Подключение трехфазного счетчика в частном доме. Трехфазные и однофазные сети в доме. Схема, мощность, расчет трехфазных и однофазных сетей.

Современный образ жизни невозможно представить без электроэнергии и благ, которые с ней связаны. Отсутствие природного газа легко компенсируется твердотопливными источниками тепла, вода также доступна, а вот без электричества настает самый настоящий «конец света».

Подавляющее большинство современных электростанций генерируют трехфазный Среди его преимуществ особо следует отметить легкость получения и последующих преобразований, высокую надежность и простоту конструкции предназначенных для него Трехфазный ток - это наиболее распространенный во всем мире тип электроэнергии.

Использовать в конкретном случае предохранителей задержанные, в то время как в случае магнитотермических переключателей - те, у которых кривая задержки с характеристической кривой. Ниже приведена таблица с индикативными значениями для предохранителей.

Высокие значения температуры приводят к более быстрому разложению материалов и, следовательно, влияют на средний срок службы продукта. Конкретные стандарты продукта определяют предельно допустимые температуры при номинальных рабочих условиях для различных частей трансформатора в соответствии с материалами, то есть температурный класс, указанный на пластине: использование терморезистентных материалов обычно соответствует более высоким достижимым температурам От трансформатора. Простая изоляция и двойная изоляция: конструкция трансформатора требует реализации основной изоляции для обеспечения защиты опасных активных частей от прямых и косвенных контактов.

Система трехфазного электрического тока представляет собой совокупность трех цепей однофазного тока с одинаковой частотой и амплитудой, однако, смещенных относительно друг друга на 120 градусов (или, что одно и то же, 1/3 периода). Каждая из этих цепей называется фазой, соответственно, все три формируют трехфазный ток.

Теоретические основы довольно просты: металлическая рамка вращается в магнитном поле, пересекая линии напряженности. Чтобы в соответствии с законом электромагнитной индукции получить достаточно подключить к ее выводам нагрузку и создать цепь. Если же необходим трехфазный ток, то устройство усложняется: в механизме располагаются три идентичные рамки, сдвинутые одна относительно другой на 120 градусов. Итогом является генерация трех В стандартных электростанциях скорость вращения неизменна.

Трансформаторы управления и управления реализуют простую изоляцию между обмотками и обмотками и массой. Предохранительные и изоляционные трансформаторы обеспечивают двойную изоляцию между первичной и вторичной обмотками. Мобильные трансформаторы должны быть устойчивы к короткому замыканию. Символы, которые появляются в каталоге для разных серий, являются стандартами для различных типов трансформаторов.

Напряжение изоляции: напряжение, прикладываемое между обмотками и массой во время испытания на жесткость; зависит от рабочего напряжения и типа изоляции. Для этой цели необходимо использовать магнитные выключатели или предохранители для защиты вторичных обмоток трансформатора. Линейная защита, которая питает трансформатор, должна быть рассчитана как функция защиты от короткого замыкания и таким образом, чтобы избежать прерывания магнитотермического или предохранительного переключателя относительно тока ввода; При вставке трансформатора на самом деле очень высокий пик тока создается в первичной цепи в течение полутора часов.

На практике же реализация немного отлична от теории. Трехфазный ток создают специальные машины - генераторы. В них обмотки фазных цепей неподвижны (сравните с теорией) и определенным образом расположены на полюсах статора (неподвижная часть машины). А вращающееся магнитное поле создается ротором. Момент вращения ему сообщает энергия падающей воды в гидроэлектростанциях, паровой турбины в АЭС и пр.

Таблицы для трансформаторов показывают значения коэффициента, который позволяет рассчитать ток вставки. Во избежание безуспешного вмешательства защитного устройства необходимо сравнить это значение вставки с рабочей кривой устройства. В случае одного трансформатора и одной линии полная защита может быть достигнута выше по потоку с устройством короткого замыкания и ниже по потоку от одной перегрузки. Чтобы проверить правильность выбора устройства защиты от короткого замыкания в наихудшем случае, в первом приближении применяется следующая формула.

Одна из особенностей цепей, использующих трехфазный ток, заключается в задействовании на стороне потребителя всего трех или четырех проводов - три фазных и нулевой. Этого удается добиться благодаря способу соединения обмоток генератора - звездой или треугольником.

Соединение звездой подразумевает, что концы всех трех обмоток сходятся в одной нулевой точке. Исходя из закона Кирхгофа, следует, что сумма всех токов в этой точке (узле) равняется нулю, поэтому никакого замыкания не происходит. Из нулевой точки выводится нулевой провод. Напряжение, замеренное между этим проводом и любым из трех линейных, в 1.73 раз меньше, чем значение напряжения между самими линейными проводами. В первом случае получается фазное напряжение, а во втором линейное.

В случае большей защиты они должны быть избирательными, то есть не вмешиваться в одно и то же время. Необходимо подразделить на разные строки. Ток короткого замыкания можно рассчитать следующим образом. Экран позволяет уменьшить возмущения, искажения и перенапряжения, которые фильтруются и разряжаются на землю и усиливают основную изоляцию. Использование экрана в дополнение к основной изоляции для получения двойной изоляции не допускается для трансформаторов, подключенных к линии электропередачи с помощью гнезда.

Пусто = напряжение сек. . Предполагая одновременный коэффициент 70% приведенных в действие приборов, начальная мощность, полученная ранее, не должна быть меньше, чем требуется для питания 70% эксплуатационных нагрузок и пользователей непрерывной работы.

Важной особенностью соединения звездой является необходимость избегать перекоса фаз, то есть, контролировать, чтобы протекающие в ветках токи были примерно равны. Та небольшая неизбежная разница приводит к появлению небольшого тока в нулевом проводе, но он невелик.

Совершенно иной тип соединения обмоток генератора - треугольником, позволяет упразднить нулевой провод. При ее реализации каждый конец обмотки соединяется с началом следующей, фактически, образуя треугольник, а напряжения снимаются с его вершин. При таком способе фазное и равны. Также необходим контроль за равенством токов в ветвях, так как при игнорировании этого общее значение тока в замкнутой цепи может стать чрезмерным, вызывая нагрев генератора и выход его из строя.

Трансформаторы должны использоваться для питания цепей управления и управления; Трансформаторы не требуются для машин с одним стартером и до 2 устройств управления и контроля. Один из способов защиты от непроизвольной работы, возникающий в результате отказа изоляции, может быть достигнут путем подключения одной стороны схемы управления, приводимой в действие трансформатором к цепи защиты эквипотенциала, с устройствами управления, подключенными в соответствии со стандартами.

В конфигурации трехфазной звезды он плохо подходит для приложений с несбалансированными нагрузками. Во многих случаях использование трансформатора не является номинальной постоянной нагрузкой при стандартных и определенных условиях окружающей среды. Типовые испытания трансформаторов требуют, чтобы данные пластины соблюдались при напряжении питания 6% и номинальной мощности. Для прерывистого обслуживания в соответствии с предопределенным рабочим циклом можно рассчитать коэффициент амортизации. Формула является только ориентировочной: желательно проводить полевые испытания, предоставляя наиболее неблагоприятные случаи и проверяя полную функциональность, включая защиту.

Большинство электрических двигателей, предназначенных для трехфазной сети, предусматривают возможность выбора способа соединения обмоток на звезду или треугольник. Это позволяет выбирать рабочее напряжение. Так, при соединении обмоток нагрузки звездой расчетное напряжение будет в 1.73 раз меньше, чем при треугольнике.

Преимущества трёхфазного тока очевидны только специалистам электрикам. Что такое трехфазный ток для обывателя представляется весьма смутно. Давайте развеем неопределенность.

Могут выдерживать следующие временные перегрузки без превышения допустимых перегревов, если они не используются при полной мощности при непрерывной работе. Соединение звезды позволяет использовать нейтраль, в то время как треугольник позволяет затухать циркуляцию тока третьей гармоники и улучшать баланс напряжений в случае несбалансированных нагрузок, зигзаг является комбинацией двух. Комбинированное использование звезды и треугольника вызывает поэтапный отказ от входных и выходных напряжений. Можно переключиться с трехфазной линии на двухфазную, например.

Трехфазный переменный ток

Большинство людей, за исключением специалистов - электриков, имеют весьма смутное представление, что такое так называемый «трёхфазный» переменный ток, да и в понятиях, что такое сила тока, напряжение и электрический потенциал, а также мощность, - часто путаются.

Попытаемся простым языком дать начальные понятия об этом. Для этого обратимся к аналогиям. Начнём с простейшей - протекания постоянного тока в проводниках. Его можно сравнить с водным потоком в природе. Вода, как известно, всегда течёт от более высокой точки поверхности к более низкой. Всегда выбирает самый экономичный (наикратчайший) путь. Аналогия с протеканием тока - полнейшая. Причём количество воды протекающей в единицу времени через какое-то сечение потока будет аналогично силе тока в электрической цепи. Высота любой точки русла реки относительно нулевой точки - уровня моря - будет соответствовать электрическому потенциалу любой точки цепи. А разница в высоте любых двух точек реки будет соответствовать напряжению между двумя точками цепи.

Трансформатор, построенный для работы на частоте 50 Гц, также работает на частоте 60 Гц при равном напряжении, а потери железа уменьшаются. И наоборот, трансформатор, построенный для работы исключительно на частоте 60 Гц, обычно не работает на частоте 50 Гц. Являются двукратными. Инварианты, напротив, имеют противоположное поведение по сравнению с индуктивностью трансформаторов относительно частоты: явно требуется частотная работа, отличная от 50 Гц, потому что она определяет конкретный размер индукционного значения сердечника.

Особенно важно указывать тип питания трансформаторов или индуктивностей, особенно когда это не соответствует синусоидальным колебаниям на частоте 50 Гц, поскольку несинусоидальные формы или полученные из интерполяций по длине волны могут приводить к возникновению явления насыщения, сбои или чрезмерное перенапряжение в незапланированных ядрах. Потери в нижнем железе соответствуют меньшему току в вакууме, улучшенному качеству листа и меньшей индукции работы. Утечки в железе также называются пустыми, так как они не зависят от нагрузки: сердечник достигает своей рабочей температуры, даже если нагрузка не подается в условиях номинального напряжения.

Используя эту аналогию можно легко представить в уме законы протекания постоянного электрического тока в цепи. Чем выше напряжение - перепад высот, тем больше скорость потока, и, следовательно, количество воды протекающей по реке в единицу времени.

Водный поток, точно так же как электрический ток при своём движении испытывает сопротивление русла - по каменистому руслу вода будет протекать бурно, меняя направление, немного нагреваясь от этого (бурные потоки даже в сильные морозы не замерзают вследствие нагрева от сопротивления русла). В гладком канале или трубе вода потечёт быстро и в итоге в единицу времени канал пропустит гораздо больше воды, чем извилистое и каменистое русло. Сопротивление потоку воды полностью аналогично электрическому сопротивлению в цепи.

Потери меди также называются короткими замыканиями пропорциональны нагрузке. Более низкие потери меди соответствуют более низкому перенапряжению и обычно низкому падению напряжения. Материалы выбираются и выбираются среди лучших электрических, диэлектрических, механических и тепловых характеристик и пропитки, улучшая их изоляционные, механические и стойкие свойства к неблагоприятным экологическим климатам. Термические устройства могут расширить использование в очень влажных условиях. Функции двух конденсаторов концептуально взаимозаменяемы, и часто оба присутствуют.

Теперь представим закрытую бутылку, в которой налито немного воды. Если мы начнём эту бутылку вращать вокруг поперечной оси, то вода в ней будет перетекать попеременно от горлышка к донышку и наоборот. Это представление - аналогия переменному току. Казалось бы, одна и та же вода перетекает туда-сюда и что? Тем не менее, этот переменный поток воды способен совершать работу.

Чтобы решить сомнение, полезно иметь некоторый математический отрывок относительно механизма производства вращающегося магнитного поля однофазного двигателя. Если за распределением индукции следует косинусоидальный закон типа. Затем, подставляя назад и далее, формула магнитной волны перемещается в однофазном асинхронном двигательном промежутке.

Легко, посредством основных гониометрических соотношений, развить косинусоидальное произведение в сумму косинусов. Два члена представляют собой элементарную классическую форму, с которой она может быть представлена волной любой физической природы. В рассматриваемом случае две волны представляют собой две волны синусоидальной волны, движущиеся с противоположными синхронными скоростями Ω и -Ω, которые обычно называют «полярными колесами».

Откуда вообще появилось понятие переменный ток?

Да с тех самых пор, когда человечество, узнав, что перемещение магнита вблизи проводника вызывает электрический ток в проводнике. Именно движение магнита вызывает ток, если магнит положить рядом с проводом и не двигать - никакого тока в проводнике это не вызовет. Далее, мы хотим получить (генерировать) в проводнике ток, чтобы использовать его в дальнейшем для каких-либо целей. Для этого изготовим катушку из медного провода и начнём возле неё двигать магнит. Магнит можно передвигать возле катушки как угодно - двигать по прямой туда-сюда, но, чтобы не двигать магнит руками, создать такой механизм технически сложнее, чем просто начать его вращать около катушки, аналогично вращению бутылки с водой из предыдущего примера. Вот именно таким образом - по техническим причинам - мы и получили синусоидальный переменный ток, используемый ныне повсеместно. Синусоида - это развёрнутое во времени описание вращения.

Каждое из двух полярных колес может «перетаскивать» ротор в своем собственном направлении вращения путем индукции токов ротора, которые, в свою очередь, создают соответствующее роторное полярное колесо. Поскольку два «полюсных» полюсных колеса равны и вращаются вращением, общий эффект - это нулевой крутящий момент на роторе, поэтому у него нет поворота для поворота.

Если в данный момент ротор приводится в движение в заданном направлении, он будет продолжать двигаться в этом направлении, поскольку одно из двух магнитных взаимодействий станет более интенсивным, чем другое. Чтобы произвести этот «первоначальный импульс», нужно «усилить» одно из двух полей за счет другого. Вспомогательная обмотка имеет эту цель: создать новое дополнительное поле, которое помогает в прямом поле, и полезно как при запуске, так и вождении. Поскольку в обоих случаях существуют разные токи и напряжения вспомогательной обмотки, значение емкости, необходимое для получения оптимального пускового момента, обычно отличается от значения, необходимого для нормальной работы.

В дальнейшем оказалось, что законы протекания переменного тока в цепи отличаются от протекания постоянного тока. Например, для протекания постоянного тока сопротивление катушки равно просто омическому сопротивлению проводов. А для переменного тока - сопротивление катушки из проводов значительно увеличивается из-за появления, так называемого индуктивного сопротивления. Постоянный ток через заряженный конденсатор не проходит, для него конденсатор - разрыв цепи. А переменный ток способен свободно протекать через конденсатор с некоторым сопротивлением. Далее выяснилось, что переменный ток может быть преобразован с помощью трансформаторов в переменный ток с другими напряжением или силой тока. Постоянный ток такой трансформации не поддаётся и, если мы включим любой трансформатор в сеть постоянного тока (что делать категорически нельзя), то он неизбежно сгорит, так как постоянному току будет сопротивляться только омическое сопротивление провода, которое делается как можно меньше, и через первичную обмотку потечёт большой ток в режиме короткого замыкания.

Вначале он требует гораздо большей емкости, чем в рабочем состоянии. Одним из возможных решений является использование только оптимизированного пускового конденсатора, который может быть рассчитан на прерывистый сервис с существенной экономией. Сухие, электролитические конденсаторы могут быть, например, компактными и экономичными. Этот конденсатор необходимо отключить после запуска двигателя. Другим решением является использование двух разных конденсаторов, как на рис.

Поскольку электролитические конденсаторы не подходят для непрерывного обслуживания, при использовании конденсаторы должны использоваться в пропитанной бумаге. Наконец, вы можете выбрать один постоянно вставленный конденсатор, который работает как в начале, так и в рабочем состоянии. Значение емкости будет промежуточным, а также производительность. Тип конденсатора всегда находится в пропитанной бумаге. Трехфазный однофазный двигатель Для управления однофазным трехфазным двигателем вы можете использовать схему рис.

Заметим также, что электродвигатели могут быть созданы для работы и от постоянного тока, и от переменного тока. Но разница между ними такая - электродвигатели постоянного тока сложнее в изготовлении, но зато позволяют плавно изменять скорость вращения обычным регулирующим силу тока реостатом. А электродвигатели переменного тока гораздо проще и дешевле в изготовлении, но вращаются только с одной, обусловленной конструкцией скоростью. Поэтому в практике широко применяются и те, и другие. В зависимости от назначения. Для целей управления и регулирования применяются двигатели постоянного тока, а в качестве силовых установок - двигатели переменного тока.

Значение емкости, которое должно использоваться, определяется формулой. Это максимизирует работу в номинальной точке. Эквивалентная последовательность прямой последовательности представлена на рис. Чтобы определить значение параметров, можно выполнить пустой и заторможенный тест. Это для измерения напряжения, тока, активной входной мощности на одной фазе двигателя в двух разных случаях коленчатого вала и двигателя с заблокированным ротором. Этот последний тест также может быть выполнен при низком напряжении.

В обоих случаях входной импеданс действителен. Тогда будут использоваться приблизительные отношения. Чтобы получить неизвестные параметры. Измерения сопротивления статора, однако, должны проводиться отдельно вольт-амперметрическим тестом. Что касается понижения мощности, мы должны принять во внимание надежное сокращение мощности, которую двигатель может обеспечить не менее чем на 50%.

Далее конструкторская мысль изобретателя генератора двигалась примерно в таком направлении - если удобнее всего для генерации тока использовать вращение магнита рядом с катушкой, то почему бы вместо одной катушки генератора не расположить вокруг вращающегося магнита несколько катушек (места-то вокруг вон сколько)?

Получится сразу же, как бы несколько генераторов, работающих от одного вращающегося магнита. Причём переменный ток в катушках будет отличаться по фазе - максимум тока в последующих катушках будет несколько запаздывать относительно предыдущих. То есть синусоиды тока, если их графически изобразить, будут, как бы между собой, сдвинуты. Это важное свойство - сдвиг фаз, о котором мы расскажем ниже.

Примерно так рассуждая, американский изобретатель Никола Тесла и изобрёл сначала переменный ток, а затем и трёхфазную систему генерации тока с шестью проводами. Он расположил три катушки вокруг магнита на равном расстоянии под углами 120 градусов, если за центр углов принять ось вращения магнита.

(Число катушек (фаз) вообще-то может быть любым, но для получения всех тех преимуществ, что даёт многофазная система генерации тока, минимально достаточно трёх).

Далее русский учёный электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский развил изобретение Н. Тесла, впервые предложив трёх - и четырёхпроводную систему передачи трёхфазного переменного тока. Он предложил соединить один конец всех трёх обмоток генератора в одну точку и передавать электроэнергию всего по четырём проводам. (Экономия на дорогих цветных металлах существенная). Оказалось, что при симметричной нагрузке каждой фазы (равным сопротивлением) ток в этом общем проводе равняется нулю. Потому что при суммировании (алгебраическом, с учётом знаков) сдвинутых по фазе на 120 градусов токов они взаимно уничтожаются. Этот общий провод так и назвали - нулевой. Поскольку ток в нём возникает только при неравномерности нагрузок фаз и численно он небольшой, гораздо меньше фазных токов, то представилась возможность использовать в качестве «нулевого» провод меньшего сечения, чем для фазных проводов.

По этой же самой причине (сдвиг фаз на 120 градусов) трехфазные получились значительно менее материалоёмкими, так как в магнитопроводе трансформатора происходит взаимопоглощение магнитных потоков и его можно делать с меньшим сечением.

Сегодня трёхфазная система электроснабжения осуществляется четырьмя проводами, три из них называются фазными и обозначаются латинскими буквами: на генераторе - А, В и С, у потребителя - L1, L2 и L3. Нулевой провод так и обозначается - 0.

Напряжение между нулевым проводом и любым из фазных проводов называется - фазным и составляет в сетях потребителей - 220 вольт.

Между фазными проводами тоже существует напряжение, причём значительно выше, чем фазное напряжение. Это напряжение называется линейным и составляет в цепях потребителей 380 вольт. Почему же оно больше фазного? Да всё это из-за сдвига фаз на 120 градусов. Поэтому, если на одном проводе, к примеру, в данный момент времени потенциал равен плюс 200 вольт, то на другом фазном проводе в этот же момент времени потенциал будет минус 180 вольт. Напряжение - это разность потенциалов, то есть оно будет + 200 - (-180)=+380 В.

Возникает вопрос, если по нулевому проводу ток не протекает, то нельзя ли его вообще убрать. Можно. И мы получим трёхпроводную систему электроснабжения. С соединением потребителей так называемым «треугольником» - между фазными проводами. Однако нужно заметить, что при неравномерной нагрузке в сторонах «треугольника» на генератор будут действовать разрушающие его нагрузки, поэтому данную систему можно применять при огромном количестве потребителей, когда неравномерности нагрузок нивелируются. Передача электроэнергии от больших электростанций при высоких фазных и линейных напряжениях (сотни тысяч вольт) так и осуществляются. Почему же применяется такое высокое напряжение. Ответ простой - чтобы уменьшить потери в проводах на нагрев. Так как нагрев проводов (потери энергии) пропорционален квадрату протекающего тока, то желательно чтобы протекающий ток был минимален. Ну а для передачи необходимой мощности при минимальном токе нужно повышать напряжение. (ЛЭП) так и обозначаются, к примеру, ЛЭП - 500 - это линия электропередачи под напряжением 500 киловольт.

Кстати потери в проводах ЛЭП можно ещё более снизить, применяя передачу постоянного тока высокого напряжения (перестаёт действовать емкостная составляющая потерь, действующая между проводами), проводились даже такие эксперименты, но широкого распространения пока такая система не получила, видимо вследствие большей экономии в проводах при трёхфазной системе генерации.

Выводы: преимущества трёхфазной системы

В заключение статьи подведём итоги, - какие же преимущества даёт трёхфазная система генерации и электроснабжения?

Экономия на количестве проводов, необходимых для передачи электроэнергии. Учитывая немалые расстояния (сотни и тысячи километров) и то, что для проводов используют цветные металлы с малым удельным электрическим сопротивлением, экономия получается весьма существенной.
Трёхфазные трансформаторы, при равной мощности с однофазными, имеют значительно меньшие размеры магнитопровода. Что позволяет получить существенную экономию.
Очень важно, что трёхфазная система передачи электроэнергии создаёт при подключении потребителя к трём фазам как бы вращающееся электромагнитное поле. Опять-таки, вследствие сдвига фаз. Это свойство позволило создать чрезвычайно простые и надёжные трёхфазные электродвигатели, у которых нет коллектора, а ротор, по сути, представляет собой простую «болванку» в подшипниках, к которой не нужно подсоединять никакие провода. (На самом деле конструкция короткозамкнутого ротора имеет свои особенности и вовсе не болванка) Это так называемые трёхфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Очень широко распространённые сегодня в качестве силовых установок. Замечательное свойство таких двигателей - это возможность менять направление вращения ротора на обратное простым переключением двух любых фазных проводов.
Возможность получения в трёхфазных сетях двух рабочих напряжений. Другими словами менять мощность электродвигателя или нагревательной установки путём простого переключения питающих проводов.
Возможность значительного уменьшения мерцаний и стробоскопического эффекта светильников на люминисцентных лампах путём размещения в светильнике трёх ламп, питающихся от разных фаз.

Благодаря этим преимуществам трёхфазные системы электроснабжения получили широчайшее распространение в мире.