Обрыв фазы в трехфазной цепи: 3.5. Несимметричные и аварийные режимы работы трехфазных цепей

Содержание

Обрыв фазы и короткое замыкание фазы

Привет, Вы узнаете про обрыв фазы, Разберем основные ее виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое обрыв фазы , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства

Теория — обрыв фазы

Rb = Rc;

a) четырехпроводная звезда

;

Векторная диаграмма (Рис. 4 .67) демонстрирует работу четырехпроводной системы.

б) трехпроводная звезда

.

Напряжение смещения можно также определить методом засечек, как показано на Рис. 4 .68.

;

;

.

Рис.4.67. Векторная диаграмма для обрыва фазы в четырехпроводной системе

Токи в фазах bисдолжны находиться в противофазе.

Рис.4.68. Векторная диаграмма для обрыва фазы в трехпроводной системе

Теория — Короткое замыкание фазы

Ra = 0; Rb = Rc;

а) четырехпроводная звезда

В четырехпроводной системе при коротком замыкании фазы приемника получаем короткое замыкание фазы источника.

б) трехпроводная звезда

.

Фазные напряжения приемника:

;

;

;

т.е . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . фазные напряжения увеличились до линейных напряжений, соответственно, токи фаз:

;увеличились враз.

.

Построение векторной диаграммы показано на Рис. 4 .69.

Рис.4.69. Векторная диаграмма для короткого замыкания фазыА

Пример задач на обрыв и короткое замыкание фазы

Задача 1. 3.1 Трехфазный асинхронный двигатель включен в сеть 380 В по схеме «звезда». Параметры обмоток следующие: Rф = 2 Ом, Хф = 8 Ом.

Требуется: изобразить схему включения двигателя в сеть; определить фазные и линейные токи; определить потребляемую активную мощность; построить векторную диаграмму токов и напряжений; рассмотреть два аварийных режима – обрыв и короткое замыкание фазы А.

Решение:

Трехфазный асинхронный двигатель является симметричной активно-индуктивной нагрузкой, поэтому включается в сеть по схеме «звезда» без нейтрального провода. Его схема замещения представлена на рис. 1.3.8

Номинальное напряжение сети является линейным напряжением, т. е. , тогда фазное напряжение

Поскольку нагрузка симметричная, то расчет можно проводить для одной фазы.

Полное сопротивление фазы

Фазный ток А(а)

.

Для схемы «звезда» линейный ток . Потребляемая активная мощность

где — фазовый угол ,

.

Векторная диаграмма токов и напряжений показана на рис. 1.3.9. Для построения векторной диаграммы необходимо выбрать масштабы напряжений и токов .

Рассмотрим аварийный режим работы– обрыв фазы А (рис.1.3.10).

В этом случае трехфазная цепь превращается в однофазную , причем фазы b и с оказываются включенными последовательно на линейное напряжение , т. е. на каждую из этих фаз падает напряжение

Фазные и линейные токи

.

Потребляемая мощность

Рис. 1.3.11

Как видно из расчета, потребляемая мощность снизилась почти в два раза.

Если обрыв фазы произошел внутри самого двигателя (обрыв обмотки), то эта обмотка оказывается под повышенным напряжением , что видно из векторной диаграммы (рис.1.3.11). Неповрежденные обмотки находятся под пониженным напряжением, что не опасно для них.

Рассмотрим аварийный режим работы – короткое замыкание фазы «а» (рис. 1.3.12, а, б).

При коротком замыкании фазы нейтральная точка оказывается связана с питающей точкой А, значит, неповрежденные фазы b и с окажутся включенными на линейное напряжение , что видно из векторной диаграммы.

Токи в неповрежденных фазах

.


а б

Рис. 1.3.12

Ток в фазе а равен геометрической сумме токов и ( по векторной диаграмме составляет примерно 69 А).

См. также

На этом все! Теперь вы знаете все про обрыв фазы, Помните, что это теперь будет проще использовать на практике. Надеюсь, что теперь ты понял что такое обрыв фазы и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства

Обрыв — линейный провод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Обрыв — линейный провод

Cтраница 1


Обрыв линейного провода в случае соединения потребителя треугольником ведет к образованию однофазной системы. Если, например, обрыв произошел в проводе А ( рис. 6.16 6), то образуются две параллельные ветви ВС и ВАС. Приемники, включенные в фазу ВС, остаются под нормальным напряжением и продолжают работать. Таким образом, в схеме треугольника при обрыве одного линейного провода все приемники продолжают работать, но у большинства приемников напряжение резко снижается, что приводит к нарушению их нормальной работы, например, в случае ламп накаливания — к резкому снижению их накала.  [2]

После обрыва линейного провода В нагрузки фаз а и с оказываются соединенными последовательно.  [3]

После обрыва линейного провода А общее сопротивление фаз бис станет вдвое большим ( они окажутся соединенными последовательно), а линейное напряжение Ивс, к которому подключены эти фазы, больше фазного в ] / — & раз.  [4]

При обрыве линейного провода приемники данной фазы остаются без энергии, а приемники двух других фаз продолжают получать питание от неповрежденных проводов трехфазной системы. При наличии нейтрального провода для приемников, присоединенных к неповрежденным линейным проводам, обрыв чужого линейного провода практически не ощущается. При отсутствии нейтрального провода фазные напряжения на зажимах обоих последовательно соединенных приемников пропорциональны величинам их полных сопротивлений, а при преобладании в одной фазе индуктивной, а в другой емкостной нагрузки может возникнуть резонанс напряжений, сопровождающийся установлением повышенных напряжений на зажимах приемников и резким увеличен нем тока.  [5]

При обрыве линейного провода трехфазный потребитель находится под линейным напряжением, так как при этом ни одна из точек нагрузки не будет под потенциалом оборванного линейного провода.  [6]

При обрыве линейного провода напряжение на одной из фаз становится равным нулю, а напряжение на двух других фазах равно половине линейного. На рис. 6.13 6 показана векторная диаграмма напряжений потребителя при обрыве одного линейного провода А. Линейные напряжения UAB и UCA также равны половине линейного напряжения U вс и поэтому вершина треугольника линейных напряжений легла на основание его.  [8]

При обрыве линейного провода А к двум не поврежденным фазам подводится линейное напряжение UBC 220 В, которое распределится на равные части, так как сопротивления фаз одинаковы: Ui U c t / ec / 2 220 / 2 1 10 В.  [9]

Как влияет обрыв линейного провода а работу трехфазного потребителя, соединенного в треугольник.  [10]

Рассмотрим случай обрыва линейного провода при трехпроводной симметричной системе для соединения звездой и треугольником.  [12]

К чему приводит

обрыв линейного провода в трехфазной установке.  [13]

В случае соединения приемника треугольником обрыв линейного провода в фазе А ( рис. 5.8, б) изменяет схему так, что две фазы ZAB, ZCA оказываются соединенными последовательно под линейное напряжение U вс.  [14]

Страницы:      1    2    3

Симметричная (равномерная) нагрузка фаз в трехпроводной цепи трехфазного тока

В случае симметричной системы напряжений и симметричной нагрузки фаз ток в нейтральном проводе равен нулю, а следовательно, нейтральный провод не нужен. Тогда получим трехпроводную цепь трехфазного тока (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Трехпроводная трехфазная цепь, соединенная «звездой»

Рис. 3.7. Векторная диаграмма напряжений и токов при чисто активной симметричной нагрузке фаз

Расчет трехфазной системы при симметричной нагрузке фаз (активно-реактивной) сводится к расчету лишь одной фазы:

,

,

,

.

Для чисто активной симметричной нагрузки (рис. 3.7)

,

,

.

Так как при симметричной нагрузке фаз

,

,

,

то активная мощность

.

Несимметричная (неравномерная) нагрузка фаз в трехпроводной цепи трехфазного тока.

В этом случае напряжения на фазах приемника будут неравны, соотношение Uл =√3Uф нарушится, а соотношение Iл = Iф останется справедливым и для этого случая.

Если замкнуть фазу «а»накоротко (рис. 3.8, а), т. е. сопротивление фазы «а»уменьшить до нуля (Ra = 0), то напряжение на фазе станет равным нулю, а напряжение на двух других будет равно линейному (рис. 3.8, б).

а) б)

Рис. 3.8. Короткое замыкание фазы «а»:а — схема; б — векторная диаграмма

При Ra→∞ , что соответствует обрыву фазы «а» (рис. 3.9, а), напряжение на двух фазах при их одинаковой нагрузке будет равно половине линейного напряжения (рис. 9, б).

а) б)

Рис. 3.9. Обрыв фазы «а»: а — схема; б — векторная диаграмма

Когда сопротивления отдельных фаз неодинаковы (Ra≠Rb≠Rc)напряжения на фазах также будут различными
(рис. 3.10). Следовательно, уменьшение или увеличение сопротивления отдельных фаз вызывает перераспределение всех фазных напряжений. Следует отметить, что соединение «звездой» без нейтрального провода при несимметричной нагрузке фаз обычно не применяется.

Активная мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке фаз равна сумме активных мощностей каждой из фаз

.

Рис. 3.10. Векторная диаграмма напряжений и токов в трехпроводной цепи трехфазного тока при несимметричной нагрузке фаз

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с аппаратурой и приборами, необходимыми для выполнения работы, записать их технические данные в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Техническая характеристика приборов и аппаратов

Наименование прибора Система прибора Класс точности Пределы измерений Цена деления
         

2. Собрать цепь без нейтрального провода, изображенную на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Трехфазная электрическая система без нулевого провода

3. Для проверки собранной цепи пригласить преподавателя.

4. В фазах «b» и «с» установить постоянную нагрузку и поворотным выключателем, расположенным на панели стенда, включить цепь.

5. Изменять нагрузку в фазе «а» согласно табл. 3.2. После каждого включения ламп записывать показания приборов в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Результаты исследований трёхфазной электрической цепи без нейтрального провода.

Собрать цепь для проведения опыта короткого замыкания фазы «а» (путем установки перемычки а — х)и показать ее преподавателю. Данные опыта также записать в табл. 3.2.

6. Собрать цепь с нейтральным проводом, изображенную на рис. 3.12, и показать ее преподавателю.

Рис. 3.12. Трехфазная электрическая система с нулевым проводом

7. Проделать опыты п. 5, для четырехпроводной трехфазной цепи (кроме опыта короткого замыкания) и данные записать в
табл. 3.3.

8. Результаты опытов показать преподавателю.

9. С разрешения преподавателя разобрать цепь и привести в порядок рабочее место.

Таблица 3.3

Результаты исследований трёхфазной электрической цепи с нейтральным проводом.

Номер опыта Число ламп в фазах Результаты измерений
a b c , А , А , А , А , В , В , В , В , В , В
                   
                   
                   
                   
                   
                   

10. Составить отчет о работе.

Отчет должен содержать следующие основные разделы:

— цель работы;

— схемы опытных установок;

— технические характеристики приборов и аппаратов;

— таблицы измерений;

— векторные диаграммы напряжений и токов для заданных преподавателем опытов;

— выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дать определение трехфазной электрической системы.

2. Каковы преимущества трехфазной электрической системой по сравнению с однофазной?

3. Назовите условия симметрии трехфазных систем?

4. В чем отличие связанных и несвязанных трехфазных электрических цепей?

5. Каково соотношение между линейным и фазным величинами (напряжением, токами) в симметричной трехфазной системе при соединении «звездой»?

6. Что происходит в трехфазной цепи при соединении приемников звездой в случае нарушения симметрии нагрузки фаз?

7. Какова роль нейтрального (нулевого) провода?

9. Как изменяются токи и напряжения в цепи при обрыве линейного провода (при наличии нулевого провода и без него)?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Исследование трехфазной цепи при соединении приемников «треугольником»

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1. Проверка основных соотношений для трехфазной цепи при соединении приемников «треугольником».

2. Построение соответствующих векторных диаграмм напря­жений и токов.

3. Получение практических навыков в соединении приемников «треугольником».

Исследование аварийных режимов трехфазной цепи при соединении нагрузки в «звезду»

Цель работы: Экспериментально исследовать аварийные режимы трёхфазной цепи при соединении нагрузки в «звезду».

 

Краткая теория

Аварийные режимы возникают при коротких замыканиях в нагрузке или в линиях и при обрыве проводов. Рассмотрим некоторые типичные аварийные режимы.

Обрыв нейтрального провода при несимметричной нагрузке

В симметричном режиме IN = 0, поэтому обрыв нейтрального провода не приводит к изменению токов и напряжений в цепи и такой режим не является аварийным. Однако, при несимметричной нагрузке IN ¹ 0, поэтому обрыв нейтрали приводит к изменению всех фазных токов и напряжений. На векторной диаграмме напряжений точка «0» нагрузки, совпадающая до этого с точкой «N» генератора, смещается таким образом, чтобы сумма фазных токов оказалась равной нулю (рисунок 1). Напряжения на отдельных фазах могут существенно превысить номинальное напряжение.

 

 

Рисунок 1

.

 

Обрыв фазы при симметричной нагрузке в схеме с нулевым проводом

При обрыве провода, например, в фазе А ток этой фазы становится равным нулю, напряжения и токи в фазах В и С не изменяются, а в нулевом проводе появляется ток I N =I B + I C .  Он равен току, который до обрыва протекал в фазе А (рисунок 2).

 

 

Рисунок 2

 

Обрыв фазы при симметричной нагрузке в схеме без нулевого провода

 

При обрыве, например, фазы А сопротивления RВ и RС оказываются соединёнными последовательно и к ним приложено линейное напряжение UBC. Напряжение на каждом из сопротивлений составляет  от фазного напряжения в нормальном режиме. Нулевая точка нагрузки на векторной диаграмме напряжений смещается на линию ВС и при RB = RC находится точно в середине отрезка ВС (рисунок 3).

 

 

Рисунок 3

 

Короткие замыкания

При коротком замыкании фазы нагрузки в схеме с нулевым проводом ток в этой фазе становится очень большим (теоретически бесконечно большим) и это приводит к аварийному отключению нагрузки защитой. В схеме без нулевого провода при замыкании, например, фазы А, нулевая точка нагрузки смещается в точку «А» генератора. Тогда к сопротивлениям фаз В и С прикладываются линейные напряжения. Токи в этих фазах возрастают в  раз, а ток в фазе А – в 3 раза (рисунок 4).

Короткие замыкания между линейными проводами и в той и в другой схеме приводят к аварийному отключению нагрузки.

 

 

Рисунок 4

 

 

 Порядок выполнения работы

 

· Собрать цепь согласно схеме (рисунок 5) с сопротивлениями фаз RA=RB=RC=1кОм. (Измерения токов можно производить одним-двумя амперметрами, переключая их из одной фазы в другую, либо виртуальными приборами).

 

Рисунок 5

 

· Убедиться, что обрыв (отключение) нейтрали не приводит к изменению фазных токов.

· Убедиться, что в схеме с нулевым проводом происходит отключение источника защитой при коротких замыканиях как в фазах нагрузки, так и между линейными проводами.

· Убедиться, что в схеме без нулевого провода короткое замыкание в фазе нагрузки не приводит к отключению, а при коротком замыкании между линейными проводами установка отключается.

· Снять измерения токов и напряжений всех величин, указанных в таблице 1 в различных режимах и по экспериментальным данным построить векторные диаграммы для каждого случая в выбранном масштабе.

 

 

Таблица 1

Режим UA, B UB, B UC, B UnN, B IA, мА IB, мА IC, мА IN, мА
RA=1 кОм RB=680 Ом RC=330 Ом Обрыв нейтрали                
RA=RB=RC=1 кОм Схема с нейтралью Обрыв фазы А                
RA=RB=RC=1 кОм Схема без нейтрали Обрыв фазы А                
RA=RB=RC=1 кОм Схема без нейтрали к. з. фазы А                

Контрольные вопросы и задачи:

1  Как изменятся напряжения и токи при отключении нейтрального провода в схеме «звезда» для симметричной и несимметричной нагрузки?

2  Как изменятся напряжения и токи при коротком замыкании фазы в схеме«звезда» с нулевым проводом и в схеме без нулевого провода?

3  Как изменится мощность трехфазной нагрузки при обрыве фазы в схеме с нулевым проводом и без него?

4  Как изменится мощность при коротком замыкании одной фазы?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

Контроль трехфазных электрических сетей — Control Engineering Russia

Одно- и многофункциональные устройства для контроля параметров электрических сетей.

Работоспособность электрических установок стала одним из ключевых факторов промышленного производства. Сбои в подаче электроэнергии часто являются причиной срыва производства, влияют на последующие стадии производственного процесса и приводят к дополнительным затратам на дорогостоящий ремонт. Поэтому очень важно контролировать параметры электрических сетей.

Контроль параметров трехфазных электрических сетей может быть реализован с минимальными усилиями и затратами при помощи электронных реле контроля. Эти приборы заблаговременно обнаруживают ошибки и позволяют отключать неисправные компоненты, прежде чем произойдет дальнейшая поломка оборудования.

Трехфазные реле контроля АББ

Параметры трехфазной сети

Трехфазные реле контроля позволяют контролировать следующие параметры:

Последовательность фаз

Нарушение последовательности фаз при работе двигателя или неправильное подключение фаз до пуска приводит к изменению направления вращения подключенного оборудования. Генераторы, насосы или вентиляторы вращаются в неверном направлении, что приводит к неправильной работе оборудования. Своевременное обнаружение ошибок в чередовании фаз имеет большое значение, особенно для машин с вращающимися и движущимися частями.

Обрыв фазы

Обрыв фазы может привести к тому, что двигатели перестанут запускаться или будут забирать необходимый ток из других фаз. Такая ситуация приводит к неравномерным нагрузкам на обмотку двигателя и может вызвать его поломку.

Повышенное и пониженное напряжение

Повышенное напряжение приводит к нагреву подключенного оборудования. Если своевременно не обнаружить перенапряжение, оно может привести к разрушению оборудования.

Пониженное напряжение приводит к возникновению неопределенного состояния в работе оборудования. Если на катушку контактора подается пониженное напряжение, контакты могут неправильно работать при переключении.

Асимметрия

При несимметричном напряжении питания двигателя часть энергии двигателя превращается в реактивную мощность. Производительность падает; кроме того, двигатель подвергается повышенной тепловой нагрузке и может выйти из строя.

Обрыв нейтрального провода

В случае симметричной нагрузки в сети обрыв нейтрального провода не оказывает никакого влияния на сеть. При обрыве нейтрального провода в сети с ассиметричной нагрузкой в отдельных фазах возникают колебания напряжения, способные нанести значительный ущерб подключенному оборудованию.

Примеры использования

Двигатель с рекуперацией энергии (двигатель, способный генерировать энергию в сеть).

Обрыв фазы работающего трехфазного двигателя может быть четко зафиксирован при помощи реле контроля асимметрии фаз.

В номинальном режиме, сразу после подачи напряжения питания, реле контроля фиксирует правильность чередования фаз L1-L2-L3 и соответствие всех напряжений диапазону Uмин./Uмакс. Тем самым гарантируется отсутствие перенапряжений, пониженного напряжения и обрыва фазы. Только после этого двигатель запускается.

При обрыве фазы (в примере, фаза L2, рис. 1.), фазный ток IL2 становится равным 0, а фазное напряжение UL2 уменьшается на величину Д1Т. Величина остаточного напряжения Ul2 может составлять до 95% от номинального, в зависимости от типа используемого двигателя. Приборы контроля фаз и пониженного напряжения контролируют пропадание фаз только до 60 % от номинального напряжения. Таким образом, обрыв фазы работающего двигателя нельзя с достаточной уверенностью определить при помощи реле контроля фазы. Надежное определение данной неисправности может гарантировать только контроль асимметрии фаз. При обнаружении асимметрии фаз, реле контроля асимметрии отключает двигатель, чтобы предотвратить его повреждение (рис. 2).

Рис. 1. Трехфазный двигатель с рекуперацией и реле контроля перед отключением из-за обрыва фазы: электрическая схема, эквивалентная схема двигателя, кривые тока и напряжения

Рис. 2. Трехфазный двигатель с обрывом фазы в L2 после срабатывания реле контроля: электрическая схема, эквивалентная схема двигателя, кривые тока и напряжения

Обнаружение обрыва нулевого провода

При симметричной нагрузке обрыв нулевого провода не влияет на работу оборудования, так как фазные токи IL1, IL2 и IL3 равны по величине и сдвинуты относительно друг друга на 120°.

Ток, протекающий через нулевой провод In согласно закону Кирхгофа, определяется как сумма всех фазных токов и в любой момент времени равен нулю и контроля обрыва нулевого провода не требуется.

В сетях с несимметричной нагрузкой — фазные токи IL1 IL2 и IL3 имеют разные значения и разную величину фазного угла, а фазные напряжения UL1, UL2 и UL3 относительно Un -одинаковые. Вследствие разницы фазных токов, через нулевой провод протекает компенсирующий ток In. При обрыве нулевого провода ток In становится равным 0, при этом сдвигается нейтральная точка звезды, и, следовательно, происходит перераспределение фазных напряжений по отдельным фазам (рис. 3). Это означает, что фазное напряжение в цепи с пониженной нагрузкой снижается, а в цепи с повышенной нагрузкой — повышается. Таким образом, в одной из цепей появляется перенапряжение, которое может привести к выходу из строя подключенного оборудования. В другой цепи, наоборот, происходит падение напряжения, которое может привести к различным последствиям в зависимости от нагрузки. Если нагрузка — например, работающий двигатель — продолжает потреблять из сети такую же мощность, которую он потреблял до обрыва нулевого провода, ток в данной цепи повышается и вызывает нагрев нагрузки и может привести к ее разрушению. В контакторах из-за падения напряжения могут возникнуть «нестабильные» состояния в работе (произвольное включение — выключение). Это приводит к непредсказуемым переключениям подключенной нагрузки и возникновению опасных ситуаций для оборудования.

Рис. 3. Обрыв нейтрального провода в трехфазной сети

Реле контроля трехфазного тока с функцией контроля нулевого провода обеспечивают безопасную и надежную защиту от обрыва нулевого провода. Эти реле подключаются к трем фазам сети электропитания и нулевому проводу, как показано на рисунке 4. Внутри реле моделируется соединение «звездой», а нагрузка подключается к нулевому проводу.

Рис. 4. Подключение трехфазного реле контроля нейтрального провода

При подключении нулевого провода возникает компенсирующий ток In, который вызывает падение напряжения Urn. При обрыве нулевого провода ток In равен нулю. Напряжение Urn при этом также равно нулю и выходное реле сообщает об обрыве нулевого провода.

Заключение

Примеры, рассмотренные выше, показывают целесообразность и важность контроля параметров в трехфазных сетях. При минимальных затратах обеспечивается безопасная работа оборудования, сохраняется процесс производства и предотвращаются поломки.

Ключевые характеристики, которые компания АББ стремится придать всем реле контроля, — это простота в эксплуатации и универсальность. При своих небольших размерах многофункциональные реле имеют полный набор функций и при изменении параметров процесса реле можно с легкостью перенастроить, выбрав необходимую функцию.

Одним из таких устройств является многофункциональное реле CM-MPS. Это реле обеспечивает контроль всех параметров фаз: последовательности фаз, обрыва фаз, перепадов напряжения и асимметрии. Для питания этого реле не требуется дополнительных цепей, т. к. оно может осуществляться от контролируемой сети.

Также в номенклатуре реле компании АББ есть и более простые устройства, контролирующие только определенный параметр, что позволяет осуществлять экономичный контроль трехфазных сетей.

Трехфазные реле контроля компании АББ

Трехфазные реле контроля компании АББ обеспечивают контроль всех важных параметров трехфазных цепей. Они распознают ошибки на ранней стадии, помогая избежать отключения всей установки. В случае серьезных ошибок реле производят безопасное отключение подключенных устройств и двигателей, предохраняя установку от поломок.

Благодаря этому, трехфазные реле контроля сохраняют безопасную работу оборудования с максимальной эксплуатационной готовностью и являются важным вкладом в экономику.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Обрыв нуля в трехфазной и однофазной сети

Даже те, кто не имеет электротехнического образования, наверняка слышали о такой аварийной ситуации, как перекос фаз. В некоторых предыдущих публикациях мы уже упоминали, чем грозит обрыв нуля, и кратко упоминали о способах защиты от несимметрии фазных напряжений. Сегодня мы более подробно рассмотрим данную тему.

Что такое обрыв нуля?

Для полноценного ответа на этот вопрос необходимо привести примеры штатной работы трехфазной схемы ввода электроснабжения. В качестве примера приведем упрощенный вариант с вводом для этажного распределительного щита.

Схема 1. Штатная работа системы

Как видно из рисунка, каждая из квартир на этаже запитана от отдельной фазы (L1 – L3) и общего нуля. Что формирует в бытовой сети каждой квартиры фазное напряжение 220 вольт (L1N=L2N=L3=220 В.). В данном случае используется схема питания TN-C-S, где задействована шина заземления PE, соединяемая в РУ здания с нулем. Приведенная система сбалансированная, поскольку ток нагрузки в фазных проводах суммируется через нулевую линию, что снижает вероятность перекоса фазных напряжений.

Заметим, что полностью исключить данное явление довольно сложно, поскольку сопротивление нагрузок на каждой фазе может различаться. К примеру, в квартире_1 включен кондиционер и стиральная машина, в квартире_2 хозяин запустил бойлер и электропечку, а в квартире_3 жильцы отсутствуют и все бытовые приборы отключены от сети. По итогу, в трехфазной системе питания возникнет несимметрия напряжений.

Теперь рассмотрим работу сети в нештатном режиме, когда происходит отгорание нуля.

Что происходит в электросети при обрыве нуля?

Рассмотрим отдельно, изменение режима работы трехфазной сети при обрыве магистрального нуля и как поведет себя однофазная электрическая проводка, если отгорание нулевого проводника произойдет на вводе.

Отгорание нуля в трехфазной сети

Внесем изменения в рисунок 1, вызванные аварией, а именно отключением нуля .

Оборвался нулевой магистральный проводник

В данном случае обрыв общего нулевого провода приведет к тому, что движение электрического тока по нему прекратиться. В результате все квартиры R1-R3 будут запитаны по типу подключения «звезда без нулевой магистрали». Другими словами, при обрыве нуля на каждую квартиру будет поступать не фазное, а линейное напряжение.

Контур из квартир 1 и 2

Для примера предлагаем рассмотреть, как сложится ситуация в квартирах 1 и 2. Нагрузка электрических приборов суммируется в данном контуре при прохождении через него тока I12. Соответственно, уровень напряжения для квартир установится в зависимости от нагрузки подключенных к сети приборов. То есть: U= I12*R1, а U= I12* R2. Из этого следует, что суммарная величина силы тока составит I12 = U12 / (R1+R2)  :

Обратим внимание, что суммарное напряжение контура будет равно линейному в данной электросети, то есть U12 = 380 вольт. Но при этом показатели U1 и U2 могут варьироваться в диапазоне 0-380 вольт и, естественно, существенно отличаться друг от друга. На данные значения может влиять как нагрузка подключенных приборов в каждой из квартир, так и ее активная и пассивная составляющая.

В результате если произойдут проблемы с нейтралью трансформатора (нулем источника), велика вероятность выхода из строя подключенных к сети приборов. Причина – повышение уровня напряжения в сети.

Обрыв нуля в однофазной сети

В данной ситуации последствия будут не такими печальными, как в описанном выше случае, но, тем не менее, если отгорает вводный ноль в системе TN-C, это может представлять серьезную опасность для жизни человека.

Отгорание нуля в схеме однофазного потребителя

Для однофазных нагрузок обрыв нуля будет аналогичен отключению напряжения, за исключением того фактора, что на фазном проводе останется потенциал, представляющий опасность для жизни. Причем, он также проявится там, где был ранее защитный ноль в контактах розеток. Если корпуса электроприборов заземлялись рабочим нулем, то весьма велика вероятность негативных последствий. В системах TN-C-S фактор риска существенно сокращается, за счет использования PEN проводника.

Как защититься?

Узнав об опасности, представляемой потерей нуля, предлагаем рассмотреть варианты защиты от данного явления:

  • Начать необходимо с грамотного монтажа электропроводки. Если для питания объекта планируется задействовать трехфазную схему электроснабжения, то ее расчет должен быть произведен таким образом, чтобы минимизировать вероятность перекоса фаз. То есть, необходимо планомерно распределить нагрузку на каждую линию.
  • Следует задействовать в управлении сетью приборы, выравнивающие нагрузку на каждую из фаз. Причем, в идеале, эта работа должна осуществляться без привлечения операторов, то есть, выполняться автоматически при обрыве нуля.
  • Должна иметься возможность оперативного изменения схемы подключения потребителей. Это позволяет внести корректировки, если на этапе проектирования не была должным образом учтена нагрузка на каждый участок или увеличилась мощность потребления в связи с вводом новых объектов. То есть, при возникновении критической ситуации должна иметься возможность изменения мощности. В качестве примера можно привести вариант, когда многоквартирный дом переводится на линию с большей нагрузкой для «разбавления» перекоса фаз, возникающего при обрыве нуля.

В приведенных выше вариантах мы рассматривали защиту от перекосов в глобальных масштабах, конечный потребитель может обеспечить должный уровень защиты значительно проще. Для этого достаточно установить реле контроля напряжения, в котором указать допустимый минимальный и максимальный уровень. Как правило, это ±10% от нормы.

Подведем итоги

Безусловно, что вероятности аварий носят случайный характер, максимум, что можно сделать в таких ситуациях, — принять необходимые меры для обеспечения защиты. Но помимо этого не будет лишним вовремя определить аварийную ситуацию по характерным признакам. В первую очередь отгорание нулевого магистрального провода приводит к перенапряжению сети. Обнаружив первые признаки этого явления, следует отключить все электроприборы.

Сделать это оперативно и самостоятельно практически нереально. Временной промежуток для этого слишком коротким, поэтому следует установить на электрическом щитке специальные приборы, реагирующие на обрыв нуля. Как только напряжение выйдет за установленные пределы, реле контроля напряжения произведет защитное отключение.

Полностью доверять системе защиты не стоит. Может случиться так, что при наличии характерных признаков перепадов напряжения, отключение питания не произойдет. Поэтому имеет смысл перечислить наиболее вероятные проявления для данного явления:

  • Мерцание ламп накаливания. Они наиболее чувствительны к перепаду уровня напряжения, возникающего при обрыве нуля. Энергосберегающие осветительные приборы и светодиодные лампы не настолько реагируют на изменения.
  • Электронные приборы, имеющие встроенную защиту, как правило, отключаются от сети питания. Или не запускаются. Такие действия предусмотрены реакцией защиты импульсных БП на броски напряжения. Характерно, что такая реакция может сработать раньше, чем реле напряжения. Но это, во многом зависит от производителя и схемы реализации защиты электросетей, а также надежности электрического соединения.
  • Еще один характерный признак – повышение температуры выключателя. Даже если Вы не обратили внимания на мерцание ламп, то данное проявление должно вызвать опасения.
  • Искрение, при попытке подключения электроприбора, может говорить об обрыве нуля на вводе однофазного потребителя. Даже, если оно вызвано другим фактором, а не обрывом нуля, это очень нехороший признак.
  • Самопроизвольные срабатывания вводных автоматов, также могут указывать на перенапряжение. Такая реакция на обрыв нуля характерна при включении электронагревательных приборов, например электропечи, бойлера, чайника и т.д.
  • Характерные звуки во вводном электрическом щите также могут указывать на перепады напряжения. В такой ситуации рекомендуется отключить ввод питания и дождаться приезда аварийной бригады. Велика вероятность, что авария обрыва нуля имела место в электросети поставщика.
  • Обязательно установите на вводе электрической сети реле напряжения. В идеале желательно продублировать данную систему стабилизатором напряжения для дома или квартиры. Такое устройство, работая в паре с реле, позволит поддерживать заданный уровень напряжения, не отключая питание.

Собственно, только многоуровневая защита может обеспечить максимальную безопасность.

Видео по теме статьи

Мощность трехфазной цепи

Электроника Мощность трехфазной цепи

просмотров — 255

Обрыв одной фазы в трехпроводной трехфазной цепи

При обрыве одной фазы, к примеру, фазы АВ (рис. 3.15), ток в ней будет равен нулю IAB= 0, а в двух других фазах напряжения п токи не изменяются.

Рис. 3.15. Обрыв фазы АВ в трехпроводной трехфазной цепи при соединœении потребителœей в треугольник

Мощность трехфазной цепи складывается из мощностей отдельных фаз. Мощность каждой фазы определяется по аналогии с однофазными цепями переменного тока (см. 2.12). Так, к примеру, активная мощность фазы, независимо от способа соединœения потребителя в звезду или треугольник, определяется по следующей формуле:

РФ = UФ ·IФ· cosφФ.

Активная мощность трехфазной цепи:

Р = РА + РВ + РС.

Реактивная мощность одной фазы:

QФ= UФ· IФ· sinφФ

и всœей цепи:

Q= QA+ QB+ QC.

Полная мощность трехфазной цепи:

.

В случае если мощности фаз равны между собой, то

Р= 3РФ = 3UФ·IФ·sinφФ

Q= 3QФ= 3UФ·IФ·sinφФ.

Учитывая соотношения для звезды:

и Iл= IФ

и для треугольника

UФ = UЛ и ,

для симметричной трехфазной цепи можно записать:

где: U– линœейное напряжение; I– линœейный ток;

φ– угол сдвига между напряжением и током фазы.


Читайте также


  • — Мощность трехфазной цепи.

    Каждую фазу нагрузки в трехфазной цепи можно рассматривать как цепь однофазного переменного тока. Соотношения для мгновенной, активной, реактивной, полной и комплексной мощностей ранее были получены. Мгновенные мощности фаз можно определить согласно выражению: . … [читать подробенее]


  • — Мощность трехфазной цепи

    I. Несимметричная нагрузка: 1) Трехпроводная (звезда – звезда; звезда- треугольник) P=Pф1+Pф2+Pф3=Uф1Iф1cosjф1+ Uф2Iф2cosjф2+ Uф3Iф3cosjф3 Q=Qф1+Qф2+Qф3=Uф1Iф1sinjф1+ Uф2Iф2sinjф2+ Uф3Iф3sinjф3 S=; 2) Четырехпроводная цепь P=Pф1+Pф2+Pф3+P0=Uф1Iф1cosjф1+ Uф2Iф2cosjф2+ Uф3Iф3cosjф3 +U0’0I0cosj0 Q=Qф1+Qф2+Qф3+Q0=Uф1Iф1sinjф1+ Uф2Iф2sinjф2+… [читать подробенее]


  • — Мощность трехфазной цепи

    Под активной мощностью трехфазной системы понимают сумму активных мощностей фаз и активной мощности, выделяемой в сопротивлении, включенном в нулевой провод: (7.6) Реактивная мощность — сумма реактивных мощностей фаз и реактивной мощности сопротивления, включенного в… [читать подробенее]


  • — Мощность трехфазной цепи при симметричной нагрузке.

    Слайд 22 При симметричной нагрузке мощности фаз одинаковы, поэтому: Слайд 23 Так как за номинальные величины обычно принимают линейные напряжения и токи то мощности удобнее выражать через линейные величины Uл и Iл. Используя соотношения между линейными и фазными… [читать подробенее]


  • — Мощность трехфазной цепи

    Обрыв одной фазы в трехпроводной трехфазной цепи При обрыве одной фазы, например, фазы АВ (рис. 3.15), ток в ней будет равен нулю IAB= 0, а в двух других фазах напряжения п токи не изменяются. Рис. 3.15. Обрыв фазы АВ в трехпроводной трехфазной цепи при соединении… [читать подробенее]


  • — Мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке.

    Мощность трехфазных цепей. Слайд 20 Мгновенная мощность трехфазного источника электрической энергии: Среднее за период значение мощности, т.е. мощность генератора, равна сумме активных мощностей отдельных фаз. Слайд 21Трехфазная цепь это совокупность трех… [читать подробенее]


  • — Мощность трехфазной цепи

    Как и в однофазной линейной цепи синусоидального тока, в трехфазной линейной цепи могут иметь место три вида мощности: — активная Р; — реактивная Q; — полная S. Активной мощностью трехфазной электрической цепи называется сумма активных мощностей всех фаз источников… [читать подробенее]


  • 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, которое быстро расскажет о трехфазном питании.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 3-х фазного 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 линии один. 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 3 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 перетекают от положительного пика к отрицательному, ток отображается как переходящий от положительного значения к отрицательному.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.

    Так как же рассчитать 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 по 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 на каждую из трех линий подается 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.

    Руководство по питанию (одно- и трехфазное)

    Для электрически ненастроенных трехфазную и однофазную мощность можно рассматривать в том же смысле, что и механическую мощность. Несмотря на различия, у них есть одна общая черта — они передают мощность с помощью давления и потока. Обсуждая электрическую мощность, давление относится к силе, а поток — к скорости.

    Вы рассчитываете мощность, передаваемую через однофазную и трехфазную сети, следующим образом: давление, умноженное на расход, или сила, умноженная на скорость.

    Когда дело доходит до механической мощности, люди используют несколько разных терминов вместо слов «сила» и «скорость». Например, термины «фут-фунты» и «фунты на квадратный дюйм» описывают силу. Между тем, термины «скорость вращения» и «галлоны в минуту» относятся к скорости.

    Что касается электроэнергии, то терминология становится более ограниченной. Например, только один термин «напряжение» описывает силу. Между тем, только два термина — «ток» и «амперы» — описывают скорость.

    В прошлые десятилетия стандартом подачи электроэнергии был постоянный ток (DC), при котором мощность текла в одном направлении.В современном мире стандартом подачи электроэнергии является переменный ток (AC), при котором поток энергии имеет переменное направление.

    Стандарт мощности изменен с постоянного тока на переменный, поскольку последний обеспечивает более эффективную подачу энергии на большие расстояния. Частота переменного тока различается в зависимости от страны:

    • 60 Герц (циклов в секунду) — частота переменного тока в США.
    • 50 Гц (циклов в секунду) — частота переменного тока во многих других странах.

    В механической мощности уравнение мощности представляет собой произведение фут-фунтов (давления) и скорости вращения (скорости). В электроэнергетике уравнение мощности представляет собой произведение напряжения (силы) на ток (расход).

    В домашних условиях наиболее часто используемая силовая цепь состоит из однофазной двухпроводной сети переменного тока (AC), которая питает все, от компьютеров и бытовой техники до телевизоров, фенов и вентиляторов. Большинство установок имеют два провода — нейтральный и силовой.Электропитание проходит между двумя проводами, начиная с провода питания.

    Что такое однофазный (двух- или двухфазный) и трехфазный?

    Различия между однофазными, двухфазными и трехфазными системами сводятся к их конфигурациям, которые определяют уровень напряжения, подаваемого на оборудование на принимающей стороне. Чем тяжелее груз, тем выше требования.

    Что такое однофазное питание?

    Однофазная трехпроводная система — это система распределения мощности переменного тока, которая экономит материал проводов в однофазной системе.Для распределительного трансформатора требуется только одна фаза на стороне питания. Трансформатор, который питает трехпроводную распределительную систему, содержит однофазную первичную входную обмотку.

    В США и других округах есть разные уровни стандартного напряжения. В США стандартное однофазное напряжение составляет 120 В. Во многих других регионах стандартное однофазное напряжение составляет 230 В. Оба состоят из одного провода напряжения — 120 В или 230 В — и одного нейтрального провода.

    Что такое двухфазное питание?

    Двойная фаза — также известная как разделенная фаза — в основном то же самое, что и однофазная. Двойная фаза состоит из переменного тока (AC) с двумя проводами. В Соединенных Штатах типичная система электропитания в домах состоит из двух силовых проводов на 120 В — фазы A и фазы B, которые сдвинуты по фазе на 180 градусов. Многие предпочитают этот подход из-за его гибкости.

    В нагрузках с низким энергопотреблением, таких как освещение, телевизор, стереосистема и компьютерная периферия, питание подается от одной из двух цепей питания на 120 В.В нагрузках, которые используют большое количество энергии, таких как стиральная машина, посудомоечная машина, кондиционер и обогреватели, одна силовая цепь 240 В действует как источник питания.

    Что такое трехфазное питание?

    Трехфазное питание — это силовая цепь, состоящая из трехпроводной цепи переменного тока. Большинство коммерческих зданий в Соединенных Штатах имеют трехфазную цепь питания. Схема питания обычно состоит из четырех проводов — 208 Y / 120 В — расположение считается наиболее плотным и гибким.

    По сравнению с однофазным, трехфазный источник питания дает большие суммы мощности — в 1,732 раза больше, чем однофазный — при том же токе:

    • В нагрузках с низким энергопотреблением, таких как освещение, телевидение, радио, компьютер и сканер, питание может подаваться от любой из трех однофазных цепей питания на 120 В.
    • Для нагрузок со средней мощностью, таких как водонагреватели и осушители воздуха, питание может подаваться от любой из трех однофазных цепей питания на 208 В.
    • Нагрузки, требующие больших объемов энергии, включая обогреватели, кондиционеры и сверхмощное гаражное оборудование, питаются от одной трехфазной цепи питания 208 В.

    На большинстве промышленных предприятий США используются трехфазные четырехпроводные схемы питания, так как эта схема — 480 Y / 277 В — является самой плотной и мощной. По сравнению с трехфазным двигателем на 208 В трехфазный на 480 В обеспечивает значительно больший источник питания с таким же током или с пониженным на 43% током.Преимущества этой установки заключаются в следующем:

    • Снижение затрат на строительство благодаря меньшим размерам электрических устройств и схем.
    • Снижение затрат на электроэнергию за счет сохранения электрических токов, которые преобразуются в тепло, а не теряются.

    Если учесть задействованное мощное оборудование, трехфазные системы ответственны за самые невероятные достижения в области архитектурной инженерии, которых когда-либо достигало человечество.

    Разница между энергосистемой США и Европы

    Энергетические системы в Северной Америке, Великобритании, континентальной Европе и Океании различаются.

    Европейская энергосистема

    В Европе в большинстве энергосистем используются трехфазные сети 230 В / 400 В. Основное исключение из этого правила — на фермах и в сельских деревнях, где для получения электроэнергии используются однофазные установки. Исключение связано с тем, что в сельской местности обычно имеется доступ только к одному высоковольтному проводу.

    В Соединенном Королевстве федеральный закон требует, чтобы на строительных площадках электроинструмент и переносное освещение подавались через системы с центральным отводом напряжением 55 В. Подобные устройства используются с оборудованием на 110 В, для которого не требуется нейтральный провод. Цель здесь — снизить вероятность поражения электрическим током, который часто представляет собой серьезную угрозу на открытом воздухе, особенно в сырые и дождливые дни.

    Одна из самых распространенных строительных машин в США.K. — переносной трансформатор, особенно тот, который преобразует энергию между однофазными 240 В и 110 В. Электропитание на строительных площадках обеспечивается напрямую через генераторные установки. Одним из дополнительных преимуществ такой схемы является то, что лампы накаливания на 110 В — типичные для этой установки — имеют более прочные нити накаливания и более приспособленные для выполняемой работы, чем нити накаливания ламп на 240 В.

    В антиподном сообществе, которое предпочитает недорогие варианты, электрические сети обеспечивают однопроводные линии передачи с заземлением (SWER) для удаленных нагрузок.

    Североамериканская энергосистема

    Для жилых домов и небольших коммерческих объектов в США и Канаде трехпроводные однофазные системы являются наиболее распространенным источником электроэнергии. Установка позволяет работать двумя способами:

    • 120 В между нейтралью
    • 240 В от линии к линии

    Первый из них подает питание на стандартные розетки и заземленные светильники. В более тяжелом оборудовании, таком как холодильники, духовки, посудомоечные машины, обогреватели и другие приборы, требующие более мощных источников энергии, используется второе.

    Положение о коммутации управляющих двухфазных цепей. Обратный провод не имеет защиты автоматического выключателя. Таким образом, нейтральный провод должен использоваться исключительно цепями питания противоположной линии. Нейтраль может быть разделена между двумя цепями противоположных линий, если имеется перемычка для подключения двух выключателей, поскольку это позволяет обоим отключиться одновременно, а также предотвращает прохождение 120 В по цепям 240 В. В исключительном варианте терминологии 220 В называется однофазным в Соединенных Штатах, но не за рубежом.

    Какие основные различия существуют между двух- и трехфазным питанием?

    В зданиях, где используются трехфазные источники питания, инженеры разработали электрические системы, обеспечивающие балансировку нагрузок. Это позволяет избежать дисбаланса в течение дня, поскольку разные стороны используют легкие, средние и тяжелые грузы. Инженеры также применили тот же принцип к источникам питания, которые они распределяют по разным зданиям.

    В Великобритании на одну фазу подается нейтраль при токах до 100А для отдельных объектов.В Германии и других странах Европы каждая недвижимость получает три фазы и нейтраль. Однако номинал предохранителя в Германии ниже, и он перетасовывается, чтобы предотвратить воздействие, которое повышенные нагрузки могут оказать на первую фазу.

    В США и Канаде часто наблюдается высокий уровень предложения дельты. В этой схеме одна обмотка имеет центральный отвод, что позволяет использовать три разных уровня напряжения. Основное назначение этого источника питания, подключенного по схеме треугольника, — обеспечить питание двигателей большой мощности, которым требуется вращающееся поле.

    Однофазные нагрузки

    За исключением систем с высоким перепадом треугольника, однофазная нагрузка может работать между любыми двумя фазами. Когда однофазные нагрузки распределяются по фазам системы, это сохраняет баланс нагрузок и создает более управляемую ситуацию для проводников. В сбалансированной системе звезды, состоящей из трех фаз и четырех проводов, три проводника и нейтраль системы имеют однородное напряжение.

    Когда питающий трансформатор получает обратные токи из домов и зданий потребителей, эти токи совместно используют нейтральный провод.Если все возвращающие нагрузки равномерно распределены по каждой из трех фаз, нейтральный провод будет пропускать обратный ток, равный нулю. Однако использование мощности трансформатора может оказаться неэффективным, если вторичная сторона трансформатора имеет несимметричную фазную нагрузку.

    Если в нейтрали питания возникает разрыв, напряжение между фазой и нейтралью не сохраняется. Более низкое напряжение будет на фазах с более высокими нагрузками, а более высокое напряжение будет на фазах с более низкими нагрузками.

    Несбалансированные нагрузки

    В трехфазной системе, где токи в проводах под напряжением не равны или не образуют идеального фазового угла 120 градусов, нагрузка несимметрична, поскольку потери мощности выше, чем в сбалансированной системе.

    Электродвигатель относится к особому классу, когда речь идет о трехфазных нагрузках. Трехфазный асинхронный двигатель, применяемый в различных отраслях промышленности, обеспечивает высокую скорость и пусковой момент. Трехфазные двигатели, известные своей эффективностью, превосходят однофазные двигатели аналогичного номинала и напряжения.Трехфазный двигатель, требующий меньшего количества обслуживания и относительно низкую стоимость, служит дольше и меньше вибрирует, чем однофазный.

    Трехфазные системы часто также обеспечивают питание электрического освещения, электрических котлов и других нагрузок резистивного отопления. По всей Европе к трехфазному питанию подходят бытовые электроплиты и отопительные приборы. Вы также можете подключить нагреватели между нейтралью и фазой, в которых отсутствует трехфазный доступ. В местах, где трехфазное питание недоступно, конфигурация с расщепленной фазой позволяет получить доступ к удвоенному значению напряжения для тяжелых нагрузок.

    Двухфазная система использует два напряжения переменного тока, разделенных фазовым сдвигом на 90 градусов. Некоторые из первых общественных кондиционеров, а также самые первые генераторы на Ниагарском водопаде работали на двухфазных системах. Трансформатор Скотт-Т может использоваться для соединения двухфазных систем с трехфазными системами. Двухфазные системы в значительной степени были заменены трехфазными системами, но некоторые остатки двухфазных систем все еще существуют.

    Какие бывают трехфазные конфигурации? Цепи звезда (Y) и треугольник (Δ)

    Трехфазные цепи бывают двух конфигураций — звезда (Y) и треугольник (Δ).В звездообразной конфигурации используются три, а иногда и четыре провода, в то время как в треугольной конфигурации используются только три провода. В звездообразных конфигурациях дополнительный четвертый провод обычно заземляется и предлагается в качестве нейтрали.

    Ни трехпроводный, ни четырехпроводной варианты не учитывают заземляющий провод, который проходит по линиям передачи с целью защиты от неисправностей. В нормальных условиях заземляющий провод даже не пропускает ток.

    При одновременном использовании однофазной и трехфазной нагрузки вступает в силу четырехпроводная конфигурация «звезда».Примером этого может быть случай, когда источник питания питает свет, а также обогреватели. В местах, где муфты потребителей имеют общую нейтраль и имеют разное количество фазных токов, результирующие токи передаются по общей нейтрали.

    Дельта соединяет обмотку между разными фазами в трехфазной конфигурации. Звезда соединяет каждую обмотку в источнике питания между фазой и нейтралью. В этих конфигурациях будет работать один трехфазный или три однофазных трансформатора.

    В системе с открытым треугольником, также известной как V-система, конфигурация состоит из двух трансформаторов. Если трансформатор выходит из строя или становится злокачественным в замкнутом треугольнике, который состоит из трех однофазных трансформаторов, этот треугольник может работать как разомкнутый треугольник. Два трансформатора в разомкнутом треугольнике не только проводят ток для соответствующих фаз, но и пропускают ток третьей фазы.

    Для того, чтобы система треугольника обнаруживала паразитные токи, необходимо заземление.Зигзагообразный трансформатор часто защищает дельта-конфигурацию от скачков напряжения. Зигзагообразный трансформатор возвращает токи короткого замыкания на землю.

    Как проверить трехфазное напряжение

    Чтобы иметь трехфазное электрическое питание, у вас должна быть установка с тремя проводами подключения для передачи. Электроэнергетические компании Северной Америки вырабатывают трехфазные токи, которые передают энергию по электрическим сетям, и это снабжает энергией города, поселки и пригороды на всей территории Соединенных Штатов и Канады.

    В жилых домах и небольших офисных зданиях однофазное питание является наиболее распространенным источником энергии. На стадионах и промышленных предприятиях трехфазное питание является стандартным источником питания. Две схемы подключения трансформаторов, работающих от трехфазного тока, известны как треугольник и звезда. Между ними есть небольшая разница в напряжении, и все зависит от проводки.

    Шаги, необходимые для проверки напряжения на двигателе, легко выполнить:

    • Выключите выключатель на двигателе.Снимите винты, которыми крышка крепится к разъединителю, и отложите крышку в сторону.
    • Переместите мультиметр на переменное напряжение. Присоединяемые провода зонда к следующим выводам подключаются — общий и вольтный. Если мультиметр имеет функцию автоматического выбора диапазона, переходите к следующему шагу. Если нет, выберите диапазон напряжения, который превышает предполагаемое напряжение.
    • Проверьте внутреннюю часть распределительной коробки на двигателе. Должно быть два набора проводов. Однажды набор должен включать три входящих провода, а другой должен состоять из трех исходящих проводов.
    • Подводимые провода должны быть подключены к клемме со следующими тремя символами — L1, L2 и L3. В качестве альтернативы терминал может перечислить их как Line 1, Line 2 и Line 3.
    • Выходящие провода следует подключить к клемме, имеющей следующие три символа — T1, T2 и T3. В качестве альтернативы терминал может указать их как «Нагрузка 1», «Нагрузка 2» и «Нагрузка 3».
    • Из трех фаз тока каждая фаза проходит по проводу и обозначена входом и выходом соответствующим номером.Например, L3 и T3 представляют третью фазу.
    • Испытайте L и T попарно с помощью щупов мультиметра. Поместите щуп на L1 и L2, затем посмотрите на отображение напряжения. Повторите этот шаг с комбинацией L1 и L3, а затем L2 и L3. Напряжение для каждой из этих пар должно быть одинаковым.
    • Когда вы запускаете этот тест на парах T — T1 и T2, T1 и T3, а также T2 и T3 — напряжение для каждой пары должно быть нулевым.
    • Включите размыкающий выключатель.Еще раз проверьте пары T. Напряжение для каждой пары должно быть таким же, как для пар L.

    Если у вас есть свободная клемма нейтрали, проверьте однофазное напряжение между ней и L1. Повторите тест между нейтралью и L2 и нейтралью и L3. Тестируемое здесь напряжение должно составлять половину от того, что выходит для пар линий.

    В вращающемся преобразователе фаз одна фаза трехфазного тока может иметь другое напряжение, чем остальные две. В условиях нагрузки, которые связаны с работающими двигателями, напряжение будет изменяться, но этого следовало ожидать.

    Когда вы проводите проверку напряжения, обращайте пристальное внимание на то, что вы делаете, и не позволяйте себе отвлекаться. Проведение этих тестов может быть опасным.

    На некоторых двигателях выключатель такой же, как выключатель. Следовательно, переключение разъединителя в положение «включено» фактически приведет к включению двигателя.

    Дополнительная информация об электроэнергетике

    В сегодняшнем мире высоких технологий и высоких технологий доступ к электроэнергии в любое время и в любых условиях не является роскошью.Это обязательно. Global Electronic Services выполняет сервисные работы по полному спектру промышленной электроники, двигателей и другого высокомощного оборудования. Мы рекомендуем вам оставаться в курсе событий в области электроэнергетики на благо вашей компании.

    Запросить цену

    Трехфазная электрическая мощность | Передача электроэнергии

    Трехфазная электроэнергия — распространенный метод передачи электроэнергии. Это тип многофазной системы, которая в основном используется для питания двигателей и многих других устройств.Трехфазная система использует меньше проводящего материала для передачи электроэнергии, чем эквивалентные однофазные, двухфазные системы или системы постоянного тока при том же напряжении.

    В трехфазной системе три проводника цепи несут три переменных тока (одинаковой частоты), которые достигают своих мгновенных пиковых значений в разное время. Если взять за основу один проводник, то два других тока задерживаются во времени на одну треть и две трети одного цикла электрического тока.Эта задержка между «фазами» обеспечивает постоянную передачу мощности в течение каждого цикла тока, а также позволяет создавать вращающееся магнитное поле в электродвигателе.

    Трехфазные системы могут иметь или не иметь нейтральный провод. Нейтральный провод позволяет трехфазной системе использовать более высокое напряжение, поддерживая при этом однофазные устройства с более низким напряжением. В ситуациях распределения высокого напряжения обычно не бывает нейтрального провода, поскольку нагрузки можно просто подключить между фазами (соединение фаза-фаза).

    Трехфазный имеет свойства, которые делают его очень востребованным в электроэнергетических системах. Во-первых, фазные токи имеют тенденцию нейтрализовать друг друга, суммируясь до нуля в случае линейной сбалансированной нагрузки. Это позволяет исключить нейтральный провод на некоторых линиях; все фазные проводники проходят одинаковый ток и поэтому могут иметь одинаковый размер для сбалансированной нагрузки. Во-вторых, передача мощности на линейную сбалансированную нагрузку является постоянной, что помогает снизить вибрации генератора и двигателя.Наконец, трехфазные системы могут создавать магнитное поле, вращающееся в заданном направлении, что упрощает конструкцию электродвигателей. Три — это самый низкий фазовый порядок, демонстрирующий все эти свойства.

    Большинство бытовых нагрузок однофазные. Обычно трехфазное питание либо вообще не поступает в жилые дома, либо там, где оно поступает, оно распределяется на главном распределительном щите.

    На электростанции электрический генератор преобразует механическую энергию в набор переменных электрических токов, по одному от каждой электромагнитной катушки или обмотки генератора.Токи являются синусоидальными функциями времени, все с одинаковой частотой, но смещены во времени, чтобы получить разные фазы. В трехфазной системе фазы расположены равномерно, что дает разделение фаз на одну треть цикла. Частота сети обычно составляет 50 Гц в Азии, Европе, Южной Америке и Австралии и 60 Гц в США и Канаде (но более подробную информацию см. В разделе «Системы электроснабжения»).

    Генераторы выдают напряжение в диапазоне от сотен вольт до 30 000 вольт. На электростанции трансформаторы «повышают» это напряжение до более подходящего для передачи.

    После многочисленных дополнительных преобразований в сети передачи и распределения мощность окончательно преобразуется в стандартное сетевое напряжение (, т.е. , «домашнее» напряжение). Электропитание может быть уже разделено на одну фазу на этом этапе или все еще может быть трехфазным. При трехфазном понижении выход этого трансформатора обычно соединяется звездой со стандартным напряжением сети (120 В в Северной Америке и 230 В в Европе и Австралии), являющимся фазным напряжением.Другая система, обычно встречающаяся в Северной Америке, — это соединение вторичной обмотки треугольником с центральным ответвлением на одной из обмоток, питающих землю и нейтраль. Это позволяет использовать трехфазное напряжение 240 В, а также три различных однофазных напряжения (120 В между двумя фазами и нейтралью, 208 В между третьей фазой (известной как верхняя ветвь) и нейтралью и 240 В между любыми двумя фазами). быть доступным из того же источника.

    Большой кондиционер и т. Д.оборудование использует трехфазные двигатели из соображений эффективности, экономии и долговечности.

    Нагреватели сопротивления, такие как электрические котлы или отопление помещений, могут быть подключены к трехфазным системам. Аналогичным образом может быть подключено электрическое освещение. Эти типы нагрузок не требуют вращающегося магнитного поля, характерного для трехфазных двигателей, но используют более высокий уровень напряжения и мощности, обычно связанный с трехфазным распределением. Системы люминесцентного освещения также выигрывают от уменьшения мерцания, если соседние светильники получают питание от разных фаз.

    Большие выпрямительные системы могут иметь трехфазные входы; Результирующий постоянный ток легче фильтровать (сглаживать), чем выходной сигнал однофазного выпрямителя. Такие выпрямители могут использоваться для зарядки аккумуляторов, процессов электролиза, таких как производство алюминия, или для работы двигателей постоянного тока.

    Интересным примером трехфазной нагрузки является электродуговая печь, используемая в сталеплавильном производстве и при переработке руд.

    В большинстве стран Европы печи рассчитаны на трехфазное питание.Обычно отдельные нагревательные элементы подключаются между фазой и нейтралью, чтобы обеспечить подключение к однофазной сети. Во многих регионах Европы единственным доступным источником является однофазное питание.

    Иногда преимущества трехфазных двигателей делают целесообразным преобразование однофазной мощности в трехфазную. Мелкие клиенты, например, жилые или фермерские хозяйства, могут не иметь доступа к трехфазному питанию или могут не захотеть оплачивать дополнительную стоимость трехфазного обслуживания, но все же могут пожелать использовать трехфазное оборудование.Такие преобразователи также могут позволять изменять частоту, позволяя регулировать скорость. Некоторые локомотивы переходят на многофазные двигатели, приводимые в действие такими системами, даже несмотря на то, что поступающее питание на локомотив почти всегда либо постоянное, либо однофазное переменное.

    Поскольку однофазная мощность падает до нуля в каждый момент, когда напряжение пересекает нулевое значение, но трехфазная подает мощность непрерывно, любой такой преобразователь должен иметь способ накапливать энергию в течение необходимой доли секунды.

    Один из методов использования трехфазного оборудования в однофазной сети — это вращающийся фазовый преобразователь, по сути, трехфазный двигатель со специальными пусковыми устройствами и коррекцией коэффициента мощности, которые создают сбалансированные трехфазные напряжения.При правильной конструкции эти вращающиеся преобразователи могут обеспечить удовлетворительную работу трехфазного оборудования, такого как станки, от однофазного источника питания. В таком устройстве накопление энергии осуществляется за счет механической инерции (эффект маховика) вращающихся компонентов. Внешний маховик иногда находится на одном или обоих концах вала.

    Второй метод, который был популярен в 1940-х и 50-х годах, был методом, который назывался «методом трансформатора». В то время конденсаторы были дороже трансформаторов.Таким образом, автотрансформатор использовался для подачи большей мощности через меньшее количество конденсаторов. Этот метод работает хорошо и имеет сторонников даже сегодня. Использование метода преобразования имени отделяет его от другого распространенного метода, статического преобразователя, поскольку оба метода не имеют движущихся частей, что отделяет их от вращающихся преобразователей.

    Другой часто применяемый метод — использование устройства, называемого статическим преобразователем фазы. Этот метод работы трехфазного оборудования обычно используется с нагрузками двигателя, хотя он обеспечивает только 2/3 мощности и может вызвать перегрев нагрузок двигателя, а в некоторых случаях и перегрев.Этот метод не будет работать, когда задействованы чувствительные схемы, такие как устройства ЧПУ, или в нагрузках индукционного или выпрямительного типа.

    Производятся некоторые устройства, имитирующие трехфазное питание от однофазного трехпроводного источника питания. Это достигается за счет создания третьей «субфазы» между двумя токоведущими проводниками, в результате чего разделение фаз составляет 180 ° — 90 ° = 90 °. Многие трехфазные устройства будут работать в этой конфигурации, но с меньшей эффективностью.

    Преобразователи частоты (также известные как твердотельные инверторы) используются для точного управления скоростью и крутящим моментом трехфазных двигателей.Некоторые модели могут питаться от однофазной сети. Преобразователи частоты работают путем преобразования напряжения питания в постоянный ток, а затем преобразования постоянного тока в подходящий трехфазный источник для двигателя.

    Цифровые фазовые преобразователи — это новейшая разработка в технологии фазовых преобразователей, которая использует программное обеспечение в мощном микропроцессоре для управления твердотельными компонентами переключения питания. Этот микропроцессор, называемый процессором цифровых сигналов (DSP), контролирует процесс преобразования фазы, непрерывно регулируя модули ввода и вывода преобразователя для поддержания сбалансированной трехфазной мощности при любых условиях нагрузки.

    • Трехпроводное однофазное распределение полезно, когда трехфазное питание недоступно, и позволяет удвоить нормальное рабочее напряжение для мощных нагрузок.
    • Двухфазное питание, как и трехфазное, обеспечивает постоянную передачу мощности линейной нагрузке. Для нагрузок, которые соединяют каждую фазу с нейтралью, при условии, что нагрузка имеет одинаковую потребляемую мощность, двухпроводная система имеет ток нейтрали, который превышает ток нейтрали в трехфазной системе.Кроме того, двигатели не являются полностью линейными, что означает, что вопреки теории двигатели, работающие на трех фазах, имеют тенденцию работать более плавно, чем на двухфазных. Генераторы на Ниагарском водопаде, установленные в 1895 году, были крупнейшими генераторами в мире в то время и были двухфазными машинами. Истинное двухфазное распределение энергии по существу устарело. В системах специального назначения для управления может использоваться двухфазная система. Двухфазная мощность может быть получена от трехфазной системы с использованием трансформаторов, называемых трансформатором Скотта-Т.
    • Моноциклический источник питания — это название асимметричной модифицированной двухфазной системы питания, используемой General Electric около 1897 года (отстаивали Чарльз Протеус Стейнмец и Элиху Томсон; это использование, как сообщается, было предпринято, чтобы избежать нарушения патентных прав). В этой системе генератор был намотан с однофазной обмоткой полного напряжения, предназначенной для освещения нагрузок, и с небольшой (обычно линейного напряжения) обмоткой, которая вырабатывала напряжение в квадратуре с основными обмотками. Намерение состояло в том, чтобы использовать эту дополнительную обмотку «силового провода» для обеспечения пускового момента для асинхронных двигателей, при этом основная обмотка обеспечивает питание осветительных нагрузок.После истечения срока действия патентов Westinghouse на симметричные двухфазные и трехфазные системы распределения электроэнергии моноциклическая система вышла из употребления; его было трудно анализировать, и его хватило на недостаточное время для разработки удовлетворительного учета энергии.
    • Системы высокого фазового порядка для передачи энергии были построены и испытаны. Такие линии передачи используют 6 или 12 фаз и конструктивные решения, характерные для линий передачи сверхвысокого напряжения. Линии передачи высокого фазового порядка могут позволить передачу большей мощности через данную линию передачи на полосе отчуждения без затрат на преобразователь HVDC на каждом конце линии.

    Многофазная система — это средство распределения электроэнергии переменного тока. Многофазные системы имеют три или более электрических проводника под напряжением, по которым проходят переменные токи с определенным временным сдвигом между волнами напряжения в каждом проводнике. Полифазные системы особенно полезны для передачи энергии электродвигателям. Самый распространенный пример — трехфазная система питания, используемая в большинстве промышленных приложений.

    Один цикл напряжения трехфазной системы

    На заре коммерческой электроэнергетики на некоторых установках для двигателей использовались двухфазные четырехпроводные системы.Основным преимуществом этого было то, что конфигурация обмотки была такой же, как у однофазного двигателя с конденсаторным пуском, а при использовании четырехпроводной системы концептуально фазы были независимыми и легко анализировались с помощью математических инструментов, доступных в то время. . Двухфазные системы заменены трехфазными. Двухфазное питание с углом между фазами 90 градусов может быть получено из трехфазной системы с использованием трансформатора, подключенного по Скотту.

    Многофазная система должна обеспечивать определенное направление вращения фаз, поэтому напряжения зеркального отображения не учитываются при определении порядка фаз.Трехпроводная система с двумя фазными проводниками, разнесенными на 180 градусов, по-прежнему остается только однофазной. Такие системы иногда называют разделенной фазой.

    Полифазное питание особенно полезно в двигателях переменного тока, таких как асинхронный двигатель, где оно генерирует вращающееся магнитное поле. Когда трехфазный источник питания завершает один полный цикл, магнитное поле двухполюсного двигателя вращается на 360 ° в физическом пространстве; Двигатели с большим количеством пар полюсов требуют большего количества циклов питания, чтобы совершить один физический оборот магнитного поля, и поэтому эти двигатели работают медленнее.Никола Тесла и Михаил Доливо-Добровольский изобрели первые практические асинхронные двигатели, использующие вращающееся магнитное поле — ранее все коммерческие двигатели были постоянного тока, с дорогими коммутаторами, щетками, требующими большого технического обслуживания, и характеристиками, непригодными для работы в сети переменного тока. Многофазные двигатели просты в сборке, они самозапускаются и мало вибрируют.

    Были использованы более высокие номера фаз, чем три. Обычной практикой для выпрямительных установок и преобразователей HVDC является обеспечение шести фаз с интервалом между фазами 60 градусов, чтобы уменьшить генерацию гармоник в системе питания переменного тока и обеспечить более плавный постоянный ток.Построены экспериментальные линии передачи высокого фазового порядка, содержащие до 12 фаз. Они позволяют применять правила проектирования сверхвысокого напряжения (СВН) при более низких напряжениях и позволяют увеличить передачу мощности в коридоре той же ширины линии электропередачи.

    Жилые дома и малые предприятия обычно снабжаются одной фазой, взятой из одной из трех фаз коммунального обслуживания. Индивидуальные клиенты распределяются по трем фазам, чтобы сбалансировать нагрузки. Однофазные нагрузки, такие как освещение, могут быть подключены от фазы под напряжением к нейтрали цепи, что позволяет сбалансировать нагрузку в большом здании по трем фазам питания.Сдвиг фаз линейных напряжений составляет 120 градусов; Напряжение между любыми двумя живыми проводами всегда в 3 раза больше между живым и нулевым проводом. См. Статью Системы электроснабжения для получения списка однофазных распределительных напряжений по всему миру; трехфазное линейное напряжение будет в 3 раза больше этих значений.

    В Северной Америке в многоквартирных домах может быть распределено напряжение 120 В (линия на нейтраль) и 208 В (линия на линию). Основные однофазные приборы, такие как духовки или плиты, предназначенные для системы с разделением фаз на 240 В, обычно используемой в односемейных домах, могут не работать должным образом при подключении к 208 Вольт; нагревательные приборы будут развивать только 3/4 своей номинальной мощности, а электродвигатели не будут правильно работать при подаче напряжения на 13% ниже.

    Что такое обрыв фазы? Как я могу защитить свое оборудование?

    Вопрос:

    Что такое обрыв фазы? Как я могу защитить свое оборудование?

    Ответ:

    Когда одна фаза трехфазной системы потеряна, происходит потеря фазы. Это также называется «однофазным». Обычно обрыв фазы вызван перегоревшим предохранителем, тепловой перегрузкой, обрывом провода, изношенным контактом или механическим отказом.Обрыв фазы, который не обнаруживается, может быстро привести к небезопасным условиям, отказам оборудования и дорогостоящим простоям.

    В условиях обрыва фазы двигатели, насосы, воздуходувки и другое оборудование потребляют чрезмерный ток на оставшихся двух фазах, что приводит к быстрому перегреву обмоток двигателя. Выходная мощность значительно снижается, и запуск в таких условиях невозможен. Это потенциально может оставить оборудование в состоянии «заблокированного ротора», что приведет к перегреву и еще более быстрому повреждению оборудования.

    Часто бывает сложно быстро найти неисправность при потере фазы и определить основную причину. Напряжения и токи в трехфазной системе обычно не просто падают до нуля при потере фазы. Часто измерения дают сбивающие с толку значения, которые требуют большого сложного анализа для правильной интерпретации. Между тем, поломки и простои оборудования продолжают расти.

    Трехфазное реле контроля, также называемое реле обрыва фазы, является экономичным вложением, которое легко установить.Трехфазное реле контроля защищает от повреждений, вызванных обрывом фазы, а также другими условиями трехфазного короткого замыкания. Эти реле уведомляют об условиях неисправности и предоставляют управляющие контакты для отключения двигателей или другого оборудования до того, как произойдет повреждение. Кроме того, реле обеспечивает четкую индикацию наличия неисправности, что позволяет быстро устранять неисправности и сокращать время простоя.

    Трехфазные реле контроля могут быть спроектированы в новых установках или легко модернизированы в существующие установки.Доступно несколько моделей, обеспечивающих различные типы защиты, и предлагается несколько диапазонов напряжения для большинства трехфазных приложений.

    Трехфазные двигатели и другое оборудование широко используются в различных отраслях промышленности:

    • ОВК
    • Горное дело
    • Насос
    • Лифт
    • Кран
    • Подъемник
    • Генератор
    • Орошение
    • Петро-Хим
    • Сточные воды
    • И более

    Macromatic предлагает единственный в своем роде фазовый монитор, который сохраняет индикацию неисправности и продолжает контролировать все напряжения даже при наличии потери фазы.Проиграйте любую фазу. Вижу это. Каждый раз. Узнайте больше о трехфазных контрольных реле Macromatic, которые помогут предотвратить повреждение важных двигателей и оборудования.

    Есть ли у вас однофазное или трехфазное питание?

    Как определить однофазное или трехфазное питание

    • Вторник, 2 февраля 2021 г.

    Одно- и трехфазное питание — это термин, который не используется в повседневных разговорах. Поэтому многие из нас не до конца понимают, что это такое и как работает.

    Что такое «однофазное» и «трехфазное» питание?

    Одно- или трехфазное питание относится к источнику питания, поступающему в вашу собственность по подземным или воздушным линиям с улицы. Большинство домов обычно имеют однофазное питание. Трехфазное питание обычно используется в коммерческих / промышленных ситуациях и в больших домах с несколькими крупными электрическими приборами, потребляющими большие токи электроэнергии. Если ваша собственность потребляет много электроэнергии, будет установлено трехфазное питание, чтобы избежать колебаний мощности.

    Как узнать, какая у меня фазная мощность?

    1. Просто найдите распределительный щит, обычно он находится рядом с фасадом дома или внутри бельевого шкафа.
    2. В распределительном щите будет несколько автоматических выключателей. Разрыв цепи под названием «Главный выключатель» позволяет определить, какая фазная мощность доступна.
    3. Если имеется одиночный автоматический выключатель (как показано на рисунке ниже), это одно (1) фазное питание. Если есть три автоматических выключателя, соединенных одним переключателем (как показано на рисунке ниже), это трех (3) фазное питание.

    Однофазный автоматический выключатель Трехфазный автоматический выключатель


    Зачем нашему дому трехфазное питание?

    Как упоминалось выше, трехфазное питание необходимо только в больших домах с несколькими электрическими приборами. Вам понадобится три фазы, если у вас есть:

    • Большая печь для керамики.
    • Большой канальный кондиционер с холодопроизводительностью более 15 киловатт.
    • Большие электродвигатели, обычно более 2 киловатт.
    • Сварочные аппараты или другое оборудование для гаражных мастерских.
    • Большой дом, в котором много людей используют электронные устройства в часы пик.
    • Дома с бассейнами с большими фильтрующими насосами, требующими питания.
    • Дома с несколькими холодильниками и морозильниками, требующими много энергии.

    Если вы пытаетесь отключить эти машины или устройства от однофазного источника питания, автоматический выключатель продолжит отключаться, поскольку для удовлетворения потребности в питании недостаточно энергии.

    Как работает одно- и трехфазное питание?

    Электроснабжение в дом идет по проводам от ЛЭП по ул. Однофазный имеет два провода: активный и нейтральный. Нейтральный провод заземлен на распределительном щите. У трех фаз четыре провода: три активных (называемых фазами) и одна нейтраль. Нейтральный провод заземлен на распределительном щите.

    Существует ли двухфазное питание?

    Да. Двухфазное питание обычно устанавливается, если требования к однофазному питанию превышают максимальное потребление, рассчитанное электриком.Однако установка трехфазного источника питания не требует дополнительных затрат, поэтому более выгодно установить трехфазное питание, поскольку оно потенциально может быть использовано в будущем.

    Знайте разницу между трехфазным и однофазным питанием

    По всей Северной Америке дома питаются от однофазного электричества напряжением 120 вольт. Типичная коробка автоматического выключателя в жилых помещениях показывает четыре провода, идущие в наши дома: два «горячих» провода, нейтральный провод и заземление.Два «горячих» провода несут 240 В переменного тока, который используется для тяжелых бытовых приборов, таких как электрические плиты и сушилки. Однако напряжение между горячим проводом и нейтральным проводом составляет 120 В переменного тока, от которого питается все остальное в наших домах.

    Однако производственные предприятия по производству электроэнергии в Северной Америке передают трехфазную энергию сверхвысокого напряжения в диапазоне от 230 кВ до 500 кВ. При внимательном рассмотрении линий электропередач высокого напряжения можно обнаружить три отдельных проводника, каждый из которых проводит ток, а также нейтральный провод.Распределение трехфазной энергии обходится дешевле, поскольку для линий передачи трехфазной энергии не требуются такие же толстые медные провода, как для однофазной линии передачи. Кроме того, трехфазное соединение обеспечивает гибкость при подключении услуг и может предоставить клиентам не только обычную услугу 120 В переменного тока, но также и 208 В переменного тока. Практически каждое промышленное здание, включая ваше, получает трехфазное питание, так как оно имеет много преимуществ перед однофазным.

    Проектирование или переоборудование центра обработки данных для использования трехфазного питания окупается, но некоторые центры не понимают преимуществ, которые дает трехфазное питание.Давайте посмотрим на различия между однофазным и трехфазным питанием, чтобы понять, почему трехфазное питание не только обеспечивает реальную экономию затрат, но и создает более эффективный центр обработки данных.

    Проблема с однофазным двигателем

    Обычная однофазная сеть на 120 В переменного тока, работающая при 60 Гц, не может обеспечить непрерывное питание. На этой частоте синусоидальная волна переменного тока пересекает нулевую точку 120 раз в секунду. Лучше всего понимать, что мощность измеряется в ваттах, а ватты — это произведение приложенного напряжения на амперы тока, протекающего в цепи (W = V x A).

    Когда напряжение или ток пересекает нулевую точку, подаваемая электрическая мощность падает до нуля. На практике эти мгновенные падения до нуля не оказывают заметного влияния на оборудование в цепи. Например, если оборудование представляет собой двигатель, механическая инерция его вращающегося якоря «проезжает» через нулевые точки. (Однако эти пересечения нулевой точки действительно складываются. Двигатели, работающие от однофазного источника питания, имеют более короткий срок службы, чем двигатели, рассчитанные на трехфазное питание). Точно так же, если оборудование, находящееся под нагрузкой, представляет собой твердотельную электронику, сглаживающие конденсаторы в фильтре источника питания «буферизуют» эти нулевые точки.

    Трехфазное питание, с другой стороны, состоит из трех синусоид, разделенных на 120 градусов. Эта форма мощности создается генератором переменного тока с тремя независимыми обмотками, каждая из которых находится на расстоянии 120 градусов друг от друга. Каждый ток (фаза) проходит по отдельному проводнику. Из-за фазового соотношения ни напряжение, ни ток, приложенные к IT-нагрузке, никогда не падают до нуля. Это означает, что трехфазное питание при заданном напряжении может обеспечить большую мощность. Фактически, это примерно в 1,7 раза больше мощности однофазного источника питания.

    В последние годы увеличилась вычислительная мощность, которую можно сконфигурировать в одной стойке. Не так давно в стойке могло быть до десяти серверов, потребляющих 5 кВт. Теперь, из-за непрекращающейся миниатюризации и неудержимого развития технологий, та же самая стойка может вмещать четыре или пять десятков серверов и потреблять более 15 кВт.

    Для питания стойки 15 кВт однофазным напряжением 120 В переменного тока требуется 125 А. Медь, необходимая для безопасного проведения этого тока, AWG 4, имеет диаметр почти четверть дюйма.[1] С ним сложно работать, и это дорого. Понятно, что однофазный режим для таких нагрузок нецелесообразен. Однако в трехфазной системе каждый проводник AWG 11 диаметром всего 0,09 дюйма может выдерживать только около 42 ампер. Если вы хотите подробнее изучить арифметику, стоящую за этим, прочтите наш блог «Трехфазные разветвители питания на 208 В (стоечные блоки распределения питания), раскрытие тайны, часть II: понимание емкости».

    Как трехфазное питание может помочь

    Ваш выбор энергосистемы может принести вам эффективность и экономию или негибкость и чрезмерные затраты.Однофазное питание идеально подходит для бытовых пользователей, у которых наибольшая нагрузка приходится на сушилку или электрическую плиту. Однако центрам обработки данных необходимо учитывать преимущества трехфазного питания. К ним относятся:

    • Может работать как с устройствами на 120 В переменного тока, так и на 208 В переменного тока от одного источника питания, при необходимости смешивая и согласовывая блоки PDU.
    • Трехфазный режим позволяет вам сегодня использовать все ваши устройства при напряжении 120 В переменного тока, но можно выполнить обновление до 208 В переменного тока, просто заменив блоки распределения питания, что можно сделать быстро и без значительных простоев.
    • Стоимость кабельной разводки резко снижается, если трехфазное питание подается непосредственно в серверные шкафы.
    • Уменьшается как работа электриков, устанавливающих кабели переменного тока, так и общее время установки.

    Если вы ищете способы обеспечить соответствие вашего центра обработки данных требованиям будущего, используя трехфазное питание, узнайте, как блоки распределения питания вписываются в набор необходимых вам решений.

    Спонсором этого сообщения в блоге является Raritan.

    Функция нейтрального провода в 3-фазной 4-проводной системе

    В этой статье я обсуждаю нейтральный провод с функцией 3 в фазе 4-проводной системы .Прочитав эту статью, вы сможете понять некоторые очень удивительные факты о необходимости нейтрального провода в трехфазной системе распределения.


    Электроэнергия от генерирующих станций передается на большие расстояния по линиям передачи на различные приемные станции. Затем мощность распределяется между различными подстанциями, расположенными в разных местах и ​​населенных пунктах. В конечном итоге напряжение понижается до 400/230 вольт, т.е. 400 вольт для оптовых потребителей и 230 вольт для обычных бытовых потребителей.

    Обмотки трансформаторов, установленных на подстанции, подключены по схеме треугольник на первичной стороне и звездой на вторичной стороне.

    Распределение обычно однофазное двухпроводное и трехфазное четырехпроводное. Напряжение между любым фазным проводом и нейтралью составляет 230 вольт, а между любыми двухфазными проводами — 400 вольт.

    Электропитание домов, небольших офисов, магазинов и других помещений, требующих малых нагрузок, осуществляется от распределительной сети напряжением 230 В с помощью одной фазы и одного нулевого провода.

    Там, где поставки должны быть предоставлены крупным предприятиям, таким как гостиницы, офисы, больницы, применяется система трехфазного четырехпроводного питания. Он состоит из трех фазных проводов и нейтрали.


    Функция нейтрального провода в трехфазной четырехпроводной системе заключается в том, чтобы служить обратным проводом для общей бытовой сети. Нейтраль подключена к каждой однофазной нагрузке. Потенциал нейтральной точки можно очень хорошо понять из следующего рисунка.

    На приведенной выше схеме генератор подключен к нагрузке по трехфазной четырехпроводной системе. Нейтральные точки как генератора переменного тока, так и нагрузки соединены вместе. Нейтральный провод служит общим обратным проводом для всех трех фаз, выходящих наружу от N 1 .

    Следовательно, полный ток нейтрали является векторной суммой трех линейных токов. В сбалансированных условиях векторная сумма равна нулю, и, следовательно, ток нейтрали равен нулю. В этом случае нет вопроса о падении напряжения на нейтрали, и потенциал N 2 такой же, как и у N 1 .

    Это проясняет, что если система питания переходит на трехфазную трехпроводную систему, нейтральный проводник может быть удален без каких-либо изменений в распределении потенциала в сети. В этом случае потенциал N 2 по-прежнему будет равен потенциалу N 1 . Поэтому основная передающая сеть представляет собой трехпроводную систему.

    Трехфазные нагрузки сбалансированы и не вносят вклад в ток нейтрали, поэтому нейтральный проводник можно удалить.

    Но баланс нагрузки на каждой фазе затруднен в случае однофазных нагрузок. Из-за этого дисбаланса всегда течет нейтральный ток. Поэтому нейтральный провод в этом случае очень важен.

    Балансировка фаз в трехфазной четырехпроводной системе


    Под балансировкой фаз понимается распределение однофазных осветительных нагрузок поровну по 3-фазным 4-проводным проводам питающей сети, так что линейные токи на всех фазах приблизительно равны.

    Разница в нагрузке вызовет несбалансированный ток, протекающий через нейтральный провод.Полное сопротивление трех проводников будет одинаковым, и неравный ток, протекающий по ним, вызовет неравные падения напряжения, что может привести к несбалансированности напряжений на нагрузках. Однако добиться в таких случаях абсолютно равномерного распределения невозможно, и в результате может существовать небольшой ток в нейтрали.

    Для получения достаточно равномерного распределения нагрузки в трехфазных проводах жилые дома следует подключать последовательно, при этом трехфазное питание подается на большие здания, такие как гостиницы, школы, коммерческие здания и т. Д., важно, чтобы основной задачей было равномерное распределение нагрузки по всем фазам.

    «Балансировка» обеспечивает наиболее эффективное использование генератора и трансформатора. Например, трансформатор на 100 кВА может удовлетворительно выдерживать однофазную нагрузку 33,3 кВА на каждой из своих фаз. Если он подключен только к одной фазе питания, он будет перегружен.

    Почему нейтраль заземлена?


    Назначение заземления нейтрали показано на рисунке.

    На рисунке A показан трансформатор 11 кВ / 230 В, питаемый от линии 11 кВ. Вторичная обмотка этого трансформатора в этом случае не заземлена.

    При нарушении изоляции между обмотками HT и LT по какой-либо причине на клеммах трансформатора 230 В появится напряжение питания 11 кВ. Это будет очень опасная ситуация как для оборудования, подключенного к этой линии, так и для оператора.

    Теперь посмотрим на рисунок B, в этом случае вторичная обмотка трансформатора заземлена.Если на клеммах вторичной обмотки появляется напряжение 11 кВ, то по пути, показанному на рисунке, будет протекать чрезмерный ток, и предохранитель перегорит.

    Следовательно, заземление нейтрального провода распределительного трансформатора на подстанции очень необходимо с точки зрения безопасности .

    Напряжение между нейтралью и землей


    Может существовать очень небольшое напряжение между нейтралью и землей, поскольку нейтраль жестко соединена с землей на подстанции, и оно может возрасти, если заземление подстанции не работает должным образом.

    При неисправных условиях, например, предохранитель или автоматический выключатель, защищающий фидер, не срабатывает в случае замыкания на землю на одной из линий, нейтраль может достичь гораздо более высокого потенциала по отношению к земле.

    В таких условиях произойдет сильное падение напряжения на земле подстанции из-за тока короткого замыкания, которое может вызвать довольно серьезное поражение электрическим током.

    Что происходит при отсоединении нейтрального провода?


    Когда нейтральный провод в 3-фазной, 4-проводной системе отключен, нагрузки, которые подключены между любыми двумя линейными проводниками и нейтралью, подключаются последовательно, и разность потенциалов на комбинированной нагрузке становится равной линии Напряжение.Разность потенциалов на каждой нагрузке изменяется в соответствии с номинальной нагрузкой.

    Рисунок : Эффект отключения нейтрального провода в трехфазной четырехпроводной системе можно более четко пояснить на следующем рисунке:

    Предположим, что сопротивление 100 Ом подключено между фазой R и нейтралью, а сопротивление 50 Ом подключено между фазой Y и нейтралью в 3-фазном, 4-проводном источнике питания, как показано на рисунке (a). Упрощенная схема показана на рисунке (б).

    Если нейтральный провод отключен, две нагрузки R 1 и R 2 подключаются последовательно, и разность потенциалов на них становится равной линейному напряжению, то есть 400 В.
    Следовательно,
    ток через нагрузки, I = V L / (R 1 + R 2 )
    = 400 / (100 + 50) = 2,67 A
    Следовательно,
    разность потенциалов на сопротивлении R 1 = I * R 1
    = 2.67 * 100 = 267 В

    Аналогично,
    разность потенциалов на сопротивлении R 2 = I * R 2
    = 2,67 * 50 = 133 В

    Из рисунка выше видно, что если нейтральный провод При отключении в 3-фазной, 4-проводной системе разность потенциалов на высокоомной нагрузке увеличивается, а разность потенциалов на низкоомной нагрузке уменьшается.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *