Однофазная сеть: Какая электросеть лучше для дома или квартиры: однофазная или трехфазная?

Трехфазные и однофазные сети

Трехфазная сеть — это способ передачи электрического тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по одному возвращается назад. Те провода, по которым ток идет, называются фазными, а по которому возвращается — нулевым.

Трехфазная цепь состоит из трех фазных проводов и одного нулевого. Такое возможно потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120°.  Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно с экономической точки — не нужны еще два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток распределяется на три фазы, и каждой из них дается по нулевому проводу. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя в частном секторе нередко трехфазная сеть заводится прямо в дом.

Любая однофазная электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному проводу ток поступает к потребителю, а по другому возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти не будет.

Вот и все описание однофазной цепи.

Земля, или, правильнее сказать, заземление — третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предохранителем. Это можно объяснить на примере. В случае когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток электричества в буквальном смысле слова уходит в землю.

От трансформаторной понижающей подстанции до ВРУ (Вводно-распределительное устройство, где происходит прием, учет и распределение электрической энергии

) приходит трехфазная сеть пятижильным проводом, а в наши квартиры приходит уже трехжильный. На вопрос, куда деваются еще 2, ответ простой: питают другие квартиры. Это не значит, что квартир только 3, их может быть сколько угодно, лишь бы кабель выдержал. Просто внутри ВРУ выполняется схема разъединения трехфазной цепи на однофазные.

К каждой фазе, отходящей в квартиру, добавляются ноль и заземление, так и получается трехжильный кабель. В идеале в трехфазной сети только один ноль. Больше и не надо, поскольку ток сдвинут по фазе относительно друг друга на одну треть. Ноль — это нейтральный проводник, в котором напряжения нет. Относительно земли у него нет потенциала в отличие от фа-

зного провода, в котором напряжение (фазное напряжение между фазой и нулем) равно 220 В. Между фазами (так называемое линейное напряжение между любыми из трех фаз) напряжение 380 В. Фазные провода в трехфазной сети обычно маркируются так: фаза А — желтый, фаза B — зеленый, фаза C — красный.

В трехфазной сети, к которой ничего не подключено, в нейтральном проводнике нет напряжения. Самое интересное начинает происходить, когда сеть подключается к однофазной цепи. Одна фаза входит в квартиру, где стоят 2 лампочки и холодильник, а вторая где 5 кондиционеров, 2 компьютера, душевая кабина, индукционная плита и т.

д. Понятно, что нагрузка на 2 эти фазы неодинакова, происходит перекос фаз и ни о каком нейтральном проводнике речи уже не идет. На нем тоже появляется напряжение, и чем неравномернее нагрузка, тем оно больше. Фазы уже не компенсируют друг друга, чтобы в сумме получился ноль.

На данный момент ситуация усугубляется еще тем, что большинство домашних электроприборов являются импульсными. По этой причине возникают дополнительные импульсные токи, которые не компенсируются в средней точке. Эти импульсные приборы вместе с разной нагрузкой на фазы создают такие условия, что в нейтральном проводнике может оказаться ток равный или превышающий ток одной из фаз. Однако нейтраль такого же сечения, что и фазный провод, а нагрузка больше.

Вот почему в последнее время все чаще возникает явление, называемое «отгоранием» или обрывом нулевого проводника — нейтральный проводник просто не справляется с нагрузкой, перегревается и отгорает.

Для защиты от такой неприятности надо либо увеличивать сечение нейтрального провода (а это дорого), либо распределять нагрузку между 3 фазами равномерно (что в условиях многоквартирного дома невозможно).

Поэтому оптимальным решением я считаю использование реле контроля напряжения, которое отключит питание квартиры в случае выхода напряжения за допустимые пределы. Тем самым оно защитит ваши электроприборы.

Реле контроля напряжения

Если у вас в доме есть трехфазное оборудование, то ответ очевиден. Также к плюсам трехфазной сети можно отнести то, что на ввод можно использовать кабель меньшего сечения, чем при однофазной, так как в трехфазной сети мощность распределяется по трем фазам, благодаря чему на каждую фазу приходится меньшая нагрузка.

К минусам трехфазного ввода можно отнести более высокие расходы на покупку трехфазных автоматов, УЗО, счетчика, габариты распределительного щита будут больше чем однофазного, а также при трехфазной сети необходимо грамотно распределить нагрузку по фазам во избежании перекоса фаз — несимметрии токов и напряжений.

Что касается мощности, то здесь в основном все зависит от максимально разрешенной мощности, указанной в технических условиях на подключение. Если у вас на даче небольшой летний домик или бытовка и разрешенная мощность предположим 5квт, то вполне достаточно будет однофазного ввода, а вот при наличии большого загородного дома со множеством потребителей, или своей мастерской с трехфазными потребителями, то здесь конечно уже не обойтись без трехфазной сети.

Особенности эксплуатации оборудования в трехфазных сетях

02.08.2021

Когда заходит речь об электрических сетях, большинство из нас, конечно, имеет в виду однофазные сети. Действительно, в многоквартирных домах используется однофазная цепь с напряжением 220В переменного тока. Да, и, практически все бытовые приборы рассчитаны на применение именно этого напряжения. Однако, использование однофазного тока целесообразно лишь для помещений, площадь которых не превышает 100м².  Для обеспечения электроэнергией частных домов и производственных помещений оптимальным решением будет использование трехфазных сетей. Такая схема позволит равномерно перераспределять нагрузку по всем потребителям и избегать скачков напряжения.

Не будем вдаваться в тонкости отличий однофазной сети от трехфазной. На данном этапе достаточно будет визуальных различий.
Однофазная сеть состоит из двух («фаза» и «ноль»), или трех («фаза», «ноль» и «земля») проводов:

Трехфазная же сеть имеет три фазных провода и один нулевой:

В данной структуре фазное напряжение составляет 220В (напряжение между любым фазным проводом и нулевым), а линейное  –  380В (напряжение между двумя фазными проводами):

Причем ЭДС на фазных проводах совпадают по частоте и амплитуде, но имеют фазовый сдвиг на величину 1/3 периода, или 120°.

График трехфазного тока:

Использование трехфазной сети имеет довольно значительный ряд преимуществ, по отношению к однофазной сети, например:

• экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния;
• меньшая материалоемкость силовых кабелей;
• уравновешенность системы;
• возможность получения в одной установке двух напряжений – фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении «звездой», или «треугольником»;
• возможность резкого уменьшения стробоскопического эффекта (мерцания) светильников на люминесцентных лампах, путем размещения в светильнике трех групп ламп, питающихся от разных фаз.

Но, как известно, чем больше компонентов имеет система, тем более она становится уязвимой. Не является исключением и трехфазная сеть. Едва ли не единственными причинами выхода из строя электрооборудования, а также возникновение несчастных случаев в однофазных сетях являются, как правило, превышение значения максимального тока и снижение величины сопротивления изоляции проводов. Для трехфазных же сетей к этим параметрам добавляются обрыв нулевого провода, «перекос» фаз, отсутствие напряжения в одной, или двух фазах, асимметрия напряжений в фазах. В большинстве случаев, это приведет к «обгоранию», или даже обрыву нулевого провода. При этом фазное напряжение может подскочить с 220 до 380В, что может вывести из строя электрооборудование. Нарушение чередования фаз способно привести к дополнительному износу электрооборудования, повышенному потреблению электроэнергии и даже к возникновению короткого замыкания, в случае параллельного включения в работу нескольких устройств. А в случае нарушения правильной фазировки электродвигателя, не исключено изменение направления движения элементов, механически связанных с ротором.

Кроме того, возможно присутствие потенциала на самом нулевом проводе, что может привести к поражению электрическим током человека, или животных.

Таким образом, основой безопасности эксплуатации трехфазных сетей необходимо считать:

• правильный проект энергоснабжения с учетом возможных нагрузок;
• изменение в существующей цепи схемы потребления энергии (для случаев, когда каждая фаза ранее не рассчитывалась на перегрузку;
• изменение мощности потребителей в критических ситуациях.

В таких условиях особое значение имеет установка специального оборудования, которое отключает сеть при обнаружении несоответствий требований, предъявляемых к безопасной эксплуатации трехфазных сетей  –  т.н. «Реле контроля фаз». Одним из таких приборов является реле контроля фаз CKF- BR производства компании «Евроавтоматика».

Прибор предназначен для отключения электродвигателей и электроустановок, подключенных к трехфазной сети в случаях:

• отсутствия хотя бы одной из фаз;
• асимметрии напряжения;
• обрыва нулевого провода;
• нарушения чередования фаз.

Кроме того, прибор имеет функцию регулировки асимметрии напряжения в пределах от 40 до 80В, что позволяет отключать электроустановки, не дожидаясь, пока «перекос» напряжений не достигнет критических значений. При превышении заданных величин асимметрии, прибор отключит электроустановку (электросеть) с задержкой от 0.5 до 15 сек. (выбирается пользователем). Во всех остальных случаях отключение происходит через 0.1 сек. Включение происходит автоматически после восстановления нормальных характеристик сетевого напряжения питания.

Подобные реле других производителей имеют сходные характеристики, и могут отличаться набором функций, способом монтажа и величинами регулировок. Так, например, аналогичный прибор того же производителя CKF-BT имеет дополнительную функцию отключения при падении напряжения ниже 160В и превышении 260В. А прибор производства ABB 1SVR730885R3300 имеет максимальное время задержки на выключение 30 сек. и диапазон отключения при падении напряжения ниже 180В и превышении напряжения 280В.

В целом, можно сказать, что безопасная эксплуатация трехфазных сетей достигается все-таки правильным проектированием и расчетом схемы потребления энергии. Использование же реле контроля фаз служит единственной цели  –  обеспечению безопасности в случае выхода параметров сети из допустимых норм.

Однофазный блок питания

Доля

Доля

Доля

Доля

Источник питания переменного тока

имеет две категории: однофазный источник питания и трехфазный источник питания. Для большинства промышленных и коммерческих предприятий используется трехфазное питание, поскольку нагрузки здесь очень высоки, в то время как жилые дома обычно питаются от однофазного питания, поскольку общие нагрузки, требуемые домохозяйствами, меньше. Ниже мы концептуально подробно обсудим однофазную систему электроснабжения.

Что такое «фаза» в электричестве?

Фаза означает распределение нагрузки. В однофазном питании одиночный переменный ток подается по одному проводу, тогда как в трехфазной системе используются 3 провода, передающие переменный ток с определенным временным смещением между волнами напряжения.

Однофазное питание – что это?

Однофазная система питания переменного тока   пики напряжения при 90⁰ и 270⁰ , с полным циклом при 360⁰  . При этих пиках и провалах напряжения мощность не подается с постоянной скоростью. В однофазной системе есть один нейтральный провод и один силовой провод, между которыми течет ток. Циклические изменения величины и направления обычно изменяют ток и напряжение примерно 60 раз в секунду , в зависимости от конкретных потребностей системы.

Преимущества и использование однофазного источника питания переменного тока

Однофазные блоки питания имеют широкий спектр применения. Нагрузки с ограниченной мощностью требуют до 1000 Вт обеспечивают наиболее эффективное использование однофазного источника питания переменного тока. Общие преимущества выбора однофазной системы включают:

• Широкий спектр применений
• Наиболее эффективный источник питания переменного тока мощностью до 1000 Вт
• Меньшие затраты на проектирование
• Менее сложные конструкции

Однофазное питание

Применения однофазного питания включают следующее.

• Этот блок питания подходит как для дома, так и для бизнеса.
• Используется для обеспечения достаточного количества электроэнергии в домах, а также в непромышленных предприятиях.
• Этого источника питания достаточно для работы двигателей мощностью примерно до 5 лошадиных сил (л.с.) .

Примечание :  Переход с однофазного на трехфазный не приведет к увеличению платы за электроэнергию в счете за электроэнергию. Таким образом, количество единиц потребляемой электроэнергии останется прежним (поскольку они зависят от мощности приборов, а не от подключения к электричеству).

Однофазное или трехфазное электроснабжение дома? Как выбрать?

Лучше всего проконсультироваться с инженером-проектировщиком источников питания, который может дать соответствующие рекомендации по наиболее эффективному и экономичному варианту для конкретного проекта. Как правило, для подключения к жилому дому не требуется трехфазное подключение, так как большинство приборов, находящихся в домашнем хозяйстве, не являются большими нагрузками и не нуждаются в таком подключении. Но, если в доме есть тяжелая техника, то лучше пойти на трехфазное подключение. Трехфазное подключение осуществляется за дополнительную плату, поэтому, безусловно, необходимо оценить, действительно ли это необходимо.

Разница между однофазным и трехфазным оборудованием со сравнительной таблицей

Система электроснабжения в основном подразделяется на два типа: однофазная и трехфазная. Одна фаза используется там, где требуется меньше энергии и для работы с небольшими нагрузками. Три фазы используются в крупных отраслях промышленности, фабриках и на производственных предприятиях, где требуется большое количество энергии.

Одно из основных различий между однофазным и трехфазным питанием заключается в том, что однофазное питание состоит из одного проводника и одного нейтрального провода, тогда как трехфазное питание использует три проводника и один нейтральный провод для замыкания цепи. Некоторые другие различия между ними объясняются ниже в сравнительной таблице.

Сравнительная таблица: однофазная V/S трехфазная

• Сравнительная таблица
• Определение
• Ключевые отличия

База для сравнения	Однофазный	Трехфазный
Определение	Электропитание через один проводник.	Электропитание через три проводника.
Форма волны
Номер провода.	Для замыкания цепи требуется два провода.	Для замыкания цепи требуется четыре провода.
Напряжение	Переноска 230 В	Переноска 415 В
Название фазы	Разделенная фаза	Без другого названия
Возможность передачи энергии	Минимум	Максимум
Сеть	Простой	Сложный
Сбой питания	Происходит	Не происходит
Потеря	Максимум	Минимум
Подключение источника питания
Эффективность	Меньше	Высокая
Экономичный	Меньше	Больше
Применение	Для бытовой техники.	В крупных производствах и для работы с тяжелыми грузами.

Определение однофазного соединения

Однофазное соединение требует двух проводов для замыкания цепи, т. е. проводника и нейтрали. По проводнику течет ток, а нейтраль является обратным путем тока. Одна фаза обеспечивает напряжение до 230 вольт. Он в основном используется для работы небольших бытовых приборов, таких как вентилятор, охладитель, мясорубка, нагреватель и т. д.

Определение трехфазного тока

Трехфазная система состоит из четырех проводов, трех проводников и одной нейтрали. Проводники не совпадают по фазе и находятся на расстоянии 120º друг от друга. Трехфазная система также используется как однофазная. Для малой нагрузки одна фаза и нейтраль могут быть взяты из трехфазного источника питания.

Трехфазное питание непрерывно и никогда полностью не падает до нуля. В трехфазной системе мощность может подаваться либо по схеме звезды, либо по схеме треугольника. Соединение по схеме «звезда» используется для передачи на большие расстояния, поскольку оно имеет нейтраль для тока короткого замыкания.

Соединение треугольником состоит из трех фазных проводов и без нейтрали.

Основные различия между однофазным и трехфазным питанием

1. В однофазном питании питание проходит по одному проводнику, тогда как в трехфазном питании питание осуществляется по трем проводникам.
2. Для однофазного источника питания требуется два провода (один фазный и один нейтральный) для замыкания цепи. Трехфазный требует трех фазных проводов и одного нейтрального провода для замыкания цепи.
3. Однофазное питание обеспечивает напряжение до 230 В, тогда как трехфазное питание обеспечивает напряжение до 415 В.
4. Максимальная мощность передается по трем фазам по сравнению с однофазным питанием.
5. Однофазная сеть имеет два провода, что делает ее простой, тогда как трехфазная сеть усложняется, поскольку состоит из четырех проводов.
6. Однофазная система имеет только один фазный провод, и если неисправность возникает в сети, то блок питания полностью выходит из строя. Но в трехфазной системе сеть имеет три фазы, и если неисправность произойдет на любой из фаз, две другие будут непрерывно подавать питание.