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

Содержание

3.3. Обрыв фазы и короткое замыкание фазы без нулевого провода при соединении источников энергии и потребителей звездой

3.3.1. Обрыв фазы a

Рассмотрим электрическую схему рис.3.12, в которой , , , .

Рис.3.12. Электрическая схема трёхфазной системы, соединённой звездой, без нулевого провода с выключенной фазой

По первому закону Кирхгофа:

; . (3.7)

Преобразуем рис.3.12 в рис.3.13, откуда следует, что если , тогда

= = . (3.8)

Рис.3.13. Схема, поясняющая построение векторной диаграммы

По второму закону Кирхгофа:

;;. (3.9)

Используя формулы (3.7), (3.8), (3.9) построим векторную диаграмму (рис.3.14).

Рис.3.14. Векторная диаграмма напряжений и токов трёхфазной системы, соединённой звездой, без нулевого провода с выключенной фазой

Рассмотрим пример.

Пусть фазные генераторные напряжения равны 220B, тогда линейные напряжения равны 380B. Из векторной диаграммы следует, что

= = 110B и = = = 220 ∙ = 190B,

3.3.2. Короткое замыкание фазы a

Рассмотрим электрическую схему рис.3.15, в которой , ,

= , = 0.

Воспользуемся преобразованиями:

, так как ,

, (3.10)

где — вектор отрицательного линейного напряжения;

, (3.11)

где — вектор линейного напряжения.

Рис.3.15. Электрическая схема трёхфазной системы, соединённой звездой, без нулевого провода с коротким замыканием фазы

По первому закону Кирхгофа:

; . (3.12)

Используя формулы (3.10), (3.11), (3.12) построим векторную диаграмму, приведённую на рис.3.16.

Рис.3.16. Векторная диаграмма напряжений и токов трёхфазной системы, соединённой звездой, без нулевого провода с коротким замыканием фазы A

Рассмотрим пример.

Пусть Ом, , 10А,10А. Из векторной диаграммы следует: ∙ 10 ∙ ; = 10 ∙ =17,3A.

3.4. Соединение источников и приёмников электроэнергии треугольником. Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричной и несимметричной нагрузках

Рассмотрим схему рис.3.17, в которой трёхфазный генератор , , и три активных приемника , , соединены треугольником.

Из схемы видно, что линейные напряжения , , являются одновременно фазными напряжениями

, (3.13) токи , , являются линейными и токи , , являются фазными.

По первому закону Кирхгофа:

. (3.14)

При симметричной нагрузке . Из выражений (3.14) следует, что геометрическая сумма линейных токов .

Рис.3.17. Электрическая схема трёхфазной системы, представленной в виде трёхфазного генератора и активной трёхфазной нагрузки, соединённых треугольником

На рис.3.18 приведена векторная диаграмма напряжений и токов для симметричной нагрузки, соединённой треугольником.

Из диаграммы видно: , где ; .

Рис.3.18. Векторная диаграмма напряжений и токов для симметричной нагрузки, соединённой треугольником

Таким образом, при соединении треугольником соотношение между линейными и фазными токами выражается формулой:

. (3.15)

Если нагрузка несимметрична, то . Тогда, используя выражения (3.14), можно построить векторную диаграмму напряжений и токов следующего вида:

Рис.3.19. Векторная диаграмма напряжений и токов для несимметричной нагрузки, соединённой треугольником

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

Применение векторных диаграмм для анализа несимметричных режимов (Лекция №18)

Несимметричные режимы в простейших характерных случаях (короткое замыкание и холостой ход) могут быть проанализированы на основе построения векторных диаграмм.

Рассмотрим режимы обрыва и короткого замыкания фазы при соединении в звезду для трех- и четырехпроводной систем. При этом будем проводить сопоставление с симметричным режимом работы цепи, фазные напряжения и токи в которой будут базовыми. Для этой цепи (см. рис.1,а) векторная диаграмма токов и напряжений приведена на рис. 1,б (принято, что нагрузка носит активно-индуктивный характер). Здесь

При обрыве фазы А нагрузки приходим к векторной диаграмме на рис. 2.

В этом случае

.

При коротком замыкании фазы А (трехпроводная система) имеет место векторная диаграмма на рис. 3. Из нее вытекает: ; ; ; ; .

При обрыве фазы А в четырехпроводной системе (нейтральный провод на рис. 1,а показан пунктиром, а вектор тока — пунктиром на рис. 1,б) ; ; .

Симметричный трехфазный приемник при соединении в треугольник и соответствующая этому случаю векторная диаграмма напряжений и токов приведены на рис. 4.

Здесь при том же способе соединения фаз генератора ; ; ; ; ; .

При обрыве провода в фазе А-В нагрузки, как это видно из схемы на рис. 5, ; , при этом сами токи и в силу автономности режима работы фаз при соединении нагрузки в треугольник такие же, как и в цепи на рис. 4,а. Таким образом,

; ; .

Цепь при обрыве линейного провода А-А’ и соответствующая этому случаю векторная диаграмма приведены на рис.6.

Здесь

; ; .

Мощность в трехфазных цепях

Мгновенная мощность трехфазного источника энергии равна сумме мгновенных мощностей его фаз:

.

Активная мощность генератора, определяемая как среднее за период значение мгновенной мощности, равна

.

Соответственно активная мощность трехфазного приемника с учетом потерь в сопротивлении нейтрального провода

,

реактивная

и полная

.

Суммарная активная мощность симметричной трехфазной системы

. (1)

Учитывая, что в симметричном режиме для звезды имеют место соотношения

и для треугольника —

на основании (1) для обоих способов соединения фаз получаем

,

где j — угол сдвига между фазными напряжением и током.

Аналогично

Докажем теперь указанное ранее свойство уравновешенности двухфазной системы Тесла и симметричной трехфазной системы.

1. Двухфазная система Тесла

В соответствии с рис. 7


(2)
. (3)

С учетом (2) и (3)

.

Таким образом, суммарная мгновенная мощность фаз есть величина постоянная, равная суммарной активной мощности источника.

2. Симметричная трехфазная цепь

Тогда

Отсюда

,

т.е. и для симметричной трехфазной цепи свойство уравновешенности доказано.

Измерение мощности в трехфазных цепях

Ниже рассмотрены практические схемы включения ваттметров для измерения мощности в трехфазных цепях.

1. Четырехпроводная система, несимметричный режим.

Представленная на рис. 8 схема называется схемой трех ваттметров.

Суммарная активная мощность цепи определяется как сумма показаний трех ваттметров

.

2. Четырехпроводная система, симметричный режим.

Если режим работы цепи симметричный, то для определения суммарной активной мощности достаточно ограничиться одним ваттметром (любым), включаемым по схеме на рис. 8. Тогда, например, при включении прибора в фазу А,

. (4)

3. Трехпроводная система, симметричный режим.

При отсутствии доступа к нейтральной точке последняя создается искусственно с помощью включения трех дополнительных резисторов по схеме «звезда», как показано на рис. 9 – схема ваттметра с искусственной нейтральной точкой. При этом необходимо выполнение условия , где — собственное сопротивление обмотки ваттметра. Тогда суммарная активная мощность трехфазной системы определяется согласно (4).

4. Трехпроводная система, симметричный режим; измерение реактивной мощности.

С помощью одного ваттметра при симметричном режиме работы цепи можно измерить ее реактивную мощность. В этом случае схема включения ваттметра будет иметь вид по рис. 10,а. Согласно векторной диаграмме на рис. 10,б измеряемая прибором мощность

Таким образом, суммарная реактивная мощность

5. Трехпроводная система, несимметричный режим.

Представленная на рис. 11 схема называется схемой двух ваттметров. В ней сумма показаний приборов равна суммарной активной мощности цепи.

Действительно, показания приборов в данной схеме:

.

Тогда

В заключение отметим, что если в схеме на рис. 11 имеет место симметричный режим работы, то на основании показаний приборов можно определить суммарную реактивную мощность цепи

. (5)

Литература

  1. Основы теории цепей: Учеб. для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.
  2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с.

Контрольные вопросы и задачи

  1. В симметричной трехпроводной цепи произошел обрыв фазы. Что покажет вольтметр, включенный между найтральными точками источника и приемника?
  2. Ответ: .

  3. Во сколько раз мощность в цепи на рис. 6,а меньше мощности в цепи на рис. 4,а?
  4. Ответ: в два раза.

  5. В цепи на рис. 10,а симметричная нагрузка составлена из резистивных элементов. Что покажет ваттметр?
  6. Ответ: .

  7. В цепи на рис. 10,а симметричная нагрузка с фазным сопротивлением соединена в звезду. Линейное напряжение .
  8. Определить показание ваттметра.

    Ответ: .

  9. В цепи на рис. 11 нагрузкой служат два одинаковых конденсатора с ХС=100 Ом, включенные между линейными проводами А и В, В и С соответственно. Линейное напряжение .
  10. Определить показания ваттметров.

    Ответ: .

  11. На основе построения векторной диаграммы токов и напряжений для симметричного режима работы цепи на рис. 11 доказать соотношение (5).

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

Мощность трехфазной цепи

Электроника Мощность трехфазной цепи

просмотров — 254

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]


  • Руководство по питанию (одно-, разделенное 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 был изменен с постоянного тока на переменный, поскольку последний обеспечивает более эффективную подачу энергии на большие длины и расстояния. Частота переменного тока различается в зависимости от страны:

    • 60 Герц (циклов в секунду) — частота переменного тока в США.
    • 50 Гц (циклов в секунду) — это 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, 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 странах 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 тяжелое 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 электроинструменты и переносные фонари 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 компоновки является то, что лампы накаливания на 110 В — типичные для этой установки — имеют нити накаливания, которые более прочны и лучше приспособлены для выполняемой работы, чем нити нити 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 совместно использоваться двумя цепями противоположных линий, если имеется перемычка для подключения двух выключателей, поскольку это позволяет обоим срабатывать 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 влияние, 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 невысокая 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 своих 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:

    • Выключить разъединитель 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.
    • Входящие 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 перечислить 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.
    • Включить 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.

    Во 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 электроэнергии

    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 для получения более подробной информации см. «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.

    Нагревательные нагрузки 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.

    Во многих странах 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 стремится к нулю в каждый момент, когда напряжение пересекает ноль, а 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 — 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, несмотря на теорию, 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.
    • Моноциклическая мощность — это название асимметричной модифицированной двухфазной системы питания, используемой General Electric около 1897 года (отстаивавшей 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 сложно анализировать, и его хватило не на то, чтобы разработать удовлетворительный учет энергии.
    • Созданы и испытаны системы высокого порядка фаз для передачи энергии. Такие линии передачи используют 6 или 12 фаз и конструктивные решения, характерные для линий передачи сверхвысокого напряжения. Линии передачи высокого 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, находящихся 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 расщепленной 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 шагом 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. Это позволяет применять правила проектирования сверхвысокого напряжения (СВН) при более низких напряжениях и позволит 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 варочные панели, предназначенные для системы разделения фаз на 240 В, обычно используемой в односемейных домах, могут работать некорректно при подключении к 208 В; 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 остается незамеченным, 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 и устранить обрыв 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, повреждения 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 фазомер, 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, чтобы предотвратить повреждение важных двигателей и оборудования.

    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 к сервису 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 на однофазном питании, 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 с ним дорого. Ясно, 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 заинтересованы в более подробном изучении арифметики, стоящей 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 исходит от сушилки или электрической плиты. 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.
    • Уменьшаются затраты на работу электриков, устанавливающих кабели переменного тока, 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.

    Трехфазная система

    — обзор

    2 Многоуровневые модели: общая разработка

    Рассмотрим трехфазную систему, схематически показанную на рис.1, на котором межфазные поверхности между фазами сложны и могут изменяться во времени. Пусть характерные масштабы длины фаз, называемых α- β- и γ-фазами соответственно, существенно отличаются друг от друга. Тогда, по отношению к фазам α и β , фаза γ считается непрерывной, а β-фаза называется дисперсной, но, в свою очередь, по отношению к β- и γ-фазам, β-фаза является непрерывной, а γ-фаза считается дисперсной.Пусть ψ будет скалярной величиной, которая в фазах обозначается как ψ α , ψ β и ψ γ . Изменение ψ внутри фаз описывается уравнениями баланса

    Рисунок 1. Трехфазная система с трехуровневой пространственной иерархией

    (1) ρi∂ψi∂t + ∇∘ (ji) = πi, i = α, β, γ

    , где j i — плотность потока, а π i — объемная плотность источника ψ .Транспорт через интерфейсы αβ, — и βγ — описывается граничными условиями

    (2) nij∘ (ji − ρiψiwij) + nij∘ (ji − ρjψjwij) = σij, i, j = α, βandi , j = β, γ

    , где W ij — скорость ij -интерфейса, σ ij обозначает поверхностную плотность источника в количестве ψ на ij 902 -интерфейс, а n nJ — нормальный единичный вектор к интерфейсу ij .

    Предположим, что можно определить такие объемы пространственного усреднения

    (3) Vα = constantLα3 и Vβ = constantLβ3.

    для фаз α — и β , связанных с координатами x α и x β , что условия

    (4) λα≪Lα≪∧αиλβ≪ Lβ≪∧β

    (5) β∞λαи∧λ∞λβ

    удовлетворяются. Затем, следуя процедуре, представленной Lakatos (2001) для двухуровневой модели, молекулярная (одноуровневая) математическая модель системы может быть преобразована в трехуровневую с помощью модифицированной техники объемного усреднения.В этом случае среднее фазовое 〈..〉 α интенсивного количества ψ в α -фазе определяется обычным образом (Whitaker, 1967, Slattery, 1967, Gray, 1975)

    ( 6) 〈ψα〉 α (xα, t) = 1Vα∫VααψαdV

    , где V α = V αα + V βα , V αα и Vp βα и Vp βα 902 α- и β -фаз в V α , соответственно.Среднее по фазе 〈..〉 α количества ψ в фазе β принимает вид

    (7) 〈ψβ〉 α (xα, t) = ∫0vβmax 〈ψβ〉 pnβ (Vβ, xα , t) VβdVβ

    , где 〈.〉 P обозначает среднее значение ψ A по β-фазовому элементу (частице):

    (8) 〈ψβ〉 p = 1Vβ∫VβψβdV⋅

    В уравнении (7 ) функция nβ: R0 + × R3 × R0 + → R0 + называется функцией плотности заселенности β-частиц, которая в данном случае определяется следующим образом: — такая функция, что равенство

    (9 ) ∫0Vβmaxg (Vβ) nβ (Vβ, t, xα) dVβ = 1K∑k = 1Kg (Vβk)

    выполняется для каждой непрерывной и ограниченной функции g (.), где K — количество β-частиц. С помощью этой функции V α n β (V β , t, x α ) dV β выражает количество частиц, имеющих объем ( V β , V β + dV β ) в момент времени t в объеме усреднения V α , связанный с координатой x α . Пространственное усреднение 〈..〉 β p относительно β- и γ- фаз выводится аналогично.

    Применяя теперь по очереди операторы усреднения 〈..〉 α и 〈..〉 β к уравнениям (1) — (2), и учитывая, что в силу соотношений (3) — (5),

    (10) 〈〈 ..〉 α〉 β = 〈..〉 α

    , а также соответствующие теоремы об усреднении объема и общие теоремы переноса, мы получаем следующую иерархию уравнений модели. Движение ψ в фазе α , т.е.е. на a-уровне описывается уравнением

    (11) 〈ρα〉 α∂ 〈ψα〉 α∂t + 〈ρα〉 α∇∘ 〈jα〉 α− 〈πα〉 α = −∫0vβmax 〈ψβ〉 pdVβdtnβdVβ + + ∫0Vβmaxnβ∫Aβ (Vβ) 〈jβ〉 β∘nβdAdVβ − ∫0Vβmaxnβ∫Aβ (Vβ) 〈σαβ〉 βnβ∘dAdVβ

    , где члены в левой части уравнения (11) описывают изменение величины ψ в фазе α- , в то время как члены правой части описывают изменения I ψ из-за изменения объема β-частиц, перенос ψ через αβ -интерфейс и образование ψ плотностью поверхностного источника σ αβ соответственно.Здесь функция плотности населения определяется уравнением баланса населения

    (12) ∂nβ∂t + ∇∘ (〈vβ〉 pnβ) + ∂∂Vβ (dVβdtnβ) = 〈πβ〉 pnβ

    , описывающим поведение β -частицы, представленные на уровне α в виде точечных стоков, погруженных в воду и движущихся в α-фазе. Аналогично, уравнения на β-уровне:

    (13) 〈ρβ〉 β∂ 〈ψβ〉 ∂t + 〈ρβ〉 β∇∘ 〈jβ〉 β− 〈πβ〉 β = −∫0Vγmax 〈ψγ〉 PdVγdtnγdVγ ++ ∫ 0Vγmaxnγ∫Aγ (Vγ) jγ∘nγdAdVγ − ∫0Vγmaxnγ∫Aγ (Vγ) σβγnγ∘dAdVγ

    и

    (14) ∂nγ∂t + ∇∘ (〈vγ〉 Pnγ) + ∂∂Vγ (dV) 〉 Pnγ.

    Наконец, уравнение на уровне γ

    (15) ργ∂ψγ∂t + ∇∘ (vγργψγ + qγ) = πγ

    описывает изменение количества ψ внутри частиц γ . Здесь q γ обозначает неконвективную составляющую плотности потока, которая может иметь сложную природу в зависимости от структуры частиц. Уравнения (11) — (15) дополняются соответствующими граничными и начальными условиями. Граничные условия для уравнений (13) — (14) описывают связь системы с окружающей средой, в то время как граничные условия для уравнения.(15) описывают связь между внутренним миром частицы γ и ее непрерывным фазовым окружением.

    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 снижается 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 поставка должна осуществляться в крупное предприятие, такое 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 системы электроснабжения.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 потенциал 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 все равно 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 равномерное распределение однофазных осветительных нагрузок 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.

    Чтобы получить достаточно равномерное распределение 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 равное распределение нагрузки по всем фазам было основной задачей .

    «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 заземляется.

    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, вторичная обмотка трансформатора в этом случае 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 относительно земли.

    В таких условиях произойдет сильное падение напряжения на земле подстанции из-за тока короткого замыкания, что может привести к серьезному поражению 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.

    В этом процессе напряжение на высокоомной нагрузке может вырасти больше, чем расчетное значение, и может повредить высокоомную нагрузку .

    Спасибо, что прочитали о функции нейтрального провода в 3-фазной 4-проводной системе. .

    Основные понятия | Все сообщения

    © www.yourelectricalguide.com/ Функция нейтрального провода в 3-фазной системе 4-проводной системе.

    Причины, последствия и методы защиты

    Для правильной работы любого трехфазного асинхронного двигателя он должен быть подключен к трехфазному источнику переменного тока с номинальным напряжением и нагрузкой.После запуска эти трехфазные двигатели будут продолжать работать, даже если одна из трехфазных линий питания отключится. Потеря тока через одну из этих фаз питания описывается как однофазная.

    Корабль оснащен сотнями двигателей, которые отвечают за работу различных насосов, механизмов и систем. Важные механизмы, такие как рулевое управление, главный двигатель, генератор, котел и т. Д., Имеют присоединенные к ним трехфазные двигатели, которые запускают ту или иную главную или вспомогательную систему.

    Дополнительная литература: Электродвигательная установка для кораблей

    Трехфазный двигатель на 440 В, как правило, представляет собой индукционный двигатель стандартного типа с короткозамкнутым ротором, предназначенный для трехфазного переменного тока 440 В и частотой 60 Гц. Только двигатели небольшой мощности 0,4 кВт или меньше, в основном используемые для освещения и других систем малой мощности, являются однофазными двигателями 220 В 60 Гц.

    Дополнительная литература: Понимание важности морского навигационного освещения

    Причины однофазности

    Однофазный режим — это электрическая неисправность, связанная с источником питания в случае асинхронного двигателя.Это происходит при размыкании одной из 3-х фазных цепей в трехфазном двигателе; следовательно, в остальных цепях присутствует избыточный ток. Это состояние однофазного режима обычно возникает, когда: —

    — Один или несколько из трех предохранителей перегорел (или плавкий провод плавкого предохранителя, если предохранитель проволочного типа)

    — В цепи двигателя есть контакторы, которые подают ток. Один из контакторов разомкнут.

    — Неправильная или неправильная настройка любого из защитных устройств, предусмотренных на двигателе, также может привести к однофазной фазе

    — Если процедуры контакторов не выполняются регулярно, они могут быть покрыты или покрыты слоем окисления, что приведет к однофазной фазе.

    — Контакты реле двигателя повреждены или сломаны

    — Обрыв одного провода в цепи двигателя

    — Из-за отказа оборудования системы питания

    — Из-за короткого замыкания в одной фазе двигателя, соединенного звездой или треугольником

    Дополнительная литература: Панели запуска двигателей на кораблях: техническое обслуживание и процедуры

    — Перегорел предохранитель фидера или трансформатора

    Эффект однофазного режима

    Как упоминалось ранее, трехфазный двигатель — это двигатель переменного тока, который рассчитан на работу от трехфазного источника питания.Конструкция обоих типов двигателей схожа, поскольку у них обоих есть статор и вращатель. Однофазный двигатель не имеет вращающегося поля, а имеет поле, которое меняет направление на 180 градусов. Обычно однофазные двигатели не запускаются автоматически. Для этого используются дополнительные средства, например, отключение пусковой обмотки или конденсатора.

    Проблема однофазности в трехфазном асинхронном двигателе будет иметь следующие последствия:

    — Если двигатель остановлен, его нельзя запустить, поскольку однофазный двигатель не может быть самозапускаемым (как объяснено выше), а также из-за системы безопасности, предусмотренной в трехфазном двигателе для защиты его от перегрева

    — Если однофазные неисправности возникают во время работы двигателя, он будет продолжать работать (если это не предусмотрено дополнительной системой аварийного отключения) из-за крутящего момента, создаваемого двумя оставшимися фазами, который создается в соответствии с требованиями нагрузки.

    — Поскольку оставшиеся две фазы выполняют дополнительную работу по сравнению с одной фазой по умолчанию, они будут перегреваться, что может привести к критическому повреждению обмоток.

    — Однофазное переключение приведет к увеличению тока на 2.В 4 раза больше среднего значения тока в оставшихся двух фазах

    Дополнительная литература: 10 способов достижения энергоэффективности в судовой электросистеме

    — Однофазный режим снижает скорость двигателя, и его частота вращения будет колебаться

    — Шум и вибрация двигателя будут ненормальными. Это результат неравномерного крутящего момента, создаваемого двумя оставшимися фазами

    — Почти вся двигательная система на корабле имеет резервное устройство.Если двигатель выбран в режиме ожидания, с проблемой однофазной передачи — он не запустится, что приведет к отказу соответствующей системы.

    — Если проблема не устранена и двигатель продолжает работать, обмотки оплавятся из-за перегрева, что может привести к короткому замыканию или заземлению.

    Ссылки по теме: Как найти замыкание на землю на борту судов?

    — В таких условиях, если экипаж корабля соприкасается с двигателем, он получит удар электрическим током, который может быть даже смертельным.Перегрев обмотки происходит в первую очередь из-за протекания тока обратной последовательности.

    — Это может вызвать перегрузку силовой установки, то есть вспомогательного двигателя, и его генератора.

    Как защитить двигатель от повреждений из-за однофазного режима?

    Такое состояние требует, чтобы двигатель был снабжен защитой, которая отключит его от системы до того, как двигатель будет необратимо поврежден.

    Все двигатели мощностью более 500 кВт должны быть снабжены защитными устройствами или оборудованием для предотвращения любого повреждения из-за однофазности.

    Указанное выше правило не распространяется на двигатели системы рулевого управления, установленные на судне. Только при обнаружении одиночной фазы прозвучит сигнал тревоги; однако двигатель не остановится, поскольку непрерывная работа двигателя рулевого управления имеет важное значение для безопасности или движения судна, особенно когда судно находится в заторах или при маневрировании.

    Ссылки по теме: 8 общих проблем, обнаруженных в системе рулевого механизма судов

    Наиболее часто используемые защитные устройства для однофазной сети: —

    1) Устройство электромагнитной защиты от перегрузки

    В этом устройстве все три фазы двигателя оснащены реле перегрузки.Если есть увеличение значения тока, то это реле активируется автоматически, и двигатель отключается.

    Это устройство работает по принципу электромагнитного эффекта, создаваемого током.

    По мере увеличения значения тока электромагнит в катушке также увеличивается, что приводит в действие реле и активирует реле отключения, и двигатель останавливается.

    Дополнительная литература: Техническое обслуживание электрического реле на судовой электрической цепи

    В этой системе предусмотрена временная задержка, потому что при запуске двигатель потребляет много токов, которые могут привести к его отключению.

    2) Термисторы

    Кредит: Викимедиа

    Термисторы — это небольшие тепловые устройства, которые используются вместе с электромагнитным реле перегрузки. Термисторы вставлены в три обмотки двигателя. Любое увеличение тока вызовет нагрев обмоток, что обнаруживается термисторами, посылающими сигналы на усилитель.

    Ссылки по теме: Схема усилителя или операционный усилитель, используемый на корабле

    Усилитель подключен к электромагнитному реле.Как только от термистора поступает сигнал о перегреве, этот усилитель увеличивает значение тока в катушке электромагнитного реле, которое активирует отключение, и двигатель останавливается или отключается.

    3) Биметаллическая полоса

    Кредит: Викимедиа

    В этом методе биметаллическая полоса размещается таким образом, чтобы обнаруживать перегрев в цепи. Как только обнаруживается перегрев, эта биметаллическая полоса пытается расшириться из-за использования двух разных металлов и из-за того, что они имеют разный коэффициент расширения.Полоса пытается согнуться в сторону металла, имеющего высокий коэффициент расширения, и, наконец, замыкает цепь отключения, и двигатель отключается.

    4) Стандартная защита пускателя двигателя от перегрузки

    Предусмотрен трехфазный двигатель для работы в однофазном режиме. На всех фазах предусмотрены нагреватели от перегрузки, которые обнаруживают любую перегрузку в фазе, и если нагрузка намного превышает номинальную для двигателя, нагреватели отключают стартер до того, как обмотка двигателя будет повреждена.

    Как обнаружить однофазное повреждение?

    Экипажу корабля жизненно важно знать, перешел ли двигатель в однофазный режим. Трехфазный асинхронный двигатель обычно снабжен устройством обнаружения перегрузки для однофазного обнаружения. Тем не менее, машина может выйти из строя в любой момент, и, как опытный судовой инженер, он / она должны знать, как обычно звучит, на ощупь или работает двигатель.

    Дополнительная литература: 10 инженеров-электриков, которые должны знать судовые инженеры на борту судов

    При проверке двигателя судна важно сохранять бдительность, чтобы выявить проблемы, связанные с однофазным режимом:

    — Необычный гудящий шум от двигателя

    — Двигатель вибрирует с большей частотой, чем обычно

    — Запах раскаленной и обгоревшей меди (изоляция) (Узнайте, как проверка изоляции с помощью мегомметра помогает предотвратить несчастные случаи)

    — Видимый легкий дым / дым из корпуса двигателя

    Чтобы устранить неисправность и снова запустить двигатель с однофазного на трехфазный, немедленно остановите двигатель и переключитесь на резервный двигатель.Проверьте параметры двигателя, указанные на табличке, прикрепленной к корпусу, и устраните неисправность двигателя.

    Проведите надлежащий визуальный осмотр обмотки двигателя и проверьте целостность и сопротивление заземления. Также выполняется проверка источника питания двигателя для определения проблемы, если неисправность не диагностируется двигателем.

    Дополнительная литература: Как ремонтировать двигатели на кораблях

    Как только проблема будет обнаружена и устранена, поместите двигатель в коробку. Перед подключением двигателя к нагрузке включите органы управления двигателем и выполните пробный запуск двигателя по всем важным параметрам (например,грамм. напряжение, ток, частота вращения, температура и т. д.) и сравните со значениями, указанными на табличке.

    Убедитесь, что все размеры соответствуют характеристикам, указанным на паспортной табличке. Как только тестовый запуск двигателя на холостом ходу будет удовлетворен, включите нагрузку и проверьте характеристики двигателя, чтобы убедиться, что проблема устранена, и теперь двигатель эффективно работает в трех фазах.

    Заявление об ограничении ответственности: Мнения авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом. Автор и компания «Марин Инсайт» не заявляют об их точности и не берут на себя ответственность за них. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих принципов или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.

    Статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в любой форме без разрешения автора и Marine Insight.

    Ищете практичные, но доступные морские ресурсы? Ознакомьтесь с цифровыми руководствами Marine Insight: Электронные книги для палубного отдела — Ресурсы по различным темам, связанным с палубным оборудованием и операциями. Электронные книги для машинного отделения — Ресурсы по различным темам, связанным с механизмами и операциями машинного отделения. Экономьте по-крупному с помощью комбо-пакетов — Пакеты цифровых ресурсов, которые помогут вам сэкономить по-крупному и включают дополнительные бесплатные бонусы. Электронные книги по судовым электрическим системам — Цифровые ресурсы по проектированию, обслуживанию и поиску и устранению неисправностей морских электрических систем .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *