Нейтральный провод в трехфазной цепи назначение

Содержание

ElektroMaster.org Ремонт и обслуживание бытовых электроприборов своими рукамиСоветы, руководства..

Нейтральный провод в трехфазной цепи назначение
Яндекс.Директ

Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол.

Таким образом, каждая такая ЭДС находится в своей фазе периодического процесса, поэтому часто называется просто фазой. Также «фазами» называют проводники — носители этих ЭДС. В трёхфазных системах угол сдвига равен 120 градусам.

Фазные проводники обозначаются в РФ латинскими буквами L с цифровым индексом 1…3, либо A, B и C[1].

Распространённые обозначения фазных проводов:

Россия, EC (выше 1000 В)Россия, ЕС (ниже 1000 В)ГерманияДания
А L1 U1 R
B L2 V1 S
C L3 W1 T

Графическое представление зависимости фазных токов от времени

Векторная диаграмма фазных токов. Симметричный режим.

Значительный вклад в развитие трёхфазных систем внёс М. О. Доливо-Добровольский, который провёл ряд экспериментов с индукционным электродвигателем и выявил ряд преимуществ трёхфазной системы по отношению к другим системам.

  • Экономичность.
    • Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
    • По сравнению с системами с большим числом фаз экономичность проявляется в необходимости меньшего числа линейных проводников, что снижает затраты на токопроводящие материалы.
    • Меньшая материалоёмкость 3-фазных трансформаторов.
  • Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок её службы.
  • Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других электротехнических устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.
  • Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».

Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространённые в современной электроэнергетике.

Звезда

Соединение обмоток звездой

Существующие виды защиты от линейного напряжения, которые можно найти в продаже в электротехнических магазинах. Как и требуют современные стандарты, монтаж происходит на DIN-рейку.

Звездой называется такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или нейтралью. Концы фаз обмоток приёмника (M) также соединяют в общую точку. Провода, соединяющие начала фаз генератора и приёмника, называются линейными. Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.

Трёхфазная цепь, имеющая нейтральный провод, называется четырёхпроводной. Если нейтрального провода нет — трёхпроводной.

Если сопротивления Za, Zb, Zc приёмника равны между собой, то такую нагрузку называют симметричной.

Недостаток при обрыве нулевого провода

Особенностью при симметричной нагрузке в трёхфазной системе является питание потребителя фазным напряжением даже при отсутствии нейтрального провода.

В случае несимметричной нагрузки, при обрыве рабочего нуля нагрузка оказывается под линейным напряжением, что зачастую является причиной вывода из строя бытовой электроники в квартирных домах.

Так как сопротивление потребителя остаётся константой, то согласно закону Ома при возрастании напряжения, сила тока, который будет иметь место у потребителя, окажется гораздо больше максимально допустимого значения, что и вызовет сгорание и/или выход из строя питаемого электрооборудования.

  • Шины для раздачи нулевых проводов и проводов заземления при подключении звездой. Одно из преимуществ подключения звездой — экономия на нулевом проводе, поскольку от генератора до точки разделения нулевых проводов вблизи потребителя, требуется только один провод

Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями

Напряжение между линейным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя линейными проводами(UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями

Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Распространённые стандарты напряжений

РФ и СНГСтраны ЕСИталияСША
Напряжение(фазное/линейное) 220/380 230/400 240/420 127/220
Частота 50 Гц 50 Гц 50 Гц 60 Гц

Маркировка

Проводники, принадлежащие разным фазам, маркируются отдельным цветом. Это делается для удобства обслуживания, монтажа и ремонта электротехнического оборудования. В разных странах маркировка цепей отличается.

Фаза A Фаза B Фаза C Нейтраль Земля
США (120/208В)[2] Чёрный Красный Голубой Белый или серый Зелёный
США (277/480В) Оранжевый Коричневый Жёлтый Белый или серый Зелёный
Канада Красный Чёрный Голубой Белый Зелёный
Канада (Изолированные трёхфазные установки) Оранжевый Коричневый Жёлтый Белый Зелёный
Великобритания (с апреля 2006) Красный (Коричневый) Жёлтый (ранее Белый) (Чёрный) Голубой (Серый) Чёрный (Голубой) Зелёно-жёлтый
Европа (с апреля 2004) Коричневый Чёрный Серый Голубой Зелёно-жёлтый
Европа (до апреля 2004, в зависимости от страны) Коричневый или Чёрный Чёрный или Коричневый Чёрный или Коричневый Голубой Зелёно-жёлтый
Европа (Обозначение шин) Жёлтый Зелёный Красный
Россия (СССР)[3] Жёлтый Зелёный Красный Голубой Зелёно-жёлтый (на старых установках – Черный)
Австралия и Новая Зеландия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках – Зелёный)
Южная Африка Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках – Зелёный)
Малайзия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках – Зелёный)
Индия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёный

Примечания

  1. ↑ Действующий в РФ ГОСТ 2.709-89 предписывает обозначение цепей фазных проводников трёхфазного переменного тока: L1, L2, L3, и при этом допускает обозначения A, B, C.
  2. ↑ С 1975 года Национальный Электрический Кодекс (США) не регламентируют цветовое обозначение фазных проводов. Приведённые в таблице цвета являются общепринятыми в эксплуатации.
  3. ↑ Согласно ПУЭ при переменном трёхфазном токе: шины фазы А обозначают жёлтым цветом, фазы В — зелёным, фазы С — красным цветами (по алфавитному порядку начальных букв в названии цветов: Ж, З, К)

wikipedia.org

Источник: http://ElektroMaster.org/tryohfaznaya-sistema-elektrosnabzheniya-v-tom-chisle-markirovka-provodov.html

Факты и мифы о нейтральном проводе

В

большинстве офисов, где используется обычная однофазная трехпроводная система электропитания, нейтральный провод является одним из трех проводов настенных розеток.

В некоторых околотехнических и рекламных статьях о продукции, предназначенной для защиты по питанию, этому проводу приписываются «особые» качества. Чаще всего ошибочные суждения высказываются в отношении его функции и того, как он используется электронным оборудованием.

Иногда, приобретая устройство для защиты по питанию, покупатель узнает о том, что нейтральный провод требует специального с ним обращения. 

Факты: характеристики трехпроводной системы

У обычной офисной настенной розетки имеются три провода — питающий, нейтральный и заземляющий. Всему офисному оборудованию для работы требуются только питающий и нейтральный провода. Третий, или заземляющий, провод подключен к открытым металлическим частям оборудования.

Внутри здания заземляющие провода всех электрических розеток соединяются друг с другом и контактируют с водопроводной системой. В результате открытые металлические части всего электрооборудования соединены друг с другом и с открытыми металлическими конструкциями.

Схема внутренней электропроводки представлена на рисунке 1.

Трехпроводная система в том виде, в каком ее представляет пользователь, на самом деле происходит от трехфазной разводки пятипроводной системы, в которой используются три провода питания, один нейтральный провод и один — заземление. В обычной трехпроводной розетке используется только один из трех проводов под напряжением .

В Северной Америке миникомпьютеры часто используются для обеспечения питания номиналом в 208 В в трехпроводной системе, в которой имеются два провода питания и один заземляющий (нейтральный провод не используется). В этом случае два провода под напряжением являются силовыми.

В Европе обычная трехпроводная розетка симметричная — контакты нейтрального провода и провода под напряжением можно поменять местами, повернув вилку.

«Заземляющий» и «заземленный»

В Северной Америке большая часть неразберихи относительно заземляющего провода вызвана его определением, данным в Национальном электротехническом кодексе США. В этом кодексе заземление розетки называется заземляющим проводником, тогда как нейтральный контакт — заземленным.

Небольшая разница между этим определениями привела к ошибочному использованию одного термина вместо другого. ошибка заключается в том, что связанные с заземляющим проводником проблемы, например помехи на «земле», неверно приписываются заземленному проводнику.

В результате потребители иногда приобретают оборудование для защиты по питанию, не предназначенное для решения этой задачи.

Наиболее типичный пример этой ошибки — покупка дополнительного развязывающего трансформатора, чтобы с его помощью устранить помехи на земляной шине. Развязывающие трансформаторы вовсе не способны справиться с этой задачей.

Их зачастую представляют как устройства, обеспечивающие «изолированную землю». Они изолируют нейтральный или заземленный проводник, но не решают задачу с заземляющим проводником, которая является основной причиной проблем с питанием.

Что такое выделенная линия?

Это линия питания, которая начинается от панели прерывателя цепи и идет к критической нагрузке (critical load), причем другие нагрузки к ней не подключены. Обычно прерыватель цепи обеспечивает питание через несколько розеток. В выделенной линии единственный прерыватель цепи питает защищенную нагрузку только через одну розетку. У выделенной линии три следующих преимущества.

Во-первых, защищенная нагрузка не испытывает перепадов входного напряжения в проводке здания из-за соседних нагрузок, подключенных к этой же цепи. В выделенной линии перепады отсутствуют, поскольку соседние нагрузки не используют ту же проводку. Во-вторых, защищенная нагрузка не подвержена перепадам напряжения заземляющего провода, вызванных межсистемными (inter-system) помехами из-за плохого заземления от соседних нагрузок.

В-третьих, защищенная нагрузка не подвержена потенциальной опасности сбоя работы прерывателя цепи из-за неисправной работы других нагрузок, поскольку они отсутствуют.

Если для питания критической нагрузки используется ИБП, не требуется управление напряжением и прерыватель цепи для защиты выделенной линии.

Ее способность уменьшить межсистемные помехи из-за плохого заземления не в состоянии восполнить ИБП или любое другое устройство регулирования мощности. Только правильное соединение между компьютерным оборудованием может решить задачу снижения этих помех.

Мифы о нейтральном проводе

Существует следующий ряд мифов относительно нейтрального провода.

Миф: для работы компьютеров требуется соединение с помощью «чистого» нейтрального провода

Многие компьютеры не используют нейтрального провода! Большие серверы и маршрутизаторы не имеют нейтрального подключения, получая электропитание от двух проводов под напряжением.

В Европе в большинстве стран оборудование подключается к сети питания с помощью нейтрального провода, но вилка устроена таким образом, что после ее поворота меняется расположение провода под напряжением.

Таким образом, при подключении компьютера к сети питания не имеет значения, какой из входных проводов подключается к нейтральному контакту розетки, а какой — к тому, который под напряжением.

Миф: нейтральный провод используется в некотором роде как опорный для логических цепей компьютера

Все организации, проводящие тесты на безопасность изделий, например UL и TUV, утверждают, что такое подключение не разрешено. Требуется соблюсти расстояние, по крайней мере, в 0,5 см между любой логической цепью и нейтральным проводом или проводом питания.

Миф: компьютеру не грозит опасность со стороны нейтрального провода, в отличие от провода под напряжением

Международные правила безопасности офисного оборудования (включая IEC 950 и UL 1950) запрещают по-разному относиться к этим проводам. Правила утверждают, что каждый из них несет потенциальную опасность, и потому запрещается подключать эти провода к логическим цепям. Следует располагать их на определенном безопасном расстоянии.

Более того, проверка схемы коммутации любого компьютерного оборудования ясно показывает, что входной провод питания и нейтральный провод подключаются к одним и тем же цепям одинаковыми способами и являются взаимозаменяемыми.

Этот миф не получил распространения в Европе, поскольку каждый пользователь имеет возможность убедиться в том, что евровилку можно включить любым из двух способов.

Миф: проблемы с заземлением можно решить с помощью развязывающего трансформатора

Международные правила безопасности офисного оборудования (включая IEC 950 и UL 1950) разрешают использовать развязывающий трансформатор только для гальванической развязки от сети. Необходимо, чтобы все устройства были подключены к земляному проводу (заземлены).

Поскольку цепи компьютера, включая цепи передачи данных, подключены к заземлению, а не к проводу под напряжением, развязывающий трансформатор, любой стабилизатор напряжения или ИБП с развязывающим трансформатором никоим образом не позволяют решить задачу заземления компьютера.

Миф: шум на нейтральном проводе проникает в компьютерные цепи

Международные правила безопасности офисного оборудования (включая IEC 950 и UL 1950) запрещают соединение между сетью и компьютерными цепями. Однако непреднамеренная связь может установиться в результате наводки, например радиопомех.

В результате такой связи помехи от нейтрального провода ничем не отличаются от помех со стороны провода питания. Длины волн этих электромагнитных помех сравнимы или меньше физического размера компьютера или сети и соответствуют частотам в десятки мегагерц.

Устранение таких помех достигается с помощью РЧ-фильтров для подавления синфазного шума.

Миф: назначение выделенной линии состоит в решении проблем, связанных с нейтральным проводом

Как уже было сказано, назначение выделенной линии не связано с нейтральным проводом. Во-первых, выделенная линия обеспечивает возможность того, что другие нагрузки не используют те же самые два провода питания. Другие нагрузки могут вызвать перепады напряжения в проводке здания, с помощью которой обеспечивается питание критической нагрузки.

Выделенная линия позволяет снизить перепады питающего напряжения, устраняя эффект, который в то же время влияет на другие параллельно подключенные устройства.

Во-вторых, при использовании выделенной линии другие нагрузки не подключаются к тому же заземлению.

Они могут наводить помехи через общее заземление, приводя к тому, что напряжение на критической нагрузке отличается от напряжения на панели прерывателя цепи. Это явление, называемое межсистемными помехами из-за плохого заземления, может привести к прекращению передачи данных и даже к поломке оборудования.

Выделенная линия позволяет снизить помехи на защищаемом оборудовании, устраняя эффект, в то же время воздействующий на другие параллельно подключенные устройства.

Миф: развязывающий трансформатор выполняет ту же функцию, что и выделенная линия

Развязывающий трансформатор не управляет входной цепью и потому не обеспечивает выполнение той главной функции, которую несет выделенная линия. Этот трансформатор в соответствии с правилами безопасности не должен прерывать цепь заземления. Таким образом, трансформатор не обеспечивает снижения межсистемных помех из-за плохого заземления, что выполняет выделенная линия.

Развязывающий трансформатор обеспечивает защиту от перепадов напряжения, что не делает выделенная линия. Он устраняет все помехи между нейтральным и заземляющим проводом. Большую часть этого шума выделенная линия НЕ устраняет, поскольку его причиной являются не другие нагрузки, а РЧ-наводки, которые не зависят от типа линии.

Таким образом, функциональное назначение выделенной линии и развязывающего трансформатора разные.

Миф: синфазный шум вызван плохим заземлением

Синфазный шум — это шум между проводом питания и заземлением. Проблемы с заземлением возникают в вычислительных системах только тогда, когда два отдельных заземленных устройства соединяются друг с другом через линии передачи данных.

Правильное название «проблем с заземлением» — «межсистемные помехи из-за плохого заземления».

Синфазный шум и помехи из-за плохого заземления — разные явления, которые совершенно по-разному сказываются на работе оборудования и устраняются с помощью разных типов устройств защиты по питанию.

Происхождение трехпроводной системы

Принципиальное назначение системы питания в том, чтобы исключить поражение электрическим током пользователя, который одновременно прикасается к открытым металлическим поверхностям двух отдельных устройств.Опасность поражения током возникает тогда, когда две отдельные металлические поверхности находятся под разным напряжением.

Наиболее часто это происходит, когда провод или цепь под напряжением случайно контактируют с открытой металлической частью оборудования.Причина, по которой один из силовых проводов называется нейтральным, заключается в том, что он подсоединяется непосредственно к заземлению здания на панели прерывателя цепи. Таким образом, он напрямую связан с заземлением (третьим проводом).

По сути, два провода из трех имеющихся в настенной розетке в действительности являются заземленными проводами, причем один из них используется для передачи тока, а другой подключен только к открытым металлическим частям оборудования. Заземленный провод питания называется нейтральным потому, что он не представляет опасности, тогда как провод под напряжением — представляет.

  Заземление нейтрального провода не связано с работой электрооборудования, но его необходимо установить для соблюдения правил безопасности. Чтобы уменьшить вероятность поражения электрическим током, следует обеспечить меры по автоматическому отключению электрической цепи при случайном контакте открытой металлической детали с проводом или с цепью под напряжением. Это осуществляется с помощью следующего остроумного метода.

Каждую электрическую цепь защищает автоматический выключатель. Его назначение в том, чтобы предотвратить перегрев проводки здания в результате чрезмерных нагрузок. Однако в трехпроводной системе прерыватель цепи обеспечивает другую важную функцию по обеспечению безопасности. Если провод или цепь под напряжением случайно контактирует с металлической частью оборудования, возникает опасность поражения пользователя током.

Однако если открытые части заземлены, провод под напряжением заземляется. Ничего необычного в этом нет, кроме того факта, что второй питающий провод — нейтральный — тоже подключен к заземлению на панели прерывателя цепи. Следовательно, при такой угрозе безопасности заземленный провод становится нагрузкой.

Из-за низкого сопротивления по нему при случайном контакте начинает протекать очень большой ток, что в свою очередь вынуждает прерыватель цепи отключить питание провода под напряжением. Следовательно, трехпроводная система при сигнале об угрозе безопасности начинает работать в режиме переизбытка тока, и это приводит к автоматическому устранению угрозы с помощью прерывателя. Таким образом, он используется не только как устройство, защищающее от переизбытка тока, но и в качестве защиты от поражения током.

Заключение

Существует множество мифов и неправильных представлений относительно роли нейтрального провода. На самом деле нейтральный провод и провод питания взаимозаменяемы на уровне защищенного оборудования. Верное понимание вопросов, связанных с нейтральным проводом, позволяет правильно эксплуатировать системы электропитания.

Литература

Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.

Источник: http://www.russianelectronics.ru/review/2327/doc/48467/

Трехфазный ток

> Теория > Трехфазный ток

Большинство генераторов переменного тока, а также линий, передающих электроэнергию, используют трехфазные системы. Передача тока осуществляется по трем линиям (или четырем) вместо двух. Трехфазный ток представляет собой систему переменного электротока, где значения токов и напряжений меняются по синусоидальному закону. Частота синусоидальных колебаний тока в России и Европе – 50 Гц.

Трехфазная ЛЭП

Почему используют трехфазный ток

Транспортировка электроэнергии от электростанций до отдаленных точек предполагает использование очень длинных проводов и кабелей, имеющих большое сопротивление. Это означает, что часть энергии будет потеряна, рассеиваясь в виде тепла. Уменьшив токи, передаваемые по ЛЭП, можно значительно снизить потери.

Наиболее распространенной формой производства электроэнергии является трехфазная генерация. В промышленности трехфазный переменный ток часто применяется для работы электродвигателей.

Преимущества трехфазной системы:

  1. Возможность наличия фазного и линейного напряжений в трехфазных цепях двух разных значений: высокое – для мощных потребителей, низкое – для остальных;
  2. Сниженные потери при транспортировке энергии, следовательно, использование более дешевых проводов и кабелей;
  3. Трехфазные машины имеют более стабильный крутящий момент, чем однофазные (выше производительность);
  4. Лучшая производительность в трехфазных генераторах;
  5. В некоторых случаях постоянный ток должен получаться из переменного. При этом использование 3 фазного тока является существенным преимуществом, так как пульсация выпрямляемого напряжения значительно ниже.

Что такое трехфазный ток

Стабилизатор напряжения трехфазный

Трехфазная система переменного тока – это три синусоидальных токовых сигнала, различия между которыми составляют треть цикла или 120 электрических градусов (полный цикл – 360°). Они проходят свои максимумы в регулярном порядке, называемом фазовой последовательностью. Синусоидальное напряжение пропорционально косинусу или синусу фазы.

Трехфазный ток

Три фазы поставляются обычно по трем (или четырем) проводам, а фазные и линейные напряжения в трехфазных цепях представляют собой разности потенциалов между парами проводников. Фазные токи являются токовыми величинами в каждом проводнике.

Схемы трехфазных цепей

В схемной конфигурации «звезда» имеется три фазных провода. Если нулевые точки системы питания и приемника соединены, то получается четырехпроводная «звезда».

В схеме различаются межфазное напряжение, находящееся между проводниками фазы (его еще именуют линейным), и фазное – между отдельными проводниками фазы и N-проводником.

Что такое фазное напряжение, наиболее наглядно определяется с помощью построения векторов – это три симметричных вектора U(А), U(В) и U(С). Здесь же видно, что такое линейное напряжение:

  • U(АВ) = U(А) – U(В);
  • U(ВС) = U(В) – U(С);
  • U(СА) = U(С) – U(А).

Важно! Векторные построения дают представления о сдвиге между согласующимися фазным и межфазным напряжением – 30°.

Следовательно, линейное напряжение для звездной схемы с равномерными нагрузками можно рассчитать так:

Uab = 2 x Ua x cos 30° = 2 x Ua x √3/2 = √3 x Ua.

Аналогично находятся другие показатели фазного напряжения.

Линейное и фазное напряжение, если суммировать векторные величины всех фаз, равны нулю:

  • U(А) + U(В) + U(С) = 0;
  • U(АВ) + U(ВС) + U(СА) = 0.

Если к «звезде» подсоединяется электроприемник с сопротивлением, идентичным в каждой фазе:

Za = Zb = Zc,

то можно произвести расчет линейного и фазного токов:

  • Ia = Ua/Za;
  • Ib = Ub/Zb;
  • Ic = Uc/Zc.

Построение векторов в схеме «Y»

Применительно для общих случаев «звездной» системы линейные токовые величины идентичны фазовым.

Обычно предполагается, что источник, питающий электроприемники, симметричен, и только импеданс определяет работу схемы.

Поскольку суммирующий токовый показатель соответствует нулю (закон Кирхгофа), то в случае четырехпроводной системы в нейтральном проводнике ток не течет. Система будет вести себя одинаково, независимо, существует нейтральный проводник или нет.

Для активной мощности трехфазного приемника справедлива формула:

P = √3 x Uф I x cos φ.

Реактивная мощность:

Q = √3 x Uф I x sin φ.

«Y» при асимметричной нагрузке

Это такая схемная конфигурация, где токовая величина одной фазы отличается от другой, либо различны фазовые сдвиги токов по сравнению с напряжениями. Межфазовые напряжения будут оставаться симметричными. По векторным построениям определяется появление сдвига нулевой точки от центра треугольника. Результатом является асимметрия фазных величин напряжений и появление Uo:

Uo = 1/3 (U(А) + U(В) + U(С)).

Несмотря на асимметричную нагрузку, суммирующий токовый показатель нулевой.

«Y» без N-проводника при асимметричной нагрузке

Важно! Работа схемы с асимметричной нагрузкой зависит от того, есть или нет N-проводник.

Иначе ведет себя схема, когда подключен N-проводник с незначительным полным сопротивлением Zo = 0. Нулевые точки ИП и электроприемника оказываются гальванически связанными и имеют одинаковый потенциал. Фазное напряжение разных фаз приобретает идентичное значение, а токовая величина в N-проводнике:

Io = I(А) + I(В) + I(С).

Схема четырехпроводной «Y»

При передаче мощности принято использовать трехпроводные системы на уровнях высокого и среднего напряжения. На низком уровне напряжения, где трудно избежать несбалансированных нагрузок, применяются четырехпроводные системы.

Схема «Δ»

Подключая конец каждой фазы электроприемника к началу следующей, можно получить трехфазный ток с последовательно подсоединенными фазами. Полученная схемная конфигурация называется «треугольником». В таком виде она может работать только как трехпроводная.

С помощью векторных построений, понятных даже для чайников, иллюстрируются фазные и линейные напряжения и токи. Каждая фаза электроприемника оказывается подключенной на линейное напряжение между двумя проводниками. Линейное и фазное напряжение идентичны на приемнике электроэнергии.

Схема «Δ» и построения векторов

Межфазовые токи для «треугольника» – I(А), I(В), I(С). Фазные – I(АВ), IВС), I(СА).

Линейные токи находятся из векторных построений:

  • I(А) = I(АВ) – I(СА);
  • I(В) = I(ВС) – I(АВ);
  • I(С) = I(СА) – I(ВС).

Суммирующая токовая величина в симметричной системе соответствует нулю. Среднеквадратичные величины фазных токов:

I(АВ) = I(ВС) = I(СА) = U/Z.

Поскольку фазовый сдвиг между U и I равен 30°, линейный ток в данной конфигурации будет равен:

I(А) = I(АВ) – I(СА) = 2 x I(АВ) x cos 30° = 2 x Iф x √3/2 = √3 x Iф.

Важно! Эффективная величина линейного тока превышает в √3 раз эффективную величину тока фазы.

Трехфазный и однофазный ток

Подключаем самостоятельно трехфазный электродвигатель в 220Вт

Схемная конфигурация «Y» дает возможность использовать два разных напряжения при питании потребителей бытовой и промышленной сети: 220 В и 380 В.

220 В получается с использованием двух проводников. Один из них –фазный, другой – N-проводник. Напряжение между ними соответствует фазному.

Если взять 2 проводника, оба представляющие собой фазы, то напряжение между фазами носит название линейного и равно 380 В. Для подключения используются все 3 фазы.

Распределение напряжений в однофазной и трехфазной системах

Основные различия однофазной и трехфазной систем:

  1. Однофазный ток предполагает питание через один проводник, трехфазный – через три;
  2. Для завершения цепи однофазного питания требуется 2 проводника: еще один нейтральный, для трехфазного – 4 (плюс нейтральный);
  3. Наибольшая мощность передается по трем фазам, в отличие от однофазной системы;
  4. Однофазная сеть более простая;
  5. При неисправности фазного провода в однофазной сети питание полностью пропадает, в трехфазной – подается по двум оставшимся фазам.

Интересно. Никола Тесла, первооткрыватель многофазных токов и изобретатель асинхронного двигателя, использовал двухфазный ток с разностью фаз 90°.Такая система пригодна для создания вращающегося магнитного поля больше, чем однофазная, но меньше, чем трехфазная. Двухфазная система поначалу получила распространение в США, но затем полностью исчезла из употребления.

Сегодня почти все электроснабжение основано на низкочастотном трехфазном токе при параллельном использовании индивидуальных фаз. Практически все электростанции имеют генераторы, производящие трехфазный ток. Трансформаторы могут работать с трехфазным или однофазным током. Наличие реактивной мощности в подобных сетях требует установки компенсирующего оборудования.

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/trekhfaznyjj-tok.html

Вопрос6.Для чего используется нейтральный провод?

Ответ6.Нейтральный провод используется длявыравнивания фазных напряжений наклеммах нагрузки.A=а;В=b;C=c.В этом случае, падения напряжения нанагрузке остаются равными фазнымнапряжениям генератора. В случае, есливнутреннее сопротивление генераторапренебрежимо мало (равно нулю), тонапряжения на нагрузке остаются равнымифазным напряжениям генератора, постояннымии не зависят от величины нагрузки. (Токбудет изменяться, а напряжение нанагрузке не изменится).

Вопрос7.Какими уравнениями описывается электрическое состояние цепи при несимметричной нагрузке?

Ответ7. При несимметричной нагрузке фаз иотсутствии нейтрального провода фазные комплексы напряжения на нагрузке,,связаны с соответствующими комплексныминапряжениями источника ŮA,ŮВ, ŮСуравнениями Кирхгофа:

;;;

где — комплексное напряжение между нейтральнымиточками нагрузки и источника (сети).

называют напряжением смещения нейтрали.

Напряжениесмещения нейтрали рассчитывается методом 2-х узлов:

где: Ė –комплексныеЭДС, –комплексы проводимости фаз нагрузки.

Токи фаз нагрузки находят по закону Ома:

İa=a/Za = (A -)/Za;

İb=b/Zb = (B -)/Zb;

İa=c/Zc = (C -)/Zc.

Вопрос8.Как построить совмещенные векторные диаграммы напряжений и токов для исследованных режимов трехфазной цепи?

Ответ8.

Построение векторныхдиаграмм начинаем с векторов линейныхнапряжений, задаваемых сетью и от условийопыта не зависящих. Это равностороннийтреугольник образованный векторамилинейных напряжений. Длина векторасоответствует линейному напряжению, ауглы между векторами соответствуютсдвигу фаз между векторами напряжений.

Построениевекторной диаграммы для случая равномернойнагрузки.( симметричный режим).

1.Выбираем комплексную плоскость (+1,j).Реальную ось +1 направляем вертикальновверх, мнимую- вдоль оси -Х. ( поворотна угол +90°).

2. Выбираем масштабнапряжений, например 1см→20В. Вектор Ua(в масштабе) откладываем вдоль реальнойоси +1.Конец вектора обозначаем малойбуквойа.

3.Вектора UUc(в масштабе) рисуем под углами +120° и–120° соответственно. Концы векторовобозначаем малыми буквамиbиcсоответственно.

4. Точку, соответствующуюначалу координат, обозначим малой буквойn. Это точка нейтрали приемника.

5.Строим векторалинейных напряжений. Для этого соединяемконцы фазных векторов. Получим вектораUab=UAB,Ubc=UBC,Ucа=UCА.Отметим, что линейные напряженияприемника равны линейным напряжениямгенератора.

ТочкаNна векторной диаграмме, соответствующаянейтральной точке генератора, находитсяв центре треугольника линейных напряжений.В данном случае нейтраль генератора Nсовпадает с нетралью приемника n.В общем случае точку n,соответствующую нейтральной точкенагрузки, находят методом засечек.Векторы токов откладывают по отношениюк соответствующим векторам фазныхнапряжений с учетом сдвига фаз междуними.

Ниже приведенывекторные диаграммы для различныхрежимов работы.

Режим 1. Равномернаянагрузка без нейтрального провода(рис. 8).

Режим 2. Обрывфазы А( рис. 9):

При обрыве фазы Аи одинаковой нагрузке двух других фаз,нейтральная точка приемника nпереместится на середину линейногонапряжения ŮBC.СопротивленияZbиZc окажутся соединенными последовательнои включенными на линейное напряжениеBC.Падение напряжения между точками Аиnувеличится, а фазныенапряженияbиcстанут равными половине линейногоBC.

Рис. 9

Режим 3. Короткое замыкание фазы А(рис. 9).

При замыкании фазыА и одинаковой нагрузке двух других фаз(то есть при соединении начала нагрузкифазы А с нулевой точкой нагрузки) точкаnперемещается в точку А.Фазное напряжение Ůа становитсяравным нулю, ток İaувеличивается, а фазные напряженияbиcстановятся равными линейным.

Рис. 9

Режим 4. Неравномернаянагрузка без нейтрального провода(рис. 10).

Сопротивления, Zа≠Zb≠Zc,фазные напряжения приемникаа≠b≠c,между точкамиNиnпоявляется напряжение смещения нейтрали.

4.1 Вначале строимтреугольник линейных напряжений.

4.2. Методом засечек(циркулем или линейкой) из каждой вершиныоткладываем соответствующие векторафазных напряжений приемника. Точкапересечения дуг даст точку нейтрали приемника n. Точкунейтрали генератораNоставляем на прежнем месте.

4.3 Соединяем точкуnиN. Это вектор напряжения смещения нейтралиUnN(в масштабе).

4.4 Строим векторафазных токов нагрузки. В случае, еслинагрузкой являются лампочки, которыеможно представить как активныесопротивления, то сдвига фаз междуфазным напряжением и фазным токомнагрузки не будет. Поэтому вектора токовоткладываем ( в масштабе) вдольсоответствующих векторов фазныхнапряжений.

***) В общемслучае надо определить сдвиги фаз междутоком и соответствующим фазнымнапряжением по закону Ома в комплекснойформе и строить вектор тока с помощьютранспортира.

Рис. 10

Режим 5.Неравномерная нагрузка с нейтральнымпроводом (рис.11).

При наличиинейтрального провода фазные напряженияприемника становятся равными фазнымнапряжениям источника A=а ;В=b;C=c:

Рис. 11

Источник: https://StudFiles.net/preview/6179810/page:7/

Отличия линейного и фазного напряжения

Трехфазная цепь электрического питания зданий и промышленных объектов популярна в РФ, так как имеет преимущества — экономичность (по использованию материалов) и способность передачи большего количества электроэнергии по сравнению с однофазной цепью электроснабжения.

Трехфазное подключение дает возможность включения в работу генераторов и электродвигателей повышенной мощности, а также возможность работы с разными параметрами напряжения, это зависит от вида включения нагрузки в электрическую цепь. Для работы в трехфазной сети надо понимать соотношение ее элементов.

Элементы трехфазной сети

Основные элементы трехфазной сети — это генератор, линия передачи электрической энергии, нагрузка (потребитель). Для рассмотрения вопроса, что такое линейное и фазное напряжение в цепи, дадим определение, что такое фаза.

Фаза — это электрическая цепь в системе многофазных электрических цепей. Началом фазы является зажим или конец проводника электричества, по которому электроток поступает в него. Экспертами всегда отличались по количеству фаз электрические цепи: однофазная, двухфазная, трехфазная и многофазная.

Виды электрических цепей, их классификация:

Виды электрических цепей, их классификация

Наиболее часто применяется трехфазное включение объектов, которое имеет существенное преимущество, как перед многофазными цепями, так и перед однофазной цепью. Различия в следующем:

  • меньшие затраты на транспортирование электрической энергии;
  • способность создания ЭДС для работы асинхронных двигателей — это работа лифтов в многоэтажных домах, оборудования в офисе и на производстве;
  • этот вид подключения дает возможность одновременно пользоваться и линейным, и фазным напряжением.

Что такое фазное и линейное напряжение?

Фазные и линейные напряжения в трехфазных цепях важны для манипуляций в щитах электрического питания, а также для работы оборудования, питающегося от 380 вольт, а именно:

  1. Что такое фазное напряжение? Это напряжение, которое определяется между началом фазы и ее концом, на практике оно определяется между нулевым проводом и фазой.
  2. Линейное напряжение — это когда измеряется величина между двумя фазами, между выводами разных фаз.

На практике напряжение фазное отлично от линейного на 60%, иными словами, параметры линейного напряжения в 1,73 раза больше фазного напряжения. Трехфазные цепи могут иметь линейного напряжения — 380 вольт, что дает возможность получения фазного напряжения в 220 В.

Распределение фазного и линейного напряжения в домах:

Распределение фазного и линейного напряжения в домах

В чем отличие?

Для общества понятие «межфазное напряжение» встречается в многоквартирных, высотных домах, когда первые этажи предусматриваются под офисные помещения, а также в торговых центрах, когда объекты строения подключаются несколькими силовыми кабелями трехфазной сети, которые обеспечивают напряжение 380 Вольт. Такой вид подключения дома обеспечивает работу асинхронных двигателей подъемников, работу эскалатора, промышленного холодильного оборудования.

На практике делать разводку трехфазной цепи достаточно просто, учитывая, что в квартиру идет фаза и ноль, а на офисное помещение — все три фазы + нейтральный провод.

Схема подключения квартиры от трехфазной цепи:

Схема подключения квартиры от трехфазной цепи

Сложности линейной схемы подключения заключаются в трудности определения в процессе монтажа проводника, что может привести к аварии оборудования. Отличается схема в основном между фазными и линейными подключениями, соединениями обмоток нагрузки и источника электропитания.

Схемы подключения

Есть две схемы подключения источников напряжения (генераторов) в сеть:

  • «треугольником»;
  • «звездой».

Когда выполняется подключение «звездой», начало обмоток генератора соединены в одной точке. Оно не дает возможности увеличения мощности. А подключение по схеме «треугольник» — это когда обмотки соединяются последовательно, а именно, начало обмотки одной фазы соединяется с концом обмотки другой. Это дает способность в три раза увеличить напряжение.

Схемы подключения «звезда», «треугольник»:

Схемы подключения «звезда», «треугольник»

Для лучшего понимания схем подключения специалисты дают определение, что такое фазные и линейные токи:

  • линейный ток — это ток, который протекает в подводнике соединения источника электрической энергии и приемника (нагрузки);

Токи линейные и фазные:

Токи линейные и фазные

  • фазный ток — это ток, протекающий в каждой обмотке источника электрической энергии или в обмотках нагрузки.

Линейные и фазные токи имеют значение, когда есть несимметричная нагрузка на источник (генератор), это часто встречается в процессе подключения объектов к электроснабжению. Все параметры, относящиеся к линии, — это линейные напряжения и токи, а относящиеся к фазе, — параметры фазных величин.

Из соединения «звезда» видно, что линейные токи имеют такие же параметры, как и фазные. Когда система симметрична, необходимость в нейтральном проводе отпадает, на практике он поддерживает симметрию источника, когда нагрузка несимметрична.

Из-за несимметричности подключаемой нагрузки (а на практике это происходит с включением в цепь осветительных устройств) надо обеспечить независимую работу трем фазам цепи, это можно сделать и в трехпроводной линии, когда фазы приемника соединяются в треугольник.

Специалисты обращают внимание на тот факт, что когда понижается линейное напряжение, изменяются параметры фазного напряжения. Зная значение междуфазное напряжение, можно легко определить величину фазного напряжения.

Как сделать расчет линейного напряжения?

Специалисты для вычисления параметров линейного напряжения используют формулу Кирхгофа:

Специалисты для вычисления параметров линейного напряжения используют формулу Кирхгофа

и закон Ома:

Закон Ома

Когда выполняется разветвленная система снабжения объекта электроэнергией, иногда есть необходимость вычислить напряжение между двумя проводами «ноль» и «фаза»: IF=IL, что говорит о равности параметров фазных и линейных. Соотношение между фазными проводами и линейными можно найти, используя формулу:

Соотношение между напряжениями

Находящий элемент соотношений напряжений и оценки системы электроснабжения специалистами выполняется по линейным параметрам, когда известно их значение. В системах электроснабжения из четырех проводов выполняется маркировка 380/220 вольт.

Вывод

Используя возможности трехфазной цепи (четырехпроводниковая цепь), можно по-разному выполнять подключения, что дает возможность ее широкого применения. Специалисты считают трехфазное напряжение для подключения универсальным вариантом, так как оно дает возможность подключать нагрузку большой мощности, жилые помещения, офисные здания.

В многоквартирных домах основными потребителями являются бытовые приборы, рассчитанные на сеть 220 В, по этой причине важно сделать равномерное распределение нагрузки между фазами цепи, это достигается включением квартир в сеть по шахматному принципу. Отличается распределение нагрузки частных домов, в них она выполняется по величинам нагрузки на каждую фазу всего домашнего оборудования, токами в проводниках, проходящими в период максимального включения приборов.

Источник: https://domelectrik.ru/baza/teoriya/linejnoe-i-faznoe-napryazhenie

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
Добавить комментарий