Трёхфазный ток, преимущества трёхфазного тока при использовании
Преимущества трёхфазного тока очевидны только специалистам электрикам. Что такое трехфазный ток для обывателя представляется весьма смутно. Давайте развеем неопределенность.
Трехфазный переменный ток
Большинство людей, за исключением специалистов – электриков, имеют весьма смутное представление, что такое так называемый «трёхфазный» переменный ток, да и в понятиях, что такое сила тока, напряжение и электрический потенциал, а также мощность, – часто путаются.
Попытаемся простым языком дать начальные понятия об этом. Для этого обратимся к аналогиям. Начнём с простейшей – протекания постоянного тока в проводниках. Его можно сравнить с водным потоком в природе. Вода, как известно, всегда течёт от более высокой точки поверхности к более низкой. Всегда выбирает самый экономичный (наикратчайший) путь. Аналогия с протеканием тока – полнейшая. Причём количество воды протекающей в единицу времени через какое-то сечение потока будет аналогично силе тока в электрической цепи. Высота любой точки русла реки относительно нулевой точки – уровня моря – будет соответствовать электрическому потенциалу любой точки цепи. А разница в высоте любых двух точек реки будет соответствовать напряжению между двумя точками цепи.
Используя эту аналогию можно легко представить в уме законы протекания постоянного электрического тока в цепи. Чем выше напряжение – перепад высот, тем больше скорость потока, и, следовательно, количество воды протекающей по реке в единицу времени.
Водный поток, точно так же как электрический ток при своём движении испытывает сопротивление русла – по каменистому руслу вода будет протекать бурно, меняя направление, немного нагреваясь от этого (бурные потоки даже в сильные морозы не замерзают вследствие нагрева от сопротивления русла). В гладком канале или трубе вода потечёт быстро и в итоге в единицу времени канал пропустит гораздо больше воды, чем извилистое и каменистое русло. Сопротивление потоку воды полностью аналогично электрическому сопротивлению в цепи.
Теперь представим закрытую бутылку, в которой налито немного воды. Если мы начнём эту бутылку вращать вокруг поперечной оси, то вода в ней будет перетекать попеременно от горлышка к донышку и наоборот. Это представление – аналогия переменному току. Казалось бы, одна и та же вода перетекает туда-сюда и что? Тем не менее, этот переменный поток воды способен совершать работу.
Откуда вообще появилось понятие переменный ток? к содержанию
В дальнейшем оказалось, что законы протекания переменного тока в цепи отличаются от протекания постоянного тока. Например, для протекания постоянного тока сопротивление катушки равно просто омическому сопротивлению проводов. А для переменного тока – сопротивление катушки из проводов значительно увеличивается из-за появления, так называемого индуктивного сопротивления. Постоянный ток через заряженный конденсатор не проходит, для него конденсатор – разрыв цепи. А переменный ток способен свободно протекать через конденсатор с некоторым сопротивлением. Далее выяснилось, что переменный ток может быть преобразован с помощью трансформаторов в переменный ток с другими напряжением или силой тока. Постоянный ток такой трансформации не поддаётся и, если мы включим любой трансформатор в сеть постоянного тока (что делать категорически нельзя), то он неизбежно сгорит, так как постоянному току будет сопротивляться только омическое сопротивление провода, которое делается как можно меньше, и через первичную обмотку потечёт большой ток в режиме короткого замыкания.
Заметим также, что электродвигатели могут быть созданы для работы и от постоянного тока, и от переменного тока. Но разница между ними такая – электродвигатели постоянного тока сложнее в изготовлении, но зато позволяют плавно изменять скорость вращения обычным регулирующим силу тока реостатом. А электродвигатели переменного тока гораздо проще и дешевле в изготовлении, но вращаются только с одной, обусловленной конструкцией скоростью. Поэтому в практике широко применяются и те, и другие. В зависимости от назначения. Для целей управления и регулирования применяются двигатели постоянного тока, а в качестве силовых установок – двигатели переменного тока.
Далее конструкторская мысль изобретателя генератора двигалась примерно в таком направлении – если удобнее всего для генерации тока использовать вращение магнита рядом с катушкой, то почему бы вместо одной катушки генератора не расположить вокруг вращающегося магнита несколько катушек (места-то вокруг вон сколько)?
Получится сразу же, как бы несколько генераторов, работающих от одного вращающегося магнита. Причём переменный ток в катушках будет отличаться по фазе – максимум тока в последующих катушках будет несколько запаздывать относительно предыдущих. То есть синусоиды тока, если их графически изобразить, будут, как бы между собой, сдвинуты. Это важное свойство – сдвиг фаз, о котором мы расскажем ниже.
Примерно так рассуждая, американский изобретатель Никола Тесла и изобрёл сначала переменный ток, а затем и трёхфазную систему генерации тока с шестью проводами. Он расположил три катушки вокруг магнита на равном расстоянии под углами 120 градусов, если за центр углов принять ось вращения магнита.
(Число катушек (фаз) вообще-то может быть любым, но для получения всех тех преимуществ, что даёт многофазная система генерации тока, минимально достаточно трёх).
Далее русский учёный электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский развил изобретение Н. Тесла, впервые предложив трёх – и четырёхпроводную систему передачи трёхфазного переменного тока. Он предложил соединить один конец всех трёх обмоток генератора в одну точку и передавать электроэнергию всего по четырём проводам. (Экономия на дорогих цветных металлах существенная). Оказалось, что при симметричной нагрузке каждой фазы (равным сопротивлением) ток в этом общем проводе равняется нулю. Потому что при суммировании (алгебраическом, с учётом знаков) сдвинутых по фазе на 120 градусов токов они взаимно уничтожаются. Этот общий провод так и назвали – нулевой. Поскольку ток в нём возникает только при неравномерности нагрузок фаз и численно он небольшой, гораздо меньше фазных токов, то представилась возможность использовать в качестве «нулевого» провод меньшего сечения, чем для фазных проводов.
По этой же самой причине (сдвиг фаз на 120 градусов) трехфазные трансформаторы получились значительно менее материалоёмкими, так как в магнитопроводе трансформатора происходит взаимопоглощение магнитных потоков и его можно делать с меньшим сечением.
Сегодня трёхфазная система электроснабжения осуществляется четырьмя проводами, три из них называются фазными и обозначаются латинскими буквами: на генераторе – А, В и С, у потребителя – L1, L2 и L3. Нулевой провод так и обозначается – 0.
Напряжение между нулевым проводом и любым из фазных проводов называется – фазным и составляет в сетях потребителей – 220 вольт.
Между фазными проводами тоже существует напряжение, причём значительно выше, чем фазное напряжение. Это напряжение называется линейным и составляет в цепях потребителей 380 вольт. Почему же оно больше фазного? Да всё это из-за сдвига фаз на 120 градусов. Поэтому, если на одном проводе, к примеру, в данный момент времени потенциал равен плюс 200 вольт, то на другом фазном проводе в этот же момент времени потенциал будет минус 180 вольт. Напряжение – это разность потенциалов, то есть оно будет + 200 – (-180)=+380 В.
Возникает вопрос, если по нулевому проводу ток не протекает, то нельзя ли его вообще убрать. Можно. И мы получим трёхпроводную систему электроснабжения. С соединением потребителей так называемым «треугольником» – между фазными проводами. Однако нужно заметить, что при неравномерной нагрузке в сторонах «треугольника» на генератор будут действовать разрушающие его нагрузки, поэтому данную систему можно применять при огромном количестве потребителей, когда неравномерности нагрузок нивелируются. Передача электроэнергии от больших электростанций при высоких фазных и линейных напряжениях (сотни тысяч вольт) так и осуществляются. Почему же применяется такое высокое напряжение. Ответ простой – чтобы уменьшить потери в проводах на нагрев. Так как нагрев проводов (потери энергии) пропорционален квадрату протекающего тока, то желательно чтобы протекающий ток был минимален. Ну а для передачи необходимой мощности при минимальном токе нужно повышать напряжение. Линии электропередач (ЛЭП) так и обозначаются, к примеру, ЛЭП – 500 – это линия электропередачи под напряжением 500 киловольт.
Кстати потери в проводах ЛЭП можно ещё более снизить, применяя передачу постоянного тока высокого напряжения (перестаёт действовать емкостная составляющая потерь, действующая между проводами), проводились даже такие эксперименты, но широкого распространения пока такая система не получила, видимо вследствие большей экономии в проводах при трёхфазной системе генерации.
Выводы: преимущества трёхфазной системы к содержанию
В заключение статьи подведём итоги, – какие же преимущества даёт трёхфазная система генерации и электроснабжения?
- Экономия на количестве проводов, необходимых для передачи электроэнергии. Учитывая немалые расстояния (сотни и тысячи километров) и то, что для проводов используют цветные металлы с малым удельным электрическим сопротивлением, экономия получается весьма существенной.
- Трёхфазные трансформаторы, при равной мощности с однофазными, имеют значительно меньшие размеры магнитопровода. Что позволяет получить существенную экономию.
- Очень важно, что трёхфазная система передачи электроэнергии создаёт при подключении потребителя к трём фазам как бы вращающееся электромагнитное поле. Опять-таки, вследствие сдвига фаз. Это свойство позволило создать чрезвычайно простые и надёжные трёхфазные электродвигатели, у которых нет коллектора, а ротор, по сути, представляет собой простую «болванку» в подшипниках, к которой не нужно подсоединять никакие провода. (На самом деле конструкция короткозамкнутого ротора имеет свои особенности и вовсе не болванка) Это так называемые трёхфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Очень широко распространённые сегодня в качестве силовых установок. Замечательное свойство таких двигателей – это возможность менять направление вращения ротора на обратное простым переключением двух любых фазных проводов.
- Возможность получения в трёхфазных сетях двух рабочих напряжений. Другими словами менять мощность электродвигателя или нагревательной установки путём простого переключения питающих проводов.
- Возможность значительного уменьшения мерцаний и стробоскопического эффекта светильников на люминисцентных лампах путём размещения в светильнике трёх ламп, питающихся от разных фаз.
Благодаря этим преимуществам трёхфазные системы электроснабжения получили широчайшее распространение в мире.
Трехфазные и однофазные сети.Отличия и преимущества.Недостатки
В электрооборудовании жилых многоквартирных домов, а также в частном секторе применяются трехфазные и однофазные сети. Изначально электрическая сеть выходит от электростанции с тремя фазами, и чаще всего к жилым домам подключена сеть питания именно трехфазная. Далее она имеет разветвления на отдельные фазы. Такой метод применяется для создания наиболее эффективной передачи электрического тока от электростанции к месту назначения, а также для уменьшения потерь при транспортировке.
Трехфазные и однофазные сети
Чтобы определить количество фаз у себя в квартире, достаточно открыть распределительный щит, расположенный на лестничной площадке, либо прямо в квартире, и посмотреть, какое количество проводов поступает в квартиру. Если сеть однофазная, то проводов будет 2 – фаза и ноль. Возможен еще третий провод – заземление.
Если электрическая сеть трехфазная, то проводов будет 4 или 5. Три из них – это фазы, четвертый – ноль, и пятый – заземление. Также число фаз определяется и по количеству автоматических выключателей.
Трехфазные сети в квартирах применяются редко, в случаях подключения старых электроплит с тремя фазами, либо мощных нагрузок в виде циркулярной пилы или отопительных устройств. Число фаз также можно определить по величине входного напряжения. В 1-фазной сети напряжение 220 вольт, в 3-фазной сети между фазой и нолем тоже 220 вольт, между 2-мя фазами – 380 вольт.
ОтличияЕсли не брать во внимание отличие в числе проводов сетей и схему подключения, то можно определить некоторые другие особенности, которые имеют трехфазные и однофазные сети.
- В случае трехфазной сети питания возможен перекос фаз из-за неравномерного разделения по фазам нагрузки. На одной фазе может быть подключен мощный обогреватель или печь, а на другой телевизор и стиральная машина. Тогда и возникает этот отрицательный эффект, сопровождающийся несимметрией напряжений и токов по фазам, что влечет неисправности бытовых устройств. Для предотвращения таких факторов необходимо заранее распределять нагрузку по фазам перед прокладкой проводов электрической сети.
- Для 3-фазной сети требуется больше кабелей, проводников и выключателей, а значит, денежные средства слишком не сэкономить.
- Возможности однофазной бытовой сети по мощности значительно меньше трехфазной. Если планируется применение нескольких мощных потребителей и бытовых устройств, электроинструмента, то предпочтительно подводить к дому или квартире трехфазную сеть питания.
- Основным достоинством 3-фазной сети является малое падение напряжения по сравнению с 1-фазной сетью, при условии одинаковой мощности. Это можно объяснить тем, что в 3-фазной сети ток в проводнике фазы меньше в три раза, чем в 1-фазной сети, а на проводе ноля тока вообще нет.
Основным достоинством является экономичность ее использования. В таких сетях используются трехпроводные кабели, по сравнению с тем, что в 3-фазных сетях – пятипроводные. Чтобы осуществить защиту оборудования в 1-фазных сетях, нужно иметь однополюсные защитные автоматы, в то время как в 3-фазных сетях без трехполюсных автоматов не обойтись.
В связи с этим габариты приборов защиты также будут значительно отличаться. Даже на одном электрическом автомате уже есть экономия в два модуля. А по габаритам это составляет около 36 мм, что значительно повлияет при размещении автоматов в щите на DIN рейке. А при установке дифференциального автомата экономия места составит более 100 мм.
Трехфазные и однофазные сети для частного домаРасход электроэнергии населением постоянно повышается. В середине прошлого столетия в частных домах было сравнительно немного бытовых устройств. Сегодня в этом плане совсем другая картина. Бытовые потребители энергии в частных домах плодятся не по дням, а по часам. Поэтому в собственных частных владениях уже не стоит вопрос, какие сети питания выбрать для подключения. Чаще всего в частных постройках выполняют сети питания с тремя фазами, а от однофазной сети отказываются.
Но стоит ли трехфазная сеть такого превосходства в установке? Многие считают, что, подключив три фазы, будет возможность пользоваться большим количеством устройств. Но не всегда это получается. Наибольшая допустимая мощность определена в техусловиях на подключение. Обычно, этот параметр составляет 15 кВт на все частное домовладение. В случае однофазной сети этот параметр примерно такой же. Поэтому видно, что по мощности особой выгоды нет.
Но, необходимо помнить, что если трехфазные и однофазные сети имеют равную мощность, то для 3-фазной сети можно применить кабель меньшего сечения, так как мощность и ток распределяется по всем фазам, следовательно, меньше нагружает отдельные проводники фаз. Номинальное значение тока автомата защиты для 3-фазное сети также будет ниже.
Большое значение имеет размер распределительного щита, который для 3-фазной сети будет иметь размеры заметно больше. Это зависит от размера трехфазного счетчика, который имеет габариты больше однофазного, а также автомат ввода будет занимать больше места. Поэтому распределительный щит для трехфазной сети будет состоять из нескольких ярусов, что является недостатком этой сети.
Но у трехфазного питания есть и свои преимущества, выражающиеся в том, что можно подключать трехфазные приемники тока. Ими могут быть электродвигатели, электрические котлы и другие мощные устройства, что является достоинством трехфазной сети. Рабочее напряжение 3-фазной сети равно 380 В, что выше, чем в однофазном типе, а значит, вопросам электробезопасности придется уделить больше внимания. Также дело обстоит и с пожарной безопасностью.
Недостатки трехфазной сети для частного домаВ результате можно выделить несколько недостатков применения трехфазной сети для частного дома:
- Нужно получать техусловия и разрешение на подключение сети от энергосбыта.
- Повышается опасность поражения током, а также опасность возгорания по причине повышенного напряжения.
- Значительные габаритные размеры распредщита ввода питания. Для хозяев загородных домов такой недостаток не имеет большого значения, так как места у них хватает.
- Необходим монтаж ограничителей напряжения в виде модулей на вводном щитке. В трехфазной сети это особенно актуально.
Преимущества трехфазного питания для частных домов:
- Есть возможность распределить нагрузку равномерно по фазам, во избежание возникновения перекоса фаз.
- Можно подключать в сеть мощные трехфазные потребители энергии. Это является наиболее ощутимым достоинством.
- Уменьшение номинальных значений аппаратов защиты на вводе, а также снижение сечения кабеля ввода.
- Во многих случаях можно добиться разрешения у компании по энергосбыту на повышение допустимого наибольшего уровня мощности потребления электроэнергии.
В итоге, можно сделать вывод, что практически осуществлять ввод трехфазной сети питания рекомендуется для частных строений и домов с жилой площадью более 100 м2. Трехфазное питание особенно подходит тем хозяевам, которые собираются установить у себя циркулярную пилу, котел отопления, различные приводы механизмов с трехфазными электродвигателями.
Остальным владельцам частных домов переходить на трехфазное питание не обязательно, так как это может создать только дополнительные проблемы.
Похожие темы:
В чем разница между фазами электрического тока (фазы 1, 2, 3 )?
Часто можно слышать, как называют электрические сети трёхфазными, двухфазными, реже – однофазными, но иногда подразумевается под этими понятиями не одно и то же. Чтобы не запутаться, давайте разберёмся с тем, чем отличаются эти сети и что имеют в виду, когда говорят, например, про отличия трехфазного от однофазного тока.
| Однофазные сети | Двухфазные сети | Трёхфазные сети |
| Прохождение тока возможно при замкнутой цепи. Поэтому ток нужно сначала подвести к нагрузке, а затем вернуть назад. При переменном токе провод, подводящий ток — это фаза. Её схемное обозначение L1 (А). Второй называют нулевым. Обозначение — N. Значит, для передачи однофазного тока нужно использовать два провода. Называются они фазным и нулевым соответственно. Между этими проводами напряжение 220 В. | Идёт передача двух переменных токов. Напряжение этих токов сдвинуто по фазе на 90 градусов. Передают токи двумя проводами: двумя фазными и двумя нулевыми. Это дорого. Поэтому теперь на электростанциях его не генерируют и по линиям электропередач (ЛЭП) не передают. | Передаётся три переменных тока. По фазе их напряжения сдвигаются на 120 градусов. Казалось бы, для передачи тока нужно было задействовать шесть проводов, но, используя соединение источников по схеме «звезда», обходятся тремя (вид схемы похож на латинскую букву Y). Три провода являются фазными, один — нулевой. Экономична. Ток без труда передаётся на далёкие расстояния. Любая пара фазных проводов имеет напряжение 380 В. Пара фазный провод и нуль — напряжение 220 В. |
Таким образом, электропитание наших домов и квартир может быть однофазным или трёхфазным.
Однофазное электропитание
Однофазноый ток подключают двумя методами: 2-проводным и 3-проводным.
- При первом (двухпроводном) используют два провода. По одному течёт фазный ток, другой предназначен для нулевого провода. Подобным образом электропитание подведено почти во все, построенные в бывшем СССР, старые дома.
- При втором — добавляют ещё один провод. Называется он заземление (РЕ). Его предназначение спасать жизнь человека, а приборы от поломки.
Трёхфазное электропитание
Распределение трёхфазного питания по дому выполняется двумя способами: 4-проводным и 5-проводным.
- Четырёхпроводное подключение выполняется тремя фазными и одним нулевым проводом. После электрощитка для питания розеток и выключателей используют два провода — одну из фаз и нуль. Напряжение между этими проводами 220В.
- Пятипроводное подключение — добавляется защитный, заземляющий провод (РЕ).
В трёхфазной сети фазы должны нагружаться максимально равномерно. Иначе произойдёт перекос фаз. Результат этого явления весьма плачевен и непредсказуем для человеческой жизни и техники.
От того, какая электропроводка в доме зависит и то, какое электрооборудование можно в неё включать.
Например, заземление, а значит и розетки с заземляющим контактом обязательны, когда в сеть включаются:
- приборы с большой мощностью — холодильники, печи, обогреватели,
- электронные бытовые приборы — компьютеры, телевизоры (оно необходимо для отвода статического электричества),
- устройства, связанные с водой — джакузи, душевые кабины (вода проводник тока).
А для электропитания двигателей (актуальных для частного дома) нужен трёхфазный ток.
Сколько стоит подключение однофазного и трехфазного электричества?
Затраты на расходные материалы и монтаж оборудования планируются также, исходя из наиболее предпочтительного подключения. И если предсказать стоимость розеток, выключателей, светильников трудно (всё зависит от причуд вашей и дизайнерской фантазии), то цены на монтажные работы приблизительно одинаковы. В среднем это:
- сборка электрощитка, в который устанавливаются автоматы защиты (12 групп) и счетчик стоит от 80$
- монтаж выключателей и розеток 2-6$
- установка точечных светильников 1,5-5$ за единицу.
***
Лично я также задумался про солнечные батареи – на http://220volt.com.ua поизучал немного, теперь пробую структурировать мысли, как и что делать с их подключением…
Зачем нужны однофазные и трехфазные автоматы?
С появлением электричества инженеры стали думать над тем, как сделать электрические сети более безопасными для человека. Одним из приборов который в итоге был изобретен стал электрический автомат.
Он представляет собой коммутационное устройство, пропускающее ток с номинальной силой и в случае необходимости может отключать цепь во время повышения потребляемой мощности или короткого замыкания.
Эти однофазные и трехфазные автоматы отличаются между собой количеством разъединительных элементов. В первом случае он будет один, а в другом – три однофазных аппарата в одном. Но самым основным показателем является номинальный ток, пропускаемый устройством для полноценной работы электрических приборов.
Как в городских квартирах, так и частных домостроениях рекомендовано устанавливать автоматы с мощностью 6 до 63 А. Желательно разбивать электрическую сеть на несколько контуров и устанавливать на каждый отдельный выключатель.
Если перед вами стоит выбор, какому из устройств отдать предпочтение: однофазный или трехфазный, нужно уточнить чем они разняться. К примеру, если в помещении находятся приборы, которые оснащены одной фазой, то однофазный автомат быстро выполнит свою работу. Но что случиться если прибору отключить только одну фазу, а он работает на трех?
Различия между однофазной и трехфазной сетями
1-фазная сеть примечательна своей экономичностью. В этих сетях обычно используют трехпроводныекабели, а в 3-фазных – пяти проводные.
Для защиты приборов в однофазных сетях важно использовать именно однополюсные защитные автоматы, а для трехфазных – важно использовать трехполюсныеавтоматы. В связи с этим будут разниться и габариты устройств.
Использование разных по количеству фаз сетей в частных домах
С увеличением численности электроприборов в домах увеличивается и потребность в электроэнергии. Именно поэтому сейчас чаще используют сети питания с тремя фазами. Много людей считает, что с подключением последнего можно будет использовать большое количество устройств, но на практике это не всегда так.
Самая большая допустимая мощность определяется техническими нормами подключения. В основном этот показатель составляет 15 кВт на дом. С однофазной сетью этот параметр будет таким же.
Преимущества трехфазных сетей питания в частных домах
- Возможность подключать к наиболее сильные трехфазные потребители энергии. Это одно из самых больших достоинств.
- Право распределять нагрузку в равной степени по всем фазам чтобы избежать перекоса.
- Можно добиться в организации по сбыту энергии на увеличение допустимого самого большого уровня мощности потребления энергии.
- Снижение номинальных показателей аппаратов защиты на вводе и уменьшение сечения кабеля ввода.
Таким образом можно делать ввод для жилых помещений с общей площадью 100 м 2 и более. С ее помощью можно подключать большое количество приборов: отопительный котел, циркулярную пилу и прочие трехфазные электроприемники. В других случаях переходить на трехфазные автоматы не обязательно.
20 января 2019г.
Однофазные и трёхфазные счётчики электрической энергии — ТАЙПИТ-ИП
Электрическую энергию, расходуемую на объектах жилого сектора, в коммерческих и производственных зданиях, контролируют и регистрируют однофазные и трёхфазные счётчики.
- Однофазные устройства подключаются к двухпроводной сети напряжением 220 вольт с фазным и нулевым проводами и переменным током, эти счётчики фиксируют расход электричества.
Рисунок 1 — Подключение однофазного электросчётчика
- Трёхфазные устройства тоже предназначаются для учёта электроэнергии и контроля над её расходованием, но работают такие счётчики в сетях переменного тока с напряжением 380 вольт и четырьмя проводами, один из которых нулевой.
Рисунок 2 — Подключение трёхфазного электросчётчика
Использование счётчиков различных видов
Приборы учёта электроэнергии различаются не только конструктивно, но и сферами применения. Однофазные устанавливаются:
- в квартирах;
- офисных зданиях;
- общественных учреждениях;
- небольших торговых предприятиях;
- гаражных постройках;
- частных и дачных домах.
Однофазные приборы проще по устройству, чем трёхфазные электросчётчики, и дают максимальное удобство при снятии показаний потребления электроэнергии. Трёхфазные счётчики отличаются большей точностью, они незаменимы:
- на промышленных предприятиях;
- в автосервисах;
- супер- и гипермаркетах и т. п.
Также их монтируют в квартире или доме, если к жилой недвижимости подведена трёхфазная сеть.
Какой счётчик выбрать?
Тип электросети
Перед тем как приобрести прибор, нужно выяснить особенности сети. Для трёхфазной сети требуется трёхфазный счётчик, а для однофазной — однофазный. Для дома с сетью 220 вольт можно взять более мощный прибор на три фазы — подсчёт расходования электроэнергии будет более точным. Для установки такого устройства важно лишь получить разрешение у энергосетей. При монтаже вместо трёх фаз подключается только одна либо распределяются разные группы приборов на все три, что помогает избежать перегрузок на сеть и перекосов фаз.
ВАЖНО! Главное правило безопасности — подключать прибор учёта электроэнергии должен специалист. Самостоятельные действия возможны лишь при надлежащей квалификации исполнителя, но после монтажных работ всё равно следует вызвать представителя компании, которая будет поставлять электроэнергию. Такой визит необходим для опломбировки прибора.
Рисунок 3 — Опломбированный электросчётчик
Механизм электросчётчика
Трёх- и однофазные счётчики бывают индукционными и электронными. Первые — это электромеханические устройства с характерным вращающимся диском в специальном окошке на передней части прибора. Они до сих пор используются в домах с низким электропотреблением, но постепенно выводятся из эксплуатации.
В электронных устройствах измерение потребляемой энергии производится преобразованием аналоговых входных сигналов тока и напряжения в цифровые импульсы. В отличие от однотарифных индукционных эти приборы могут:
- работать в нескольких режимах;
- управляться дистанционно.
Они обладают меньшей погрешностью и рассчитаны на значительные нагрузки.
Существуют еще гибридные счётчики с механической частью вычислительного устройства, но с цифровым дисплеем.
С учётом эксплуатации в условиях невысокой нагрузки практичнее устанавливать классические приборы. Большие плюсы однофазных и трёхфазных счётчиков индукционного типа — долговечность и надёжность. Если они и проигрывают электронным устройствам, то только в функциональности. Электромеханические приборы действуют в однотарифном режиме, удалённо их невозможно контролировать.
Количество схем учёта электроэнергии
С целью экономии рекомендуется установка счётчиков:
- двухтарифных — работают по дневному и ночному режимам учёта;
- многотарифных — контролируют расход энергии в нескольких режимах (с ночным, пиковым и полупиковым дневными периодами).
Если установлен двухтарифный однофазный или трёхфазный электрический счётчик с дневной (7:00–23:00) и ночной (23:00–7:00) режимами учёта, существенную экономию даст максимальное смещение основного расхода энергии на ночь и раннее утро.
Рисунок 4 — Трёхфазный многотарифный электросчётчик
Если ночью электротехника практически не используется, установка многотарифного прибора нерентабельна — владелец не получит выгоды. Но если потребитель готов перенести работу энергоёмких приборов на время действия льготного тарифа, приобретение такого счётчика оправдано.
Максимальный ток
Следует определить, какой мощности электроприборы будут использоваться в жилом помещении или на производственном объекте. Эти показания суммируются и делятся на значение напряжения. Если имеется проект электроснабжения, то на схеме (там, где обозначен символ вводного автомата) обычно указывается максимальный ток. На коммутационном аппарате в щите проставляется ампераж. Например, если вводной автомат рассчитан на 40 ампер, то электросчётчик необходимо устанавливать не ниже чем на 60.
Класс точности
По современным требованиям учёта электрической энергии класс точности контролирующего прибора не должен превышать 2,0 для жилой недвижимости. Если устройство предназначено для предприятия или магазина, то требования ужесточаются до значения 1,0. В старом жилом фонде еще пользуются однофазными электросчётчиками с классом точности 2,5, но по правилам они подлежат скорейшей замене. От величины этого параметра зависит и стоимость электросчётчика: чем меньше число, тем модель дороже. Выяснить класс точности можно по обозначению на панели прибора (цифры в окружности).
Межповерочный интервал
Он проставляется на пломбе счётчика. Пломбы поверки однофазных приборов учёта рассчитаны на 24 месяца (ориентир — две последние цифры поверочного года) и трёхфазных — не более 12 месяцев.
устройство, принцип работы, подборка лучших в Москве
Люди все чаще задумываются о том, чтобы приобрести себе мини-электростанцию. Такие небольшие, компактные устройства способны обеспечить электричеством целый загородный дом или квартиру. Но, решая купить прибор, у многих возникает вопрос, какой именно агрегат выбрать. Ведь на рынке существует огромное количество оборудования, а хочется взять прибор и пользоваться им в свое удовольствие.
Трехфазный генератор занимает особое место среди разнообразия, его особенностью является возможность выдавать напряжение двух видов, а именно 220 В и 380 В.
Такие устройства могут прекрасно работать на дизеле и бензине, но их самая маленькая мощность 5–6 кВт, ведь такие приборы больше относятся к профессиональным моделям. Правда, для бытового использования его тоже часто покупают, особенно, если в доме есть трехфазные потребители.
Данное устройство имеет неподвижный статор и ротор (вал), что вращается и создает в обмотках универсальное магнитное поле. В трехфазном агрегате обмотка размещается не на роторе, а на статоре. Только следует сказать, что подобных отмоток на статоре целых три, и они сдвинуты по отношению друг к другу. Когда ротор оборачивается, он начинает пересекаться с магнитным полем обмоток, в результате чего начинает вырабатываться электродвижущая сила. Благодаря тому, что эти обмотки размещаются на одинаковом расстоянии друг от друга, электродвижущая сила имеет одинаковую амплитуду.
Особенности трехфазных агрегатов
- Благодаря уникальному строению, есть возможность подключать к нему несколько приборов одновременно.
- Он работает по принципу распределения мощности напряжения. Это значит, что такой агрегат не сможет потянуть мощную технику. Ведь, если агрегат на 6 кВт, то это не значит, что к нему можно подключать технику такой мощности. Он просто не потянет, ведь прибор равномерно распределяет напряжение на три фазы. Поэтому максимальная мощность потребителя не должна быть 2 кВт. Зато таких однофазных приборов можно подсоединить сразу три штуки.
- Часто люди могут ошибочно рассчитывать необходимую мощность технику и приобретать трехфазный агрегат для однофазных потребителей. В таком случае вы сможете подключить один прибор на 2 кВт, а сама электростанция будет работать на всю мощность (6–8 кВт) и потреблять огромное количество топлива. Если у вас только однофазные потребители, то рациональнее будет приобрести однофазный агрегат такой же мощностью. Он стоит намного дешевле, и расход топлива будет в несколько раз меньше.
- Такие устройства достаточно капризны в подключении однофазных потребителей. Но это не единственная их особенность. Ведь эта проблема решаема, если подключать три прибора одновременно. Но вот проблема перекоса фаз, которая встречается при использовании модели в домашних условиях, более существенна. Если объяснить по-простому, то нельзя, чтобы хоть одна фаза имела порог мощности больше 25% по сравнению с другими. То есть, если вы подключили телевизор или холодильник на 0,7–0,8 кВт, то на другую фазу вы сможете включить прибор мощностью не больше 1 кВт (+25% к первому показателю). Если включить пылесос, который имеет 2–2,5 кВт, то произойдет перекос фаз и аппарат отключится.
- Каждый трехфазный образец имеет две розетки, одна с напряжением 220 Вольт, а другая 380 Вольт.
Такие устройства стоят намного дороже обычных однофазных моделей. При этом обычному человеку достаточно сложно понять схему подключения потребителей. А высокое потребление топлива делают их не выгодными для домашнего или бытового использования.
Если в доме есть трехфазные приборы, которые требуют напряжение в 380 Вольт, лучше покупать трехфазный образец. При подключении таких потребителей перечисленных выше проблем не будет, генератор и техника прослужат вам длительное время.
Зачем нужен трехфазный ввод в дом или квартиру
Все более популярным становится подвод трехфазного питания в квартиры и частные дома. В статье рассмотрены преимущества и недостатки выполнения трехфазного ввода в квартиру или дом.
Следует отметить, что раньше трехфазное питание использовалось только на промышленных предприятиях. Такая необходимость была вызвана наличием мощных двигателей переменного тока, которые в большинстве случаев требуют наличия трех фаз.
Достоинства трехфазного ввода
Существуют и однофазные двигатели переменного тока, обычно они не большой мощности и используются в быту. В том случае если требовалось подключить трехфазный двигатель к однофазной сети, использовался конденсатор. Это не удобно, поэтому если в вашем гараже или доме имеются трехфазные двигатели, трехфазный ввод окажется очень кстати.
Еще одним преимуществом трехфазного питания является возможность равномерно распределить нагрузку на фазы. Если ваш дом или квартира обогревается по средствам электрической энергии, трехфазное питание поможет избежать просадок напряжения. Но так как электрической сетью пользуетесь не только вы, напряжение на разных фазах может отличаться в результате неравномерной нагрузки. Владельцы трехфазного ввода имеют здесь некоторое преимущество, так как могут включать однофазные потребители на фазу с более стабильным напряжением.
Трехфазное питание не позволит потреблять больше мощности, потребление которой ограничивает организация, поставляющая электроэнергию. Разница только в том, что электрическая энергия поставляется не по одному, а по трем проводам. Соответственно сечение кабелей будет меньшим. Вот основные причины, зачем нужен трехфазный ввод.
Недостатки трехфазного ввода
Кроме преимуществ у трехфазного ввода существуют и недостатки. Во-первых, придется получать необходимую документацию. Во-вторых, придется применять дополнительные меры по предотвращению поражения человека электрическим током, ведь напряжение 380 В значительно опаснее чем 220 В. Также придется использовать ограничители напряжения, на случай обрыва нулевого провода. Размер вводного щитка в случае трехфазного ввода будет значительно больше, чем при однофазном вводе. Так как размер трехфазного счетчика и предохранительной автоматики значительно больший.
В целом трехфазный ввод целесообразно использовать владельцам больших домов, возможно с электрическим отоплением. Также трехфазное питание окажется полезным владельцам гаражей, в которых имеются двигатели переменного тока. В остальных случаях выполнение трехфазного ввода является нецелесообразным.
Понимание преимуществ трехфазного распределения электроэнергии
Большинство из нас мало думают об электричестве – до тех пор, пока мы не получим счет или не произойдет перерыв в обслуживании. Но операторы центров обработки данных хорошо осведомлены о стоимости, стабильности и надежности электроэнергии, и это вызывает повышенный интерес к трехфазным распределительным устройствам (PDU).
Стандартная розетка в США подает переменный ток частотой 60 Гц. Шестьдесят раз в секунду ток, протекающий по цепи, меняет направление на противоположное. Изобразите синусоидальную волну: максимальная амплитуда волны представляет пиковое положительное напряжение, а минимальная амплитуда представляет максимальное отрицательное напряжение. Дважды за цикл волна проходит через нулевую ось, что означает отсутствие подачи напряжения.
Это нормально для тостеров, микроволновых печей и другой бытовой техники, а также для ПК, стоящего на вашем столе. Однако переменный ток частотой 60 Гц не очень эффективен и не соответствует требованиям, когда речь идет о питании оборудования центра обработки данных.
Почему мы используем трехфазное питание?
Трехфазное питание передает три переменных тока через одну и ту же цепь, каждый из которых равномерно разделен по фазовому углу.Другими словами, каждую треть цикла одна из волн достигает пикового напряжения, а мощность, подаваемая цепью, остается постоянной.
В электрической сети используется трехфазная система распределения энергии, поскольку она обеспечивает более высокую передачу при более низкой силе тока. Это позволяет использовать медную проволоку большего сечения (более тонкую), что значительно снижает затраты на материалы и рабочую силу.
Те же преимущества проявляются и в центре обработки данных. Трехфазная цепь обеспечивает большую удельную мощность, чем однофазная, при той же силе тока, что позволяет снизить размер проводки и снизить затраты. Кроме того, трехфазное питание упрощает балансировку нагрузок, сводит к минимуму токи гармоник и необходимость в больших нейтральных проводах. Он также оптимизирует использование электрической мощности для повышения энергоэффективности.
Альтернативно-фазный стоечный БРП PRO2 от Server Technology распределяет фазы по розеткам, а не по отдельным банкам.Это позволяет использовать более короткие кабели, что улучшает воздушный поток, упрощает балансировку нагрузки и повышает эффективность.
PDU использует технологию розеток высокой плотности (HDOT) серверной технологии, которая подходит для 42 розеток C13 в устройстве с сетевым управлением 42U. PDU HDOT более чем на 20 процентов меньше сопоставимых устройств, использующих стандартные розетки, что позволяет максимально увеличить доступное пространство в задней части стойки. Конструкция HDOT также обеспечивает собственное удержание шнура с силой отрыва более 12 фунтов, уменьшая или устраняя необходимость во вспомогательных устройствах фиксации шнура.
С увеличением плотности розеток увеличивается мощность и потенциально повышается теплоотдача. Блоки распределения питания HDOT изготавливаются из жаропрочных материалов с классом воспламеняемости UL94 V-0, что делает их пригодными для использования в самых суровых условиях центров обработки данных.
Измерение мощности на каждую розетку (POPS) обеспечивает высокоточное измерение тока, напряжения, активной мощности, полной мощности, коэффициента мощности и пик-фактора на каждой розетке. POPS также может подавать сигналы тревоги и предупреждения, когда ток, мощность и коэффициент мощности достигают низких и высоких значений.Четырехэтапный процесс настройки
Server Technology удобен для пользователя и графически помогает клиентам выбрать напряжение, силу тока, фазу, тип вилки, ориентацию входного кабеля, конфигурацию розетки, возможности подключения и цвет. Кроме того, компания разработала быстродействующий производственный процесс, который обеспечивает короткие сроки изготовления индивидуальных PDU с точной комбинацией розеток в тех местах, где они нужны заказчику.
Специалисты по питанию центров обработки данных Rahi могут помочь вам определить, могут ли трехфазные блоки распределения питания принести пользу вашему предприятию, и спроектировать решение, точно соответствующее вашим требованиям.Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить бесплатную консультацию.
Почему мы используем трехфазное питание?
Большинство электроприборов, используемых в домах и на предприятиях, работают с переменным током (AC), что означает, что подаваемое напряжение является пульсирующим, в отличие от постоянной выходной мощности батареи (постоянный ток, DC). В США напряжение, подаваемое коммунальными предприятиями, имеет частоту 60 Гц, что означает, что оно переключается между положительной и отрицательной полярностью 60 раз в секунду.
Большинство источников питания переменного тока можно разделить на однофазные или трехфазные, в зависимости от характеристик подаваемого напряжения.Как следует из названия, трехфазная система имеет три отдельных напряжения переменного тока, каждое с частотой 60 Гц. Однако эти напряжения чередуются между положительным и отрицательным в последовательности, а не одновременно, обеспечивая постоянный источник питания, который невозможен в однофазной системе.
Планируете строительный проект? Получите профессиональный электротехнический дизайн.
Как трехфазное питание снижает стоимость электроустановок
Емкость систем питания переменного тока измеряется в вольт-амперах (ВА) и рассчитывается путем умножения напряжения и тока.
- Например, цепь на 120 В с проводкой 20 А может выдерживать 2400 ВА.
- Трехфазная цепь с проводкой 20 А может выдерживать 7200 ВА.
Учтите, что в обоих случаях вам потребуются нейтральный провод и заземляющий провод в дополнение к одному токоведущему проводнику для каждого выхода напряжения. Это означает, что вам нужно три провода для однофазной системы и пять проводов для трехфазной системы. Другими словами, трехфазная система имеет 300% мощности однофазной системы, при этом используются только два дополнительных провода (всего на 67% больше меди).Если учесть сокращение проводки за счет использования трехфазного источника питания в большом коммерческом или промышленном объекте, экономия будет значительной.
Однофазное питание обычно используется в жилых помещениях, где нагрузка слишком мала, чтобы оправдать сложность трехфазной системы. Однако однофазные источники питания для индивидуальных жилых домов обычно поступают от трехфазной системы большего размера.
- Дома на одну семью и другие небольшие постройки получают однофазное питание от трехфазной распределительной системы, принадлежащей коммунальной компании.
- Более крупные многоквартирные дома обычно имеют собственный трехфазный служебный вход.
Преимущества трехфазного оборудования
Помимо экономии на электропроводке, трехфазные системы имеют заметные преимущества в производительности по сравнению с однофазными аналогами. Особенно это касается электродвигателей:
- Для данной номинальной мощности трехфазные двигатели имеют более высокий КПД, чем однофазные. Учитывая высокие цены на киловатт-час в Нью-Йорке, это значительное преимущество.
- Трехфазные двигатели также имеют более высокий коэффициент мощности, что означает, что они потребляют меньше вольт-ампер при заданной нагрузке и КПД. Некоторые тарифы на электроэнергию включают плату за недостаточный коэффициент мощности, и трехфазные двигатели могут помочь снизить их.
- Поскольку однофазные системы выдают пульсирующую мощность, двигатели, как правило, испытывают большую вибрацию, в то время как постоянное питание трехфазных систем обеспечивает более стабильную работу.
- Однофазные двигатели не могут запуститься сами по себе, требуются внешние устройства.С другой стороны, трехфазные двигатели могут запускаться только от источника питания, и он может даже изменить направление, если вы переключите два проводника друг с другом.
Трехфазная система также более универсальна, чем однофазная. Если вам нужно запустить однофазное устройство с трехфазным питанием, вы можете использовать только один из трех проводов. Однако обратное не действует: трехфазные приборы не могут работать от однофазного источника питания. Исключение составляют двигатели: трехфазный двигатель может работать от однофазного источника питания, но его механическая мощность резко снижается, а срок его службы резко сокращается.
Требования к цвету проводки
Национальный электротехнический кодекс устанавливает требования к цвету проводки для электрических систем. Это упрощает идентификацию проводников, снижает вероятность человеческой ошибки и повышает безопасность. Требования приведены в следующей таблице.
Проводник | Трехфазные системы, | Трехфазные системы, |
Токоведущий провод № 1 | Черный | Коричневый |
Токоведущий провод № 2 | Красный | Оранжевый |
Токоведущий провод № 3 | Синий | Желтый |
Нейтральный провод | Белый | Серый |
Заземляющий провод | Зеленый, голый или зеленый и желтый | Зеленый, голый или зеленый и желтый |
Когда трехфазная система питает как трехфазные, так и однофазные нагрузки, рекомендуется уравновешивать однофазные нагрузки между тремя фазами.Несбалансированное напряжение питания может быть вредным для некоторых типов оборудования. Нейтральный проводник также пропускает более высокий ток, когда система плохо сбалансирована, и это вызывает потерю мощности в виде рассеивания тепла.
Обратите внимание, что проводка – не единственный элемент схемы, который меняется между однофазной и трехфазной установками. Такие компоненты, как защитные устройства, распределительные щиты и трансформаторы, также построены по-другому. В случае трансформаторов вы можете использовать три однофазных блока для повышения или понижения трехфазного напряжения, но трехфазный трансформатор в большинстве случаев дешевле и компактнее.
Однофазное и трехфазное питание Объяснение
В электричестве фаза относится к распределению нагрузки. В чем разница между однофазным и трехфазным блоком питания? Однофазное питание – это двухпроводная силовая цепь переменного тока. Обычно имеется один провод питания – фазный провод – и один нейтральный провод, при этом ток течет между силовым проводом (через нагрузку) и нейтральным проводом. Трехфазное питание – это трехпроводная силовая цепь переменного тока, в которой каждый фазный сигнал переменного тока разнесен на 120 электрических градусов.
Жилые дома обычно питаются от однофазного источника питания, в то время как коммерческие и промышленные объекты обычно используют трехфазное электроснабжение. Одно из ключевых различий между однофазным и трехфазным состоит в том, что трехфазный источник питания лучше подходит для более высоких нагрузок. Однофазные источники питания чаще всего используются, когда типичными нагрузками являются освещение или обогрев, а не большие электродвигатели.
Однофазные системы могут быть производными от трехфазных систем. В США это делается через трансформатор для получения нужного напряжения, а в ЕС – напрямую.Уровни напряжения в ЕС таковы, что трехфазная система может также служить в качестве трех однофазных систем.
Однофазное и трехфазное питание
Еще одним важным отличием трехфазного питания от однофазного является постоянство подачи питания. Из-за пиков и провалов напряжения однофазный источник питания просто не обеспечивает такой стабильности, как трехфазный источник питания. Трехфазный источник питания обеспечивает постоянную подачу питания.
По сравнению с однофазным питанием и трехфазным, трехфазные источники питания более эффективны. Трехфазный источник питания может передавать в три раза больше мощности, чем однофазный источник питания, при этом требуется только один дополнительный провод (то есть три провода вместо двух). Таким образом, трехфазные источники питания, независимо от того, имеют ли они три провода или четыре, используют меньше проводящего материала для передачи заданного количества электроэнергии, чем однофазные источники питания.
Разница между трехфазной и однофазной конфигурациями
В некоторых трехфазных источниках питания действительно используется четвертый провод, который является нейтральным проводом.Две наиболее распространенные конфигурации трехфазных систем известны как звезда и треугольник. Конфигурация треугольника имеет только три провода, в то время как конфигурация звезды может иметь четвертый, нейтральный, провод. Однофазные блоки питания также имеют нейтральный провод.
Как однофазные, так и трехфазные системы распределения электроэнергии имеют функции, для которых они хорошо подходят. Но эти два типа систем сильно отличаются друг от друга.
Статьи по теме
Узнайте больше об анализаторах качества электроэнергии.
Объяснение трехфазного питания | Объяснение трехфазного питания
В этом видео подробно рассматривается трехфазное питание и объясняется, как оно работает. Трехфазную мощность можно определить как общий метод производства, передачи и распределения электроэнергии переменного тока. Это разновидность многофазной системы, которая является наиболее распространенным методом передачи электроэнергии в электрических сетях по всему миру.
Дополнительные ресурсы Raritan
Расшифровка стенограммы:
Добро пожаловать в это анимированное видео, в котором быстро объясняется трехфазное питание.Я также объясню загадку того, почему 3 линии электропередачи разнесены на 120 градусов, потому что это важный момент для понимания трехфазного питания.
Питание, которое поступает в центр обработки данных, обычно представляет собой трехфазное питание переменного тока, что означает трехфазное питание переменного тока.
Давайте посмотрим на упрощенный пример того, как генерируется трехфазная мощность.
Этот пример отличается от того, что я использовал бы для описания того, как трехфазный двигатель использует мощность. В видео с переменным током мы показали, как вращение магнита мимо одного провода заставляет ток течь вперед и назад.Теперь мы собираемся покрутить магнит через 3 провода и посмотреть, как он влияет на ток в каждом из проводов.
В этом трехфазном примере северный положительный конец магнита направлен прямо вверх по линии один.
Чтобы облегчить объяснение концепции, давайте воспользуемся циферблатом и скажем, что первая линия находится в позиции двенадцати часов. Электроны в строке 1 будут течь к северному полюсу магнита. Что происходит, когда магнит теперь поворачивается на 90 градусов?
Как мы видели на видео с переменным током, поскольку магнит перпендикулярен линии 1, электроны в линии 1 перестанут двигаться.Затем, когда магнит поворачивается более чем на 90 градусов, южный полюс магнита приближается к линии один, и электроны меняют направление, что означает, что направление тока изменится на противоположное. Это было подробно описано в видео по переменному току. Если вы нажали на это видео, не понимая, что такое переменный ток, сначала просмотрите это видео.
Глядя на график, вы можете понять, почему я выбрал аналоговый циферблат. Круг составляет 360 градусов, и часы делят круг на 12 частей, так что каждый час покрывает 30 градусов круга.Переход от 12 к 3 составляет 90 градусов, а переход от 12 к 4 – 120 градусов.
При генерации трехфазного питания медные провода расположены на расстоянии 120 градусов друг от друга. Итак, когда вы находитесь в позиции «четыре часа» в нашем примере, это 120 градусов от первой линии. А в положении «восемь часов» он находится на 120 градусах от обоих положений: «4 часа» и «12 часов». Три линии равномерно расположены по кругу.
Если северный полюс находится ближе к одному из трех проводов, электроны движутся в этом направлении.Чем ближе южный полюс подходит к каждому проводу, тем больше электроны удаляются от южного полюса. В каждой из трех линий электроны движутся вперед и назад, и они не всегда движутся в том же направлении или с той же скоростью, что и две другие линии.
Давайте еще раз посмотрим на пример. Когда магнит вращается, когда северный полюс находится в положении 1 часа, он становится перпендикулярным линии 2, поэтому, конечно, электроны перестают двигаться по линии 2. Но они все еще движутся по линии 1, привлеченные более близким северным полюсом, и они движутся по линии 3, которую отталкивает южный полюс.Когда северный полюс магнита смотрит на 2 часа, тогда на линии 1 и [линию] 2 воздействует северный полюс, но южный полюс находится прямо напротив линии 3, так что теперь у него пиковый ток. В 3 часа магнит перпендикулярен линии 1, поэтому электроны перестают двигаться, но на линию 2 влияет северный полюс, а на линию 3 – южный полюс, поэтому ток течет по линиям 2 и 3.
Надеюсь, , этот пример показывает вам, как в любое время ток всегда течет как минимум по 2 линиям. Он также показывает взаимосвязь между 3 линиями при вращении магнита по кругу.Когда магнит вращается вокруг циферблата, на каждую из трех линий будет воздействовать либо северный, либо южный полюс, за исключением случаев, когда магнит перпендикулярен линии.
Давайте сосредоточимся на линии 1. Это пик тока, когда северный полюс указывает на 12 и 6 часов. Это при нулевом токе, когда северный полюс указывает на 3 и 9 часов. Только 1 из 3 линий всегда находится на пике, но поскольку есть 3 линии, есть 3 положительных пика и 3 отрицательных пика для каждого цикла.В 6 различных положениях на циферблате одна из линий находится на пике. Позиции 12 и 6 – это чередующиеся пики линии 1, позиции 2 и 8 – чередующиеся пики линии 3, а 4 и 10 – чередующиеся пики линии 2.
Теперь давайте объясним те запутанные формы сигналов, которые часто используются для изображения трех фаз. Если вы посмотрите на пример формы сигнала, вы увидите первую строку синего цвета, которая начинается с нуля. Это означает, что магнит перпендикулярен этой линии. По мере движения магнита вы можете видеть, как ток достигает своего пика.Затем, когда положительный полюс вращается мимо этого провода, ток начинает ослабевать, пока магнит снова не станет перпендикулярным, что приводит к нулевому току. Когда отрицательный полюс начинает приближаться, ток меняет направление и движется в другом направлении к другому пику, прежде чем вернуться к нулевому току. Это завершает 1 полный цикл для этой линии.
Для того, чтобы двухмерная диаграмма показывала взаимосвязь между линиями, теперь на ней отображается зазор, который означает время, за которое магнит вращается на 120 градусов.Это когда красная линия имеет нулевой ток. По мере того как магнит продолжает вращаться, красная линия будет двигаться в сторону своего пикового положительного тока, затем вернется к нулю, после чего ток изменит направление. График также показывает, что третья линия начнется при нулевом токе через 120 градусов после второй строки. Итак, если вы посмотрите на эти 3 линии, вы увидите, что когда одна линия находится на пике, другие 2 линии все еще генерируют ток, но они не на полную мощность, то есть они не на пике. Таким образом, когда электроны текут от положительного пика к отрицательному, ток отображается как текущий от положительных значений к отрицательным.Помните, что положительные и отрицательные стороны не отменяют друг друга. Положительная и отрицательная коннотации используются только для описания того, как меняется ток.
В трехфазной цепи вы обычно берете одну из трех токоведущих линий и подключаете ее к другой из трех токоведущих линий. Одно исключение из этого описано в видео “Дельта-звезда”.
В качестве примера возьмем трехфазную линию на 208 В. Каждая из 3 линий будет передавать 120 вольт. Если вы посмотрите на диаграмму, вы легко увидите выходную мощность любых двух линий.Если одна линия на пике, другая линия не на пике. Вот почему в трехфазной цепи неправильно умножать 120 вольт на 2, чтобы получить 240 вольт.
Итак, если вам интересно, почему у вас дома есть 110/120 вольт для обычных розеток, но у вас также есть приборы на 220/240 вольт, что дает? Что ж, это не трехфазное питание. Фактически это 2 однофазные линии.
Итак, как вы рассчитываете мощность объединения двух линий в трехфазную цепь? Формула рассчитывается как умножение вольт на квадратный корень из 3, который округляется до 1.732. Для 2 линий, каждая на 120 вольт, вычисление для этого составляет 120 вольт, умноженное на 1,732, и результат округляется до 208 вольт.
Вот почему мы называем это трехфазной цепью на 208 вольт или трехфазной линией на 208 вольт. Трехфазная цепь на 400 вольт означает, что каждая из трех линий проходит по 230 вольт.
Последняя тема, о которой я расскажу в этом видео: почему компании и центры обработки данных используют 3 фазы?
А сейчас позвольте дать вам простой обзор. Для трехфазного подключения вы подключаете линию 1 к линии 2 и получаете 208 вольт.В то же время вы [можете] подключить линию 2 к линии 3 и получить 208 вольт. И вы [можете] соединить линию 3 с линией 1 и получить 208 вольт. Если провод может выдавать 30 ампер, то передаваемая мощность составляет 208 вольт, умноженное на 30 ампер, умноженное на 1,732, при общей доступной мощности 10,8 кВА.
Для сравнения, для однофазной 30-амперной цепи с напряжением 208 В вы получите только 6,2 кВА. Обычно 3 фазы обеспечивают большую мощность.
Существуют и другие факторы, по которым гораздо лучше подавать трехфазное питание в стойку центра обработки данных, чем использовать однофазное питание, и эти факторы обсуждаются в видео в зависимости от напряжения и силы тока, а также в видео с напряжением 208 и 400 вольт.
напряжение – Зачем нам 3-х фазный источник питания?
Есть несколько причин, по которым трехфазное питание предпочтительнее однофазного. Одно из преимуществ 3-фазного перед 1-фазным связано с мгновенной мощностью (т. Е. Мощностью, генерируемой или потребляемой в любой момент времени в течение цикла питания).
Например, рассмотрим нагревательный элемент (силовой резистор) в однофазной цепи. Напряжение и ток совпадают по фазе. Оба пересекают ноль дважды в течение цикла, когда становятся положительными, а затем отрицательными.
Их произведение – мощность, которая представляет собой синусоиду на удвоенной основной частоте (умножьте две синусоидальные волны, и вы получите новую синусоидальную волну с удвоенной частотой).Мощность, рассеиваемая нагревательным элементом, имеет синусоидальную форму волны, которая находится выше нулевой линии (потому что две синусоиды V и I при умножении всегда дают положительное значение).
Синусоида мощности также достигает нуля дважды в течение основного цикла, в то же время, когда V или I пересекают ноль. Резистор не выделяет тепло (не потребляет мощность) в эти моменты времени перехода через нуль (резистор остается горячим из-за своей тепловой массы). Теперь замените резистор на асинхронный двигатель с 1 фазой.
По аналогичным причинам, несмотря на то, что V & I не совпадает по фазе, в его цикле мощности бывают моменты, когда двигатель не вырабатывает механическую мощность (он продолжает вращаться из-за своей собственной инерции и инерции своей нагрузки). В 3-фазной системе фазы сдвинуты на 120 электрических градусов. Если подключен трехфазный нагревательный элемент (Y или треугольник; не имеет значения для целей этого обсуждения), каждый отдельный резистор «видит» переход через нуль, но все три вместе все время выделяют тепло.Нет момента времени, когда бы не производилось тепло.
Точно так же, с работающим 3-фазным двигателем, нет момента времени, когда он не производит механическую мощность. В результате получается упрощенный двигатель (пусковая обмотка не требуется, как в случае с однофазным двигателем), меньший размер для той же мощности, поскольку мгновенная мощность никогда не равна нулю. В отличие от 1-фазного двигателя, 3-фазный двигатель не нуждается в большем корпусе, чтобы «пройти по инерции» при переходе через ноль.
Почему трехфазное питание? Почему не большее количество фаз?
Напряжение, по определению, находится между двумя проводниками.Если у вас один проводник, у вас нет напряжения. Нет напряжения, нет мощности, ничего не происходит. Не очень полезно.
Если у вас два проводника, у вас есть одна пара (2C2), которая допускает одно напряжение. Мы называем это однофазным. Теперь мы действительно можем заставить все происходить, что является существенным преимуществом по сравнению с одним проводником. Но вы можете сделать только одной вещью; нет возможных изменений в способе подключения нагрузки. Другими словами, у напряжения есть только одно измерение: оно положительное или отрицательное.Одна из распространенных проблем заключается в том, что если вы подключаете однофазный двигатель непосредственно к сети переменного тока, у вас нет гарантии относительно того, в каком направлении он будет вращаться, и будет ли это вообще.
Если у вас три проводника, у вас есть три пары (3C2), что позволяет использовать три напряжения. Мы называем это трехфазным. Теперь мы можем сделать тремя, событиями, в разное время . Например, вы можете расположить по кругу три электромагнита и последовательно включать их. Теперь мы можем гарантировать, что мотор будет вращаться и в каком направлении.Это существенное преимущество перед однофазным. Другими словами, теперь у нас есть , два измерения для напряжения; он представлен вектором в двумерном пространстве. Есть только два возможных различных расположения проводов ((3-1)!), Что соответствует двум возможным направлениям вращения.
Если вы расширите это до четырех проводов, у вас будет шесть пар (4C2), так что следующим шагом будет шестифазное напряжение. Какие преимущества будет у шестифазного перед трехфазным? Что ж, теперь их (4-1)! = 6 возможных различных расположений проводников, что означает, что если вы пытаетесь заставить что-то вращаться в плоскости, вы можете соединить вещи способом, несовместимым с этим.Так что, если бы у вас был асинхронный двигатель с шестью обмотками, можно было бы подключить его так, чтобы он ужасно вибрировал и вращался с половиной нормальной скорости, а не просто выбирал бы то или иное направление. Это не плюс.
Но предположим, что ваш ротор имеет три степени свободы вращения вместо одной. С шестифазным двигателем и соответствующим механическим расположением магнитных полюсов вы можете вызвать вращение (крен, тангаж, и рысканье) плавающего сферического ротора в фиксированном положении.Поскольку, насколько мне известно, такой вещи не существует, это не совсем полезное приложение. (Может быть, в условиях нулевой гравитации, где магнитные полюса вращаются вокруг какого-то тела? Но тогда как они все подключены к одной и той же шестифазной линии переменного тока?) Конечно, в четырехмерном пространстве, где мы могли бы иметь такая система и по-прежнему переводит все три направления вращения на некоторую другую нагрузку за пределами нашей сферической конструкции статора / ротора, эта компоновка может быть очень полезной.
Тем временем, вернувшись в пространство 3 + 1, я работаю в мире промышленной силовой электроники и видел системы, в которых используются трансформаторы с фазовым сдвигом, о которых упоминалось в других ответах.Что касается номенклатуры, никто из тех, с кем я разговаривал, не описал бы использование фазосдвигающего трансформатора для генерации еще трех ветвей переменного тока в противофазе для создания «шести фаз». (По моим подсчетам, у вас будет пятнадцать фаз, но это все еще не язык, используемый.) При пропускании трехфазного тока через выпрямитель в конденсатор, вы получаете шесть импульсов тока за цикл. Для такой системы у вас будет двенадцать импульсов, поэтому такая система будет называться двенадцатью импульсами.
(Обычно двенадцатиимпульсный выпрямитель представляет собой два шестипульсных выпрямителя.Если у вас есть два моторных привода, вы можете напрямую соединить их шины постоянного тока и питать их от разных трехфазных цепей. Или вы можете получить автономный выпрямитель для одного набора и подать его вход постоянного тока на оставшийся привод.)
Если вы сравниваете шестипульсный выпрямитель с двенадцатипульсным выпрямителем с одинаковыми нагрузками, каждый импульс тока должен быть на меньше , чтобы компенсировать их большее количество, управляющее одной и той же нагрузкой. Это делает общий ток вне линии более похожим на синусоидальную волну, что означает уменьшение гармоник.Рябь на крышках также ниже, но я никогда не видел, чтобы кто-то сильно беспокоился по этому поводу.
Большее улучшение гармоник можно получить с помощью восемнадцатиимпульсной системы и трех выпрямителей. (36 фаз!) При более высоких напряжениях и мощностях может существовать даже большее количество параллельно включенных выпрямителей. В этом документе по линии частотно-регулируемого привода среднего напряжения упоминается 54-импульсный выпрямитель на 11 кВ!
TL; DR
Трехфазное питание дает нам одну степень свободы вращения, которая является пределом того, что полезно в трехмерном пространстве.
Электроснабжение– В чем причина наличия 3-х фазной передачи в городах?
Это наиболее эффективный способ передачи AC
Допустим, вы используете провода на 200 А, изолированные на 5000 вольт, для хорошей круглой мощности мощностью 1 МВт на провод в одном направлении.
Если вы используете однофазный ток, вам понадобятся 2 провода для замыкания контура, и вы получите мощность цепи 1,0 МВт.
Если вы запустите 2 фазы на 90 градусов, вам понадобится 4 провода и получите мощность цепи 2,0 МВт.
Если у вас 3-фазный «треугольник», вам нужно 3 провода и получить 1.Мощность 732 МВт.
Это наиболее экономичное использование проводов и концевых заделок.
Упрощает жизнь двигателям и нагрузкам постоянного тока
Люди, которые запускают двигатели, любят вас, потому что трехфазный двигатель является наиболее эффективной конструкцией двигателя, и он полностью способен запускаться самостоятельно без обременительных компромиссов.
Вы любите людей, которые управляют нагрузками постоянного тока (то есть выпрямляющими 3-фазными), потому что на значительно меньше пульсаций между самым положительным и самым отрицательным полюсом 3-фазы.Это означает, что вещи, которые в конечном итоге используют постоянный ток, имеют гораздо лучший коэффициент мощности с меньшим количеством гармоник и индукционного нагрева. (когда вы пытаетесь протолкнуть гармонику 300 Гц через трансформатор 60 Гц).
Этот рисунок неправильный
Питание трех верхних проводов – трехфазный, треугольник. Здесь нет нейтралов. Этот провод, помеченный как нейтральный, бросается в глаза отсутствием каких-либо изоляторов. Это оттяжка . Обратите внимание, как трансформаторы находятся на опоре из равновесия , их вес тянет полюс вправо.Также обратите внимание на то, как два нижних парня также тянут штангу вправо. Все объединяются, чтобы этот столб упал, верно? №
Верхние проводники, вероятно, являются ACSR, что означает, что они выполняют двойную роль – они также находятся в физическом напряжении. Эти и нижний нападающий уравновешивают то, что происходит на шесте слева, за кадром.
Учитывая изоляторы нижнего яруса, я предполагаю, что нижние линии – это 480 “звездочка”, с 480 В на углу и 277 В на нейтрали.
«Зачем нейтрали нужна изоляция? Она близка к земле».