Однофазное напряжение используется в частном секторе, где потребляемая мощность обычно не превышает 10 кВт. На вводе используется кабель сечением 4-6 мм². Потребляемый ток ограничивается главным автоматическим выключателем с максимальной защитой 40А.
Что произойдет, если соединить две фазы вместе?
Городское жилье состоит не только из современных зданий. Большинство домов были построены в 1960-х и 1970-х годах, до Второй мировой войны и даже до революции. В результате проводка в этих зданиях выполнена без маркировки кабелей или диспетчерской маркировки.
Поэтому при ремонте или модернизации кабельной сети существует риск неправильного подключения. В некоторых ситуациях это не приведет к аварии, но что произойдет, если соединить две фазы вместе?
Особенности трехфазной сети
Хотя большинство бытовых приборов подключены к однофазной сети, электроснабжение в многоквартирных домах осуществляется по трехфазным воздушным линиям или кабелям с заземленным нейтральным проводником.
Такие сети разделяются на однофазные сети на главном распределительном щите дома. В односемейных домах это делается аналогично, за исключением того, что разделение трехфазных линий на однофазные происходит в точке подключения входящего кабеля к сети.
| Информация! Некоторые одноквартирные дома, особенно с отопительными и кухонными приборами, питаются от трехфазной системы. |
Трехфазная система питания используется в жилых домах для уменьшения силы тока и сечения кабеля при сохранении передаваемой мощности.
В промышленности такое электроснабжение позволяет использовать трехфазные двигатели, которые имеют лучшие характеристики, чем однофазные.
Конструкция и работа трехфазного источника питания имеет много отличий от однофазного источника питания:
- Количество проводов электропитания. Для этой системы требуется 4 токоведущих провода – 3 фазных и 1 нейтральный. В однофазной системе используются только 2 провода – нейтральный и фазный.
- Ток в нейтральном проводе отличается. В однофазной цепи он равен фазному, а в трехфазной цепи в нем протекает уравновешивающий ток. Этот ток не возникает, когда нагрузка равномерно распределена между фазами.
- Уменьшенное падение напряжения в проводниках. В однофазной цепи при расчете потерь учитывается удвоенное расстояние от источника питания; в трехфазной сети ток протекает через нейтральный проводник и потери меньше, чем в фазном проводнике.
Что такое фазное и линейное напряжение
Причина, по которой между фазным и нейтральным проводниками при напряжении 380 вольт имеется напряжение 220 вольт, заключается в том, что для выработки электроэнергии используются трехфазные генераторы. Обмотки в этих устройствах смещены друг относительно друга на 120° и соединены в звезду, к которой подключен четырехжильный кабель.
Центральная точка подключена к нейтральному проводу, обозначенному N, а выводы – к линейным проводам, обозначенным A, B и C.
В результате в трехфазной системе имеется два напряжения:
- Линейное. Между двумя линейными или фазными проводами и обозначается на схемах и в формулах Uab, Ubc и Uca. Оно также может обозначаться Ul или Ul и равно 380 В в бытовых цепях и 400 В в соответствии с новым национальным стандартом.
- Фаза .. Измеряется между любым фазным и нейтральным проводником, обозначается на схемах и в формулах Ua, Ub и Uc и может также обозначаться как Uf или Uf. Он используется в плоской проводке и имеет напряжение 220 В или 230 В.
Если между фазой и нулем 220 В, то почему не 440 В между фазами?
Различные фазы в трехфазной сети не находятся в противофазе, а смещены на 120°, как видно на векторной диаграмме. Поэтому напряжения не складываются арифметически, и в результате получается 380 В, а не 440 В.
Электричество, подаваемое по проводам в дома и на предприятия, вырабатывается на электростанциях синхронными генераторами с тремя группами обмоток.
Напряжение, генерируемое этими устройствами, имеет синусоидальную форму и смещено относительно друг друга на одинаковые 120°, и на векторной диаграмме представлено тремя лучами, исходящими из общего центра. На ней показана нейтральная точка в центре и фазные клеммы на концах исходящих векторов.
Из этой диаграммы видно, что фазное и линейное напряжения измеряются по-разному – фазное от центра до конца вектора и линейное между их концами. Таким образом, получается, что напряжение 440 В может возникнуть только в двухфазной сети, в которой напряжения в разных фазах сдвинуты на 180° и векторы направлены в противоположные стороны.
В этом случае линейные и фазные напряжения связаны формулой Ul=2Uf, а в трехфазной сети соотношение напряжений определяется формулой Ul=√3Uf.
| Важно: Эта формула может быть использована только при наличии нейтрального провода и отсутствии асимметрии фаз. Если имеется обрыв в нейтральном проводнике, то диаграмма и величина фазного напряжения определяются током в каждой фазе. |
Трехфазные фазные и линейные напряжения
В трехфазной сети есть два типа проводников – линейные, по которым напряжение передается в жилище, и нейтральный проводник, который подключен к нулевому проводу питающего трансформатора и используется для замыкания цепи. Таким образом, в сети существует два вида напряжения – фазное и линейное.
Напряжение между нейтральным и фазным проводниками называется "фазным" и может обозначаться Uf, Uf или Ua, Ub и Uc, в зависимости от того, на какой фазе оно было измерено. Это мощность, необходимая для питания бытовых приборов, поэтому на вопрос, что такое фазное напряжение, можно ответить, что это напряжение в розетке.
Изначально это было 110 В и постоянный ток, но в результате развития энергосистем оно стало 220 В переменного тока и было повышено до 230 В±10% после введения ГОСТ 29322-2014.
Что такое сетевое напряжение
В трехфазной сети существует еще одно напряжение, которое является производным от фазного напряжения. Это сетевое напряжение, которое измеряется между проводами сети или началом трехфазной обмотки генератора или трансформатора.
До введения нового ГОСТа это было 380 В, а теперь сетевое напряжение должно быть 400 В±10%. В электрических схемах и расчетах это напряжение обозначается как Ul, Ul или Uab, Ubc, Uac.
Этот источник питания используется для подключения трехфазных электродвигателей, для которых требуется только три линейных проводника.
Для повышения электробезопасности к таким электрическим машинам может быть подключен четырехпроводный кабель, четвертый проводник которого необходим для заземления корпуса оборудования.
Система распределения электроэнергии
Исходное напряжение всегда трехфазное. Я называю это генератором на электростанции (тепловой станции, газовой электростанции или атомной электростанции), от которого многие тысячи вольт подаются на понижающие трансформаторы, генерирующие несколько уровней напряжения. Последний трансформатор понижает напряжение до 0,4 кВ и подает его конечному потребителю – нам с вами, в многоквартирные дома и частные домовладения.
Крупные компании с энергопотреблением свыше 100 кВт обычно имеют собственные подстанции 10/0,4 кВ.
Трехфазное питание – этапы от генератора до потребителя
На рисунке показано, простыми словами, как напряжение (мы везде говорим о трехфазном) 110 кВ (оно может быть 220 кВ, 330 кВ или другим) от генератора G подается на первую трансформаторную станцию TP1, которая понижает напряжение до 10 кВ. Одна такая трансформаторная станция устанавливается для снабжения города или района и может иметь мощность от единиц до сотен мегаватт (МВт).
Затем напряжение подается на трансформатор второй ступени, выход которого составляет 0,4 кВ (380 В) для конечного потребителя. Мощность трансформаторов в ТП2 варьируется от сотен до тысяч кВт. От ТП2 напряжение подается к нам – в несколько жилых домов, в частный сектор и т.д.
Такие преобразования напряжения необходимы для снижения потерь при передаче электроэнергии. Подробнее о потерях в кабельных линиях – в другой моей статье.
Схема упрощенная, этапов может быть несколько, напряжения и мощности могут быть разными, но суть не меняется. Только конечное напряжение у потребителя одинаковое – 380 вольт.
Фото
Еще несколько фотографий с комментариями.
Распределительное устройство с трехфазным вводом, но все потребители однофазные.
Трехфазный ввод. Переход на меньшее сечение проводов для подключения к счетчику.
Друзья, на сегодня это все, всем удачи!
Жду ваших отзывов и вопросов в комментариях!