Фазный ток: Отличие трехфазного тока от однофазного, мощность переменного тока в трехфазной цепи – Трёхфазная система электроснабжения — Википедия

Содержание

Трёхфазная система электроснабжения — Википедия

Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей переменного тока, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. В трёхфазной системе этот угол равен 2π/3 (120°).

Многопроводная (шестипроводная) трёхфазная система переменного тока изобретена Николой Теслой. Значительный вклад в развитие трёхфазных систем внёс М. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил трёх- и четырёхпроводную системы передачи переменного тока, выявил ряд преимуществ малопроводных трёхфазных систем по отношению к другим системам и провёл ряд экспериментов с асинхронным электродвигателем.

Описание

Каждая из действующих ЭДС находится в своей фазе периодического процесса, поэтому часто называется просто «фазой». Также «фазами» называют проводники — носители этих ЭДС. В трёхфазных системах угол сдвига равен 120 градусам. Фазные проводники обозначаются в РФ латинскими буквами L с цифровым индексом 1…3, либо A, B и C[1].

Распространённые обозначения фазных проводов:

Россия, EC (выше 1000 В) Россия, ЕС (ниже 1000 В) Германия Дания
А L1 L1 R
B L2 L2 S
C L3 L3 T
Анимированное изображение течения токов по симметричной трёхфазной цепи с соединением типа «звезда» Векторная диаграмма фазных токов. Симметричный режим. Графическое представление зависимости фазных токов от времени

Преимущества

Возможная схема разводки трёхфазной сети в многоквартирных жилых домах
  • Экономичность.
    • Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
    • Меньшая материалоёмкость 3-фазных трансформаторов.
    • Меньшая материалоёмкость силовых кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными цепями).
  • Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок её службы.
  • Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других электротехнических устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.
  • Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».
  • Возможность резкого уменьшения мерцания и стробоскопического эффекта светильников на люминесцентных лампах путём размещения в одном светильнике трёх ламп (или групп ламп), питающихся от разных фаз.

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

Схемы соединений трехфазных цепей

Звезда

Звездой называется такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или

нейтралью. Концы фаз обмоток потребителя (M) также соединяют в общую точку.

Провода, соединяющие начала фаз генератора и потребителя, называются линейными. Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.

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

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

Линейные и фазные величины

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

IL=IF;UL=3×UF{\displaystyle I_{L}=I_{F};\qquad U_{L}={\sqrt {3}}\times {U_{F}}}

Несложно показать, что линейное напряжение сдвинуто по фазе на π/6{\displaystyle \pi /6} относительно фазных:

uLab=uFa−uFb=UF[cos⁡(ωt)−cos⁡(ωt−2π/3)]=2UFsin⁡(−π/3)sin⁡(ωt−π/3)=3UFcos⁡(ωt+π−π/3−π/2){\displaystyle u_{L}^{ab}=u_{F}^{a}-u_{F}^{b}=U_{F}[\cos(\omega t)-\cos(\omega t-2\pi /3)]=2U_{F}\sin(-\pi /3)\sin(\omega t-\pi /3)={\sqrt {3}}U_{F}\cos(\omega t+\pi -\pi /3-\pi /2)}

uL=3UFcos⁡(ωt+π/6){\displaystyle u_{L}={\sqrt {3}}U_{F}\cos(\omega t+\pi /6)}

Мощность трёхфазного тока

Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, мощность трёхфазной сети равна:

P=3UFIFcosφ=3UL3ILcosφ=3ULILcosφ{\displaystyle P=3U_{F}I_{F}cos\varphi =3{\frac {U_{L}}{\sqrt {3}}}I_{L}cos\varphi ={\sqrt {3}}U_{L}I_{L}cos\varphi }

Последствия отгорания (обрыва) нулевого провода в трёхфазных сетях
Существующие виды защиты от линейного напряжения, которые можно найти в продаже в электротехнических магазинах Шины для раздачи нулевых проводов (синяя) и проводов заземления (зелёная)

При симметричной нагрузке в трёхфазной системе питание потребителя линейным напряжением возможно даже при отсутствии нейтрального провода. Однако при питании нагрузки фазным напряжением, когда нагрузка на фазы не является строго симметричной, наличие нейтрального провода обязательно. При его обрыве или значительном увеличении сопротивления (плохом контакте) происходит так называемый перекос фаз, в результате которого подключенная нагрузка, рассчитанная на фазное напряжение, может оказаться под произвольным напряжением в диапазоне от нуля до линейного (конкретное значение зависит от распределения нагрузки по фазам в момент обрыва нулевого провода). Это зачастую является причиной выхода из строя бытовой электроники в квартирных домах, который может приводить к пожарам. Пониженное напряжение также может послужить причиной выхода из строя техники.

Проблема гармоник, кратных третьей

Современная техника всё чаще оснащается импульсными сетевыми источниками питания. Импульсный источник без корректора коэффициента мощности потребляет ток узкими импульсами вблизи пиков синусоиды питающего напряжения на интервалах зарядки конденсатора входного выпрямителя. Большое количество таких источников питания в сети создаёт повышенный ток третьей гармоники питающего напряжения. Токи гармоник, кратных третьей, вместо взаимной компенсации, математически суммируются в нейтральном проводнике (даже при симметричном распределении нагрузки) и могут привести к его перегрузке даже без превышения допустимой мощности потребления по фазам. Такая проблема существует, в частности, в офисных зданиях с большим количеством одновременно работающей оргтехники. Решением проблемы третьей гармоники является применение корректора коэффициента мощности (пассивного или активного) в составе схемы производимых импульсных источников питания. Требования стандарта IEC 1000-3-2 накладывают ограничения на гармонические составляющие тока нагрузки устройств мощностью от 50 Вт. В России количество гармонических составляющих тока нагрузки нормируется стандартами ГОСТ Р 54149-2010, ГОСТ 32144-2013 (с 1.07.2014), ОСТ 45.188-2001.


Треугольник


Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.

Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями

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

IL=3×IF;UL=UF{\displaystyle I_{L}={\sqrt {3}}\times {I_{F}};\qquad U_{L}=U_{F}}

Мощность трёхфазного тока при соединении треугольником

Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, мощность трёхфазного тока равна:

P=3UFIFcosφ=3ULIL3cosφ=3ULILcosφ{\displaystyle P=3U_{F}I_{F}cos\varphi =3U_{L}{\frac {I_{L}}{\sqrt {3}}}cos\varphi ={\sqrt {3}}U_{L}I_{L}cos\varphi }

Распространённые стандарты напряжений

Страна Частота, Гц Напряжение (фазное/линейное), Вольт
Россия 50 230/400[2] (бытовые сети)
133/230, 230/400, 400/690, 690/1200 (промышленные сети)[источник не указан 48 дней]
Страны ЕС 50 230/400,
400/690 (промышленные сети)
Япония 50 (60) 120/208
США 60 120/208,
277/480
240 (только треугольник)

Маркировка

Проводники, принадлежащие разным фазам, маркируют разными цветами. Разными цветами маркируют также нейтральный и защитный проводники. Это делается для обеспечения надлежащей защиты от поражения электрическим током, а также для удобства обслуживания, монтажа и ремонта электрических установок и электрического оборудования. В разных странах маркировка проводников имеет свои различия. Однако многие страны придерживаются общих принципов цветовой маркировки проводников, изложенных в стандарте Международной Электротехнической Комиссии МЭК 60445:2010.

P=3U_{F}I_{F}cos\varphi =3U_{L}{\frac {I_{L}}{\sqrt {3}}}cos\varphi ={\sqrt {3}}U_{L}I_{L}cos\varphi Трёхфазная двухцепная линия электропередачи

Цвета фаз

Каждая фаза в трёхфазной системе имеет свой цвет. Они меняют в зависимости от страны. Используются цвета международного стандарта IEC 60446 (IEC 60445).

Страна L1 L2 L3 Нейтраль / ноль Земля

/ защитное заземление

Россия, Белоруссия, Украина, Казахстан (до 2009), Китай Жёлтый Зелёный Красный Голубой Жёлто/зелёный (в полоску)
Европейский союз и все страны которые используют европейский стандарт CENELEC с апреля 2004 (IEC 60446), Гонконг с июля 2007, Сингапур с марта 2009, Украина, Казахстан с 2009, Аргентина Коричневый Чёрный Серый Голубой Жёлто/зелёный (в полоску)[3]
Европейский союз до апреля 2004[4] Красный Жёлтый Голубой Чёрный Жёлто/зелёный (в полоску)

(зелёный в установках до 1970)

Индия, Пакистан, Великобритания до апреля 2006, Гонконг до апреля 2009, ЮАР, Малайзия, Сингапур до февраля 2011 Красный Жёлтый Голубой Чёрный Жёлто/зелёный (в полоску)

(зелёный в установках до 1970)

Австралия и Новая Зеландия Красный (или коричневый)[5] Белый (или чёрный)

(ранее — жёлтый)

Тёмно синий (или серый) Чёрный (или голубой) Жёлто/зелёный (в полоску)

(зелёный в очень старых установках)

Канада (обязательный)[6] Красный Чёрный Голубой Белый или серый Зелёный или цвета меди
Канада (в изолированных трехфазных установках)[7] Оранжевый Коричневый Жёлтый Белый Зелёный
США (альтернативная практика)[8] Коричневый Оранжевый (в системе треугольник), или

фиолетовый (в системе звезда)

Жёлтый Серый или белый Зелёный
США (распространённая практика)[9] Чёрный Красный Голубой Белый или серый Зелёный, жёлто/зелёный (в полоску),[10] или провод цвета меди
Норвегия Чёрный Белый/серый Коричневый Голубой Жёлто/зелёный (в полоску), в более старых установках может встречаться только жёлтый или цвета меди

См. также

Примечания

  1. ↑ Действующий в РФ ГОСТ 2.709-89 предписывает обозначение цепей фазных проводников трёхфазного переменного тока: L1, L2, L3, и при этом допускает обозначения A, B, C.
  2. ↑ Согласно ГОСТ 29322-2014
  3. ↑ Жёлто-зелёная маркировка была принята как международный стандарт для защиты от поражения эл.током дальтоников. От 7 % до 10 % людей не могут точно распознать красный и зелёные цвета.
  4. ↑ В Европе ещё осталось много установок со старой цветовой схемой начала 1970-х. В новых установках используются жёлто/зелёные шины заземления в соответствии с IEC 60446. (Фаза/ноль+земля; Германия: чёрный/серый + красный; Франция зелёный/красный + белый; Россия: красный/серый + чёрный; Швейцария: красныйd/серый + жёлтый или жёлтый и красный; Дания: белый/чёрный + красный
  5. ↑ В Австралии и Новой Зеландии фазы могут быть люього цвета, но только не жёлто-зелёного, зелёного, жёлтого, чёрного или голубого цвета.
  6. ↑ Canadian Electrical Code Part I, 23rd Edition, (2002) ISBN 1-55324-690-X, rule 4-036 (3)
  7. Canadian Electrical Code (англ.)русск. 23-е издание 2002 года, правила 24-208(c)
  8. ↑ Начиная с 1975 в США National Electric Code (англ.)русск. не имел специальных обозначений фаз. По сложившейся практике для соединения звезда 120/208 фазы маркировались чёрным, красным и голубым цветом, а при соединении звезда или треугольник 277/480 фазы обозначались коричневым, оранжевым и жёлтым. В системе 120/240 треугольник с наибольшим напряжением 208 вольт (обычно фаза B) всегда обозначалась оранжевым, общая фаза A была чёрного цвета, а фаза C — красной или голубой.
  9. ↑ See Paul Cook: Harmonised colours and alphanumeric marking. IEE Wiring Matters, Spring 2006.
  10. ↑ В США провод жёлто-зелёного цвета (в полоску) может обозначать изолированную землю[неизвестный термин]. Сегодня в большинстве стран, жёлто-зелёные (в полоску) провода используются для защитного заземления и не могут быть отсоеденины и использованы для других целей.

Ссылки

Фазный ток — с французского на русский

  • фазный ток — Ток, протекающий в фазной обмотке (фазе) источника или приемника электрической энергии. Четырехпроводная система трехфазного тока Нейтраль (N) общая точка соединенных концов фазных обмоток генератора (источника питания). То же самое относится и к …   Справочник технического переводчика

  • фазный ток — fazinė srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. phase current vok. Phasenstrom, m rus. фазный ток, m; фазовый ток, m pranc. courant de phase, m …   Automatikos terminų žodynas

  • фазный ток — fazinė srovė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. phase current vok. Phasenstrom, m rus. фазный ток, m; фазовый ток, m pranc. courant de phase, m …   Fizikos terminų žodynas

  • фазный ток при схеме соединения звездой — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN star current …   Справочник технического переводчика

  • фазный ток электродвигателя — Параллельные тексты EN RU The LTM R controller includes internal current transformers for measuring the motor load phase current directly from the motor load power cables or from secondaries of external current transformers. [Schneider Electric]… …   Справочник технического переводчика

  • ТОК ФАЗНЫЙ — электрический ток, создаваемый одной фазной обмоткой источников трёхфазного тока, соединённых (см.) или (см.) …   Большая политехническая энциклопедия

  • линейный ток — Ток, протекающий в линейном проводнике трехфазной электрической цепи, соединяющем источник и приемник электрической энергии. EN phase current, I value of the current flowing in each phase of an electrical distribution system [IEC 61557 12, ed.… …   Справочник технического переводчика

  • фазовый ток — fazinė srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. phase current vok. Phasenstrom, m rus. фазный ток, m; фазовый ток, m pranc. courant de phase, m …   Automatikos terminų žodynas

  • фазовый ток — fazinė srovė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. phase current vok. Phasenstrom, m rus. фазный ток, m; фазовый ток, m pranc. courant de phase, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Phasenstrom — fazinė srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. phase current vok. Phasenstrom, m rus. фазный ток, m; фазовый ток, m pranc. courant de phase, m …   Automatikos terminų žodynas

  • courant de phase — fazinė srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. phase current vok. Phasenstrom, m rus. фазный ток, m; фазовый ток, m pranc. courant de phase, m …   Automatikos terminų žodynas

  • ОДНОФАЗНЫЙ ТОК — это… Что такое ОДНОФАЗНЫЙ ТОК?

    
    ОДНОФАЗНЫЙ ТОК
    ОДНОФАЗНЫЙ ТОК

    (Single phase current) — переменный ток, вырабатываемый однофазным генератором и состоящий из одной только цепи в отличие от многофазного тока, состоящего из нескольких цепей различной фазы.

    Самойлов К. И. Морской словарь. — М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941

    .

    • ОДНОТИПНЫЕ КОРАБЛИ
    • ОДНОЯКОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

    Смотреть что такое «ОДНОФАЗНЫЙ ТОК» в других словарях:

    • ОДНОФАЗНЫЙ ТОК — ОДНОФАЗНЫЙ ТОК …   Большая политехническая энциклопедия

    • однофазный ток — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN single phase current …   Справочник технического переводчика

    • однофазный ток — vienfazė srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. single phase current vok. Einphasenstrom, m rus. однофазный ток, m pranc. courant monophasé, m …   Automatikos terminų žodynas

    • однофазный ток — vienfazė srovė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. single phase current vok. Einphasenstrom, m rus. однофазный ток, m pranc. courant monophasé, m …   Fizikos terminų žodynas

    • однофазный ток (амер.) — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN alternating current …   Справочник технического переводчика

    • ТОК ОДНОФАЗНЫЙ — переменный ток в системе, представляющей собой одну электрическую цепь, питаемую источником с одной ЭДС …   Большая политехническая энциклопедия

    • однофазный коллекторный двигатель с шунтовой характеристикой — однофазный коллекторный двигатель с шунтовой характеристикой; однофазный шунтовой двигатель Однофазный коллекторный двигатель, обмотка статора которого присоединена к источнику электрической энергии, а щетки коллектора замкнуты накоротко… …   Политехнический терминологический толковый словарь

    • однофазный шунтовой двигатель — однофазный коллекторный двигатель с шунтовой характеристикой; однофазный шунтовой двигатель Однофазный коллекторный двигатель, обмотка статора которого присоединена к источнику электрической энергии, а щетки коллектора замкнуты накоротко… …   Политехнический терминологический толковый словарь

    • Однофазный двигатель — электродвигатель, конструктивно предназначенный для подключения к однофазной сети переменного тока. Фактически является двухфазным, но вследствие того, что рабочей является только одна обмотка, двигатель называют однофазным. Однофазный… …   Википедия

    • Электрическая сеть — Высоковольтная линия электропередачи Электрическая сеть совокупность электроустановок предназначенных для передачи и распределения электроэнергии …   Википедия

    ТОК ФАЗНЫЙ — с русского на все языки

  • ТОК ФАЗНЫЙ — электрический ток, создаваемый одной фазной обмоткой источников трёхфазного тока, соединённых (см.) или (см.) …   Большая политехническая энциклопедия

  • фазный ток — Ток, протекающий в фазной обмотке (фазе) источника или приемника электрической энергии. Четырехпроводная система трехфазного тока Нейтраль (N) общая точка соединенных концов фазных обмоток генератора (источника питания). То же самое относится и к …   Справочник технического переводчика

  • фазный ток при схеме соединения звездой — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN star current …   Справочник технического переводчика

  • фазный ток электродвигателя — Параллельные тексты EN RU The LTM R controller includes internal current transformers for measuring the motor load phase current directly from the motor load power cables or from secondaries of external current transformers. [Schneider Electric]… …   Справочник технического переводчика

  • фазный ток — fazinė srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. phase current vok. Phasenstrom, m rus. фазный ток, m; фазовый ток, m pranc. courant de phase, m …   Automatikos terminų žodynas

  • фазный ток — fazinė srovė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. phase current vok. Phasenstrom, m rus. фазный ток, m; фазовый ток, m pranc. courant de phase, m …   Fizikos terminų žodynas

  • линейный ток — Ток, протекающий в линейном проводнике трехфазной электрической цепи, соединяющем источник и приемник электрической энергии. EN phase current, I value of the current flowing in each phase of an electrical distribution system [IEC 61557 12, ed.… …   Справочник технического переводчика

  • фазовый ток — fazinė srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. phase current vok. Phasenstrom, m rus. фазный ток, m; фазовый ток, m pranc. courant de phase, m …   Automatikos terminų žodynas

  • фазовый ток — fazinė srovė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. phase current vok. Phasenstrom, m rus. фазный ток, m; фазовый ток, m pranc. courant de phase, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Список стандартов штепсельных разъёмов — В мире наиболее распространены два основных стандарта напряжения и частоты. Один из них  американский стандарт 110 127 Вольт 60 Герц, совместно с вилками A и B. Другой стандарт  европейский, 220 240 Вольт 50 Герц, вилки типов C  M …   Википедия

  • Список стандартов штепсельных разъёмов и электросетей — Эта страница информационный список. См. также основную статью: Силовые вилки и розетки для переменного тока В мире наиболее распространены два основных стандарта напряжения и частоты. Один из них  американский стандарт 100 127 Вольт 60 Герц …   Википедия

  • Двухфазная электрическая сеть — это… Что такое Двухфазная электрическая сеть?

    Двухфазные электрические сети применялись в начале 20-го века в электрических распределительных сетях переменного тока. В них применялись два контура, напряжения в которых были сдвинуты по фазе друг относительно друга на 90 градусов. Обычно в контурах использовались 4 линии — по две на каждую фазу. Реже применялся один общий провод, имевший больший диаметр, чем два других провода. Некоторые из наиболее ранних двухфазных генераторов имели по два полноценных ротора с обмотками, физически повёрнутыми на 90 градусов.

    Впервые идеи использования двухфазного тока для создания вращающего момента были высказаны Домиником Араго в 1827 году. Практическое применение было описано Николой Тесла в его патентах от 1888 года, примерно тогда же им была разработана конструкция соответствующего электродвигателя. Далее эти патенты были проданы компании Вестингауза, которая начала развивать двухфазные сети с США. Позднее эти сети были вытеснены трёхфазными, теория которых разрабатывалась русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским, работавшим в Германии в компании AEG. Однако, благодаря тому, что в патентах Теслы содержались общие идеи использования многофазных цепей, компании Вестингауза некоторое время удавалось сдерживать их развитие с помощью патентных судебных процессов [1].

    Преимуществом двухфазных сетей было то, что они допускали простой, мягкий пуск электрических двигателей. На заре электротехники эти сети с двумя отдельными фазами были более просты для анализа и разработки.[2] Тогда ещё не был создан метод симметричных составляющих (он был изобретён в 1918 году), который впоследствии дал инженерам удобный математический инструментарий для анализа несимметричных режимов нагрузки многофазных электрических систем.

    Вращающееся магнитное поле, создаваемое в двухфазных системах, позволяло электромоторам создавать вращающий момент от нулевой частоты вращения мотора, что не было возможным в однофазных асинхронных электромоторах (без специальных пусковых средств). Асинхронные двигатели, разработанные для двухфазных систем, имеют ту же конфигурацию обмоток, что и однофазные двигатели с пусковым конденсатором.

    Для трёхфазной электрической сети требуются линии с меньшей массой проводящих материалов (как правило, металлов) при том же самом напряжении и большей передаваемой мощности, в сравнении с двухфазной четырёхпроводной системой.[3] Двухфазные линии были вытеснены трёхфазными в электрических распределительных сетях, однако они до сих пор используются в некоторых системах управления.

    Передаваемая мгновенная активная мощность в трёхфазных и двухфазных электрических сетях постоянна при симметричной нагрузке. Однако в однофазных сетях мгновенная активная мощность колеблется с частотой, в два раза бо́льшей частоты напряжения в линии. Эти пульсации мощности приводят к повышенному шуму и механическим вибрациям в электрооборудовании с намагничивающимися материалами из-за магнитострикционного эффекта, а также к вращательным вибрациям валов электродвигателей.

    Двухфазные контуры обычно используют две отдельные пары токонесущих проводников. Могут использоваться и три проводника, однако по общему проводу течёт векторная сумма фазных токов, и поэтому общий провод должен иметь больший диаметр. В отличие от этого, в трёхфазных сетях при симметричной нагрузке векторная сумма фазных токов равна нулю, и поэтому в этих сетях возможно использовать три линии одинакового диаметра. Для электрических распределительных сетей требование трёх проводящих линий лучше, чем требование четырёх, поскольку это даёт значительную экономию в стоимости проводящих линий и в расходах по их установке.

    Двухфазное напряжение может быть получено от трёхфазного источника путём соединения однофазных трансформаторов по так называемой схеме Скотта. Симметричная нагрузка в такой трёхфазной системе в точности эквивалентна симметричной трёхфазной нагрузке.

    См. также

    Примечания

    Ссылки

    • Donald G. Fink and H. Wayne Beaty, Standard Handbook for Electrical Engineers, Eleventh Edition,McGraw-Hill, New York, 1978, ISBN 0-07-020974-X
    • Edwin J. Houston and Arthur Kennelly, Recent Types of Dynamo-Electric Machinery, copyright American Technical Book Company 1897, published by P.F. Collier and Sons New York, 1902

    Трёхфазная система электроснабжения — это… Что такое Трёхфазная система электроснабжения?

    Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. В трёхфазной системе этот угол равен 2π/3 (120°).

    Многопроводная (шестипроводная) трёхфазная система переменного тока изобретена Николой Теслой. Значительный вклад в развитие трёхфазных систем внёс М. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил трёх- и четырёхпроводную системы передачи переменного тока, выявил ряд преимуществ малопроводных трёхфазных систем по отношению к другим системам и провёл ряд экспериментов с асинхронным электродвигателем.

    Описание

    Каждая из действующих ЭДС находится в своей фазе периодического процесса, поэтому часто называется просто «фазой». Также «фазами» называют проводники — носители этих ЭДС. В трёхфазных системах угол сдвига равен 120 градусам. Фазные проводники обозначаются в РФ латинскими буквами L с цифровым индексом 1…3, либо A, B и C[1].

    Распространённые обозначения фазных проводов:

    Россия, EC (выше 1000 В) Россия, ЕС (ниже 1000 В) Германия Дания
    А L1 L1 R
    B L2 L2 S
    C L3 L3 T
    Анимированное изображение течения токов по симметричной трёхфазной цепи с соединением типа «звезда» Векторная диаграмма фазных токов. Симметричный режим. Графическое представление зависимости фазных токов от времени

    Преимущества

    Возможная схема разводки трёхфазной сети в многоквартирных жилых домах
    • Экономичность.
      • Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
      • Меньшая материалоёмкость 3-фазных трансформаторов.
      • Меньшая материалоёмкость силовых кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными цепями).
    • Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок её службы.
    • Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других электротехнических устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.
    • Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».
    • Возможность резкого уменьшения мерцания и стробоскопического эффекта светильников на люминесцентных лампах путём размещения в одном светильнике трёх ламп (или групп ламп), питающихся от разных фаз.

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

    Схемы соединений трехфазных цепей

    Звезда


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

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

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

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

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

    Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями.

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

    Последствия отгорания (обрыва) нулевого провода в трехфазных сетях

    При симметричной нагрузке в трёхфазной системе питание потребителя линейным напряжением возможно даже при отсутствии нейтрального провода. Однако, при питании нагрузки фазным напряжением, когда нагрузка на фазы не является строго симметричной, наличие нейтрального провода обязательно. При его обрыве или значительном увеличении сопротивления (плохом контакте) происходит так называемый «перекос фаз», в результате которого подключенная нагрузка, рассчитанная на фазное напряжение, может оказаться под произвольным напряжением в диапазоне от нуля до линейного (конкретное значение зависит от распределения нагрузки по фазам в момент обрыва нулевого провода). Это зачастую является причиной вывода из строя бытовой электроники в квартирных домах. Так как сопротивление потребителя остаётся константой, то, согласно закону Ома, при возрастании напряжения сила тока, проходящего через потребительское устройство, окажется гораздо больше максимально допустимого значения, что и вызовет сгорание и/или выход из строя питаемого электрооборудования. Пониженное напряжение также может послужить причиной выхода из строя техники. Иногда отгорание (обрыв) нулевого провода на подстанции может явиться причиной пожара в квартирах.

    Проблема гармоник, кратных третьей

    Современная техника всё чаще оснащается импульсными сетевыми источниками питания. Импульсный источник без корректора коэффициента мощности потребляет ток узкими импульсами вблизи пика синусоиды питающего напряжения, в момент заряда конденсатора входного выпрямителя. Большое количество таких источников питания в сети создаёт повышенный ток третьей гармоники питающего напряжения. Токи гармоник, кратных третьей, вместо взаимной компенсации, математически суммируются в нейтральном проводнике (даже при симметричном распределении нагрузки) и могут привести к его перегрузке даже без превышения допустимой мощности потребления по фазам. Такая проблема существует, в частности, в офисных зданиях с большим количеством одновременно работающей оргтехники.
    Существующие установки компенсации реактивной мощности не способны решить данную проблему, так как снижение коэффициента мощности в сетях с преобладанием импульсных источников питания не связано с внесением реактивной составляющей, а обусловлено нелинейностью потребления тока. Решением проблемы третьей гармоники является применение корректора коэффициента мощности (пассивного или активного) в составе схемы производимых импульсных источников питания.
    Требования стандарта IEC 1000-3-2 накладывают ограничения на гармонические составляющие тока нагрузки устройств мощностью от 50 Вт. В России количество гармонических составляющих тока нагрузки нормируется стандартами ГОСТ 13109-97, ОСТ 45.188-2001.


    Треугольник


    Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.

    Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями

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

    Распространённые стандарты напряжений

    РФ и СНГ Страны ЕС Япония США
    Напряжение

    (фазное/линейное)

    220/380 230/400 120/208 (140/240)/(230/400)
    Частота 50 Гц 50 Гц 50/60Гц 60 Гц

    Маркировка

    Проводники, принадлежащие разным фазам, маркируют разными цветами. Разными цветами маркируют также нейтральный и защитный проводники. Это делается для обеспечения надлежащей защиты от поражения электрическим током, а также для удобства обслуживания, монтажа и ремонта электрических установок и электрического оборудования. В разных странах маркировка проводников имеет свои различия. Однако многие страны придерживаются общих принципов цветовой маркировки проводников, изложенных в стандарте Международной Электротехнической Комиссии МЭК 60445:2010.

    Фазный проводник 1 Фазный проводник 2 Фазный проводник 3 Нейтральный проводник Защитный проводник
    США (120/208В)[2] Чёрный Красный Голубой Белый или серый Зелёный
    США (277/480В) Оранжевый Коричневый Жёлтый Белый или серый Зелёный
    Канада Красный Чёрный Голубой Белый Зелёный
    Канада (Изолированные трёхфазные установки) Оранжевый Коричневый Жёлтый Белый Зелёный
    Великобритания (с апреля 2006) Красный (Коричневый) Жёлтый (ранее Белый) (Чёрный) Голубой (Серый) Чёрный (Голубой) Зелёно-жёлтый
    Европа (с апреля 2004) Коричневый Чёрный Серый Голубой Зелёно-жёлтый
    Европа (до апреля 2004, в зависимости от страны) Коричневый или Чёрный Чёрный или Коричневый Чёрный или Коричневый Голубой Зелёно-жёлтый
    Европа (Обозначение шин) Жёлтый Коричневый Красный
    Россия (СССР)[3] Жёлтый Зелёный Красный Голубой Зелёно-жёлтый (на старых установках — Черный)
    Россия (с 1 января 2011 г.)[4] Коричневый Чёрный Серый Голубой Зелёно-жёлтый
    Австралия и Новая Зеландия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках — Зелёный)
    Южная Африка Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках — Зелёный)
    Малайзия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках — Зелёный)
    Индия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёный
    I_L=\sqrt{3}\times{I_F}; \qquad U_L=U_F Трёхфазная двухцепная линия электропередачи

    См. также

    Примечания

    1. Действующий в РФ ГОСТ 2.709-89 предписывает обозначение цепей фазных проводников трёхфазного переменного тока: L1, L2, L3, и при этом допускает обозначения A, B, C.
    2. С 1975 года Национальный Электрический Кодекс (США) не регламентируют цветовое обозначение фазных проводов. Приведённые в таблице цвета являются общепринятыми в эксплуатации.
    3. Согласно ПУЭ при переменном трёхфазном токе: шины фазы А обозначают жёлтым цветом, фазы В — зелёным, фазы С — красным цветами (по алфавитному порядку начальных букв в названии цветов: Ж, З, К).
    4. Согласно ГОСТ Р 50462-2009: Базовые принципы и принципы безопасности для интерфейса «человек-машина», выполнение и идентификация. Идентификация проводников посредством цветов и буквенно-цифровых обозначений.

    Ссылки

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *