Сколько вольт в трехфазной сети
Перейти к содержимому

Сколько вольт в трехфазной сети

  • автор:

Что такое перекос фаз, причины возникновения и возможность устранения?

Перекос фаз, что это?
Для электроснабжения большинства современных объектов применяется трехфазная 4х- (или 5и-) проводная сеть с заземленной нейтралью. В сети с 5 проводами — 3 фазовых, а четвёртый провод это НРП (нулевой рабочий проводник), 5й провод — НЗП (нулевой защитный проводник). В сети с 4 проводами — 3 фазовых, а четвёртый объединяет в себе НРП и НЗП.
Фазы соединены по схеме «звезда» с выведенным нулевым проводом. Нагрузка подключается между соответствующей фазой и НРП. А, НЗП служит для выполнения защитной функции «зануления».

В идеальной трехфазной сети напряжение каждой из трёх фаз равно 220В, а линейные напряжения равны друг другу и составляют 380В. Увидеть взаимосвязь линейных и фазных напряжений лучше всего на векторной диаграмме. На ней, слева, видна идеальная ситуация: · напряжение каждой из трёх фаз равно 220В, · их векторы сдвинуты на 120°, · линейные напряжения равны друг другу и составляют 380В. Перекос фаз (перекос напряжения, ассимметрия, нессимметрия напряжения) на этой диаграмме можно представить так:
• линейные напряжения UA’B’, UB’C’, UC’A’ равны друг другу и составляют 380 В, • напряжения каждой из трех фаз, U0’A’, U0’B’, U0’C’ не равны между собой, • их векторы сдвинуты на произвольные углы. При перекосе фаз появляется напряжение смещения U0-U0′, которое уменьшает КПД потребителей, вызывает неисправности и отказы. Почему происходит перекос фаз
Существует как «внешний» перекос фаз, из питающей сети (1), так и «внутренний», вызываемый нагрузкой подключенной на выходе (2). Перекос фаз обязательно возникает если неравномерно распределить электропотребителей энергии по фазам. Но даже при равномерном распределении нагрузки по номинальной мощности, невозможно сохранить равномерность нагрузки по следующим причинам: · различие времени включения электропотребителей, · различные типы нагрузок (как индуктивная, так и емкостная), · длительность включения, · потребляемая мощность прибора на данный момент (техника может работать на разной мощности, во время запуска могут возникать пусковые токи и т.д.). Соответственно, перекос фаз в трёхфазной сети (если не использовать симметрирующий трансформатор) будет иметь место, практически, постоянно. Вопрос лишь в его значении. Небольшой перекос (А) приводит к уменьшению срока службы электропотребителей. Сильный перекос (Б) приводит к отключению оборудования и даже поломке приборов, а так же, повышенному расходу электроэнергии. Чем грозит перекос фаз

  • Повышенный износ техники
  • Временный отказ оборудования

· Непредсказуемое отключение потребителей

  • Уменьшение срока службы электроприборов
  • Перегрев обмоток электродвигателей, замыкания
  • Полный выход оборудования из строя
  • Отключение резервного генератора
  • Повышенное потребление топлива генератором
  • Увеличение уровня потребления электроэнергии

Каким образом симметрирующий трансформатор (ТСТ) устраняет перекос фаз.

Основные функции симметрирующего трансформатора:

· симметрирование фазных напряжений (устранение перекоса фаз) при электроснабжении потребителей от питающей сети;

· равномерное распределение нагрузки по фазам при электроснабжении потребителей;

  • равномерное распределение нагрузки по фазам для устранения перекоса фаз при подаче энергии на оборудование или приборы от автономного источника (бензо-, дизель-, газо -электростанции)

Как работает ТСТ?

ТСТ работает по принципу симметрирования – с помощью электромагнитного перераспределения нагрузки по фазам. Перераспределение осуществляется следующим способом:

· 50% мощности остается на той фазе, к которой подключена нагрузка,

· по 25% мощности распределяется на две оставшиеся фазы.

Соответственно, задействованы все три фазы, такое перераспределение позволяет сделать загрузку трехфазной сети гораздо более равномерной.

Преимущества использования симметрирующих трансформаторов:

  • снижение уровня потребления электроэнергии;
  • увеличение срока службы и обеспечение безотказной работы оборудования;
  • снижение расходов на ремонт и обслуживание, уменьшение износа электроприборов;
  • обеспечение устойчивого режима работы дизель-, бензо-, газо-электростанции при работе с однофазной нагрузкой;
  • возможность подключения энергоемких однофазных или двухфазных потребителей даже при наличии ограничений на потребляемую мощность (до 50% трехфазной мощности).
  • возможность подключения к генератору однофазных потребителей, мощность которых превышает мощность фазы генератора (см. иллюстрацию);

Возможные дополнительные функции ТСТ при модификации:

· Преобразование трехфазной сети в однофазную (3 в 1) с гальванической развязкой или без нее;

· Преобразование трехфазной трехпроводной сети в трехфазную четырёхпроводную (формирование НРП для подключения фазной нагрузки);

Виды подключений

В настоящее время типы подключений различаются по количеству фаз: одна, две или три. Отсюда и названия типов подключений:

однофазное;
двухфазное;
трехфазное.

Однофазное подключение предусматривает самый простой способ подключить нагреватель к источнику питания: на один из двух проводов, идущих от сердечника нагревателя, подается фаза, на другой провод – нейтраль или, как принято говорить, «ноль» (рис. 1).

Рисунок1.jpg

Рисунок 1. Однофазное подключение.

Однофазный тип подключения широко применяется в типичной электросети, где напряжение составляет 220 – 240 Вольт, и в других сетях, которые имеют такие значения напряжения: 12, 24, 36, 48, 60 и 110 Вольт.

На рисунке 2 показана схема подключения к однофазному источнику питания.

Рисунок2.jpg

Рисунок 2. Схема однофазного подключения.

В силу того, что нагреватель не предполагает наличие собственной полярности, фаза может подаваться на любой из проводов. Данный факт относится к преимуществам использования такого типа подключения: простота и универсальность.

Двухфазное подключение также используется с помощью двух проводов, идущих от нагревателя. Однако там, где в однофазном подключении подается «ноль», в двухфазном подается вторая фаза (рис. 3). Таким образом , данный вид подключения не предусматривает наличие нейтрали.

Рисунок3.jpg

Рисунок 3. Двухфазное подключение.

Двухфазное подключение используется в энергосетях, напряжение которых варьируется в пределах 380 – 400 Вольт.

На рисунке 4 показана схема подключения к двухфазному источнику питания. Как было сказано раннее, визуальных и конструктивных изменений, по сравнению с однофазным типом, данный тип подключения не имеет.

Рисунок4.jpg

Рисунок 4. Схема двухфазного подключения.

Преимуществом такого типа подключения является возможность получить больше мощности от нагревательного элемента. Повышение мощности оказывает негативное влияние на надежность и ресурс нагревателя – это является единственным недостатком использования двухфазного подключения

Трехфазное подключение может быть реализовано двумя способами. На рисунке 5 показаны две схемы исполнения трехфазного подключения: звезда и треугольник.

Рисунок5.jpg

Рисунок 5. Схемы исполнения трехфазного подключения.

Разница между этими схемами заключается только лишь в отличительном напряжении питания, которое будет подаваться нагревателю: либо фазные 220 вольт, либо линейные 380 вольт к источнику питания. Фазы будут иметь одинаковый ток, какой бы не была выбрана схема.

Трехфазное подключение по схеме звезда показано на рисунке 6.

Рисунок6.jpg

Рисунок 6. Трехфазное подключение по схеме звезда.

Подключение по схеме звезда предусматривает наличие нулевого провода, который для визуальной разницы имеет синий цвет. Существует возможность не использовать нулевой провод, если его наличие в схеме не было предусмотрено клиентом. Однако, мы настоятельно не рекомендуем использовать подключение по схеме звезда без использования нулевого контакта.

На рисунке 7 представлен принцип подключения по схеме звезда.

Рисунок7.jpg

Рисунок 7. Принцип подключения по схеме звезда.

Если нагреватель имеет вместо проводов для подключения контакты, то производитель отмечает нулевые контакты синим цветом так, как это показано на рисунке 8, 9.

Рисунок8.jpg

Рисунок 8. Подключение по схеме звезда без проводов в нагревателе.

Рисунок9.jpg

Рисунок 9. Подключение сухого ТЭНа по схеме звезда.

Преимуществом схемы звезда трехфазного подключения является повышение надежности и срока службы используемого нагревателя. Данный факт объясняется использованием фазного напряжения, которое составляет 220 -240 вольт, а также использованием резистора в цепи с более высокими показателями сечения. Недостатком такой схемы является обратная сторона преимущества – при использовании фазного напряжения показатели мощности не так велики, как при использовании другой схемы подключения – треугольной.

Трехфазное подключение по схеме треугольник показано на рисунке 10.

Рисунок10.jpg

Рисунок 10. Трехфазное подключение по схеме треугольник.

Подключение по схеме треугольник используется при работе с линейным напряжением порядка 380 вольт. Поэтому каждый участок цепи нагревателя получает две фазы, чем отличается от подключения по схеме звезда, где на каждый участок цепи приходится лишь одна фаза.

Треугольное подключение, которое принято считать классическим, имеет 3 провода, на которые подается три фазы. Наличие нулевого провода данная схема подключения не предусматривает. На рисунке 11 и 12 показаны принципы подключения нагревателя и сухого ТЭНа по схеме треугольник.

11-chem-1.jpg

Рисунок 11. Принцип подключения по схеме треугольник.

Рисунок12.jpg

Рисунок 12. Подключение сухого ТЭНа по схеме треугольник.

Преимуществом такой схемы подключения является более высокие значения мощности, по сравнению со схемой звезда, а также более удобное подключение без использования лишних проводов. Недостатком такой схемы является лишь недостаток использования высокого напряжения, которое снижет ресурс нагревателя.

Заземление предназначено для предотвращения несчастных случаев на производстве, а зануление предназначено для выравнивания потенциалов в цепи – не стоит данные понятия считать синонимами.

Оборудование должно быть изначально заземлено, что требует техника безопасности, тем ниже риск несчастного случая (рис. 13). Исключениями являются нагреватели без металлического корпуса, которые не нуждаются в заземлении.

Рисунок13.jpg

Рисунок 13. Влияние заземления на безопасность человека.

На рисунке 14 — 16 показаны различные схемы подключения с использование заземляющего провода.

Сюрпризы электросети: 380 В вместо 220 В

Многие слышали о ситуациях, когда в обычной розетке, рассчитанной на 220 вольт, напряжение внезапно вырастало до 380, а кто-то, возможно, даже сталкивался с этим явлением. Как правило, такие скачки оставляют на память несколько вышедших из строя электроприборов, а также мучительный поиск виноватых – того самого электрика, который «что-то напутал» и «неправильно подключил». Между тем, проблема может быть вовсе не в электрике. Разберемся, в чем причина скачков напряжения…

Как правило, электроэнергия подается на объект (будь то магазин, квартира, жилой дом) посредством трехфазной сети. Она представляет собой, грубо говоря, 4 провода, три из которых находятся под напряжением (это фазы) и один является «нулем». При этом между нулем и одной из фаз напряжение составляет 220 вольт, а между двумя фазами оно всегда равняется 380 вольт.

Итак, трехфазная электросеть заходит на объект и тянется до щитовой, где к каждому автоматическому выключателю подходит нуль и одна из фаз. Таким образом, от автомата к розетке или другой электроточке идет два провода – нулевой и фаза, которые вместе дают напряжение 220 вольт.

При этом хороший электрик постарается как можно равномернее распределить нагрузку между тремя фазами – так розетка для кондиционера может быть подключена к фазе А и нулю, холодильное оборудование – к фазе В и нулю, обогреватель – к фазе С и нулю.

Так откуда же возникает 380 вольт? Все начинается с обрыва основного нулевого провода перед щитовой или непосредственно в ней самой. Это может произойти по разным причинам: некачественный электромонтаж, естественный износ проводки, ослабление контактов из-за перепада температур (в результате чего провод греется и может перегореть)… Как бы там ни было, нулевой провод оборван. Что происходит в этом случае?

Как я уже говорил, каждая из трех фаз, подходящих к объекту, несет на себе некую нагрузку, поскольку к ней подключено определенное количество электрооборудования. И все это электрооборудование также подключено к нулевому проводу, который, как мы помним, оборван перед щитовой.

Допустим, на фазу А и нуль подключена холодильная камера, на фазу В и нуль – розетки для обогревателей. Поскольку нуль дальше щитка никуда не идет, получается, что он соединяет холодильную камеру и обогреватели, которые подходят к двум разным фазам. А напряжение между двумя фазами, как мы помним, составляет 380 вольт. В такой ситуации фаза А через любой подключенный к ней прибор (в нашем примере это холодильная камера) проходит на нулевую колодку и оттуда – по нулевому проводу – идет к розеткам для обогревателей. Таким образом, в розетке вместо нуля и фазы с напряжением 220 вольт получается две фазы с напряжением 380 вольт, и техника, которая в нее включена, начинает перегорать.

Понятно, что ситуация, когда перегорает или обрывается нулевой вводной кабель – достаточно редкая, но тем не менее, она может произойти, причем с самыми дорогостоящими последствиями. Как же защититься от этого?

Сразу скажу, что такие устройства, как УЗО и выключатель-автомат здесь не помогут (хотя для других случаев они очень полезны и необходимы). Для защиты от высокого напряжения на вводе электросети на объект либо в щитовой необходимо установить реле контроля верхнего и нижнего напряжения (например, Ресанта АЗМ-40А или другую модель с тем же принципом действия).

Такое устройство производит защитное отключение электросети при перепадах напряжения свыше 265 вольт или ниже 170 вольт в течение одной секунды. Как только напряжение нормализуется, реле автоматически подключает сеть с задержкой в 2-3 минуты. Как показывает практика, реле контроля будет полезным приобретением не только для магазинов и других коммерческих объектов, но также для жилых домов и квартир, поскольку перепады напряжения в наших сетях, увы, не редкость (даже при вполне исправном «нуле»).

Александр Терещенко

Чем трехфазное напряжение отличается от однофазного

Три фазы = линейное напряжение 380 Вольт, Одна фаза = фазное напряжение 220 Вольт

Три фазы = линейное напряжение 380 Вольт, Одна фаза = фазное напряжение 220 Вольт

Статья адресована начинающим электрикам. Я тоже когда-то был начинающим, и всегда рад поделиться знаниями и поднять профессиональный уровень моих читателей. Итак, почему в некоторые электрощитки приходит напряжение 380 Вольт, а в некоторые – 220? Почему у одних потребителей напряжение трёхфазное, а у других – однофазное? Было время, я задавался этими вопросами и искал на них ответы. Сейчас расскажу популярно, без формул и диаграмм, которыми изобилуют учебники. Очень коротко, для тех, кто не будет читать дальше: напряжение 380 В называется линейным и действует в трехфазной сети между любыми из трёх фаз. Напряжение 220 В называется фазным и действует между любой из трёх фаз и нейтралью (нулём). Другими словами. Если к потребителю подходит одна фаза, то потребитель называется однофазным, и напряжение его питания будет 220 В (фазное). Если говорят о трехфазном напряжении, то всегда идёт речь о напряжении 380 В (линейное). Какая разница? Далее – подробнее.

Чем три фазы отличаются от одной?

В обоих видах питания присутствует рабочий нулевой проводник (НОЛЬ). Про защитное заземление я подробно рассказал здесь, это обширная тема. По отношению к нулю на всех трёх фазах – напряжение 220 Вольт. А вот по отношению этих трёх фаз друг к другу – на них 380 Вольт.

Напряжения в трёхфазной системе

Так получается, потому что напряжения (при активной нагрузке , и ток) на трёх фазных проводах отличаются на треть цикла, т.е. на 120°.

Подробнее можно ознакомиться в учебнике электротехники – про напряжение и ток в трехфазной сети, а также увидеть векторные диаграммы.

СамЭлектрик.ру в социальных сетях:

Интересно? Хочешь знать больше? Вступай в группу ВК!

Подписывайтесь! Там тоже интересно!

Получается, что если у нас есть трехфазное напряжение, то у нас есть три фазных напряжения по 220 В. И однофазных потребителей (а таких – почти 100% в наших жилищах) можно подключать к любой фазе и нулю. Только делать это надо так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.

Подробнее о перекосе фаз, и от чего он бывает – здесь. А защититься от перекоса фаз лучше всего с помощью реле напряжения, например Барьер или ФиФ ЕвроАвтоматика.

Кроме того, чрезмерно нагруженной фазе будет тяжело и обидно, что другие “отдыхают”)

Преимущества и недостатки

Обе системы питания имеют свои плюсы и минусы, которые меняются местами или становятся несущественными при переходе мощности через порог 10 кВт. Попробую перечислить.

Однофазная сеть 220 В, плюсы

  • Простота
  • Дешевизна
  • Ниже опасное напряжение

Однофазная сеть 220 В, минусы

  • Ограниченная мощность потребителя

Трехфазная сеть 380 В, плюсы

  • Мощность ограничена только сечением проводов
  • Экономия при трехфазном потреблении
  • Питание промышленного оборудования
  • Возможность переключения однофазной нагрузки на “хорошую” фазу при ухудшении качества или пропадании питания

Трехфазная сеть 380 В, минусы

  • Дороже оборудование
  • Более опасное напряжение
  • Ограничивается максимальная мощность однофазных нагрузок

Когда 380, а когда 220?

Так почему же в квартирах у нас напряжение 220 В, а не 380? Дело в том, что к потребителям мощностью менее 10 кВт, как правило, подключают одну фазу. А это значит, что в дом вводится одна фаза и нейтральный (нулевой) проводник. В 99% квартир и домов именно так и происходит.

Электрощиток в доме

Однофазный электрощиток в доме. Правый автомат – вводной, далее – по комнатам. Кто найдёт ошибки на фото? Хотя, этот щиток – одна сплошная ошибка…

Однако, если планируется потреблять мощность более 10 кВт, то лучше – трехфазный ввод. А если имеется оборудование с трехфазным питанием (содержащее трехфазные двигатели), то я категорически рекомендую заводить в дом трехфазный ввод с линейным напряжением 380 В. Это позволит сэкономить на сечении проводов, на безопасности, и на электроэнергии.

Трехфазный ввод

Трехфазный ввод. Вводной автомат на 100 А, далее – на счетчик трехфазный прямого включения Меркурий 230.

Не смотря на то, что есть способы включения трехфазной нагрузки в однофазную сеть, такие переделки резко снижают КПД двигателей, и иногда при прочих равных условиях можно за 220 В заплатить в 2 раза больше, чем за 380.

Однофазное напряжение применяется в частном секторе, где потребляемая мощность, как правило, не превышает 10 кВт. При этом на вводе применяют кабель с проводами сечением 4-6 мм². Потребляемый ток ограничивается вводным автоматическим выключателем, номинальный ток защиты которого – не более 40 А.

Про выбор защитного автомата я уже писал здесь. А про выбор сечения провода – здесь. Там же – жаркие обсуждения вопросов.

Но если мощность потребителя – 15 кВт и выше, то тут обязательно нужно использовать трехфазное питание. Даже, если в данном здании нет трехфазных потребителей, например, электродвигателей. В таком случае мощность разделяется по фазам, и на электрооборудование (вводной кабель, коммутация) ложится не такая нагрузка, как если бы ту же мощность брали от одной фазы.

Пример трехфазного электрощитка. Потребители и трехфазные, и однофазные.

Пример трехфазного электрощитка. Потребители и трехфазные, и однофазные.

Например, если дом питается от одной фазы, и потребляет мощность 15 кВт – это ток около 70А, нужен медный провод сечением не менее 10 мм². Стоить кабель с такими жилами будет существенно. А автоматов на одну фазу (однополюсных) на ток больше 63 А на ДИН-рейку я не встречал.

Кстати, если вас интересует кабель ВВГ-нг-ls, рекомендую обратиться на сайт xcabel.ru. Там вы найдёте самый широкий ряд различных кабелей по оптимальным ценам.

Поэтому в офисах, магазинах, и тем более на предприятиях применяют только трёхфазное питание. И, соответственно, трёхфазные счетчики, которые бывают прямого включения и трансформаторного включения (с трансформаторами тока).

И на вводе (перед счетчиком) стоят примерно такие “ящички”:

Трехфазный ввод

Трехфазный ввод. Вводной автомат перед счетчиком.

Существенный минус трехфазного ввода (отмечал его выше) – ограничение по мощности однофазных нагрузок. Например, выделенная мощность трехфазного напряжения – 15 кВт. Это значит, что по каждой фазе – максимум 5 кВт. А это значит, что максимальный ток по каждой фазе – не более 22 А (практически – 25). И надо крутиться, распределяя нагрузку.

Надеюсь, теперь понятно, что такое трехфазное напряжение 380 В и однофазное напряжение 220 В?

Схемы Звезда и Треугольник в трехфазной сети

Существуют различные вариации включения нагрузки с рабочим напряжением 220 и 380 Вольт в трехфазную сеть. Эти схемы называются “Звезда” и “Треугольник”.

Когда нагрузка рассчитана на напряжение 220В, то она включается в трехфазную сеть по схеме “Звезда”, то есть к фазному напряжению. При этом все группы нагрузки распределяются так, чтобы мощности по фазам были примерно одинаковы. Нули всех групп соединены вместе и подключены к нейтральному проводу трехфазного ввода.

В “Звезду” подключены все наши квартиры и дома с однофазным вводом, другой пример – подключение ТЭНов в мощных калориферах и конвектоматах.

Когда нагрузка на напряжение 380В, то она включается по схеме “Треугольник”, то есть к линейному напряжению. Такое распределение по фазам наиболее типично для электродвигателей и другой нагрузки, где все три части нагрузки принадлежат к единому устройству.

Система распределения электроэнергии

Исходно напряжение всегда является трехфазным. Под “исходно” я подразумеваю генератор на электростанции (тепловой, газовой, атомной), с которого напряжение в много тысяч вольт поступает на понижающие трансформаторы, которые образуют несколько ступеней напряжения. Последний трансформатор понижает напряжение до уровня 0,4 кВ и подаёт его конечным потребителям – нам с вами, в квартирные дома и в частный жилой сектор.

На крупных предприятиях с потреблением мощности более 100 кВт обычно существуют собственные подстанции 10/0,4 кВ.

Трехфазное питание – ступени от генератора до потребителя

На рисунке упрощенно показано, как с генератора G напряжение (везде речь идёт про трехфазное) 110 кВ (может быть 220 кВ, 330 кВ или другое) поступает на первую трансформаторную подстанцию ТП1, которая понижает напряжение в первый раз до 10 кВ. Одна такая ТП устанавливается для питания города или района и может иметь мощность порядка от единиц до сотен мегаватт (МВт).

Далее напряжение поступает на трансформатор ТП2 второй ступени, на выходе которого действует напряжение конечного потребителя 0,4 кВ (380В). Мощность трансформаторов ТП2 – от сотен до тысяч кВт. С ТП2 напряжение поступает к нам – на несколько многоквартирных домов, на частный сектор, и т.п.

Такие ступени преобразования уровня напряжения необходимы для того, чтобы уменьшить потери при транспортировке электроэнергии. Подробнее о потерях в кабельных линиях – в другой моей статье.

Схема упрощённая, ступеней может быть несколько, напряжения и мощности могут быть другие, но суть от этого не меняется. Только конечное напряжение потребителей одно – 380 В.

Фото

Напоследок – ещё несколько фото с комментариями.

Электрощит с трехфазным вводом, но все потребители - однофазные.

Электрощит с трехфазным вводом, но все потребители – однофазные.

Трехфазный ввод. Переход на меньшее сечение проводов, чтобы подключить их к счетчику.

Трехфазный ввод. Переход на меньшее сечение проводов, чтобы подключить их к счетчику.

Друзья, на сегодня всё, всем удачи!

Жду отзывов и вопросов в комментариях!

Рекомендую похожие статьи:

  1. Обрыв нуля в трехфазной и однофазной сети
  2. Подбор сечения провода для строительного удлинителя
  3. Как подключить стабилизатор напряжения
  4. Подключение трехфазного стабилизатора напряжения
  5. Расчет падения напряжения в кабеле
  6. 10 вопросов о стабилизаторах. Отвечает производитель
  7. Почему лучше ставить автоматы с характеристикой “В”?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *