Меню

Двух фазный потребитель ток

Почему в сети только 1 или 3 фазы, а не 2 или 4?

Вы никогда не задумывались, почему подключение к электросети бывает однофазным и трехфазным? Почему не используют две или четыре? На самом деле все просто.

Почему в сети только 1 или 3 фазы, а не 2 или 4?

Взглянув в электрощиток или на опору, стоящую рядом с вашим домом, вы скорее всего увидите 2 или 4 провода, приходящие к вам, которые являются фазой и нулем или тремя фазами и нулем. Почему к нам чаще всего приходит именно такое количество фаз, а не 2, 4 или, например, 5? Ответ электрика в нашей статье.

Почему не хватает одной фазы?

На самом деле варианты и с двумя фазами тоже встречаются, но это довольно редкое явление. Как правило, это потребители, которые были подключены в конце девяностых – начале двухтысячных, когда появлялись мощные потребители и одной фазы сечением 1,5 мм 2 уже не хватало. Однако чаще мы все же встречаем 1 или 3 фазы. Одной фазы вполне хватает для работы большинства электроприборов (при достаточном сечении проводки). Для проведения трех фаз есть несколько причин.

Первая заключается в необходимости запитать трехфазные потребители, например, электрический котел отопления. Соответственно в этом случае ставится трехфазный счетчик (не путать с многотарифным), общий вводной автомат и несколько линейных автоматов.

Вторая причина такая же, как и в случае с двумя фазами — возможность разгрузить фазы при наличии большого количества мощных однофазных потребителей. В особенности это необходимо, когда есть сварочный аппарат. Или же нужно подключить на отдельную фазу варочную панель, водонагреватель или систему «теплый пол». Благодаря такому четкому распределению нет перекоса фаз и напряжение на каждой примерно одинаковое и в пределах нормы.

Почему не 4, 5 или больше фаз?

Тут ответ кроется в экономической целесообразности. В России подавляющее количество электроэнергии тратится на работу трехфазных двигателей. Для создания вращающегося электромагнитного поля необходимо минимум 3 фазы, каждая из которых смещается относительно другой на 120° (см. рис. ниже). При наличии трех фаз двигатель будет нормально и стабильно работать.

В теории можно подключить и 4 фазы, что кстати даст возможность двигателю работать «ровнее». Но для работы четвертой фазы необходимо будет вести дополнительный провод, что в масштабе страны составляет миллионы тонн цветного металла, дополнительные изоляторы, усиленные опоры и т.д. Все это несет колоссальные затраты, которые по факту не оправданы. Так что в этом случае три фазы — это «золотая середина».

Итак, три фазы НЕОБХОДИМЫ для работы трехфазных двигателей, а четыре, пять или больше — это лишняя трата денег.

Интересное из мира электрики:

Источник

Двухфазная электроэнергия — Two-phase electric power

Двухфазная электроэнергия была многофазной системой распределения электроэнергии переменного тока начала 20 века . Использовались две цепи с разницей фаз напряжения на четверть цикла, 90 °. Обычно в схемах используется четыре провода, по два на каждую фазу. Реже использовались три провода, при этом общий провод с жилами большего диаметра. Некоторые ранние двухфазные генераторы имели два полных узла ротора и возбуждения с физически смещенными обмотками для обеспечения двухфазного питания. Установленные в 1895 году на Ниагарском водопаде генераторы были крупнейшими генераторами в мире в то время и были двухфазными машинами. Трехфазные системы в конечном итоге заменили исходные двухфазные энергосистемы для передачи и использования энергии. Остается немного двухфазных систем распределения, например в Филадельфии , штат Пенсильвания ; многие здания в центре города постоянно подключены к двухфазной сети и в Хартфорде, штат Коннектикут .

Содержание

  • 1 Сравнение с однофазным питанием
  • 2 Сравнение с трехфазным питанием
  • 3 См. Также
  • 4 ссылки

Сравнение с однофазным питанием

Преимущество двухфазного электрического питания перед однофазным состояло в том, что он позволял использовать простые самозапускающиеся электродвигатели. На заре электротехники было проще анализировать и проектировать двухфазные системы, в которых фазы были полностью разделены. Лишь после изобретения метода симметричных компонентов в 1918 году многофазные энергосистемы имели удобный математический инструмент для описания случаев несбалансированной нагрузки. Вращающееся магнитное поле, создаваемое двухфазной системой, позволяло электродвигателям обеспечивать крутящий момент от нулевой скорости двигателя, что было невозможно с однофазным асинхронным двигателем (без дополнительных пусковых средств). В асинхронных двигателях, рассчитанных на двухфазную работу, используется конфигурация обмоток, аналогичная конфигурации однофазных двигателей с конденсаторным пуском . Однако в двухфазном асинхронном двигателе импедансы двух обмоток идентичны.

Двухфазные цепи также имеют преимущество постоянной объединенной мощности в идеальную нагрузку, тогда как мощность в однофазной цепи пульсирует с удвоенной частотой сети из-за перехода через ноль напряжения и тока.

Сравнение с трехфазным питанием

Трехфазная электрическая мощность требует меньшей массы проводника при том же напряжении и общей мощности по сравнению с двухфазной четырехпроводной схемой той же несущей способности. Он заменил двухфазное питание для коммерческого распределения электроэнергии, но двухфазные цепи все еще встречаются в некоторых системах управления.

В двухфазных цепях обычно используются две отдельные пары токоведущих проводов. В качестве альтернативы можно использовать три провода, но общий провод несет векторную сумму фазных токов, для чего требуется провод большего размера. Однако векторная сумма сбалансированных трехфазных токов равна нулю, что позволяет исключить нейтральные провода. В распределении электроэнергии потребность в трех проводниках, а не в четырех, представляла собой значительную экономию затрат на распределительные провода из-за стоимости проводов и установки.

Читайте также:  Кабель 400 мм2 ток

Хотя как двухфазные, так и трехфазные цепи имеют постоянную комбинированную мощность для идеальной нагрузки, практические устройства, такие как двигатели, могут страдать от пульсаций мощности в двухфазных системах. Эти пульсации мощности имеют тенденцию вызывать повышенный механический шум в пластинах трансформатора и двигателя из-за магнитострикции и крутильных колебаний в приводных валах генератора и двигателя.

Двухфазная мощность может быть получена от трехфазного источника с использованием двух трансформаторов в соединении Скотта : первичная обмотка одного трансформатора подключается к двум фазам источника питания. Второй трансформатор подключен к центральному отводу первого трансформатора и намотан на 86,6% межфазного напряжения в трехфазной системе. Вторичные обмотки трансформаторов будут иметь две фазы, разнесенные во времени на 90 градусов, и сбалансированная двухфазная нагрузка будет равномерно сбалансирована по трем фазам питания.

Источник

Фаза и ноль в электричестве

  • Фаза и ноль в электричестве
  • Что такое фаза и ноль
  • Фаза, чем характеризуется
  • Ноль, характеристика
  • Заземление, его функция

Фаза и ноль в электричестве

С понятиями «фаза» и «ноль» сталкивался каждый человек. Это основы электричества, которое питает бытовые приборы. Понять природу этих терминов можно, если разобраться с фундаментальными знаниями электротехники.

Электрическим зарядом называют характеристику, с помощью которой определяют способность разнообразных предметов выполнять функцию источника электромагнитного поля.

Электромагнитные волны испускают электроны. Во время образования поля эти элементарные частицы приходят в движение. Таким образом, возникает электрический ток.

Током называют движение электроном в четко определенном направлении в условиях металлического проводника, на который воздействует существующее поле.

Различают постоянный и переменный ток. В первом случае для тока характерно отсутствие изменений в течение определенного времени. Если величина тока и его направление меняются во временном интервале, то такой ток называют переменным.

Постоянный и переменный ток

В роли постоянных источников тока выступают разные типы аккумуляторов, батареек и других подобных устройств. Переменный ток питает бытовые и промышленные розетки жилых и промышленных объектов. Данный вид электричества характеризуется:

  • простотой получения;
  • возможностью преобразования в разные степени напряжения;
  • легкостью передачи по проводникам даже на значительные расстояния с минимальными потерями.

Ток

Переменный ток представляет собой синусоиду или синусоидальный ток. Вначале он возрастает направленно. Достигая определенного параметра или максимальной амплитуды, ток начинает уменьшаться. В какой-то момент времени значение становится равным нолю, и вновь наблюдается нарастание тока, но в противоположном направлении.

Наиболее простым примером электрической цепи с синусоидальным током является однофазная цепь, включающая три кабеля:

  • проводник, по которому ток поступает к потребителям;
  • кабель, проводящий электричество в обратном направлении;
  • земля.

Высокой эффективностью характеризуются трехфазные системы. В этом случае в сети присутствует три фазы и один ноль. Подобный способ электроснабжения используется для подключения к электричеству всех жилых объектов. Перед тем, как завести ток в квартиру, он разделяется на фазы, каждой из которых присваивается нулевой провод. Достоинством данного способа организации систем электроснабжения является сбалансированность нагрузки нулевого тока через ноль.

Трехфазная система

Если перепутать провода при подключении электричества, то произойдет короткое замыкание. Для того чтобы избежать подобных проблем, проводники маркируют цветом. Однако опытные специалисты рекомендуют перепроверить фазу и ноль с помощью измерительных приборов.

В системе подачи электричества также присутствует провод, который называется землей. Данный компонент сети не обладает электрической нагрузкой, а выполняет функцию защиты. В случае, когда сеть повреждена, с помощью земли исключается поражение электрическим током, так как избыток напряжения будет отводиться на землю.

Что такое фаза и ноль

Фаза – это проводник, который транспортирует электричество к потребителям.

Ноль представляет собой кабель, необходимый для возвратного движения электрического тока от потребителей.

Электрическая энергия передается к розеткам от подстанций. С их помощью напряжение снижается до 380 Вольт. Трансформаторы оснащены вторичной обмоткой с соединением по схеме «звезда». В этой системе три контакта объединяются в точке «0», а остальные три – выходят на клеммы «А», «В» и «С».

Нормальный режим электроснабжения

Проводники, которые соединяют в нулевой точке, подключают к земле. В этом же месте проводники делят на ноль, обозначенный синей маркировкой, и защиту «РЕ»-кабель желто-зеленого цвета. Такая модель называется «TN-S» и широко используется при прокладке сетей электроснабжения. Исходя из данной схемы, к распределительному устройству подключают три провода фазы и два ноля.

Объекты жилья и производственные здания старого типа застройки подключаются к электричеству по другим схемам. В таких случаях отсутствует «РЕ»-проводник, поэтому систему называют четырехпроводной и обозначают, как «TN-C».

Электрическая проводка с подстанции подключается к щитку в системе из трех фаз. Далее схема делится на отдельные подъезды. Для каждой квартиры в доме предусмотрено напряжение одной фазы в 220 Вольт и защитный «РЕ»-кабель. Таким образом, нагрузка на систему распределяется равномерно. По структуре схема подключения электричества в домах соответствует системе на подстанциях, то есть представляет собой «звезду». При отсутствии в розетках подключения потребителей, ток в данной системе протекать не будет.

Фаза, чем характеризуется

Фазой называют провод, находящийся под напряжением. Данный проводник располагается относительно другого, называемого ноль. Обоснованием для определения фазы является особенность устройства подстанций. Вырабатываемый на них переменный ток обладает одинаковой частотой в 50 Гц. В то же время ЭДС сдвинуты относительно друг друга во времени на определенный фазовый угол.

Читайте также:  Приборы для измерения тока электродвигателя

Фазы

На первом рисунке схематично изображена система электроснабжения стандартного жилого объекта с тремя фазами и одним нулевым проводником. Второе изображение демонстрирует особенности подключения электричества к квартире от трансформатора. Потребитель в виде электроприбора обозначен, как Rн. В этом случае из трансформатора выходит два провода в виде фазы и ноля, к которому подключается заземление Змл. Третий рисунок показывает, как наглядно производится монтаж электроснабжения при отсутствии нулевого заземленного провода, проведенного в квартиру. Заземление в этой ситуации располагается непосредственно в жилом помещении.

Понятие фаза вытекает из определения электричества. Характер образования и течения переменного тока позволяют разобраться в природе и назначении фазного провода. Переменный ток отличается от постоянного значением и направлением, его можно наблюдать в розетках и прямых подключениях к электрощиткам. Основные характеристики переменного тока:

  • напряжение;
  • частота.

Однофазным током называют переменный ток, получаемый по средствам вращательного движения проводника или системы проводников в условиях магнитного потока. Провода при этом могут быть объединены в одной катушке. Для того чтобы передавать электроэнергию применяют два провода, включая фазу и ноль. Показатель напряжения между проводниками составляет 220 Вольт. Существует два способа подключения однофазного тока к потребителю:

  • двух-проводной;
  • трех-проводной.

В первом случае используется два проводника, по одному из которых передается фазный ток, а второй является нулевым. Это устаревшая схема электроснабжения, которая эксплуатировалась во времена СССР. Вторая методика предполагает наличие еще одного провода, который необходим для заземления, что позволяет предотвратить поражение человека электрическим током, выполнить отвод утечек электричества и исключить поломки электроприборов.

Двухфазный ток называют слиянием двух фаз, которые сдвинуты относительно друг друга. Угол сдвига может составлять 90 градусов. К примеру, можно взять две катушки с перпендикулярно расположенными осями, которые подключены к двухфазному току. В результате образуется система из двух магнитных полей. Результирующее магнитное поле будет обладать вектором, который вращается под одинаковым углом и с неизменной скоростью, создавая магнитное поле.

Трехфазный ток включает три фазы, каждая последующая из которых смещена относительно предыдущей на 120 градусов. Прокладка сетей электроснабжения в данном случае выполняется с помощью четырех кабелей, включая три фазы и ноль, либо добавляя еще один провод заземления. На выходе из распределительного щитка ток поступает к розеткам по одной фазе и ноль.

Ноль, характеристика

В нулевом проводе отсутствует напряжение, что отличает его от фазного проводника. В процессе отбора мощности ноль не перегружается, но служит проводником для электрического тока, который протекает в обратном направлении. Если напряжения нет, то ноль не может поразить человека электрическим током. С помощью нулевого кабеля электрическая цепь замыкается. При отсутствии ноля электричество не поставляется к потребителям. Провод обеспечивает систему мощностью, которая питает бытовые приборы, и, по сути, является землей.

Нулевой проводник выходит из трансформатора, соединенного нулевой шиной с заземлением. Такое оборудование установлено на подстанции. В самом начале именно земля обеспечивает нулевой потенциал, что является причиной возникновении путаницы при определении земли и ноля. Электричество передается по воздушной линии электропередачи. ВЛ выходит из трансформаторной подстанции в комплекте с четырьмя проводами:

  • 3 фазных проводника;
  • один нулевой кабель.

Ноль соединяется с аналогичным контактом трансформаторной установки. При монтаже воздушных линий учитывается следующее правило: каждая вторая опора оснащается повторным заземлением. Это необходимо, чтобы связать ноль с заземлением, обеспечивая полноценную связь системы «фаза-ноль». Таким образом, потребители снабжаются электричеством не менее 220 Воль.

3 фазных проводника

Основным назначением нуля является замыкание электрической цепи. При этом создается ток, который питает все электроприборы и оборудование. Два провода создают разность потенциалов, благодаря чему появляется электричество. Название ноля оправдано нулевым потенциалом, которым он характеризуется. За счет разности потенциалов возникает напряжение в сети от 220 Вольт до 230 Вольт.

Заземление, его функция

Современное электрооборудование может полноценно функционировать при наличии защиты от случайного удара током. С этой целью разработаны специальные устройства, которые называют заземляющими.

Заземление представляет собой специально организованную систему для обеспечения безопасных условий работы электроприборов и оборудования.

Термин «заземление» появился от определения земли, почвы или грунта, в которые отводятся опасные токи. Защитная система, выполняющая функцию земли, состоит из нескольких частей:

  • в начале сети расположен корпус заземляющего элемента, выходящий из контактной точки;
  • в конце присутствует элемент ЗУ, который погружают в землю.

Изображение демонстрирует устройство заземления, применимое для жилых объектов и помещений.

Устройство заземления

Стандартная техническая документация определяет заземление, как специально организованную систему корпусов из металла, которыми оснащены агрегаты, и заземляющего контура. Согласно особенностям исполнения заземления, его можно назвать преднамеренным электрическим контактом с грунтом, целью которого является защита оборудования.

Подключение заземления выполняется с учетом действующих стандартов. Основные требования по ПУЭ, которые предъявляются к ЗУ:

  1. Заземляющее устройство, дополненное набором проводников и прутьев из металла, должно эффективно выполнять функцию отвода опасных токов в грунт.
  2. При подключении электрооборудования необходимо заземлить все элементы, в том числе створки щитков.
  3. Величина суммарного переходного сопротивления контактов ЗУ не превышает 4-30 Ом.
  4. Система выравнивания потенциалов обязательно применяется в процессе монтажа заземления для устранения неравномерности распределения напряжений.
Читайте также:  Коррекция погрешности трансформатора тока

Основным назначением заземляющих устройств является обеспечение безопасного режима работы людей с электрооборудованием. Поэтому перед запуском техники заземление тестируется на эффективность и надежность.

Источник



Виды подключений

Типы подключений нагревателей к источнику питания.

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

однофазное;
двухфазное;
трехфазное.

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

Рисунок1.jpg

Рисунок 1. Однофазное подключение.

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

На рисунке 2 показана схема подключения к однофазному источнику питания.

Рисунок2.jpg

Рисунок 2. Схема однофазного подключения.

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

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

Рисунок3.jpg

Рисунок 3. Двухфазное подключение.

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

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

Рисунок4.jpg

Рисунок 4. Схема двухфазного подключения.

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

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

Рисунок5.jpg

Рисунок 5. Схемы исполнения трехфазного подключения.

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

Трехфазное подключение по схеме звезда показано на рисунке 6.

Рисунок6.jpg

Рисунок 6. Трехфазное подключение по схеме звезда.

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

На рисунке 7 представлен принцип подключения по схеме звезда.

Рисунок7.jpg

Рисунок 7. Принцип подключения по схеме звезда.

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

Рисунок8.jpg

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

Рисунок9.jpg

Рисунок 9. Подключение сухого ТЭНа по схеме звезда.

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

Трехфазное подключение по схеме треугольник показано на рисунке 10.

Рисунок10.jpg

Рисунок 10. Трехфазное подключение по схеме треугольник.

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

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

11-chem-1.jpg

Рисунок 11. Принцип подключения по схеме треугольник.

Рисунок12.jpg

Рисунок 12. Подключение сухого ТЭНа по схеме треугольник.

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

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

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

Рисунок13.jpg

Рисунок 13. Влияние заземления на безопасность человека.

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

Источник