії

Найбільшого поширення набула трифазна система 380/220 В із заземленою нейтраллю, проте зустрічаються інші способи розподілу електроенергії. Наприклад, у ряді населених пунктівможна знайти трифазну системуіз незаземленою ізольованою нейтраллюта лінійною напругою 220 В.

В даному випадку нульовий провід не потрібний, а ймовірність ураження електричним струмомпри порушенні ізоляції знижується за рахунок незаземленої нейтралі. Трифазні приймачіпідключаються до трьох фазних дротів, а однофазні - на лінійну напругу між будь-якою парою фазних дротів.