+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Трехфазные цепи (страница 1)

1. Линейное напряжение трехфазного генератора, соединенного звездой, равно 10500 В.
Определить напряжение между зажимами каждой фазы генератора. Какое напряжение было бы между зажимами генератора при соединении его обмоток треугольником?

Решение:
Фазное напряжение трехфазного генератора при схеме соединения звездой в раз меньше линейного напряжения:



В схеме соединения треугольником провода линии присоединяются к общим зажимам двух обмоток, и линейное напряжение между двумя проводами равно напряжению фазной обмотки:



2. Действующее значение э. д. с. в каждой обмотке симметричного трехфазного генератора равно 230 В.
Определить линейные напряжения при соединении обмоток неправильной звездой («веером») в режиме холостого хода.

Решение:
Неправильное присоединение одной из обмоток генератора к двум остальным при соединении звездой приводит к повороту вектора э. д. с. на 180° (рис. 35) по сравнению с нормальным расположением. Вместо симметричной трехлучевой звезды векторов получается так называемый веер векторов с углами по 60° между ними. Как видно из векторной диаграммы, напряжение

Следовательно, неправильное соединение обмоток звездой можно обнаружить путем измерения. При правильном соединении все линейные напряжения равны .

3. В каждой обмотке трехфазного генератора индуктируется э. д. с, равная 132 В.
Определить линейное напряжение генератора при холостом ходе в случае соединения обмоток треугольником.

Решение:
При правильном соединении обмоток трехфазного генератора треугольником результирующая э. д. с. в контуре обмоток равна нулю, так как сумма э. д. с. симметричной трехфазной системы равна нулю. Следовательно, при холостом ходе в контуре треугольника обмоток ток отсутствует и напряжение между концом и началом обмотки равно э. д. с. Это так называемое фазное напряжение. В схеме соединения генератора треугольником провода трехфазной линии присоединяют к точкам соединения обмоток. Каждый провод при этом присоединен к зажимам двух обмоток, а каждая пара проводов линии — к зажимам одной из трех обмоток. Поэтому линейное напряжение генератора, т. е. напряжение между двумя линейными проводами, оказывается равным при схеме соединения треугольником фазному напряжению, а при холостом ходе генератора — фазной э. д. с. генератора (132 В).

4. Фазная э, д. с. трехфазного генератора Е=247 В, частота сети f=50 Гц, активное сопротивление обмотки r=1,1 Ом, индуктивное сопротивление .
Определить величину тока в контуре треугольника при неправильном соединении обмоток генератора в режиме холостого хода.

Решение:
Переключение начала и конца обмотки трехфазного генератора поворачивает вектор э. д. с. этой обмотки на диаграмме на 180°. Дело в том, что после переключения положительное направление э. д. с. этой обмотки будет относительно зажимов остальных обмоток таким, каким было отрицательное направление э. д. с. в первоначальной схеме. Таким образом, при неправильном соединении, например, фазы В по отношению к остальным фазам получим векторную диаграмму, показанную на рис. 36.

Результирующая э. д. с. в контуре равна удвоенному значению фазной э. д. с, т. е. 494 В. Эта э. д. с. обусловливает ток в контуре, величина которого определяется по закону Ома:

где z — полное сопротивление фазной обмотки:

Следовательно,



Если оставить включенной схему неправильного соединения обмоток треугольником, то даже при холостом ходе генератора в контуре обмоток будет непроизводительно расходоваться энергия, переходящая в тепло. В рассматриваемой задаче потери мощности в контуре

Поэтому, прежде чем замыкать контур треугольника обмоток, следует проверить равнопотенциальность соединяемых точек при помощи вольтметра (рис. 37). При правильном соединении обмоток треугольником подвижная часть вольтметра не отклоняется.

5. К четырехпроводной трехфазной линии поочередно присоединяют три электрические лампы мощностью по 60 Вт каждая между линейным (соответственно А, В и С) и нейтральным проводами.
Определить изменение токов в проводах линии в каждом случае присоединения к ней ламп, если напряжение между каждым линейным проводом и нейтральным проводом 120 В.

Решение:
Пусть до присоединения к четырехпроводной трехфазной линии ламп в ее проводах не было токов. Тогда присоединение электрической лампы между линейным А и нейтральным N проводами вызовет ток в этих проводах, равный

Благодаря нейтральному проводу поддерживаются равными три фазных напряжения: и на векторной диаграмме узловой точке n цепи (рис. 38) соответствует точка того же наименования, расположенная в центре тяжести треугольника векторов линейных напряжений (рис. 39).

Электрическая лампа является однофазным приемником энергии, не вызывающим сдвига фаз тока относительно напряжения . Следовательно, вектор тока совпадает по фазе с вектором напряжения . Согласно первому закону Кирхгофа, примененному к точке n цепи (рис. 39), ток в нейтральном проводе изображается тем же вектором, что и ток в проводе А. Из этого рисунка видно, что при отсутствии нейтрального провода лампу нельзя было бы включить на фазное напряжение .
Представим себе, что в дополнение к уже включенной лампе (см. рис. 38) присоединена вторая такая же лампа между линейным В и нейтральным N проводами (рис. 40).

Ток в проводе А при этом не изменился, но появился ток в проводе В. В нейтральном проводе N стал проходить ток , равный геометрической сумме токов .
Ток в линейном проводе В

Он совпадает по фазе с напряжением и тем самым отстает по фазе от тока на 1/3 периода (120°) (см. рис. 40).


Так как , то при определении тока в нейтральном проводе путем сложения векторов этих линейных токов получим ромб с углом в 120°. Диагональ ромба делит этот угол пополам, поэтому длина диагонали ромба равна его стороне, т. е.

Таким образом, величина тока в нейтральном проводе осталась той же, что и при одной лампе в проводе А, только вектор этого тока на диаграмме повернулся на 60° по ходу часовой стрелки.
Наконец, допустим, что присоединена третья лампа (в дополнение к прежним двум) между линейным С и нейтральным N проводами (рис. 41). В этом случае ток

стал проходить в проводе С, причем ввиду отсутствия сдвига фаз этого тока относительно напряжения вектор тока на диаграмме начал совпадать по фазе с вектором напряжения .
Получилась симметричная трехлучевая звезда векторов токов. Геометрическое сложение этих векторов дает нуль: . Следовательно, при симметричном режиме нагрузки ток в нейтральном проводе равен нулю.

Таким образом, отсутствие тока в нейтральном проводе при однородной (например, активной) нагрузке свидетельствует о симметрии режима в трехфазной цепи.

6. Трехфазный асинхронный электродвигатель типа МАД-126/8 в схеме соединения обмоток статора звездой при номинальной нагрузке и номинальном напряжении 500 В имеет токи в обмотках статора по 220 А и развивает номинальную мощность на валу 130 кВт.
Определить и мощность на входе, если к. п. д. при номинальной нагрузке . Построить в масштабе векторную диаграмму.

Решение:
К. п. д. , откуда

Трехфазный электродвигатель — это симметричный приемник энергии, поэтому коэффициент мощности

Этому значению коэффициента мощности соответствует угол .
Строим векторную диаграмму в масштабе: (рис. 42). Так как трехфазный электродвигатель представляет собой симметричный приемник энергии, то геометрическая сумма его токов равна нулю и нейтральный провод становится Лишним. Поэтому при любой схеме соединения обмоток трехфазного двигателя к нему подводят только три провода.

7. Три одинаковые катушки включены звездой и присоединены к трехпроводной трехфазной цепи с линейным напряжением 220 В. Начало и конец одной из катушек (фаза А) замкнуты накоротко медной пластиной.
Определить токи при коротком замыкании в фазе А. Построить в масштабе векторную диаграмму.

Решение:
Замыкание накоротко точек A и n (рис. 43) делает потенциал точки n равным потенциалу точки А.
Катушки фаз В и С оказываются включенными на линейное напряжение. Токи в них равны по величине:

Они отстают по фазе соответственно от напряжений на угол, тангенс которого

Из таблиц тригонометрических величин . Ток в замкнутой накоротко фазе А определяют в этом случае по первому закону Кирхгофа:

Следовательно, вектор тока противоположен по направлению вектору, представляющему собой сумму векторов . Строим векторную диаграмму масштаба: .
Непосредственное измерение дает для величины тока замкнутой накоротко фазы А значение .
При нормальных условиях токи во всех линейных проводах были бы равны:

Поэтому в замкнутой накоротко фазе схемы «симметричная звезда» ток больше, чем при нормальной работе, в 3 раза, при этом в двух других фазах ток увеличивается в раз.
Ток замыкается через пластину, замкнувшую зажимы катушки. В этой катушке не может быть пробоя междувитковой изоляции, так как напряжение между зажимами катушки равно нулю. Опаснее для изоляции катушки внезапное прекращение тока, так как при этом в катушке индуктируется очень большая э. д. с. самоиндукции.

8. К трехпроводной трехфазной линии напряжением 122 В и частотой 50 Гц присоединены включенные звездой катушки . В проводе С линии расплавилась плавкая вставка предохранителя (рис. 44).

Определить токи. Построить в масштабе векторную диаграмму.

Решение:
Вследствие расплавления плавкой вставки предохранителя ток в линейном проводе С прекратился. Потенциалы точек и n стали равными.
В схеме под действием линейного напряжения продолжается прохождение тока в катушках фаз А и В, включенных теперь последовательно.
Так как катушки одинаковы, то напряжение делится между ними поровну.
Это означает, что точка n диаграммы находится посередине вектора линейного напряжения . Отрезок An означает напряжение , а отрезок Вn — напряжение .

Симметричная трехлучевая звезда векторов фазных напряжений, которая характеризовала симметричный режим при всех исправных предохранителях, искажается ввиду смещения точки n из центра тяжести треугольника линейных напряжений на середину стороны АВ (см. рис. 44). Токи равны по величине:


Они отстают по фазе соответственно от напряжений на угол, тангенс которого

Из таблиц тригонометрических величин .
Строим векторную диаграмму в масштабе: . Так как потенциал точки равен потенциалу точки n (в фазе С тока нет), то разность потенциалов между точками С и n такая же, как и между точками т.е. как между концами провода. Из векторной диаграммы следует, что это напряжение в 1,5 раза превышает номинальное фазное напряжение установки:

Если бы электромонтер стал сращивать концы провода (без отключения установки), он подвергся бы действию указанного напряжения.

9. Три активных сопротивления: — соединены звездой и присоединены к трехпроводной трехфазной линии с линейными напряжениями 120 В.
Определить напряжения на отдельных сопротивлениях и токи в них.

Решение:
Нагрузка фаз по условию задачи однородная (активная): . Однако симметричный режим в цепи невозможен, так как . В случае отсутствия нейтрального провода также невозможно обеспечить равенство напряжений на отдельных фазах при такой нагрузке.
Изменение фазных напряжений при изменении нагрузки в одной фазе можно связать со смещением точки n на векторной диаграмме. При симметричном режиме в цепи точка n находится в центре тяжести треугольника линейных напряжений.
Допустим, что в линейном проводе С произошел разрыв, прекративший ток в этой фазе . В других фазах проходит ток при действии линейного напряжения в неразветвленной цепи, состоящей из сопротивлений (рис. 45). Этот ток определяется по закону Ома:

При этом напряжение на сопротивлении



а напряжение на сопротивлении



Оба эти напряжения совпадают по фазе с током и, следовательно, с напряжением (так как ).


Напряжения являются частями напряжения , причем

Точка n, обозначенная в виде , в случае обрыва фазы С находится на стороне АВ треугольника векторов линейных напряжений и делит ее в отношении 1:2 (рис. 48). Этот треугольник построен в масштабе . Точку , нанесенную на стороне AB, соединяем отрезком прямой с вершиной С, в которой располагается точка n при коротком замыкании фазы С , когда потенциалы точек n и С равны.

Допустим, что разрыв произошел в линейном проводе В (рис. 47). В этом случае ток , а в фазах С и А проходит один и тот же ток, равный, по закону Ома,

Напряжения на участках неразветвленной цепи относятся, как сопротивления этих участков: ; кроме того, соблюдается равенство . Следовательно, сторону СА следует разбить на части, относящиеся друг к другу как 3:1 (точка на рис. 48).
Соединяем отрезком прямой точку с точкой В, в которой располагается точка n при коротком замыкании фазы В. Прямые, проведенные внутри треугольника АВС, пересекаются в точке n; она соответствует узловой точке n электрической схемы для случая всех трех исправных проводов, так как точка пересечения этих прямых удовлетворяет обоим условиям, положенным в основу проведения прямых, т. е.

Именно в таком соотношении находятся сопротивления фаз по условию задачи.
Теперь рассмотрим отрезки прямых, соединяющих точку n с точками А, В и С. На векторной диаграмме эти точки соответствуют потенциалам одноименных точек схемы, а отрезки прямых — напряжениям схемы. Отрезок An означает напряжение , отрезок Вn — соответственно напряжение , отрезок Сn — напряжение (в масштабе, принятом в начале построения ).
Путем измерения этих отрезков и применения масштаба устанавливаем, что .
Далее, зная сопротивления , определяем по закону Ома токи:

Эти токи совпадают по фазе соответственно с напряжениями , так как нагрузка активная.
Построим векторы токов в масштабе , направляя векторы токов вдоль векторов соответствующих напряжений. Сумма построенных векторов токов должна равняться нулю:

Несмотря на то что меньшее напряжение оказалось в фазе с меньшим сопротивлением (фаза А), ток в ней по сравнению с токами других фаз наибольший.

Линейное и фазное напряжение: трехфазные цепи

Линейное и фазное напряжение – отличие и соотношение

В этой краткой статье, не вдаваясь в историю сетей переменного тока, разберемся в соотношениях между фазными и линейными напряжениями. Ответим на вопросы о том, что такое фазное напряжение и что такое линейное напряжение, как они соотносятся между собой и почему эти соотношения именно таковы.

Ни для кого не секрет, что сегодня электроэнергия от генерирующих электростанций подается к потребителям по высоковольтным линиям электропередач с частотой 50 Гц. На трансформаторных подстанциях высокое синусоидальное напряжение понижается, и распределяется по потребителям на уровне 220 или 380 вольт. Где-то сеть однофазная, где-то трехфазная, однако давайте разбираться.

Действующее значение и амплитудное значение напряжения

Прежде всего отметим, что когда говорят 220 или 380 вольт, то имеют ввиду действующие значения напряжений, выражаясь математическим языком – среднеквадратичные значения напряжений . Что это значит?

Это значит, что на самом деле амплитуда Um (максимум) синусоидального напряжения, фазного Umф или линейного Umл, всегда больше этого действующего значения. Для синусоидального напряжения его амплитуда больше действующего значения в корень из 2 раз, то есть в 1,414 раза.

Так что для фазного напряжения в 220 вольт амплитуда равна 310 вольт, а для линейного напряжения в 380 вольт амплитуда окажется равной 537 вольт. А если учесть, что напряжение в сети никогда не бывает стабильным, то эти значения могут быть как ниже, так и выше. Данное обстоятельство всегда следует учитывать, например выбирая конденсаторы для трехфазного асинхронного электродвигателя.

Фазное сетевой напряжение

Обмотки генератора соединены по схеме «звезда», и объединены концами X, Y и Z в одной точке (в центре звезды), которая называется нейтралью или нулевой точкой генератора. Это четырехпроводная трехфазная схема. К выводам обмоток A, B и C присоединяются линейные провода L1, L2 и L3, а к нулевой точке — нейтральный провод N.

Напряжения между выводом A и нулевой точкой, B и нулевой точкой, С и нулевой точкой, – называются фазными напряжениями, их обозначают Ua, Ub и Uc, ну а поскольку сеть симметрична, то можно просто написать Uф — фазное напряжение.

В трехфазных сетях переменного тока большинства стран стандартное фазное напряжение равно приблизительно 220 вольт — напряжение между фазным проводом и нейтральной точкой, которая обычно заземляется, и ее потенциал принимается равным нулю, потому она и называется еще нулевой точкой .

Линейное напряжение трехфазной сети

Напряжения между выводом A и выводом B, между выводом B и выводом C, между выводом C и выводом A, – называются линейными напряжениями, то есть это напряжения между линейными проводниками трехфазной сети. Их обозначают Uab, Ubc, Uca, или можно просто написать Uл.

Стандартное линейное напряжение в большинстве стран равно приблизительно 380 вольт. Легко заметить в данном случае, что 380 больше 220 в 1,727 раза, и, пренебрегая потерями, ясно, что это квадратный корень из 3, то есть 1,732. Безусловно, напряжение в сети все время в ту или другую сторону колеблется в зависимости от текущей загруженности сети, но соотношение между линейными и фазными напряжениями именно таково.

Откуда взялся корень из 3

В электротехнике часто применяют векторный метод изображения синусоидально изменяющихся во времени величин напряжений и токов.

График зависимости величины проекции от времени есть синусоида. И если амплитуда напряжения — это длина вектора U, то проекция, которая меняется со временем — это текущее значение напряжения, а синусоида отражает динамику напряжения.

Так вот, если теперь изобразить векторную диаграмму трехфазных напряжений, то получится, что между векторами трех фаз одинаковые углы по 120°, и тогда если длины векторов — это действующие значения фазных напряжений Uф, то чтобы найти линейные напряжения Uл, необходимо вычислить РАЗНОСТЬ любой пары векторов двух фазных напряжений. Например Ua – Ub.

Выполнив построение методом параллелограмма, увидим, что вектор Uл = Uа + (-Ub), и в результате Uл = 1,732Uф. Отсюда и получается, что если стандартные фазные напряжения равны 220 вольт, то соответствующие линейные будут равны 380 вольт.

Особенности линейного напряжения

Электрические цепи характеризуются наличием различных типов напряжения. Линейное напряжение (ЛН) возникает между фазовыми проводами трёхфазной цепи. У всех частей (фаз) многофазной цепи характеристика тока идентична. Название цепей (шести-, трёх- или 2-фазные) обуславливаются числом фаз. Наибольшее распространение получили трёхфазные электроцепи, так как являются наиболее экономичными в сравнении с многофазными или 2-фазными. А также позволяют на одном агрегате получить ЛН и фазное напряжение (ФН).

Какое напряжение называется линейным, а какое фазным

Линейным называется напряженье между 2-мя фазами линии или когда определяется величина между 2-мя проводами различных фаз.

Напряжение между любой фазой и нулём — фазное. Оно меряется между начальной и конечной стадией фазы. Практически ФН от ЛН отличается на 58-60 процентов. То есть, величины ЛН в 1,73 раза больше величин ФН.

Трёхфазные цепи имеют 380В ЛН, что позволяет получить 220В фазного.

Отличия

Специфика ЛН — это показатель, по которому производится расчёт токов и остальных величин трёхфазной цепи. Подобная схема позволяет подключать одно- и трёхфазные контакты. Номинальное равно 380В и меняется при изменениях в ограниченной сети, к примеру, вследствие скачков.

Популярнейшей является цепь с нейтралью и заземлением. Подключение в такой системе производится по схеме:

  • к фазным проводам подсоединяются однофазные провода;
  • к 3-фазным — 3-фазные.

Широта применения ЛН обуславливается его безопасностью и комфортностью разветвления цепи. Оборудование в таком случае подключается к фазному выводу, и лишь он не безопасен.

Расчёт системы несложен, при этом действуют стандартные физические формулы. Параметры ЛН сети замеряются мультиметром, а ФН — спецустройствами, например, вольтметром, датчиком тока, тестером.

  1. Разводка подобной проводки не нуждается в применении профессионального оборудования. Достаточно отвёрток, которые имеют индикаторы.
  2. Вероятность удара током очень мала. Подобное объясняется присутствующей в цепи свободной нейтралью. Соединение проводников не требует подключения 0-вого вывода.
  3. Схема подходит для всех видов тока.

Важно! К 3-фазной цепи можно подключить 1-фазную. Наоборот сделать нельзя.

  1. Подобная схема подключения пригодна для многих устройств, которым необходима высокая мощность, чтобы работать. ЛН позволяет увеличить КПД двигателя на33%.

При переключении обмоток генератора к треугольнику со звезды обуславливает увеличение в 1,73 раза величины ЛН.

Важно! Сложность обнаружения повреждений в линейном соединении является немаловажным недостатком цепи, так как вследствие этого может случиться пожар.

Отличие между ЛН и ФН состоит в различии соединяемых проводов обмоток. Чтобы проконтролировать параметры ЛН и ФН потребуется импульсный стабилизатор, по-другому — линейный стабилизатор. Этот прибор даёт возможность, сохраняя показатель на одном уровне, приводить в норму напряжение, если оно резко выросло. Прибор можно подключить к контактам электорооборудования, обычной розетке.

Соотношения фазного и линейного напряжения

Соотношение между напряжением линейным и фазным составляет 1,73. То есть при ста процентах мощности ЛН, напряжение фазы будет 58%. То есть, ЛН превышает ФН в 1,73 раза и при этом стабильно.

Напряжение в трёхфазной цепи оценивается по параметрам линейной составляющей. Обычно оно 380 вольт и тождественно 220 вольтам фазной компоненты сети трёхфазного электротока. В электрических сетях, где имеется четыре провода, напряжение 3-фазного тока обозначается 380/220В. Это позволяет подключить к подобной сети оборудование с 1-фазным потреблением электричества 220В и мощных приборов, которые могут работать от 380В.

Универсальной и приемлемой в большинстве случаев является трёхфазная цепь 380/220В 0-вым проводом. Электроприборы, которые функционируют от однофазного напряженья 220В, могут при подсоединении к паре проводов ФН питаться от ЛН.

Электрооборудование, которое запитывается от трёхфазной сети может работать, только если имеется подсоединение одновременно к 3-м выводам различных фаз. Тогда заземление не обязательно, но если изоляционный материал провода будет повреждён, то отсутствие 0-ого значительно увеличивает опасность удара электрическим током.

Важно! При понижении ЛН меняются величины ФН. При уже выясненном значении междуфазного напряжения определить величину ФН труда не составит.

Чему равно линейное напряжение

В большей части стран мира стандартное ЛН составляет примерно 380В.

В трёхфазных цепях фазное и линейное напряжение находятся в соотношении 220В/380В соответственно.

В чем измеряется

Согласно ГОСТ 13109 норма напряжения в электрической сети варьирует в диапазоне от 198В до 242В (то есть 220В плюс или минус 10 процентов). При частой поломке бытовой техники, ламп или их мигании потребуется измерение напряжения в электрической проводке. Подобная проверка делается мультиметром или вольтметром. Ночью, когда электроприборы используются по минимуму, полученные значения будут максимальными.

Мультиметром измеряется напряжение в трёхфазной сети так:

  1. Между рабочим 0 и каждой из фаз: А-N, В-N, С-N.
  2. Линейные напряжения: А-В, А-С, В-С.

Всего должно получиться шесть измерений. Иногда делается ещё один замер — между заземляющим и нулевым рабочим проводником: N-PE.

Как измерить

Измерить подобную систему можно мультиметром или применив физические формулы.

ЛН рассчитывается по формуле Кирхгофа: ∑ Ik = 0. Здесь сила тока равняется нулю во всех частях электроцепи, то есть к=1. Используется также закон Ома: I=U/R. Применив обе формулы можно высчитать параметры клейма или электросети.

В системе из несколько линий, потребуется найти напряжение между 0 и фазой IL = IF. Значения IL и IF непостоянные и меняются при разных вариациях подключения. Потому линейные параметры точно такие же, как и фазные.

Фазное

Для того чтобы получить показания подключения фазного вида, потребуется специальное оборудование, например, мультиметр, вольтметр. Для того чтобы измерить токи и напряжения в трёхфазных цепях обычно достаточно знать данные одного линейного тока и одного ЛН.

ФН измеряется при проседании (падении) линейного. Из линейных величин извлекается Квадратный корень из трёх. Полученный показатель и есть параметры ФН.

Линейное

Для расчёта соотношения линейного проводника и фазы применяется формула: Uл=Uф∙√3, Uф — фазовое, Uл — линейное.

Важно! Формула справедлива, только если IL = IF. Когда в цепь добавлены другие отводящие элементы, то для них потребуется сделать персональный расчёт фазового напряжения. Тогда Uф нужно заменить цифровыми величинами самостоятельного клейма.

Реактивная трёхфазная мощность рассчитывается по формуле: Q = Qа + Qb + Qс. Значение активной мощности можно найти, используя аналогичную формулу: P = Pа + Pb + Pс. Необходимость в подобных расчётах возникает, если к электрической сети подключается промышленная система.

Распространённость сетей с линейным током объясняется их относительной безопасностью и несложностью разведения электропроводки. Электрооборудование присоединено исключительно к одному фазному проводу (по нему проходит ток) и только он может быть опасен, второй — это заземление. ЛН возникает в трёхфазной цепи и даёт увеличение приблизительно на 73%.


Фазное и линейное напряжение

Одним из вариантов систем многофазных электрических цепей является трехфазная цепь. В многофазных электрических цепях происходит действие синусоидальных электродвижущих сил с одинаковой частотой. Они отличаются друг от друга по фазе и создаются от общего источника энергии. В трехфазных цепях важными параметрами являются фазное и линейное напряжение, отличающиеся своими электрическими характеристиками.

Что такое фаза

Каждая часть многофазной системы, имеющая одинаковую характеристику тока, называется фазой. Поэтому определение фазы имеет двоякое значение в электротехнике. Во-первых, как величина, изменяющаяся синусоидально, а во-вторых, как отдельная часть в системе многофазных электрических цепей. Количество фаз определяет наименование цепей: двухфазные, трехфазные, шестифазные и т.д.

Самыми распространенными цепями в современной энергетике являются трехфазные. Они имеют ряд преимуществ перед другими видами цепей, как однофазными, так и многофазными. Они более экономичны при производстве и передаче электроэнергии. Трехфазное напряжение возникает в результате вращения магнита внутри катушки. С его помощью достаточно просто образуется вращающееся круговое магнитное поле, обеспечивающее работу асинхронных двигателей. Данное явление известно, как ЭДС или по-другому, электродвижущая сила индукции.

Вращающийся магнит называется ротором, а катушки, расположенные вокруг него, образуют статор. Переменное напряжение получается путем преобразования постоянного напряжения, когда прямая линия принимает синусоидальную конфигурацию с изменяющимися положительными и отрицательными значениями.

Изменение магнитного потока происходит за счет вращения ротора, что и приводит к образованию переменного напряжения. В статоре имеется три катушки, в каждой из которых присутствует собственная отдельная электрическая цепь. Каждая катушка сдвинута относительно друг друга на 120 градусов по окружности. Под действием вращающегося магнита во всех катушках возникает одинаковое переменное напряжение между фазами в трехфазной сети.

Трехфазные цепи дают возможность получать два эксплуатационных напряжения на одной установке – фазное и линейное.

Фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях

Фазное напряжение – возникает между началом и концом какой-либо фазы. По другому его еще определяют, как напряжение между одним из фазных проводов и нулевым проводом.

Линейное – определяется как межфазное или между фазное – возникающее между двумя проводами или одинаковыми выводами разных фаз.

Рассматривая фазные и линейные напряжения и токи, следует отметить, что показатель фазного напряжения составляет примерно 58% от параметров линейного. Таким образом, при нормальных условиях эксплуатации показатели линейных одинаковы и превышают фазные в 1,73 раза. То есть, если линейное напряжение 380, чему равно фазное можно определить с помощью этого коэффициента.

В трехфазной сети напряжение, как правило, оценивают по данным линейного напряжения. Для трехфазных линий, которые отходят от подстанции, устанавливается линейное напряжение номиналом 380 вольт. Это соответствует фазному в 220 вольт. В трехфазных четырех проводных сетях номинальное напряжение указывается с обозначением обеих величин – 380/220 В. Это означает, что в такую сеть подключаются как приборы с 380 вольт, так и однофазные – на 220 вольт.

Наибольшее распространение получила трехфазная система 380/220 вольт с заземленным нулевым проводом. Однофазные электроприборы на 220 вольт подключаются к линейному напряжению между любой парой фазных проводов. Трехфазные электроприборы подключаются к трем различным проводам фаз. В последнем случае не требуется использование нулевого провода, при этом отсутствие заземления повышает риск поражения током, когда нарушена изоляция.

Отличие линейного напряжения от фазного

Прежде чем рассматривать практическое значение этих параметров, необходимо точно знать, чем различаются между собой линейное и фазное напряжения. Определенное межфазное напряжение в трехфазной цепи может возникнуть либо между двумя фазами, либо между одной из фаз и нулевым проводом. Подобное взаимодействие становится возможным из-за использования в схеме четырехпроводной трехфазной цепи. Ее основными характеристиками являются напряжение и частота.

Напряжение, возникающее между двумя фазными проводниками, считается линейным, а между фазным и нулевым возникает фазное. Линейное напряжение используется для расчета токов и других параметров трехфазной цепи. К таким схемам возможно подключение не только трехфазных контактов, но и однофазных, например, различных бытовых приборов. Номинальное значение линейного напряжения составляет 380 В. Иногда оно изменяется под действием различных факторов, появляющихся в локальной сети. Таким образом, все основные различия между обоими видами напряжений заключаются в способах соединения обмоток.

Наибольшее распространение получило линейное напряжение, из-за безопасного использования и удобного распределения сетей. Для его замеров достаточно мультиметра, тогда как определение характеристик фазного напряжения требует использования вольтметров, датчиков тока и других специальных приборов.

Контроль и выравнивание данного параметра осуществляется с помощью линейного стабилизатора напряжения. Этот прибор обеспечивает поддержание этого показателя на нормативном уровне, в том числе он нормализует и повышенное напряжение.

Использование линейного и фазного напряжения

Классическим примером использования линейного и фазного напряжения считаются соединения, используемые при запуске трехфазного генератора. В его конструкцию входят первичные и вторичные обмотки, которые могут соединяться звездой или треугольником.

Схема «треугольник» предполагает соединение конца первой фазы с началом второй. Кроме того, каждый фазный проводник соединяется с линейными проводами источника тока. В результате, происходит выравнивание токов, а фазное напряжение становится равным линейному. По такой же схеме подключаются электродвигатели и трансформаторы.

Другим вариантом является схема «звезда». В этом случае начала всех обмоток подключаются к одной сети при помощи перемычек. Таким образом, в обмотки будет поступать ток с характеристиками этой сети, а межфазное напряжение вступит во взаимодействие со всеми активными контактами.

В чем главные отличия линейного и фазного напряжения?

Одним из видов систем с множеством фаз, представлены цепи, состоящие из трех фаз. В них действуют электродвижущие силы синусоидального типа, возникающие с синхронной частотой, от единого генератора энергии, и имеют разницу в фазе.

Электрическое напряжение трехфазных сетей

Под фазой, понимаются самостоятельные блоки системы с множеством фаз, имеющие идентичные друг другу параметры тока. Поэтому, в электротехнической области, определение фазы имеет двойное толкование.

Во-первых, как значение, имеющее синусоидальное колебание, а во-вторых, как самостоятельный элемент в электросети с множеством фаз. В соответствии с их количеством и маркируется конкретная цепь: двухфазная, трехфазная, шестифазная и т.д.

Сегодня в электроэнергетике, наиболее популярными являются цепи с трехфазным током. Они обладают целым перечнем достоинств, выделяющих их среди своих однофазных и многофазных аналогов, так как, во-первых, более дешевы по технологии монтажа и транспортировки электроэнергии с наименьшими потерями и затратами.

Во-вторых, они имеют свойство легко образовывать движущееся по кругу магнитное поле, которое является движущей силой для асинхронных двигателей, которые используются не только на предприятиях, но и в быту, например, в подъемном механизме высотных лифтов и т.д.

Электрические цепи, имеющие три фазы, позволяют одновременно пользоваться двумя видами напряжения от одного источника электроэнергии – линейным и фазным.

Виды напряжения

Знание их особенностей и характеристик эксплуатации, крайне необходимо для манипуляций в электрощитах и при работе с устройствами, питаемыми от 380 вольт:

  1. Линейное. Его обозначают как межфазный ток, то есть проходящий между парой контактов или идентичными клеймами разных фаз. Оно определяется разностью потенциалов пары фазных контактов.
  2. Фазное. Оно появляется при замыкании начального и конечного выводов фазы. Также, его обозначают как ток, возникающий при замыкании одного из контактов фазы с нулевым выводом. Его величина определяется абсолютным значением разности выводов от фазы и Земли.

Отличия

В обычной квартире, или частном доме, как правило, существует только однофазный тип сети 220 вольт, поэтому, к их щиту электропитания, подведены в основном два провода – фаза и ноль, реже к ним добавляется третий – заземление.

К высотным многоквартирным зданиям с офисами, гостиницами или торговыми центрами, подводится сразу 4 или 5 кабелей электропитания, обеспечивающих три фазы сети 380 вольт.

Почему такое жесткое разделение? Дело в том, что трехфазное напряжение, во-первых, само отличается повышенной мощностью, а во-вторых, оно специфически подходит для питания особых сверхмощных электродвигателей трехфазного типа, которые используются на заводах, в электролебедках лифтов, эскалаторных подъемниках и т.д.

Такие двигатели при включении в трехфазную сеть вырабатывают в разы большее усилие, чем их однофазные аналоги тех же габаритов и веса.

Соединяя проводники не нужно монтировать нулевой контакт, ведь вероятность пробоя очень мала, благодаря не занятой нейтрали.

Но такая схема сети имеет и свое слабое место, так как в линейной схеме монтажа крайне сложно найти место повреждения проводника в случае аварии или поломки, что может повысить риск возникновения пожара.

Таким образом, главным отличием между фазным и линейным типами являются разные схемы подключения проводов обмоток источника и потребителя электроэнергии.

Соотношение

Значение напряжения фазы равняется около 58% от мощности линейного аналога. То есть, при обычных эксплуатационных параметрах, линейное значение стабильно и превосходит фазное в 1,73 раза.

Оценка напряжения в сети трехфазного электрического тока, в основном производится по показателям его линейной составляющей. Для линий тока этого типа, подающегося с подстанций, оно, как правило, равняется 380 вольтам, и идентично фазному аналогу в 220 В.

В электросетях с четырьмя проводами, напряжение трехфазного тока маркируется обоими значениями – 380/220 В. Это обеспечивает возможность питания от такой сети устройств, как с однофазным потреблением электроэнергии 220 вольт, так и более мощных агрегатов, рассчитанных на ток 380 В.

Самой доступной и универсальной стала система трехфазного типа 380/220 В, имеющая нулевой провод, так называемое заземление. Электрические агрегаты, работающие на одной фазе 220 В., могут быть запитаны от линейного напряжения при подключении к любой паре фазных выводов.

В этом случае, применение нулевого вывода в качестве заземления, не является обязательным, хотя в случае повреждения изоляции проводов, его отсутствие серьезно повышает вероятность удара током.

Схема

Агрегаты трехфазного тока имеют две схемы подключения в сеть: первая – «звезда», вторая – «треугольником». В первом варианте, начальные контакты всех трех обмоток генератора замыкаются вместе по параллельной схеме, что, как и в случае с обычными щелочными батарейками не даст прироста мощности.

Вторая, последовательная схема подключения обмоток источника тока, где каждый начальный вывод подключается к конечному контакту предыдущей обмотки, дает трехкратный прирост напряжения за счет эффекта суммирования напряжений при последовательном подключении.

Кроме того, такие же схемы подключения имеют и нагрузку в виде электродвигателя, только устройство, подключенное в трехфазную сеть по схеме «звезда», при токе в 2,2 А будет выдавать мощность 2190Вт, а тот же агрегат, подключенный «треугольником», способен выдать в три раза большую мощность – 5570, за счет того, что благодаря последовательному подключению катушек и внутри двигателя, сила тока суммируется и доходит до 10 А.

Расчет линейного и фазного напряжения

Сети с линейным током нашли широкое применение за счет своих характеристик меньшей травмоопасности и легкости разведения такой электропроводки. Все электрические устройства в этом случае соединены только с одним фазным проводом, по которому и идет ток, и только он один и представляет опасность, а второй – это земля.

Рассчитать такую систему несложно, можно руководствоваться обычными формулами из школьного курса физики. Кроме того, для измерения этого параметра сети, достаточно использовать обычный мультиметр, в то время как для снятия показаний подключения фазного типа, придется задействовать целую систему оборудования.

Для подсчета напряжения линейного тока, применяют формулу Кирхгофа:

Уравнение которой гласит, что каждой из частей электрической цепи, сила тока равна нулю – k=1.

И закон Ома:

Используя их, можно без труда произвести расчеты каждой характеристики конкретного клейма или электросети.

В случае разделения системы на несколько линий, может появиться необходимость рассчитать напряжение между фазой и нулем:

Эти значения являются переменными, и меняются при разных вариантах подключения. Поэтому, линейные характеристики идентичны фазовым.

Однако, в некоторых случаях, требуется вычислить чему равно соотношение фазы и линейного проводника.

Для этого, применяют формулу:

Uл – линейное, Uф – фазовое. Формула справедлива, только если – IL = IF.

При добавлении в электросистему дополнительных отводящих элементов, необходимо и персонально для них рассчитывать фазовое напряжение. В этом случае, значение Uф заменяется на цифровые данные самостоятельного клейма.

При подключении промышленных систем к электросети, может появиться необходимость в расчете значения реактивной трехфазной мощности, которое вычисляется по следующей формуле:

Идентичная структура формулы активной мощности:

Примеры расчета:

Например, катушки трехфазного источника тока подключены по схеме «звезда», их электродвижущая сила 220В. Необходимо вычислить линейное напряжение в схеме.

Линейные напряжения в этом подключении будут одинаковы и определяются как:

Что такое линейное и фазное напряжение, каково их соотношение?

Переменное напряжение и его величины

Напряжение различают по роду тока: переменное и постоянное. Переменное может быть разной формы, основная суть в том, что с течением времени изменяется его знак и величина. У постоянного знак всегда одной полярности, а величина может быть стабилизированной или нестабилизированной.

В наших розетках напряжение переменное синусоидальной формы. Выделяют разные его значения, чаще всего используются понятия мгновенное, амплитудное и действующее. Как понятно из названия, мгновенное напряжение — это количество вольт в конкретный момент времени. Амплитудное – это размах синусоиды относительно нуля в вольтах, действующее — это интеграл от функции напряжения по времени, соотношение между ними такое: действующее в √2 или 1,41 раз меньше амплитудного. Вот как это выглядит на графике:

Напряжение в трехфазных цепях

В трёхфазных цепях выделяют два вида напряжения – линейное и фазное. Чтобы разобрать их отличия нужно взглянуть на векторную диаграмму и график. Ниже вы видите три вектора Ua, Ub, Uc – это вектора напряжений или фаз. Угол между ними 120°, иногда говорят 120 электрических градусов. Этот угол соответствует таковому в простейших электрических машинах между обмотками (полюсами).

Если отразить вектор Ub так, чтобы сохранился его угол наклона, но начало и конец поменялись местами, его знак изменится на противоположный. Тогда установим начала вектора –Ub в конец вектора Ua, расстояние между началом Ua и концом –Ub будет соответствовать вектору линейного напряжения Uл.

Простыми словами мы видим, что величина линейного напряжения больше чем фазного. Давайте разберем график напряжений в трёхфазной сети.

Красной вертикальной линией выделено линейное напряжение межу фазой 1 и фазой 2, а желтой линией выделено фазное амплитудное фазы 2.

КРАТКО: Линейное напряжение измеряется между фазой и фазой, а фазное между фазой и нулём.

С точки зрения расчетов, разница между напряжениями обуславливается решением этой формулы:

Линейное напряжение больше фазного в √3 или в 1,73 раза.

Нагрузка к трёхфазной сети может быть подключена по трём или четырем проводам. Четвертый проводник – нулевой (нейтральный). В зависимости от типа сеть может быть с изолированной нейтралью и глухозаземленной. Вообще при равномерной нагрузке три фазы можно подать и без нулевого провода. Он нужен для того, чтобы напряжения и токи распределялись равномерно и не было перекоса фаз, а также в качестве защитного. В глухозаземленных сетях, при пробое на корпус выбьет автоматический разъединитель или перегорит предохранитель в щите, так вы избежите опасности поражения электрическим током.

Отлично то, что в такой сети у нас одновременно есть два напряжения, которые можно использовать исходя из требований нагрузки.

Для примера: обратите внимание на электрический щиток в подъезде вашего дома. К вам приходит три фазы, а в квартиру заведена одна из них и ноль. Таким образом, вы получаете в розетках 220В (фазное), а между фазами в подъезде 380В (линейное).

Схемы подключения потребителей к трём фазам

Все двигателя, мощные нагреватели и прочая трёхфазная нагрузка может быть подключена по схеме звезды или треугольника. При этом большинство электродвигателей в борно имеют набор перемычек, которые в зависимости от их положения формируют звезду или треугольник из обмоток, но об этом позже. Что такое соединение звездой?

Соединение звездой предполагает соединение обмоток генератора таким образом, когда концы обмоток соединяются в одну точку, а к началам обмоток подключается нагрузка. Звездой же соединяются и обмотки двигателя и мощных нагревателей, только вместо обмоток в них выступают ТЭНы.

Давайте рассуждать на примере электродвигателя. При соединении его обмоток звездой линейное напряжение 380 В приложено к двум обмоткам, и так с каждой парой фаз.

На рисунке A, B, C – начала обмоток, а X, Y, Z – концы, соединенные в одну точку и эта точка заземлена. Здесь вы видите сеть с глухозаземленной нейтралью (провод N). На практике это выглядит так, как на фото борно электродвигателя:

Красным квадратом выделены концы обмоток, они соединены между собой перемычками, такое расположение перемычек (в линию) говорит о том, что они соединены по звезде. Синим цветом – питающие три фазы.

На этом фото промаркированы начала (W1, V1, U1) и концы (W2, V2, U2), обратите внимание на то, что они сдвинуты относительно начал, это нужно для удобного соединения в треугольник:

При соединении в треугольник к каждой обмотке приложено линейное напряжение, это приводит к тому, что протекают большие токи. Обмотка должна быть рассчитана на такое подключение.

У каждого из способов включения есть свои достоинства и недостатки, некоторые двигателя вообще в процессе пуска переключаются со звезды на треугольник.

Нюансы

В продолжение разговора о двигателях нельзя оставить без внимания вопрос выбора схемы включения. Дело в том, что обычно двигателя на своем шильдике содержат маркировку:

В первой строке вы видите условные обозначения треугольника и звезды, обратите внимание, треугольник идет первым. Далее 220/380В – это напряжение на треугольнике и звезде, значит, что при соединении треугольником нужно, чтобы линейное напряжение было равно 220В. Если в вашей сети напряжение равно 380 – значит нужно подключать двигатель в звезду. В то время как фазное всегда на 1,73 меньше, не зависимо от величины линейного.

Отличным примером является следующий двигатель:

Здесь номинальные напряжения уже 380/660, это значит, что его для линейного 380 нужно подключать треугольником, а звезда предназначена для питания от трёх фаз 660В.

Если в мощных нагрузках чаще оперируют с величинами межфазного напряжения, то в осветительных цепях в 99% % случаев используют фазное напряжение (между фазой и нулем). Исключением являются электрокраны и подобное, где может использоваться трансформатор с вторичными обмотками с линейным 220 В. Но это скорее тонкости и специфика конкретных устройств. Новичкам запомнить проще так: фазное напряжение – это то, которое в розетке между фазой и нулем, линейное – в линии.

Линейное и фазное напряжение: трехфазные цепи

Трехфазная цепь является частным случаем многофазных электрических систем, представляющих собой совокупность электрических цепей, в которых действуют ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе относительно друг друга на определенный угол. Отметим, что обычно эти ЭДС, в первую очередь в силовой энергетике, синусоидальны. Однако, в современных электромеханических системах, где для управления исполнительными двигателями используются преобразователи частоты, система напряжений в общем случае является несинусоидальной. Каждую из частей многофазной системы, характеризующуюся одинаковым током, называют фазой, т.е. фаза – это участок цепи, относящийся к соответствующей обмотке генератора или трансформатора, линии и нагрузке.

Таким образом, понятие «фаза» имеет в электротехнике два различных значения:

  • фаза как аргумент синусоидально изменяющейся величины;
  • фаза как составная часть многофазной электрической системы.

Разработка многофазных систем была обусловлена исторически. Исследования в данной области были вызваны требованиями развивающегося производства, а успехам в развитии многофазных систем способствовали открытия в физике электрических и магнитных явлений.

Важнейшей предпосылкой разработки многофазных электрических систем явилось открытие явления вращающегося магнитного поля (Г.Феррарис и Н.Тесла, 1888 г.). Первые электрические двигатели были двухфазными, но они имели невысокие рабочие характеристики. Наиболее рациональной и перспективной оказалась трехфазная система, основные преимущества которой будут рассмотрены далее. Большой вклад в разработку трехфазных систем внес выдающийся русский ученый-электротехник М.О.Доливо-Добровольский, создавший трехфазные асинхронные двигатели, трансформаторы, предложивший трех- и четырехпроводные цепи, в связи с чем по праву считающийся основоположником трехфазных систем.

Источником трехфазного напряжения является трехфазный генератор, на статоре которого (см. рис. 1) размещена трехфазная обмотка. Фазы этой обмотки располагаются таким образом, чтобы их магнитные оси были сдвинуты в пространстве друг относительно друга на эл. рад. На рис. 1 каждая фаза статора условно показана в виде одного витка. Начала обмоток принято обозначать заглавными буквами А,В,С, а концы- соответственно прописными x,y,z. ЭДС в неподвижных обмотках статора индуцируются в результате пересечения их витков магнитным полем, создаваемым током обмотки возбуждения вращающегося ротора (на рис. 1 ротор условно изображен в виде постоянного магнита, что используется на практике при относительно небольших мощностях). При вращении ротора с равномерной скоростью в обмотках фаз статора индуцируются периодически изменяющиеся синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но отличающиеся вследствие пространственного сдвига друг от друга по фазе на рад. (см. рис. 2).

Трехфазные системы в настоящее время получили наибольшее распространение. На трехфазном токе работают все крупные электростанции и потребители, что связано с рядом преимуществ трехфазных цепей перед однофазными, важнейшими из которых являются:

– экономичность передачи электроэнергии на большие расстояния;

– самым надежным и экономичным, удовлетворяющим требованиям промышленного электропривода является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;

– возможность получения с помощью неподвижных обмоток вращающегося магнитного поля, на чем основана работа синхронного и асинхронного двигателей, а также ряда других электротехнических устройств;

– уравновешенность симметричных трехфазных систем.

Для рассмотрения важнейшего свойства уравновешенности трехфазной системы, которое будет доказано далее, введем понятие симметрии многофазной системы.

Система ЭДС (напряжений, токов и т.д.) называется симметричной, если она состоит из m одинаковых по модулю векторов ЭДС (напряжений, токов и т.д.), сдвинутых по фазе друг относительно друга на одинаковый угол . В частности векторная диаграмма для симметричной системы ЭДС, соответствующей трехфазной системе синусоид на рис. 2, представлена на рис. 3.

Рис.3Рис.4

Из несимметричных систем наибольший практический интерес представляет двухфазная система с 90-градусным сдвигом фаз (см. рис. 4).

Все симметричные трех- и m-фазные (m>3) системы, а также двухфазная система являются уравновешенными. Это означает, что хотя в отдельных фазах мгновенная мощность пульсирует (см. рис. 5,а), изменяя за время одного периода не только величину, но в общем случае и знак, суммарная мгновенная мощность всех фаз остается величиной постоянной в течение всего периода синусоидальной ЭДС (см. рис. 5,б).

Уравновешенность имеет важнейшее практическое значение. Если бы суммарная мгновенная мощность пульсировала, то на валу между турбиной и генератором действовал бы пульсирующий момент. Такая переменная механическая нагрузка вредно отражалась бы на энергогенерирующей установке, сокращая срок ее службы. Эти же соображения относятся и к многофазным электродвигателям.

Если симметрия нарушается (двухфазная система Тесла в силу своей специфики в расчет не принимается), то нарушается и уравновешенность. Поэтому в энергетике строго следят за тем, чтобы нагрузка генератора оставалась симметричной.

Схемы соединения трехфазных систем

Трехфазный генератор (трансформатор) имеет три выходные обмотки, одинаковые по числу витков, но развивающие ЭДС, сдвинутые по фазе на 120°. Можно было бы использовать систему, в которой фазы обмотки генератора не были бы гальванически соединены друг с другом. Это так называемая несвязная система. В этом случае каждую фазу генератора необходимо соединять с приемником двумя проводами, т.е. будет иметь место шестипроводная линия, что неэкономично. В этой связи подобные системы не получили широкого применения на практике.

Для уменьшения количества проводов в линии фазы генератора гальванически связывают между собой. Различают два вида соединений: в звезду и в треугольник. В свою очередь при соединении в звезду система может быть трех- и четырехпроводной.

Соединение в звезду

На рис. 6 приведена трехфазная система при соединении фаз генератора и нагрузки в звезду. Здесь провода АА’, ВВ’ и СС’ – линейные провода.

Линейным называется провод, соединяющий начала фаз обмотки генератора и приемника. Точка, в которой концы фаз соединяются в общий узел, называется нейтральной (на рис. 6 N и N’ – соответственно нейтральные точки генератора и нагрузки).

Провод, соединяющий нейтральные точки генератора и приемника, называется нейтральным (на рис. 6 показан пунктиром). Трехфазная система при соединении в звезду без нейтрального провода называется трехпроводной, с нейтральным проводом – четырехпроводной.

Все величины, относящиеся к фазам, носят название фазных переменных, к линии – линейных. Как видно из схемы на рис. 6, при соединении в звезду линейные токи и равны соответствующим фазным токам. При наличии нейтрального провода ток в нейтральном проводе . Если система фазных токов симметрична, то . Следовательно, если бы симметрия токов была гарантирована, то нейтральный провод был бы не нужен. Как будет показано далее, нейтральный провод обеспечивает поддержание симметрии напряжений на нагрузке при несимметрии самой нагрузки.

Поскольку напряжение на источнике противоположно направлению его ЭДС, фазные напряжения генератора (см. рис. 6) действуют от точек А,В и С к нейтральной точке N; – фазные напряжения нагрузки.

Линейные напряжения действуют между линейными проводами. В соответствии со вторым законом Кирхгофа для линейных напряжений можно записать

;(1)
;(2)
.(3)

Отметим, что всегда – как сумма напряжений по замкнутому контуру.

На рис. 7 представлена векторная диаграмма для симметричной системы напряжений. Как показывает ее анализ (лучи фазных напряжений образуют стороны равнобедренных треугольников с углами при основании, равными 300), в этом случае

(4)

Обычно при расчетах принимается . Тогда для случая прямого чередования фаз , (при обратном чередовании фаз фазовые сдвиги у и меняются местами). С учетом этого на основании соотношений (1) …(3) могут быть определены комплексы линейных напряжений. Однако при симметрии напряжений эти величины легко определяются непосредственно из векторной диаграммы на рис. 7. Направляя вещественную ось системы координат по вектору (его начальная фаза равна нулю), отсчитываем фазовые сдвиги линейных напряжений по отношению к этой оси, а их модули определяем в соответствии с (4). Так для линейных напряжений и получаем: ; .

Соединение в треугольник

В связи с тем, что значительная часть приемников, включаемых в трехфазные цепи, бывает несимметричной, очень важно на практике, например, в схемах с осветительными приборами, обеспечивать независимость режимов работы отдельных фаз. Кроме четырехпроводной, подобными свойствами обладают и трехпроводные цепи при соединении фаз приемника в треугольник. Но в треугольник также можно соединить и фазы генератора (см. рис. 8).

Для симметричной системы ЭДС имеем

.

Таким образом, при отсутствии нагрузки в фазах генератора в схеме на рис. 8 токи будут равны нулю. Однако, если поменять местами начало и конец любой из фаз, то и в треугольнике будет протекать ток короткого замыкания. Следовательно, для треугольника нужно строго соблюдать порядок соединения фаз: начало одной фазы соединяется с концом другой.

Схема соединения фаз генератора и приемника в треугольник представлена на рис. 9.

Очевидно, что при соединении в треугольник линейные напряжения равны соответствующим фазным. По первому закону Кирхгофа связь между линейными и фазными токами приемника определяется соотношениями

Аналогично можно выразить линейные токи через фазные токи генератора.

На рис. 10 представлена векторная диаграмма симметричной системы линейных и фазных токов. Ее анализ показывает, что при симметрии токов

.(5)

В заключение отметим, что помимо рассмотренных соединений «звезда – звезда» и «треугольник – треугольник» на практике также применяются схемы «звезда – треугольник» и «треугольник – звезда».

  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. Какой принцип действия у трехфазного генератора?
  2. В чем заключаются основные преимущества трехфазных систем?
  3. Какие системы обладают свойством уравновешенности, в чем оно выражается?
  4. Какие существуют схемы соединения в трехфазных цепях?
  5. Какие соотношения между фазными и линейными величинами имеют место при соединении в звезду и в треугольник?
  6. Что будет, если поменять местами начало и конец одной из фаз генератора при соединении в треугольник, и почему?
  7. Определите комплексы линейных напряжений, если при соединении фаз генератора в звезду начало и конец обмотки фазы С поменяли местами.
  8. На диаграмме на рис. 10 (трехфазная система токов симметрична) . Определить комплексы остальных фазных и линейных токов.
  9. Какие схемы соединения обеспечивают автономность работы фаз нагрузки?

Фазное напряжение — Chip Stock

Линейное и фазное напряжения — Страница 8

Содержание материала

Страница 8 из 16

В трехфазной электрической сети различают линейное и фазное напряжения.

Линейное (его называют также междуфазным или межфазным) – это напряжение между двумя фазными проводами.

Фазное – между нулевым проводом и одним из фазных. Линейные напряжения при нормальных эксплуатационных условиях одинаковы и в 1,73 раза больше фазных, т. е. напряжение между нулевым и фазным проводом (фазное) составляет 58 % линейного напряжения. Напряжение трехфазной сети принято оценивать по линейному напряжению.

Для отходящих от ТП трехфазных линий установлено номинальное линейное напряжение 380 В, что соответствует фазному 220 В. В обозначении номинального напряжения трехфазных четырехпроводных сетей указывают обе величины, т. е. 380/220 В.

Обратите внимание

Этим подчеркивается, что к такой сети можно подключать не только трехфазные электроприемники на номинальное напряжение 380 В, но и однофазные на 220 В.

Трехфазная система 380/220 В с заземленной нейтралью получила наибольшее распространение, но в некоторых населенных пунктах и садовых кооперативах можно встретить иные системы распределения электроэнергии. Например, трехфазную с линейным напряжением 220 В и незаземленной (изолированной) нейтралью.

Однофазные электроприемники 220 В подключают на линейное напряжение между любой парой фазных проводов, а трехфазные – к трем фазным проводам. При этой системе нулевой провод не требуется, а незаземленная нейтраль снижает вероятность поражения электрическим током в случае нарушения изоляции.

Однако выявление нарушений изоляции в такой системе сложнее, чем при заземленной нейтрали.

Прохождение электрического тока по проводам сопровождается потерями и напряжение у потребителей оказывается несколько меньшим, чем в начале линии у ТП. Чтобы обеспечить приемлемые уровни напряжения вдоль всей линии, на ТП приходится поддерживать напряжение выше номинала, т. е.

не 380/220 В, а 400/230 В. В электрических сетях сельских районов у потребителей, согласно действующим нормам, допускаются отклонения напряжения на 7,5 % от номинального значения.

Значит, на трехфазном электроприемнике допускается напряжение в пределах 350–410 В, а на однофазном 200–240 В.

Отклонения напряжения. Однако бывают случаи, когда величина напряжения выходит за допустимые пределы.

Важно

При понижении напряжения заметно падает интенсивность электрического освещения от ламп накаливания, уменьшается производительность электронагревательных приборов, нарушается устойчивость работы телевизоров и других радиоэлектронных приборов с электропитанием от сети.

Повышение напряжения приводит к преждевременному выходу из строя электроламп и нагревательных приборов. Электродвигатели в меньшей степени чувствительны к отклонениям напряжения.

Источник: http://magak.ru/hanmade/elektrik/349-2012-07-25-01-23-17?start=7

Как проверить или измерить напряжение электрического тока?

Январь 24, 2014

24236 просмотров

Сразу расскажу для чего необходимо самостоятельно в своей квартире или доме измерять в Вольтах напряжение.

Во-первых, для того что бы убедится  в исправности электрической розетки, выключателя, светильника- Мы проверяем на их контактах наличие напряжения, которое должно соответствовать 220 Вольтам с допустимыми отклонениями для домашней электросети.

Во-вторых, если напряжение в  электропроводки будет значительно выше  допустимых пределов, то как показала практика- это является очень часто причиной поломки электроники, бытовой техники и перегорания ламп в светильниках. Причем не только превышение или перенапряжение в электросети опасно, но так же, но конечно в меньшей степени- опасно снижение  ниже допустимой величины напряжения, в таких условиях, как правило ломается компрессор холодильника.

Допустимые значения напряжения, причины скачков

Согласно требованиям ГОСТа 13109, значение напряжения в домашней электрической сети должно быть в пределах 220В ±10% ( от 198 Вольт до 242 Вольт).

Если в вашем доме или квартире стали тускло гореть, моргать лампочки или, вообще они часто перегорают,  не стабильно работает бытовая техника и электроника- рекомендую сразу по максимуму все выключить и проверить значение напряжения в электропроводке.

Если Вы зарегистрировали скачки напряжения, то чаще всего в периодическом снижении ниже допустимого уровня виноваты соседи по дому или улице. Так как к линии, идущей от подстанции не только Вы подключены, но и ваши соседи.

Это обычно характерно для частных или индивидуальных домов, в случаях, если другой человек, а тем более если несколько, на той же линии включат мощный потребитель, который периодически меняет уровень энергопотребления, например сварочный аппарат, станок и т. д.

Второй вариант касается всех, но чаще встречается в многоквартирных домах. Если в щите на 380 Вольт отгорит ноль, все квартиры начинают получать электроэнергию в аварийном режиме. Причем, в зависимости от нагрузки на каждую фазу, в одной квартире будет перенапряжение в другой наоборот- падение.

Почему это происходит? Потому что на этажный щиток приходит 3 фазы + ноль = заземляющий проводник. Каждая квартира подключается к одной фазе, нулю и заземлению (для 3 проводных линий).

Квартиры сидят на разных фазах, потому что необходимо обеспечить равномерную нагрузку на все 3 фазы для нормальной работы всей электросети до подстанции. Так вот напряжение между фазами 380 Вольт, а между фазой и нулем (заземлением)- 220 Вольт.

Получается что все нулевые проводники сведены в одну точку (смотрите справа схему), и при пропадании (обрыве) нулевого проводника- все квартиры начинают запитываться без него только фазами, которые оказываются подключенными в звезду.

Что такое линейное и фазное напряжение

Знание этих понятий очень важно для работы в электрощитах и с электротехническими устройствами, работающими на 380 Вольт. Если у Вас обычная квартира и Вы не собираетесь работать в электрощитах, то этот пункт можете пропустить т. к. у Вас в квартире только фазное напряжение 220 вольт.

В большинстве частных или индивидуальных домов так же на электрощит или счетчик приходит только 2 (фаза и ноль) или 3 (+заземление) провода, что означает  присутствие в вашей квартире или доме напряжения 220 Вольт. Но если  приходит 4 или 5 проводов то, это означает что Ваш дом (бывает и в гаражах, и особенно в офисах) подключен к сети 380 Вольт.

Напряжение между любыми двумя из  трех фазами линии электропитания называется линейным, а между любой фазой и нулем- фазным.

Совет

В нашей стране линейное напряжение у электропотребителей равно 380 Вольтам (измеряется между фазами), а фазное- 220 Вольт. Смотрите на рисунке слева.

Бывают и другие значения в электросистеме нашей страны, но фазное всегда меньше линейного на корень квадратный из трех.

Как проверить напряжение

Для измерения напряжения электрического тока  служат следующие измерительные приборы:

  1. Вольтметр, хорошо знакомый всем с уроков физики. В повседневной жизни он не используется.
  2. Мультиметр, обладающий многочисленными функциями, в том числе и измерения величины тока и напряжения. Рекомендую почитать нашу статью: «Как пользоваться мультиметром».
  3. Тестер— то же самое что и мультиметр, только механической стрелочной конструкции.

Внимание, при измерении источников постоянного тока (какие к ним относят) необходимо соблюдать полярность.

Как измерить  напряжение в розетке, в патроне лампы и т. п.:

  1.  Проверяем надежность изоляции измерительного прибора, особенно обращаем внимание на щупы, которые обязательно необходимо подключать только в соответствующие  проводимым операциям гнезда.
  2. Устанавливаем переключатель пределов измерений на приборе в положение измерения переменного напряжения до 250 Вольт (400- для измерений линейного напряжения).
  3. Вставляем  щупы  в розетку или подносим к контактам на лампе, светильнике или любом другом электроприборе.
  4. Снимаем показания.

Будьте осторожны- работа проводится под напряжением- не касайтесь руками не изолированных контактов и проводов, находящихся под напряжением.

Как измерить напряжение аккумулятора, батарейки и блока питания

Все источники постоянного тока необходимо измерять с соблюдением полярности- черный щуп ставим на минусовую клемму, а красный — на плюсовую клемму.

А так все аналогично проводятся как и при проведении вышеописанных измерений в розетке, но только тестер или мультиметр необходимо переключить в режим измерения постоянного тока с пределом выше указанного на АКБ, батарейке или блоке питания.

Источник: http://jelektro.ru/elektricheskie-terminy/kak_izmerit_naprjazhenie.html

Соотношение между фазными и линейными напряжениями. Номинальные напряжения

Напряжение фаз нагрузки отличны от значения ЭДС генератора из-за падения напряжения на линии от генератора к потребителю. Длина этих линий может составлять несколько метров, а может и пару сотен метров, также возможна длина и в тысячи километров.

Вопросы о падении напряжений на линиях электрических передач ЛЭП, снабжающих потребителей энергией электрической от электрических станций будут рассматриваться чуть позже, в последующих статьях.

Для упрощения расчетов указанным значением падений напряжений можно пренебречь.

Соединение звездой

При принятых допущениях для соединенных источников звездой:

применив второй закон Кирхгофа получим:

Из выражения (1) можно сделать вывод, что при симметричной системе ЭДС генератора его фазные напряжения также симметричны, и, соответственно, их векторная диаграмма:

не будет отличатся от векторной диаграммы ЭДС:

Исходя из уравнений, составленных по второму закону Кирхгофа для контуров (схема соединения в звезда указана выше):

Исходя из этих уравнений можно составить следующие уравнения, которые связывают линейные и фазные напряжения:

Использовав выражение (2) при наличии векторов фазных напряжений можно построить векторы линейных напряжений Uab, Ubc, Uca.

Исследовав векторную диаграмму при соединении звездой можно сделать вывод, что линейные напряжения будут равны и, как и фазные, сдвинуты друг относительно друга на угол 1200 или 2π/3. Векторы линейных напряжений чаще всего показывают как соединенные фазные направления:

Из этого следует:

Соответственно такие же соотношение и между остальными фазными и линейными значениями:

Соединение треугольником

Выражения (1) будут правильны и при соединении в треугольник источника. Из формул (2) следует равенство фазных и линейных напряжений при соединении треугольником, и это можно представить в таком виде:

Или можно записать как Uл = Uф.

Векторная диаграмма при соединении треугольником для линейных и фазных напряжений:

Номинальные напряжения

Из выше перечисленного можно сделать такие выводы как – трехфазная сеть имеет два напряжения, а именно фазные и линейные. При соединении звездой линейные напряжения больше фазных, а при соединении треугольником равны. Этот фактор необходимо учитывать при подключении нагрузки, чтоб не произошло аварийных ситуаций и выхода оборудования из строя.

Линейные напряжения тоже сдвинуты друг относительно друга на угол 1200 или 2π/3.

Номинальные напряжения – напряжения, на которые рассчитываются потребители электроэнергии, и которые соответствуют их нормальной работе.

Наиболее распространенными напряжениями в сетях до 1000 В являются 380В, 220В, 127В. 380 В и 220 В наиболее распространены в промышленности, а 220 В и 127 В в бытовых электросетях.

Обратите внимание

Также при четырехпроводной электросети (соединения звезда с нулевым проводом) существует возможность получения фазного напряжения, которые при линейном 380 В будут равны , а при линейном 220 В будут равны .

 Такое соединение дает плюс в виде возможности при наличии четырехпроводной сети производить подключение как трехфазных потребителей 380 В, так и однофазных с номиналом в 220 В.

Источник: http://elenergi.ru/sootnoshenie-mezhdu-faznymi-i-linejnymi-napryazheniyami-nominalnye-napryazheniya.html

Фазное и линейное напряжение

В том случае, если обмотки генератора трехфазного тока соединить между собой специальным образом («звездой» или треугольником), то у такого тока возникают свойства, которые удобны в применении.

Векторная диаграмма напряжений для соединения «звезда»

Схема соединения звездой (рис.1(а)) и соответствующая векторная диаграмма напряжений на обмотках (рис.1(в)) изображены на рис.1. Здесь имеется точка $О$, которая называется точкой одинакового потенциала. Напряжение на каждой обмотке называется фазным (его амплитуда $U_{mf}$). Проводник, который соединен с точкой одинакового потенциала называют нулевым проводом.

Проводники, которые соединены со свободными концами обмоток, называются фазными проводами. Получается, что фазные напряжения — это напряжения между нулевым и фазными проводами. Напряжения между фазными проводами называют линейным (его амплитуда $U_{ml}$). Линейное напряжение между проводами 1-2 могут обозначать как $U_{12}$, между проводами 1-3 — $U_{13}$ и так далее.

Рисунок 1.

Векторная диаграмма показывает, что амплитуды $U_{ml} $и $U_{mf}$находятся в соотношениях:

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Ток, который течет через обмотки генератора называют фазным током ($I_f$), ток который течет в линиях называется током линии ($I_l$). В соединении звездой фазные токи равны токам в линии. Если сопротивления нагрузок не равны нулю, а $R_1=R_2=R_2=R$, то суммарная сила тока через нулевой провод равна нулю:

так как из векторной диаграммы видно, что $sumlimits_i{U_i=0.}$

Векторная диаграмма напряжений для соединения «треугольник»

Схема соединения обмоток генератора треугольник изображена на рис.2. В этом случае амплитуды напряжений фазного и линейного равны ($U_{mf}=U_{ml}$).

Рисунок 2.

Из векторной диаграммы токов (рис.2(в)) запишем амплитудных значений тока:

В соединении обмоток генератора треугольником ток замыкания в обмотках равен нулю. Однако это справедливо только для основной гармоники. Токи высших гармоник, появляющиеся из-за нелинейности колебаний, в обмотках есть.

Соединение нагрузок тоже может быть в виде звезды и в виде треугольника. На рис. 1 и рис.2 изображены соединения одного типа, как для генератора, так и для нагрузок. Но совсем не обязательно, что соединения обмоток генератора и нагрузок совпадают.

Важно

Так, можно реализовать четыре возможные комбинации соединения генератора и нагрузок: «звезда» — «звезда», треугольник — треугольник, «звезда» — треугольник, треугольник — «звезда». Каждое из перечисленных соединений имеет свои особенности.

Пример 1

Задание: В чем состоят особенности соединений «звезда» — «звезда» и «звезда» — треугольник?

Решение:

  1. При соединении «звезда» — «звезда» (рис.1) на всех нагрузках имеется разное напряжение. При одинаковых сопротивлениях ($R_1=R_2=R_3$) (или примерно равных) сила тока по нулевому проводу равна нулю (или очень мала).

    Теоретически нулевой провод можно убрать, но без него на каждую из пар нагрузок действует линейное напряжение, амплитудное значение которого равно:

[U_{ml}=sqrt{3}U_{mf}left(1.1
ight).]

Это напряжение распределяется между нагрузками в соответствии с величиной их сопротивлений.

Такая зависимость напряжений от нагрузок крайне не удобна, поэтому нулевой провод сохраняют.

  1. При соединении «звезда» — треугольник (рис.3). На каждое сопротивление действует линейное напряжение равное:
[U_{ml}=sqrt{3}U_{mf}left(1.2
ight).

]

Это линейное напряжение не зависит от величины сопротивления.

Рисунок 3.

Пример 2

Задание: Определите, чему равно фазное напряжение, если линейное $U_{ml}=220 В$. Чему будет равно линейное напряжение, если 220 В считать фазным напряжением? Считать, что соединение обмоток генератора — «звезда».

Решение:

В том случае, если обмотки генератора соединены звездой, и это соединение имеет нулевой провод, в линии существует две системы напряжений (линейное и фазное), что является достоинством такого соединения.

Для соединения «звезда» мы имеем соотношение:

[U_{ml}=sqrt{3}U_{mf}left(2.1
ight).]

Следовательно, для фазного напряжение имеем:

[U_{mf}=frac{U_{ml}}{sqrt{3}}=frac{220}{sqrt{3}}approx 127 left(В
ight).]

Если дано фазное напряжение, то:

[U_{ml}=sqrt{3}U_{mf}=sqrt{3}cdot 220approx 380 (В)left(2.2
ight).]

Ответ: 1. $U_{mf}=127 В.$ $U_{ml}=380 В.$

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/peremennyy_sinusoidalnyy_tok/faznoe_i_lineynoe_napryazhenie/

Разбираемся в разнице между фазным и линейным напряжениями. Межфазное напряжение

ГлавнаяРазноеМежфазное напряжение

Самой популярной электрической цепью считается трехфазная линия, имеющая существенные преимущества перед другими видами подключения. По сравнению с многофазными цепями трехфазная линия более экономична в плане расхода материалов, а относительно однофазных линий – способна передавать большее напряжение.

Кроме этого, такое подключение применяется для включения в цепь электродвигателей: с его помощью легко образуется магнитное поле, что активно применяется для запуска электродвигателей и генераторов.

Еще одно преимущество трехфазной системы – возможность получать различное рабочее напряжение.

В зависимости от способа подключения нагрузки различают линейное и фазное напряжение, получаемое от питающей линии.

Основные определения

Прежде всего, давайте вспомним некоторые определения.

Трехфазная система

Трехфазной системой является совокупность трех электрических цепей, которые генерируются одним источником, но при этом относительно друг друга сдвинуты по фазе.

Фаза

При этом фазой называется каждая электрическая цепь многофазной системы. Началом фазы считается зажим или конец проводника, через который электроток поступает в данную цепь. При этом концы фаз можно соединить вместе. В этом случае, в электрической цепи начинает действовать суммарная ЭДС, а система называется связанной. Это получило широкое применение для запитывания электродвигателей.

Способы соединения

Трехфазное подключение широко применяется для включения обмоток электродвигателей и генераторов. При этом используется два варианта соединения обмоток с токоведущими жилами.

  • При соединении звездой с шести до четырех уменьшается число соединительных проводов, что положительно влияет на долговечность соединений. К началу обмотки подключаются питающие жилы, а концы при этом объединяются в узел, называемый точкой N или нейтралью генератора. Такой вариант подключения позволяет перейти на трехпроводное подключение, но только в том случае, если подключаемый приемник трехфазной нагрузки симметричен;
  • При перекрестном соединении обмоток треугольником, они создают замкнутый контур, который имеет относительно небольшое сопротивление. Такое соединение используется при подключении симметричной системы из трех ЭДС: в этом случае при отсутствии нагрузки в контуре не возникает ток.

Соединение звездой чаще используется для включения усилителей и различных стабилизаторов в сеть 220 вольт и мягкого старта электродвигателей при питании от 380В. Подключение треугольником позволяет двигателям набирать полную мощность, поэтому его чаще применяют в производственных целях, где требуется высокая производительность оборудования.

Фазные и линейные напряжения

В самом начале статьи мы отмечали, что трехфазное подключение позволяет получать два различных напряжения: линейное и фазное. Давайте разберемся более подробно, что это такое.

  • Фазное напряжение возникает при подключении к нулевой жиле и одной из трех фаз цепи;
  • Линейное напряжение образуется при подключении к любым двум фазам. Электрики его называют межфазным, что ближе по методу измерения.

Теперь давайте разберемся, в чем заключается отличие этих двух определений.

В нормальных условиях показатели линейного напряжения одинаковы между любыми фазами и при этом в 1,73 раза превышают показатели фазного.

Говоря по-простому, в соответствии с отечественными стандартами линейное напряжение равняется 380 вольт, а фазное – 220В.

Такие особенности трехфазных линий нашли свое применение в обеспечении бесперебойным электроснабжением как промышленных, так и бытовых потребителей.

Стоит отметить, что данные особенности имеет только трехфазная четырехпроводная цепь, номинальное напряжение которой маркируется как 380/220В. Из этого обозначения становится понятным, что к данной линии существует возможность подключить широкий спектр потребителей, рассчитанных на номинальный ток как 380В, так и 220 вольт.

Обратите внимание! Важно знать, что при проседании (падении) линейного напряжения, изменяется и фазное. Причем показатель фазного напряжения легко высчитывается, если известны линейные значения. Для этого из линейных показателей нужно извлечь квадратный корень из трех. Полученные данные будут равняться фазному напряжению.

Благодаря вышеописанным особенностям и разнообразию возможных подключений, именно четырехпроводниковая трехфазная цепь получила широкое распространение. Сфера применения такой схемы подачи электроэнергии универсальна. Поэтому применяется для питания больших объектов с мощными потребителями, жилых, офисных и административных зданий и других сооружений.

При этом совсем необязательно подключать оба вида потребителей на 380В и 220В. Например, в жилых домах чаще всего используются только бытовые приборы, рассчитанные на 220 вольт.

Совет

В этом случае, важно обеспечить равномерную нагрузку на все три фазы, правильно распределив мощность подключения каждой отдельной линии. В многоквартирных домах это обеспечивается шахматным порядком подключения квартир к фазным жилам.

В частном же доме (при наличии ввода на 380В) распределять нагрузку по выделенным линиям придется самостоятельно.

Теперь вы знаете, какие виды напряжений можно получить из трехфазной цепи, какие способы подключения к четырехжильному кабелю для этого используются. Эти знания будут полезны как электрикам, так и рядовым потребителям.

Загрузка…

5197

Источник: https://szemp.ru/raznoe/mezhfaznoe-napryazhenie.html

Что такое фазное и линейное напряжение?

Уровень напряжения является потенциальной характеристикой качества снабжения электрической энергией потребителей. Приборы длительно эксплуатируются при условии работы в допустимом диапазоне мощности сети.

Для определения параметров функционирования и подключения различают фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях.

На выходе от производителя электричество изменяется для транспортировки, а после обратных преобразовательных этапов приобретает значения, применяемые потребителями.

Что такое фаза?

Фаза является значением тригонометрической функции, например определяющей вид или описывающей волновое или колебательное движение. Величина тождественна углу или аргументу периодической функции.

Зависимость целой фазы от координат и времени не всегда бывает линейной и гармонической. Конец проводника, по которому ток поступает в цепь, или зажим представляет собой начало фазы.

Изменение вольтажа цепи через временной промежуток является проекцией лучевого вектора на координатную ось.

Цепь представляет собой стандартные элементы – энергетический генератор, цепь передачи, приемник. Для понятия, что такое фазное, линейное напряжение, их взаимодействие требуется определение фазы. Положение фазы действует только для магистралей переменного тока. Понятие определятся в виде уравнения сектора векторного вращения с фиксацией одного конца в исходе координат.

Электрические линии отличаются числом фаз: одно-, двух-, трех- и многофазная.

В России популярна трехфазная сеть для питания потребителей, которые представлены бытовыми строениями или промышленными объектами. Подключение отличается преимуществами по сравнению с электроснабжающей однофазной цепью:

  • экономичность из-за выгодного применения материалов;
  • возможность транспортировки большого объема электричества;
  • включение в рабочую цепь электрогенераторов и двигателей высокой мощности;
  • создание разных показателей напряжения в зависимости от варианта включения потребляющей нагрузки в электрическую линию.

Работа в трехфазной цепи зависит от взаимного соотношения ее компонентов. Показатели напряжения зависят от фазы (угла наклона векторного луча к координатной плоскости оси). Вольтаж определяется по земельному потенциалу, который равен нулю.

Из-за этого кабель с присутствующим вольтажом именуют фазным, а заземляющий провод – нулевым. Угол фазы единичного вектора не имеет особой значимости, т. к. в линии он делает полный оборот на 360° за 1/50 часть секунды.

Во внимание берется междуфазный угол относительности 2 векторов.

В сети с применением реактивных деталей угол берется между векторными показателями электротока и вольтажа, он носит название сдвига фазы. Если значения подключенных нагрузок со временем не изменяются, то величина сдвига будет всегда постоянной. Неизменность показателя используется в расчете электрической линии и анализа работы.

Обратите внимание

При намотке на катушке множества оборотов провода номинальное напряжение увеличивается пропорционально числу витков. Явление привело к разработке генераторов, обеспечивающих потребителей электричеством.

Для эффекта от применения магнитного поля иногда устанавливают несколько бобин. Статорное магнитное поле за поворот ротора пересекают одновременно 3 катушки, что ведет к увеличению мощности генератора.

Это позволяет запитать сразу 3 пользователей.

Что такое фазное напряжение?

В трехфазных магистралях большинства государств размер напряжения равен 220 вольт. Фазный вольтаж измеряется в промежутке между фазами в начале и конце провода. Практически это величина посередине нулевого проводника и напряженного кабеля. При подсоединении по типу звезды значения линейных токов и фазного электричества не отличаются.

Симметричная система исключает присутствие нейтральной жилы, при несимметричном способе нулевой кабель поддерживает соразмерность с источником. Во втором варианте часто в цепь включаются приборы освещения, и требуется независимое функционирование 3 рабочих кабелей, тогда выводы приемника объединяются по типу треугольника.

Межфазное напряжение используется в многоквартирном секторе с магазинами или офисами на первых этажах. Так можно запитать торговые площадки силовыми кабелями в целях обеспечения 380 вольт.

В высотках подключение обеспечивает лифты, эскалаторы, промышленные холодильники.

Разводка выполняется относительно просто, учитывая, что в жилье идет ноль и жила под нагрузкой, а на общественные помещения ответвляются 3 рабочих кабеля и нейтральная жила.

Отличие трехфазного тока от однофазного состоит в том, что показатель сети – это линейная мощность, а параметры, имеющие отношение к нагрузке, представляют собой фазный вольтаж. От станции к потребителю проводится линия, включающая рабочие жилы и нулевой провод.

Для снижения утечек при прохождении по цепи в начале и конце сети ставятся преобразователи, но картина от этого не изменяется. Нейтральный провод фиксирует и транспортирует пользователю заявленный потенциал, полученный на выходе.

Мощность в проводе под нагрузкой создается, исходя из значения в нейтрали.

Величина напряжения фазы выявляется и возникает относительно центра подключения обмоток – нейтрального провода. В симметричной относительно нагрузок схеме трехфазной цепи через ноль передается ток с минимальными показателями. На выводе такой линии провода под нагрузкой окрашиваются в общепринятые стандартные цвета:

  • жила L1 – коричневый;
  • провод L2 – черный;
  • кабель L3 – серый;
  • нулевая оплетка N – синий;
  • желтый или зеленый – предусмотрен для заземления.

Такие мощные линии проводятся к крупным потребителям – целым микрорайонам, заводам. Для небольших приемников монтируется однофазная линия, включающая нагруженный провод и дополнительный ноль.

При равномерном распределении мощности в однофазных ответвлениях появляется равновесие в трехфазной конструкции.

Для прокладки составляющих ветвей принимается напряжение фазы одной жилы относительно нейтрали.

Источник: https://odinelectric.ru/elektrosnabzhenie/chto-takoe-faznoe-i-linejnoe-napryazhenie

шпора тоэ — Стр 2

Колебательный процесс, получившийся в результате сложения двух синусоидальных колебаний с равным А, но не равными частотами <variant>Процесс биение

Количество уравнений по 1 закону Кирхгофа равно: <variant>количеству узлов без единицы.

Количество уравнений по 2 закону Кирхгофа равно: <variant>количеству ветвей схемы минус число уравнений по 1 закону Кирхгофа

Количество форм записи уравнений четырехполюсника <variant>6

Компенсация сдвига фаз <variant>Уменьшение сдвига фаз между углом напряжения и тока

Компенсация сдвига фаз <variant>Уменьшение угла сдвига фаз между напряжением и током

Комплексная плоскость состоит из следующих осей : <variant>[1;-1] и [j;-j]

Конденсатор C1=10 мкФ замыкается на цепь состоящая из последовательно соединенных R=125 Ом и заряженного до U2=20 B конденсатора С2 =40 мкФ. Найти энергию электрического поля после замыкания контакта <variant>Wкон=32,4мДж

Конденсатор подключаем к цепи переменного тока. Емкость 20 мкФ, сопротивление 10 Ом. Определите постоянную времени <variant>200 мкс

Конденсатор подключается к постоянному напряжению 10 В. Определите постоянную интегрирования при нулевых начальных условиях. <variant>-10 В

Контур электрической цепи <variant> Ряд ветвей образующих замкнутую цепь, где узел рассматривается не более одного раза.

Которое из значений относится к «фазе» : <variant>Угол между напряжением и током, провод

Которое из значений относится к «фазе»: <variant>Угол между напряжением и током, провод

Коэфициент мощности равен 0,8, U=200В, I=5А определите реактивную мощность <variant>600 ВАР

Коэффициенты 4х — полюсника для Т – схемы. <variant>A=l+Z1/Z3 B=Z1 + Z2 + (Z1 Z2)/Z C=1/Z3 D=1+Z2/Z3

Лампы накаливания с номинальным напряжением 127В включают в трехфазную сеть с линейным напряжением 220В. Определить схему соединения ламп. <variant>Звезда, звезда с нулевым проводом

Линейное напряжение в симметричной трехфазной системе, соединенной по схеме «звезда», равно 220 В. Чему равно фазное напряжение? <variant>127В

Линейное напряжение четырехпроводной трехфазной сети 380В. Определить напряжение на фазе <variant>220B

Линейное напряжение четырехпроводной трехфазной сети 380В. Определить напряжение на фазе. <variant>220В

Линейный ток 17,3 А. Чему равен фазный ток, если симметричная нагрузка соединена треугольником? <variant>10 А

Линейный ток в симметричной трехфазной системе, соединенной по схеме «треугольник» равен 34,6 А. Чему равен фазный ток? <variant>20А

Метод контурных токов основан: <variant>на законе Ома и 2 законе Кирхгофа.

Метод узловых потенциалов основан : <variant>на законе Ома и 1 законе Кирхгофа.

Можно ли включать однофазную нагрузку в 3-х фазную сеть? <variant>можно

Можно ли включать однофазную нагрузку в 3-х фазную сеть? <variant>можно

Можно ли включать однофазную нагрузку в 3-х фазную сеть? <variant>можно

Можно ли ставить предохранитель в нейтральном проводе четырехпроводной сети? <variant>Нет

Можно ли ставить предохранитель в нейтральном проводе четырехпроводной трехфазной сети? <variant>нет

Мощность в симметричной трехфазной цепи <variant>P =UЛIЛcosφФ = 3UФIФcosφФ.

Мощность, выделяемая в резисторе равна 100 Вт, его сопротивление 4 Ом. Определить ток <variant>5А

Мощность, выделяемая в резисторе равна 100 Вт, к нему приложено напряжение 10 В. Определить величину сопротивления резистора. <variant>1 Ом

Мощность, выделяемая в резисторе равна 490 Вт. его сопротивление 10 Ом. Определить напряжение на резисторе <variant>70В

На каком законе основан принцип действия трансформатора? <variant>на законе электромагнитной индукции

На комплексной плоскости угол между током и напряжением зависит от <variant>сопротивления

На комплексной плоскости угол между током и напряжением зависит от <variant>сопротивления

На последовательном участке цепи переменного тока R=30 Ом, х=40 Ом. Показания амперметра 10 А. Определить показания ваттметра. <variant>3000Bт

Нагрузка с активным сопротивлением R. Чему равен угол сдвига фаз между током и напряжением — φ ? <variant>φ = 0o

Назовите единицу измерения потенциала <variant>В

Найдите алгебраическую форму 14,14ej45 <variant>10+j10

Найти действующее значение тока, если его мгновенное значение i=2,82sin(400t+90). <variant>2А

Найти экспоненциальную форму 8+6 j <variant>10 е j127

Напишите выражение установившегося тока в цепи переменного тока <variant>i= Im*sin(ωt+φ)

Напишите закон Ома для цепи переменного тока <variant>I=U/Z

Напишите первый закон коммутации <variant>Ток до включения равен току после выключения на индуктивности

Напишите уравнение свободного тока <variant>i= A*et/τ

Напряжение и ток электрической цепи U=120, I=5,угол между током и напряжением 30 . Определить активную мощность <variant>520Вт

Напряжение и ток электрической цепи U=120, I=5,угол между током и напряжением 30 . Определить реактивную мощность <variant>300ВАр

Напряжение и ток электрической цепи U=120В, I=5А,угол между током и напряжением 300 . Определить полную мощность. <variant>600ВА

Напряжение на зажимах цепи U=40 В, сопротивление z=8 Ом. Определить ток. <variant>5 A

Напряжение на зажимах цепи U=40, ток İ=5, угол 300 Определить полное сопротивление цепи <variant>8 Ом

Напряжение это: <variant>разность потенциалов

Напряжения Uл=380Вчастотойf=50Гц подключен приемник энергии соединенный по схеме «звезда». В фазу А вкл катушка с индуктивностьюL=0,18 Гн и активным сопротивлениемR=80 Ом, в фазу В-резистор сопротивленияR=69 Ом, в фазу С-конденсатор емкостью С=30 мкФ с последовательно соединенным резистором сопротивлениемR=40Ом. Определить действующие значение фазного тока в фазеB <variant>3.2A

Не относится к переменному току: <variant>Во времени не изменяющийся ток

Низкочастотные фильтры собираются на элементах… <variant>Продольное сопротивление должно быть активного или индуктивного характера.

Нужно ли ставить предохранитель в нулевой провод? <variant>нет

Нужно ли ставить предохранитель в нулевой провод? <variant>нет

Обобщенное понятие электрической цепи, рассматриваемой по отношению к четырем зажимам это- <variant>Четырехполюсник

Определите угловую частоту, если период 0,02 с : <variant>314 рад/с

Определите угловую частоту, если период 0,02 с : <variant>314 рад/с

Определить суммарные потери мощности трансформатора, если

Определить активную мощность фазы А приемника, соединенного звездой, если Uл =380 В; I=2A; cos φ = 0.8 <variant>352Вт

Определить амплитуду синусоидального напряжения ,если U=100 B <variant>141 B

Определить количество витков первичной обмотки трансформатора,если количество витков вторичной обмотки в понижающем трансформаторе 500, а коэффициент трансформации 4. <variant>2000

Определить напряжение на зажимах цепи, если UR = 60 В, UL = 100 В, UС = 20 В при последовательном соединении R,L,C.. <variant>100В

Определить показание амперметра в нейтральном проводе, если Uф = 220 В; ха = хв = хс = 10 Ом индуктивная нагрузка соединена звездой <variant>0

Определить полную емкость трех последовательно соединенных конденсаторов по 6 мкф <variant>2 мкф

Определить потери мощности в трансформаторе, если потребляемая мощность 1000кВт, а к.п.д. 0,95 <variant>50Вт

Определить потери мощности в трансформаторе, если потребляемая мощность Р1=1 кВт, к.п.д.=0,9. <variant>0, 1кВт;

Определить потери мощности в трансформаторе, если потребляемая мощность Р1=1 кВт, к.п.д.=0,8 <variant>0, 2кВт;

Определить проводимость приемника, если U=2 В, I=6 А <variant>3 сим

Определить схему соединения осветительной нагрузки, если Uсети=380В, Uламп=380 В. <variant>Треугольник

Определить эквивалентное сопротивление схемы с тремя параллельными сопротивлениями, если сопротивление каждого элемента равно R <variant>R/3

Определить эквивалентное сопротивление схемы с тремя последовательными сопротивлениями, если сопротивление каждого элемента равно R. <variant>3R

Основное соотношение коэффициентов четырехполюсника: <variant>AD-BC=1.

Основной формой уравнений для четырехполюсника считается <variant>А-форма

Основные уравнения 4х-полюсника. <variant>U1=A U2 + B I2; I1 = C U2 + D I2

От чего зависит постоянная интегрирования А? <variant>От начальных условий

Отношение выходного напряжения четырехполюсника к входному как функция частоты, называют <variant>Передаточной функцией четырехполюсника

Отрицательные углы на комплексной плоскости находятся <variant>3 и 4 четверти

Отрицательные углы на комплексной плоскости находятся: <variant>3 и 4 четверти.

Параметры Х.Х. и К.З. через коэффициенты 4х – полюсника. <variant>Z10 = A/C, Z1K = B/D, Z20=D/C, Z2K = B/A,

Пассивный двухполюсник: <variant>двухполюсник, не содержащий источник электрической энергии.

Пассивными элементами цепи являются <variant>Индуктивность, емкость, резистор.

Первый закон Кирхгоффа <variant>∑I=0

Периодические несинусоидальные токи и напряжения возникают при <variant>Если источник ЭДС (источника тока) дает синусоидальную ЭДС, но один или несколько элементов цепи нелинейны

По какой формуле определяется полное сопротивление R,L цепи? <variant>Z=(R2+ XL2)1/2

По какой формуле определяют напряжение на зажимах последовательной R,L,С цепи? <variant>U=((UR2+(UL-UC)2)1/2

Показание вольтметра 150 В, max и min значение напряжения? <variant>210 и 0

Показание вольтметра 150 В, max и min значение напряжения? <variant>210 и 0

Показание вольтметра при коротком замыкании? <variant>Ноль

Полная мощность измеряется: <variant>ВА

Полная мощность, потребляемая трехфазная нагрузкой S=1000 ВА, активная Р=600Вт. Найти коэффициент мощности <variant>0,6

Положительные углы на комплексной плоскости находятся <variant>1 и 2 четверти

Положительные углы на комплексной плоскости находятся: <variant>1 и 2 четверти.

Полоса затухания для фильтра высокой частоты (ФВЧ): <variant>w1= 0 до w2.

Полоса прозрачности для заградительных фильтров: <variant>От 0 до w1 и от w2 до бесконечности

Полоса прозрачности для заграждающих фильтров: <variant>От 0 до w1 и от w2 до бесконечности.

Полоса прозрачности для полосовых фильтров: <variant>От w1 до w2.

Полоса прозрачности для фильтра высокой частоты(ФВЧ): <variant>От w1 до бесконечности

Полоса прозрачности для фильтра низкой частоты(ФНЧ): <variant>От w1= 0 до w2.

Постоянным током является: <variant>ток одного направления.

При активном сопротивлений как расположены векторы тока и напряжения? <variant>Совпадают между собой

При каком условии двуполюсник будет чисто активным? <variant>X c=Xl

При каком условии двуполюсник будет чисто активным? X c=Xl

При каком условии двухполюсник будет емкостным? <variant>Xc >Xl

При каком условии двухполюсник будет емкостным? <variant>Xc >Xl

При каком условии наступает резонанс напряжений? <variant>

При каком условии наступает резонанс токов? <variant>

При каскадном соединении четырехполюсников применяют <variant>A-форму.

При холостом ходе замерены напряжения на входе однофазного трансформатора U1=6 кВ и на выходе U2=400 В. При номинальной нагрузке трансформатор потребляет 25 кВА. Определить ток I2 во вторичной цепи трансформатора. Потерями в трансформаторе пренебречь. <variant>62,5A

Принужденный режим переходного процесса. <variant>Новый установившийся режим

Промышленная частота переменного тока <variant>50 Гц

Р1=1000Вт; Р2=860Вт. <variant>140Вт

Разница между модулями напряжения в начале и конце линии <variant>Потеря напряжения цепи

Разница между линейными и не линейными элементами электрической цепи <variant>У линейного сопротивления прямая ВАХ проходит через начало координат, а нелинейных — кривые

Разница между началом и концом модулей напряжения <variant>Потеря напряжения цепи

Рассчитать сопротивление приемника, если U=4 В, I=2 А <variant>2 Ом

Реактивная мощность синусоидальной цепи <variant>Q=UIsin.

Реактивная мощность синусоидальной цепи <variant>Q=UIsinα

Реактивным сопротивлением называют сопротивление, в котором происходит <variant>преобразование любой из видов энергии в электрическую

Реальную катушку подключаем к постоянному напряжению 25 В. Активное сопротивление катушки 5 Ом, индуктивность 20 мГн. Определите время переходного процесса. <variant>16 мс

Режим, при котором ток на входе не совпадают по фазе с действующей на входе ЭДС. Дать определение активной мощности несинусоидального тока: <variant>Активная мощность несинусоидального тока, равна сумме активных мощностей отдельных гармоник

Резистор r, катушка индуктивности L, конденсатор С включены последовательно. Цепь питается от генератора синусоидальной ЭДС, частота которого соответствует резонансной частоте цепи. Запишите выражение для сопротивления цепи. <variant>r

Резонансная частота это <variant>Частота при появлении резонанса

Резонансным режимом работы электрической цепи называют: <variant>Режим, при котором ток на входе совпадают по фазе с действующей на входе ЭДС

С какой буквы начинаются обозначения всех коммутирующих устройств? <variant>S.

Свободная составляющая тока: <variant>Частное решение однородного уравнения.

Сдвиг фаз в трехфазной цепи: <variant>00 1200 2400.

Симметричная нагрузка трехфазной цепи соединена треугольником. Линейное напряжение 380 В. Чему равно фазное напряжение? <variant>380В

Синусоидальная функция тока определяется тремя величинами: <variant>амплитуда, угловая частота, начальная фаза.

Смежная проводимость применяется в методе: <variant>узловых потенциалов.

Смежная проводимость это: <variant>сумма проводимостей ветвей между двумя узлами.

Смежное сопротивление применяется в методе: <variant>контурных токов

Собственная проводимость узла это: <variant>сумма проводимости всех ветвей, сходящихся в узле.

Соотношение между фазным и линейным напряжениями в 3 – х фазной четырехпроводной сети <variant>

Сохранится ли резонанс токов, если увеличить сопротивление R? <variant>Состояние резонанса не сохранится

Стандартная частота переменного тока <variant>50 Гц

Сформулируйте 1 закон Кирхгофа <variant>алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле равна нулю

Сформулируйте 2 закон Кирхгофа: <variant>алгебраическая сумма падений напряжений замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС вдоль этого же контура.

Сформулируйте принцип взаимности: <variant>ток в k-ветви, вызванный ЭДС m-ветви равен току в m-ветви, вызванному ЭДС в k-ветви, равному ЭДС m-ветви.

Сформулируйте принцип наложения: <variant>ток в ветви равен алгебраической сумме токов, вызываемых каждой из ЭДС в отдельности

Сформулируйте теорему компенсаций: <variant>сопротивление электрической цепи можно заменить ЭДС равной падению напряжения на этом же сопротивлении и направленному встречно току в нём

Ток в цепи I=5А , сопротивление Z=8 Ом угол 300.Определить напряжение <variant>40 В

Трёхфазная система симметрична, сопротивление фазы нагрузки, соединённой звездой Zф, = j10. Вычислите величину тока фазы В, если известно напряжение Uа=100еj10 . <variant>10 e j10A

Трёхфазная система симметрична, сопротивление фазы нагрузки, соединённой звездойZф=j10. Вычислите величину тока фазы А, если известно напряжение Uв= 100ej110 <variant>10 ej80.A

Угловая частота переменного тока 314 рад/с. Чему равна частота f <variant>50 гц

Угол между индуктивным сопротивлением и вектором напряжения <variant>Вектор напряжения опережает от тока на 90

Узел электрической цепи <variant>точка цепи в которой сходятся три и более ветвей

Уравнение свободного процесса при двух действительных неравных корнях <variant>ίcb = A1e p1t+A2e p2t.

Усилитель с очень большим входным сопротивлением, очень малым выходным сопротивлением и очень большим коэффициентом усиления это- <variant>Операционный усилитель.

Условие резонанса напряжения <variant>Xc =X l

Условием возникновение резонанса для какой – либо гармоники является <variant>Реактивная составляющая входного сопротивления для этой гармоники равна 0

фаз между током и напряжением — φ ? <variant>φ = 90o

Фазное напряжение в симметричной трехфазной системе, соединенной по схеме “звезда”, равно 220 В. Чему равно линейное напряжение? <variant>380В

Фазное напряжение 220 В. Мощность трехфазной осветительной нагрузки 1500 Вт. Найдите фазный ток <variant>2,27

Фазное напряжение 220В. Фазный ток 5А. Нагрузка симметричная. Коэффициенты мощность 0,8. Определить активную мощность трехфазной цепи <variant>2640Вт

Фазное напряжение в симметричной трехфазной системе, соединенной по схеме «звезда», равно 127 В. Чему равно линейное напряжение? <variant>220В

Фазное напряжение в симметричной трехфазной системе, соединенной по схеме «треугольник», равно 220 В. Чему равно линейное напряжение? <variant>220В

Фазный ток в симметричной трехфазной системе, соединенной по схеме “треугольник” равен 10А. Чему равен линейный ток? <variant>17,3А

Фазный ток в симметричной трехфазной системе, соединенной по схеме “треугольник” равен 22А. Чему равен линейный ток? <variant>38А

Фазный ток в симметричной трехфазной системе, соединенной по схеме “звезда” равен 1,73А. Чему равен линейный ток? <variant>1,73А

Фазы генератора соединены “звездой”. Фазное напряжение Uф=127 В. Определить линейные напряжения <variant>220 В

Фазы генератора соединены “треугольником”. Фазное напряжение Uф=127 В. Определить линейные напряжения <variant>127 В

Фазы потребителя соединены “звездой”. Фазный ток Iф=10 А. Определить линейный ток <variant>10 A

Фазы потребителя соединены “треугольником”. Фазный ток Iф=10 А. Определить линейный ток. <variant>17,1 A

Фильтрующие свойства четырехполюсников обусловлены <variant>Возникновением в них резонансных режимов

Фильтры обычно собираются по симметричной… <variant>Т- или П-образной схеме.

Фильтры, в которых полоса прозрачности как бы разрезана на 2части полосой затухания <variant>Полосно-заграждающие

Фильтры, в которых произведение продольного сопротивления на соответствующее поперечное сопротивление представляет собой некоторое постоянное для данного фильтра число, не зависящее от частоты, называют <variant>К- фильтры

Фильтры, пропускающие в нагрузку лишь низкие частоты <variant>Фильтры низких частот

Фильтры, пропускающие в нагрузку лишь узкую полосу частот <variant>Полосно-пропускающие

Характеристики фильтра? <variant>Коэффициент затухания по амплитуде, коэффициент изменения по фазе, частоты среза, вид схемы замещения.

Характеристическими параметрами четырехполюсников являются? <variant>характеристические сопротивления и постоянная передачи

Характеристическое сопротивление входа четырехполюсника <variant>ZC1 = U1/I1 = (AU2 + BI2)/(CU2 + DI2)

Характеристическое уравнение 1 степени имеет: <variant>Один комплексный корень

Цепь R=100 Oм и L=0.2Гн включается на постоянное напряжение 120В. Чему равна постоянная времени? <variant>2 мс

Цепь R=100OмиL=0.2Гн включается напостоянное напряжение 120В. Найти закон изменения Эдс самоиндукции, наводимой при включении. <variant>ЕL=-120e-500t

Цепь включается под действие постоянного напряжения U=120B.R1=20 Ом, R2=30 Ом,L=0.3Гн.Найти постоянную времени. <variant>25 мс

Цепь включается под действие постоянного напряжения U=120B.R1=20 Ом, R2=30 Ом,L=0.3Гн.Найти I1. <variant>I1=(6-3,6-40t) A

Цепь включается под действие постоянного напряжения U=120B.R1=20 Ом, R2=30 Ом,L=0.3Гн. Найти I2. <variant>I2=2.4e-40t

Цепь включается под действие постоянного напряженияU=120B.R1=20 Ом,R2=30 Ом,L=0.3Гн.НайтиI3. <variant>I3=6-6e-40t

Цепь из последовательно соединенных катушки индуктивностью L=0.1Гн и двух резисторов R=10 Ом,R1=30 Ом.Приложенное напряжение 120 В. Резистор R1 накоротко замыкается. Найти постоянную времени. <variant>3,3 мс

Частичный ток: <variant>ток ветви, вызванный каждой из ЭДС в отдельности

Частота, граница между полосой прозрачности и полосой затухания: <variant>Частота среза.

Частоту, являющуюся граничной между полосой прозрачности и полосой затухания, называют <variant>Частотой среза

Чему равен коэффициент затухания фильтра в полосе пропускания частот? <variant>α=0

Чему равен коэффициент трансформации повышающего трансформатора? <variant>К<1

Чему равен коэффициент трансформации повышающего трансформатора? <variant>К<1

Чему равен коэффициент трансформации понижающего трансформатора? <variant>К>1

Чему равен коэффициент трансформации понижающего трансформатора? <variant>К>1

Чему равен стандартный период переменного тока в сети? <variant>0,02 сек

Чему равен стандартный период переменного тока в сети? <variant>0,02 сек

Чему равен стандартный период переменного тока в сети? <variant>0,02 сек

Чему равен угол сдвига фаз между током и напряжением при резонансе <variant>φ = 0o

Чему равен угол сдвига фаз между током и напряжением в реальной индуктивной катушке ? <variant>90o > φ > 0o

Чему равна несинусоидальная полная мощность? <variant>Равна произведению действующего значение несинусоидального напряжение на действующего значение несинусоидального тока

Чему равно линейное напряжение, если фазное напряжение треугольника UА=127 В <variant>UЛ= 127В

Чему равно напряжение на фазе приемника, соединенного в треугольник, если линейное напряжение 380В <variant>380В

Чему равно напряжение на фазе приемника, соединенного в треугольник, если линейное напряжение 380В <variant>380В

Чему равно ЭДС в переходных процессах в цепях переменного тока с индуктивностью? <variant>

Чему равны линейные и фазные токи при соединении активной нагрузки в звезду, если Uл=380 В, Rа=Rв=Rс=10 Ом <variant>I­л = 22 А; Iф = 22 А

Четырехполюсник является передаточным звеном между <variant>Источником питания и нагрузкой.

Четырехполюсник, обладающий свойством усиливать мощность, называется <variant>Активным неавтономным в направлении усиления мощности.

Четырехполюсник, у которого направление сигнала со входа на выход, называют <variant>Проходным

четырехпроводной 3-х фазной сети? <variant>Не изменится

число витков вторичной обмотки. <variant>20

Что делает трансформатор? <variant>изменяет величину переменного напряжения

Что за устройство трансформатор? <variant>изменяет величину переменного напряжения

Что называется внешней характеристикой трансформатора? <variant>зависимость вторичного напряжения от тока нагрузки

Что называется модулированным колебанием <variant>Когда частота, амплитуда или фаза изменяются во времени по гармоническому закону

Что называется четырехполюсником? <variant>часть цепи или устройство имеющие два входных и два выходных зажима

Что показывает ваттметр, включенный в первичную цепь однофазного трансформатора, если вторичная цепь разомкнута? <variant>потери мощности в сердечнике

Что показывает ваттметр, включенный в первичную цепь трансформатора, если вторичная цепь разомкнута? <variant>Потери мощности в сердечнике трансформатора

Что такое коэффициент мощности? <variant>Отношение активной мощности к полной

Что такое начальные условия коммутации? <variant>Значение токов и напряжений непосредственно до коммутации.

Что такое «перекос фаз» <variant>Фазные напряжения в трехфазной системе не одинаковы

Что такое активный 4х— полюсник? <variant>Схема замещения содержит источник энергии

Что такое активный двухполюсник? <variant>двухполюсник, содержащий источник электрической энергии.

Что такое двухполюсник? <variant>часть схемы с двумя зажимами

Что такое контур? <variant>Замкнутая часть цепи

Что такое коэффициент мощности? <variant>Отношение активной мощности к полной

Что такое коэффициент мощности? <variant>Отношение активной мощности к полной мощности

Что такое пассивный двухполюсник? <variant>двухполюсник, не содержащий источник электрической энергии.

Что такое переходные процессы <variant>Переход от одного установившегося режима к другому.

Что такое полосы затухания? <variant>

Что такое полосы прозрачности фильтра <variant>Диапазон частот, пропускаемых фильтром без затухания (с малым затуханием)

Шкала вольтметра имеет 150 делений, рассчитана на напряжение 300В. Чему равно напряжение в цепи, если стрелка вольтметра стоит на делении 50 <variant>100B

Электрическая печь включена в трехфазную сеть с фазным напряжением 220В и током 10А. Мощность печи 1,65кВт. Определите коэффициент мощности <variant>0,75

Электрическая печь включена в трехфазную сеть с фазным напряжением 220В и током 10А. Мощность печи 1,65кВт. Определите коэффициент мощности. <variant>0,75

Почему между фазой и нолем 220 В, а между фазами 380 В?

Мы знаем, что в нашей сети между фазой и нолем 220 В. Но почему тогда между двумя фазами 380 В, а не 440, например? Разбираемся в сути феномена.

Фазное и линейное напряжения

Напряжение между фазой и нолем называется фазным. На одной фазе напряжение всегда 220 В, а на ноле, соответственно, 0. Так как разница между ними составляет 220 В, то значит фазное напряжение всегда будет 220 В (в бытовой сети бывают скачки и падения, поэтому напряжение может немного меняться).

Но если фазным напряжением все предельно ясно, то с линейным не все так просто. Линейным напряжением называется напряжение между двумя фазами. Мы знаем, что оно составляется 380 В, но откуда оно получается?

Все дело в работе генератора, который генерирует электроэнергию, и установлен на подстанции. Обратите внимание на иллюстрацию ниже. Обмотки (фазы А, В и С) генератора расположены под углом 120о относительно друг друга. Внутренний индуктор или магнит (обозначенный буквами С и Ю) вращаясь, создает электромагнитное поле. Но так как фазы расположены под углом 120о относительно друг друга, то вращение индуктора по отношению к каждой фазе смещено на 1/3 цикла. В итоге, когда магнит проходит возле одной фазы, то он максимально возбуждает обмотку до 220 В, а в это же время другая фаза возбуждена лишь на -160. В данном случае линейное напряжение составит Uл = 220 — (-160) = 380 В.

Также для четырехпроводной системы проводки при соединении трехфазного генератора звездой существует такая формула: Uл = квадратный корень из 3*Uф, где Uф — это фазное напряжение, которое равняется 220 В. В итоге получаем Uл = 1,73 *220 = 380 В.

Как бы вы ни решили проводить вычисления, вы придете к показателю в 380 В.

Читайте также:

HydroMuseum – Фазное напряжение

Фазное напряжение

Фазное напряжение – элементы трехфазной цепи

Трехфазный генератор

В настоящее время электрическая энергия переменного тока вырабатывается, передается и распределяется между отдельными токоприемниками в системе трехфазных цепей.

Системой трехфазных цепей называют такую совокупность электрических цепей, в которой токоприемники получают питание от общего трехфазного генератора.


Рис. 1. Схема трёхфазного генератора

Трехфазным называется такой генератор, который имеет обмотку, состоящую из трех частей. Каждая часть этой обмотки называется фазой. Поэтому эти генераторы и получили название трехфазных.

Следует отметить, что термин «фаза» в электротехнике имеет два значения:

  1. в смысле определенной стадии периодического колебательного процесса;
  2. как наименование части электрической цепи переменного тока (например, часть обмотки электрической машины).

Для уяснения принципа действия трехфазного генератора обратимся к модели, схематически изображенной на рисунке 64. Модель состоит из статора, изготовленного в виде стального кольца, и ротора — постоянного магнита. На кольце статора расположена трехфазная обмотка с одинаковым числом витков в каждой фазе. Фазы обмотки смещены в пространстве одна относительно другой на угол 120°.

Представим себе, что ротор модели генератора приведен во вращение с постоянной скоростью против движения часовой стрелки. Тогда, вследствие непрерывного движения полюсов постоянного магнита относительно проводников обмотки статора, в каждой ее фазе будет наводиться ЭДС

Применяя правило правой руки, можно убедиться, что ЭДС, наводимая в фазе обмотки северным полюсом вращающегося магнита, будет действовать в одном направлении, а наводимая южным полюсом — в другом. Следовательно, ЭДС фазы генератора будет переменной.

Крайние точки (зажимы) каждой фазы генератора всегда размечают: одну крайнюю точку фазы называют началом, а другую — концом. Начала фаз обозначают латинскими буквами A, B, C, а концы их соответственно — X, Y, Z. Наименования «начало» и «конец» фазы дают, руководствуясь следующим правилом: положительная ЭДС генератора действует в направлении от конца фазы к ее началу.

ЭДС генератора условимся считать положительной, если она наведена северным полюсом вращающегося магнита. Тогда разметка зажимов генератора для случая вращения его ротора против движения часовой стрелки должна быть такой, как показано на рисунке 1.

При постоянной скорости вращения полюсов ротора амплитуда и частота ЭДС, создаваемых в фазах обмотки статора, сохраняются неизменными. Однако в каждое мгновение величина и направление действия ЭДС одной из фаз отличаются от величины и направления действия ЭДС двух других фаз. Это объясняется пространственным смещением фаз. Все явления во второй фазе повторяют явления в первой фазе, но с опозданием. Говорят, что ЭДС второй фазы отстает во времени от ЭДС первой фазы. Они, например, в разное время достигают своих амплитудных значений. Действительно, наибольшее значение ЭДС, – наведенной в какой-либо фазе, будет в тот момент, когда центр полюса ротора проходит середину этой фазы. В частности, для момента времени, соответствующего расположению ротора, показанному на рисунке 1, электродвижущая сила первой фазы генератора будет положительной и максимальной. Положительное максимальное значение ЭДС второй фазы наступит позже, когда ротор повернется на угол 120°. Поскольку за один оборот двухполюсного ротора генератора происходит полный цикл изменения ЭДС, то время T одного оборота является периодом изменения ЭДС Очевидно, что для поворота ротора на 120° необходимо время, равное одной трети периода (T/3).

Следовательно, все стадии изменения ЭДС второй фазы наступают позже соответствующих стадий изменения ЭДС первой фазы на одну треть периода. Такое же отставание в периодическом изменении ЭДС наблюдается в третьей фазе по отношению ко второй. Само собой разумеется, что по отношению к первой фазе периодические изменения ЭДС третьей фазы совершаются с опозданием на две трети периода (2/3 T).

Путем придания соответствующей формы полюсам магнитов можно добиться изменения ЭДС во времени по закону, близкому к синусоидальному.

Рис. 2. Кривые мгновенных значений трёхфазной системы ЭДС

Следовательно, если изменение ЭДС первой фазы генератора происходит по закону синуса

e1 = Eмsinωt ,

то закон изменения ЭДС второй фазы может быть записан формулой

e2 = Eм sinω (t − T/3) ,

а третьей — формулой

e3 = Eм sinω (t − 2/3 T) ,

Сказанное иллюстрирует график рисунка 2.

Таким образом, можно сделать следующий вывод: при равномерном вращении полюсов ротора во всех трех фазах генератора наводятся переменные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, периодические изменения которых по отношению друг к другу совершаются с запаздыванием на 1/3 периода.

Трехфазные токоприемники

Трехфазный генератор служит источником питания как однофазных, так и трехфазных электрических устройств. Однофазные токоприемники, как известно, имеют два внешних зажима. К ним относятся, например, осветительные лампы, различные бытовые приборы, электросварочные аппараты, индукционные печи, электродвигатели с однофазной обмоткой.

Трехфазные устройства в общем случае имеют шесть внешних зажимов. Каждое такое устройство состоит из трех, обычно одинаковых, электрических цепей, которые называются фазами. Примерами трехфазных токоприемников могут служить электрические дуговые печи с тремя электродами или электродвигатели с трехфазной обмоткой.

Способы соединения фаз генератора и токоприемника

Несвязанная и связанная трехфазные цепи

Рис. 3. Схема несвязанной трёхфазной цепи

Трехфазную цепь называют несвязанной, если каждая фаза генератора независимо от других соединена двумя проводами со своим токоприемником (рис. 3). Основной недостаток несвязанной трехфазной цепи заключается в том, что для передачи энергии от генератора к приемникам нужно применять шесть проводов. Число проводов может быть уменьшено до четырех или даже до трех, если фазы генератора и токоприемников соединить между собой соответствующим способом. В этом случае трехфазную цепь называют связанной трехфазной цепью.

На практике почти всегда применяют связанные трехфазные цепи, как более совершенные и экономичные. Существует два основных способа соединения фаз генератора и фаз приемников: соединение звездой и соединение треугольником.

При соединении фаз генератора звездой (рис. 4, а) все «концы» фазных обмоток X, Y, Z соединяют в одну общую точку 0, называемую нейтральной или нулевой точкой генератора.

На рисунке 4, б схематически показаны три фазы генератора в виде катушек, оси которых смещены в пространстве одна относительно другой на угол 120°.

Напряжение между началом и концом каждой фазы генератора называют фазным напряжением, а между началами фаз — линейным.

Поскольку фазные напряжения изменяются во времени по синусоидальному закону, то линейные напряжения также будут изменяться по синусоидальному закону. Условимся за положительное направление действия линейных напряжений считать то направление, когда они действуют: от зажима A первой фазы к зажиму B второй фазы; от зажима B второй фазы к зажиму C третьей фазы; от зажима C третьей фазы к зажиму A первой фазы. Эти три условно положительных направления действия линейных напряжений на рисунке 4, б показаны стрелками.

Рис. 4. Трёхфазная обмотка, соединённая звездой: а – схема соединения; б – схема обмотки.

Расчеты и измерения показывают, что действующее значение линейного напряжения генератора, три фазы которого соединены в звезду, в √3 раз больше действующего значения фазного напряжения.

Соединение фаз токоприемников звездой

Для передачи энергии от генератора, соединенного звездой, к однофазным или трехфазным токоприемникам, в общем случае нужны четыре провода. Три провода присоединяют к началам фаз генератора (A, B, C). Эти провода называют линейными проводами. Четвертый провод соединяют с нейтральной точкой (0) генератора и называют нейтральным (нулевым) проводом.

Трехфазная цепь с нейтральным проводом дает возможность использовать два напряжения генератора. Приемники в такой цепи можно включать между линейными проводами на линейное напряжение или между линейными проводами и нейтральным проводом на фазное напряжение.

Рис. 5. Четырёхпроводная трёхфазная цепь

На рисунке 5 показана схема включения токоприемников, рассчитанных на фазное напряжение генератора. В этом случае фазы токоприемников будут иметь общую точку соединения — нейтральную точку 0′, а токи в линейных проводах (линейные токи) будут равны токам в соответствующих фазах нагрузки (фазным токам).

Каждая фаза нагрузки может быть образована как одним токоприемником, так и несколькими токоприемниками, включенными между собой параллельно (рис. 6).

Если фазные токи и углы сдвига фаз этих токов по отношению к фазным напряжениям одинаковы, то такая нагрузка называется симметричной. Если хотя бы одно из указанных условий не соблюдается, то нагрузка будет несимметричной.

Симметричная нагрузка может быть создана, например, лампами накаливания одинаковой мощности. Допустим, что каждая фаза нагрузки образована тремя одинаковыми лампами (рис. 7).

Рис. 6. Схема включения однофазных токоприёмников в четырёхпроводную сеть


Рис. 7. Схема соединения симметричной нагрузки звездой

Путем непосредственных измерений можно убедиться, что при включении нагрузки звездой с нейтральным проводом напряжение на каждой фазе нагрузки Uф будет меньше линейного напряжения Uл в √3 раз, подобно тому, как это было при включении звездой фаз обмоток генератора

Uл = √3Uф.

На практике широкое распространение получили трехфазные цепи с нейтральными проводами при напряжениях

Uл = 380 В; Uф = 220 В

или

Uл = 220 В; Uф = 127 В.

Из рисунка 70 видно, что ток в линейном проводе (Iл) равен току в фазе (Iф)

Iл = Iф.

Величина тока в нейтральном проводе при симметричной нагрузке равна нулю, в чем можно убедиться также путем непосредственного измерения.

Но если ток в нейтральном проводе отсутствует, то зачем же нужен этот провод?

Для выяснения роли нейтрального провода проделаем следующий опыт. Допустим, что в каждой фазе нагрузки имеется по три одинаковых лампы и одному вольтметру, а в нейтральный провод включен амперметр (см. рис. 7).


Рис. 8. Схема осветительной сети жилого дома при соединении фаз нагрузки звездой

Когда в каждой фазе включены по три лампы, то все они находятся под одним и тем же напряжением и горят с одинаковым накалом, а ток в нейтральном проводе равен нулю. Изменяя число включенных ламп в каждой фазе нагрузки, мы убедимся в том, что фазные напряжения не изменяются (все лампы будут гореть с прежним наклоном), но в нейтральном проводе появится ток.

Отключим нейтральный провод от нулевой точки приемников и повторим все изменения нагрузки в фазах. Теперь мы заметим, что большее напряжение будет приходиться на ту фазу, сопротивление которой больше других, то есть, где включено меньшее количество ламп. В этой фазе лампы будут гореть с наибольшим накалом и даже могут перегореть. Это объясняется тем, что в фазах нагрузки с большим сопротивлением происходит и большее падение напряжения.

Следовательно, нейтральный провод необходим для выравнивания фазных напряжений нагрузки, когда сопротивления этих фаз различны.

Благодаря нейтральному проводу, каждая фаза нагрузки оказывается включенной на фазное напряжение генератора, которое практически не зависит от величины тока нагрузки, так как внутреннее падение напряжения в фазе генератора незначительно. Поэтому напряжение на каждой фазе нагрузки будет практически неизменным при изменениях нагрузки.

Если сопротивления фаз нагрузки будут равными по величине и однородными, то нейтральный провод не нужен (рис. 7). Примером такой нагрузки являются симметричные трехфазные токоприемники.

Обычно осветительная нагрузка не бывает симметричной, поэтому без нейтрального провода ее не соединяют звездой (рис. 8). Иначе это привело бы к неравномерному распределению напряжений на фазах нагрузки: на одних лампах напряжение было бы выше нормального и они могли бы перегореть, а другие, наоборот, находились бы под пониженным напряжением и горели бы тускло.

По этой же причине никогда не ставят предохранитель в нейтральный провод, так как перегорание предохранителя может вызвать недопустимые перенапряжения на отдельных фазах нагрузки (см. рис. 8).

Рис. 9. Трёхпроводная трёхфазная цепь

Соединение фаз токоприемников треугольником

Если три фазы нагрузки включить непосредственно между линейными проводами, то мы получим такое соединение фаз токоприемников, которое называется соединением треугольником (рис. 9). Допустим, что первая фаза нагрузки R1 включена между первым и вторым линейными проводами; вторая R2 — между вторым и третьим проводами, а третья R3 — между третьим и первым проводами. Нетрудно видеть, что каждый линейный провод соединен с двумя различными фазами нагрузки.


Рис. 10. Схема осветительной сети жилого дома при соединении фаз нагрузки треугольником

Соединять треугольником можно любые нагрузки. На рисунке 9 дана более общая схема соединения фаз нагрузки треугольником. Соединение треугольником осветительной нагрузки жилого дома показано на рисунке 10. При соединении фаз нагрузки треугольником напряжение на каждой фазе нагрузки равно линейному напряжению

Uл = Uф.

Это соотношение сохраняется и при неравномерной нагрузке.

Линейный ток при симметричной нагрузке фаз, как показывают измерения, будет больше фазного тока в √3 раз

Iл = √3·Iф.

Однако следует иметь в виду, что при несимметричной нагрузке фаз это соотношение между токами нарушается.

Рис. 11. Схема включения однофазных токоприёмников в трёхпроводную сеть

Принципиально можно соединять треугольником и фазы генератора, но обычно этого не делают. Дело в том, что для создания заданного линейного напряжения каждая фаза генератора при соединении треугольником должна быть рассчитана на напряжение, в √3 раз большее, чем в случае соединения звездой. Более высокое напряжение в фазе генератора требует увеличения числа витков и усиленной изоляции для обмоточного провода, что увеличивает размеры и стоимость машины. Именно поэтому фазы трехфазных генераторов почти всегда соединяют звездой.

Приемники электрической энергии независимо от способа соединения обмоток генератора могут быть включены либо звездой, либо треугольником. Выбор того или иного способа соединения определяется величиной напряжения сети и номинальным напряжением приемников.

Трёхфазная система. Фазное и линейное напряжение

Между двумя фазными проводами, иногда его упоминают как межфазное или междуфазное. Фазным считается напряжение между нулевым проводом и одним из фазных. В нормальных условиях эксплуатации линейные напряжения одинаковы и превосходят фазные в 1,73 раза.

Эксплуатационные напряжения трехфазной цепи

Трехфазные цепи обладают рядом преимуществ по сравнению с многофазными и однофазными, с их помощью можно легко получить вращательное круговое магнитное поле, которое обеспечивает работу асинхронных двигателей. Напряжение трехфазной цепи оценивают по ее линейному напряжению, для отходящих от подстанций линий его устанавливают 380 В, что соответствует фазному напряжению в 220 В. Для обозначения номинального напряжения трехфазной четырехпроводной сети используют обе величины — 380/220 В, подчеркивая этим, что к ней могут подключаться не только трехфазные устройства, рассчитанные на номинальное напряжение 380 В, но и однофазные — на 220 В.

Фазой называют часть многофазной системы, имеющую одинаковую характеристику тока. Вне зависимости от способа соединения фаз существуют три одинаковых по действующему значению напряжения трехфазной цепи. Они сдвинуты относительно друг друга по фазе на угол, составляющий 2π/3. У четырехпроводной цепи, помимо трех линейных напряжений, есть также три фазные.

Номинальные напряжения

Самыми распространенными номинальными напряжениями приемников переменного тока являются 220, 127 и 380 В. Напряжения 220 и 380 В чаще всего используются для питания промышленных устройств, а 127 и 220 В — для бытовых. Все они (127, 220 и 380 В) считаются номинальными напряжениями трехфазной сети. Их наличие в четырехпроводной сети дает возможность подключать однофазные приемники, которые рассчитаны на 220 и 127 В или 380 и 220 В.

Различия систем распределения электроэнергии

Наибольшее распространение получила трехфазная система 380/220 В с заземленной нейтралью, однако встречаются другие способы распределения электроэнергии. Например, в ряде населенных пунктов можно найти трехфазную систему с незаземленной изолированной нейтралью и линейным напряжением 220 В.

В данном случае нулевой провод не требуется, а вероятность поражения электрическим током при нарушении изоляции снижается за счет незаземленной нейтрали. Трехфазные приемники подключаются к трем фазным проводам, а однофазные — на линейное напряжение между любой парой фазных проводов.

Содержание:

Одним из вариантов систем многофазных электрических цепей является трехфазная цепь. В многофазных электрических цепях происходит действие синусоидальных электродвижущих сил с одинаковой частотой. Они отличаются друг от друга по фазе и создаются от общего источника энергии. В трехфазных цепях важными параметрами являются фазное и линейное напряжение, отличающиеся своими электрическими характеристиками.

Что такое фаза

Каждая часть многофазной системы, имеющая одинаковую характеристику тока, называется фазой. Поэтому определение фазы имеет двоякое значение в электротехнике. Во-первых, как величина, изменяющаяся синусоидально, а во-вторых, как отдельная часть в системе многофазных электрических цепей. Количество фаз определяет наименование цепей: двухфазные, шестифазные и т.д.

Самыми распространенными цепями в современной энергетике являются трехфазные. Они имеют ряд преимуществ перед другими видами цепей, как однофазными, так и многофазными. Они более экономичны при производстве и передаче электроэнергии. Трехфазное напряжение возникает в результате вращения магнита внутри катушки. С его помощью достаточно просто образуется вращающееся круговое , обеспечивающее работу асинхронных двигателей. Данное явление известно, как ЭДС или по-другому, электродвижущая сила индукции.

Вращающийся магнит называется ротором, а катушки, расположенные вокруг него, образуют статор. Переменное напряжение получается путем преобразования постоянного напряжения, когда прямая линия принимает синусоидальную конфигурацию с изменяющимися положительными и отрицательными значениями.


Изменение магнитного потока происходит за счет вращения ротора, что и приводит к образованию переменного напряжения. В статоре имеется три катушки, в каждой из которых присутствует собственная отдельная электрическая цепь. Каждая катушка сдвинута относительно друг друга на 120 градусов по окружности. Под действием вращающегося магнита во всех катушках возникает одинаковое переменное напряжение между фазами в трехфазной сети.

Трехфазные цепи дают возможность получать два эксплуатационных напряжения на одной установке — фазное и линейное.

Фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях

Фазное напряжение — возникает между началом и концом какой-либо фазы. По другому его еще определяют, как напряжение между одним из фазных проводов и нулевым проводом.

Линейное — определяется как межфазное или между фазное — возникающее между двумя проводами или одинаковыми выводами разных фаз.

Рассматривая фазные и линейные напряжения и токи, следует отметить, что показатель фазного напряжения составляет примерно 58% от параметров линейного. Таким образом, при нормальных условиях эксплуатации показатели линейных одинаковы и превышают фазные в 1,73 раза. То есть, если линейное напряжение 380, чему равно фазное можно определить с помощью этого коэффициента.

В трехфазной сети напряжение, как правило, оценивают по данным линейного напряжения. Для трехфазных линий, которые отходят от подстанции, устанавливается линейное напряжение номиналом 380 вольт. Это соответствует фазному в 220 вольт. В трехфазных четырех проводных сетях номинальное напряжение указывается с обозначением обеих величин — 380/220 В. Это означает, что в такую сеть подключаются как приборы с 380 вольт, так и однофазные — на 220 вольт.

Наибольшее распространение получила трехфазная система 380/220 вольт с заземленным нулевым проводом. Однофазные электроприборы на 220 вольт подключаются к линейному напряжению между любой парой фазных проводов. Трехфазные электроприборы подключаются к трем различным проводам фаз. В последнем случае не требуется использование нулевого провода, при этом повышает риск поражения током, когда нарушена изоляция.

Отличие линейного напряжения от фазного

Прежде чем рассматривать практическое значение этих параметров, необходимо точно знать, чем различаются между собой линейное и фазное напряжения. Определенное межфазное напряжение в трехфазной цепи может возникнуть либо между двумя фазами, либо между одной из фаз и нулевым проводом. Подобное взаимодействие становится возможным из-за использования в схеме четырехпроводной трехфазной цепи. Ее основными характеристиками являются напряжение и частота.


Напряжение, возникающее между двумя фазными проводниками, считается линейным, а между фазным и нулевым возникает фазное. Линейное напряжение используется для расчета токов и других параметров трехфазной цепи. К таким схемам возможно подключение не только трехфазных контактов, но и однофазных, например, различных бытовых приборов. Номинальное значение линейного напряжения составляет 380 В. Иногда оно изменяется под действием различных факторов, появляющихся в локальной сети. Таким образом, все основные различия между обоими видами напряжений заключаются в способах соединения обмоток.

Наибольшее распространение получило линейное напряжение, из-за безопасного использования и удобного распределения сетей. Для его замеров достаточно мультиметра, тогда как определение характеристик фазного напряжения требует использования вольтметров, датчиков тока и других специальных приборов.

Контроль и выравнивание данного параметра осуществляется с помощью . Этот прибор обеспечивает поддержание этого показателя на нормативном уровне, в том числе он нормализует и повышенное напряжение.

Использование линейного и фазного напряжения

Классическим примером использования линейного и фазного напряжения считаются соединения, используемые при запуске трехфазного генератора. В его конструкцию входят первичные и вторичные обмотки, которые могут соединяться звездой или треугольником.


Схема «треугольник» предполагает соединение конца первой фазы с началом второй. Кроме того, каждый фазный проводник соединяется с линейными проводами источника тока. В результате, происходит выравнивание токов, а фазное напряжение становится равным линейному. По такой же схеме подключаются электродвигатели и трансформаторы.

Другим вариантом является схема «звезда». В этом случае начала всех обмоток подключаются к одной сети при помощи перемычек. Таким образом, в обмотки будет поступать ток с характеристиками этой сети, а межфазное напряжение вступит во взаимодействие со всеми активными контактами.

В этой краткой статье, не вдаваясь в историю сетей переменного тока, разберемся в соотношениях между фазными и линейными напряжениями. Ответим на вопросы о том, что такое фазное напряжение и что такое линейное напряжение, как они соотносятся между собой и почему эти соотношения именно таковы.

Ни для кого не секрет, что сегодня электроэнергия от генерирующих электростанций подается к потребителям по высоковольтным линиям электропередач с частотой 50 Гц. На трансформаторных подстанциях высокое синусоидальное напряжение понижается, и распределяется по потребителям на уровне 220 или 380 вольт. Где-то сеть однофазная, где-то трехфазная, однако давайте разбираться.

Действующее значение и амплитудное значение напряжения

Прежде всего отметим, что когда говорят 220 или 380 вольт, то имеют ввиду действующие значения напряжений, выражаясь математическим языком — среднеквадратичные значения напряжений . Что это значит?

Это значит, что на сомом деле амплитуда Um (максимум) синусоидального напряжения, фазного Umф или линейного Umл, всегда больше этого действующего значения. Для синусоидального напряжения его амплитуда больше действующего значения в корень из 2 раз, то есть в 1,414 раза.

Так что для фазного напряжения в 220 вольт амплитуда равна 310 вольт, а для линейного напряжения в 380 вольт амплитуда окажется равной 537 вольт. А если учесть, что напряжение в сети никогда не бывает стабильным, то эти значения могут быть как ниже, так и выше. Данное обстоятельство всегда следует учитывать, например выбирая конденсаторы для трехфазного асинхронного электродвигателя.

Фазное сетевой напряжение

Обмотки генератора соединены по схеме «звезда», и объединены концами X, Y и Z в одной точке (в центре звезды), которая называется нейтралью или нулевой точкой генератора. Это четырехпроводная трехфазная схема. К выводам обмоток A, B и C присоединяются линейные провода L1, L2 и L3, а к нулевой точке — нейтральный провод N.

Напряжения между выводом A и нулевой точкой, B и нулевой точкой, С и нулевой точкой, — называются фазными напряжениями, их обозначают Ua, Ub и Uc, ну а поскольку сеть симметрична, то можно просто написать Uф — фазное напряжение.

В трехфазных сетях переменного тока большинства стран стандартное фазное напряжение равно приблизительно 220 вольт — напряжение между фазным проводом и нейтральной точкой, которая обычно заземляется, и ее потенциал принимается равным нулю, потому она и называется еще нулевой точкой .

Линейное напряжение трехфазной сети

Напряжения между выводом A и выводом B, между выводом B и выводом C, между выводом C и выводом A, — называются линейными напряжениями, то есть это напряжения между линейными проводниками трехфазной сети. Их обозначают Uab, Ubc, Uca, или можно просто написать Uл.

Стандартное линейное напряжение в большинстве стран равно приблизительно 380 вольт. Легко заметить в данном случае, что 380 больше 220 в 1,727 раза, и, пренебрегая потерями, ясно, что это квадратный корень из 3, то есть 1,732. Безусловно, напряжение в сети все время в ту или другую сторону колеблется в зависимости от текущей загруженности сети, но соотношение между линейными и фазными напряжениями именно таково.

В электротехнике часто применяют векторный метод изображения . Метод основан на положении, что при вращении некоторого вектора U вокруг начала координат с постоянной угловой скоростью ω, его проекция на ось Y пропорциональна синусу ωt, то есть синусу угла ω между вектором U и осью Х, который в каждый момент времени определен.

График зависимости величины проекции от времени есть синусоида. И если амплитуда напряжения — это длина вектора U, то проекция, которая меняется со временем — это текущее значение напряжения, а синусоида U(ωt) отражает динамику напряжения.

Так вот, если теперь изобразить векторную диаграмму трехфазных напряжений, то получится, что между векторами трех фаз одинаковые углы по 120°, и тогда если длины векторов — это действующие значения фазных напряжений Uф, то чтобы найти линейные напряжения Uл, необходимо вычислить РАЗНОСТЬ любой пары векторов двух фазных напряжений. Например Ua – Ub.

Выполнив построение методом параллелограмма, увидим, что вектор Uл = Uа + (-Ub), и в результате Uл = 1,732Uф. Отсюда и получается, что если стандартные фазные напряжения равны 220 вольт, то соответствующие линейные будут равны 380 вольт.

В настоящее время во всём мире получила широчайшее распространение так называемая трехфазная система переменного тока, изобретённая и разработанная в 1888 г. русским электротехником Доливо-Добровольским. Он первым сконструировал и построил трехфазный генератор, трехфазный асинхронный электродвигатель и трехфазную линию электропередачи. Эта система обеспечивает наиболее выгодные условия передачи электрической энергии по проводам и позволяет построить простые по устройству и удобные в работе электродвигатели.

Трехфазной системой электрических цепей называют систему, состоящую из трёх цепей, в которых действуют переменные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1/3 периода (j=120°). Каждую цепь такой системы называют фазой, а систему трех сдвинутых по фазе переменных токов в таких цепях называют трёхфазным током.

Поддержание постоянного сдвига по фазе между колебаниями напряжений на выходе трёх независимых генераторов является довольно сложной технической задачей. На практике для получения трёх токов, сдвинутых по фазе, используются трехфазные генераторы. Индуктором в генераторе служит электромагнит, обмотка которого питается постоянным током. Индуктор является ротором, а якорь генератора-статором. Каждая обмотка генератора является самостоятельным генератором тока. Присоединив провода к концам каждой из них, как это показано на рисунке, мы получили бы три независимые цепи, каждая из которых могла бы питать энергией те или иные приемники, например электрические лампы. В этом случае для передачи всей энергии, которую поглощают приемники, требовалось бы шесть проводов. Можно, однако, так соединить между собой обмотки генератора трехфазного тока, чтобы обойтись четырьмя и даже тремя проводами, то есть значительно сэкономить проводку. Первый из этих способов называется соединением звездой. При нём все концы фазных обмоток X, Y, Z соединяются в общий узел О (его называют нейтральной или нулевой точкой генератора), а начала служат зажимами для подключения нагрузки. Напряжение между нулевой точкой и началом каждой фазы называют фазным напряжением ( U ф ) , а напряжение между началами обмоток, то есть точками А и В, В и С, С и А, называют линейным напряжением ( U л ). При этом действующее значение линейного напряжения превышает действующее значение фазного напряжения в

В случае равномерной нагрузки всех трёх фаз ток в нулевом проводе равен нулю и его можно не использовать. При несимметричной нагрузке ток в нулевом проводе не равен нулю, но значительно слабее, чем ток в линейных проводах. Поэтому нулевой провод может быть тоньше, чем фазовые.

Обмотки трёхфазного генератора можно соединять треугольником. При этом конец каждой обмотки соединен с началом следующей, так что они образуют замкнутый треугольник, а линейные провода присоединены к вершинам

Получение трехфазного тока.

Многофазной системой называют систему переменного тока, состоящую из нескольких цепей, в которых э.д.с. источников энергии имеют одинаковую частоту, но сдвинуты между собой по фазе. Однофазную цепь в такой системе называют фазой. Каждая э.д.с. может действовать в своей самостоятельной цепи и не быть связана с другими э.д.с. В этом случае электрическую систему называют несвязанной. Широкое применение на практике получили связанные многофазные системы, у которых отдельные фазы электрически соединены между собой.

По сравнению с однофазным многофазный ток имеет ряд преимуществ. Для передачи одной и той же мощности требуется меньшее сечение проводов. В работе двигателей и приборов переменного тока используется вращающееся магнитное поле, создаваемое неподвижными катушками или обмотками.

Рис. 1

Из всех систем многофазного тока широкое распространение на практике получил трехфазный ток. Цолучание трехфазного тока можно пояснить следующим образом. Если в однородном магнитном поле (рис. 1) поместить три витка, расположенных под углом 120° один к другому, и вращать их с постоянной угловой скоростью, в витках будут индуктироваться э.д.с., которые также будут сдвинуты по фазе на 120° . В промышленности для получения трехфазного тока на статоре генератора переменного тока делают три обмотки, сдвинутые одна относительно другой на 120° . Такие обмотки называют фазами генератора.

Рис. 2

Соединения звездой. Соединив фазные обмотки генератора или потребителя таким образом, чтобы концы обмоток были замкнуты в одну общую точку, а начала обмоток подключив к линейным проводам, получим соединение, называемое звездой (рис. 2). Таким образом, мы видим, что при образовании из трех однофазных систем переменного тока трехфазной системы, соединенной в звезду, вместо шести проводов требуются только четыре. Условно соединение звездой обозначается знаком Y . Точки, в которых соединены концы фазных обмоток, называют нулевыми, а провод, соединяющий их, — нулевым или нейтральным. Три провода, соединяющих свободные концы фаз генератора с концами фаз потребителя, называют линейными.

При равномерно нагруженной трехфазной симметричной системе нулевой провод не нужен; вся мощность может передаваться по трем проводам. Однако при включении в электрическую цепь однофазных потребителей нельзя достигнуть равномерной загрузки фаз. Поэтому в таких случаях нулевой провод необходим, хотя сечение его равняется половине сечения линейного провода.

Рис. 3

При таком соединении конец первой фазы соединяется с началом второй, конец второй — с началом третьей, а конец третьей — с началом первой фазы, а к точкам соединения фаз подключаются линейные провода (рис. 3). Соединение треугольником условно обозначают знаком Δ .

При соединении треугольником фазы генератора образуют замкнутый контур с небольшим сопротивлением. При неправильном соединении обмоток э.д.с. может увеличиться вдвое. При малом сопротивлении контура может установиться режим, близкий к короткому замыканию.

При соединении треугольником каждая фазная обмотка создает линейное напряжение. Фазное напряжение в данном случае равно линейному. Соединение треугольником применяют для осветительной и силовой нагрузок.

В двигателях трехфазного тока обычно выводят все шесть концов трех обмоток, которые по желанию можно соединить звездой или треугольником.

Фазное напряжение

— обзор

4.5.1 Анализ выпрямителя при чистом выходном токе Постоянный ток со значением I¯o

Входные фазные напряжения и линейное напряжение выпрямителя вычисляются соответственно по формуле:

van = 2V˜isin (ωt), vbn = 2V˜isin (ωt − 2π3), vcn = 2V˜isin (ωt − 4π3), vab = van − vbn = 6V˜isin (ωt + π6)

Формы сигналов, которые будут Для анализа этого раздела используются те же элементы, что и на рис. 4.10 (d) — (h). Как видно из рисунка 4.10 (d), среднее выходное напряжение выпрямителя определяется площадью A под одним импульсом выходного напряжения, деленной на длительность импульса, и определяется как:

Рисунок 4.11. Частотный спектр выходного напряжения трехфазного мостового диодного выпрямителя.

(4.94) V¯o = AreaADurationofonepulse = ∫ − π6π66V˜icos (ωt) d (ωt) π / 3 = 36V˜iπsinωt | −π6π6 = 36V˜iπ = 2.34V˜i

где V˜i = среднеквадратичное значение фазы входного напряжения .

Кроме того, как видно из рис. 4.10 (d), один импульс выходного напряжения является периодическим, демонстрирует четную симметрию и период, равный одной шестой периода входного напряжения, и, следовательно, его гармонические составляющие имеют порядок 6n. Амплитуды этих гармонических составляющих, а также ряд Фурье согласно формуле.(4.86) (с учетом того, что в полномостовой конфигурации входное линейное напряжение прикладывается к выходу) задаются следующими уравнениями:

(4.95) Vˆo, n = −2 · 66V˜iπ (n2−1) cosnπ6sinπ6 = −66V˜iπ (n2−1) cosnπ6

n = гармонический порядок = 6,12,18,…

(4.96) vo = 36V˜iπ + 66V˜iπ (135cos6ωt − 1143cos12ωt + ⋯)

Рис. 4.11 представлен частотный спектр выходного напряжения выпрямителя.

Как видно из рис. 4.10 (h), форма волны входного тока i a , которая представляет собой квазипрямоугольный импульс шириной δ = 120 °, является нечетной функцией, обладающей четвертьволновой симметрией.Следовательно, согласно таблице 4.1 входной ток может быть представлен следующим рядом Фурье:

(4.97) ia = ∑n = 1,3,5∞bnsin (nωt)

, где

(4.98) bn = 8T∫ 0T / 4iasin (nωt) dt = 82π∫0π / 2iasin (nωt) d (ωt) = 4π∫π / 6π / 2I¯osin (nωt) d (ωt) = 4I¯onπ [−cos (nωt)] | π6π2 = 4I¯onπcos (nπ6)

Используя уравнения. (4.97) и (4.98) получается следующее уравнение:

(4.99) ia = ∑n = 1,5,7∞4I¯onπcos (nπ6) sin (nωt) = 23I¯oπ (sinωt − 15sin5ωt17sin7ωt + 111sin11ωt + 113sin13ωt − 117sin17ωt− ⋯)

где I¯o = значение чистого постоянного выходного тока; n = порядок гармоник = 1, 5, 7, 11, 13; ω = частота входного напряжения = 2πf.

На рис. 4.12 представлен частотный спектр входного тока выпрямителя, когда выходной ток является чистым постоянным током величины I¯o.

Рисунок 4.12. Входной ток i a частотный спектр трехфазного мостового диодного выпрямителя для чистого постоянного выходного тока со значением I¯o.

Из уравнения. (4.99), это приводит к тому, что действующее значение основной составляющей входного тока составляет:

(4.100) I˜a, 1 = 23I¯oπ2 = 6πI¯o

Кроме того, согласно рис. 4.10 (h), Входной ток среднеквадратичного значения:

(4.101) I˜a = [12π (∫30 ° 150 ° I¯o2d (ωt) + ∫210 ° 330 ° (−I¯o) 2d (ωt))] 1/2 = [12π (2I¯o22π3)] 1/2 = 23I¯o

Значения входной активной и реактивной мощности:

(4,102) Pi = 3Pphase = 3V˜iI˜a, 1cosφ1

(4,103) Qi = 3Qphase = 3V˜iI˜a, 1sinφ1

, где φ 1 = разность фаз между входным фазным напряжением и основными составляющими входного тока; V˜i = действующее значение входного фазного напряжения.

Как видно из рис. 4.10 (а) и (з), угол сдвига фаз φ 1 = 0 ° и, следовательно, уравнения.(4.102) и (4.103) можно переписать как:

(4.104) Pi = 3V˜iI˜a, 1cos0 ° = 3 (V¯oπ36) (6πI¯o) = V¯oI¯o = P¯o

(4.105) Qi = 3V˜iI˜a, 1sin0 ° = 0

Входная кажущаяся мощность и мощность искажения соответственно определяются по формуле:

(4.106) Si = 3V˜iI˜i = 3V˜i (23I¯o) = 6V˜iI¯o = 6 (V¯oπ36) I¯o = π3V¯oI¯o = 1.047P¯o

(4.107) Di = Si2 − Pi2 = (1.047V¯oI¯o) 2− (V ¯oI¯o) 2 = 0,310V¯oI¯o = 0,310P¯o

Коэффициент мощности и коэффициент THD соответственно определяются как:

(4,108) λ = PiSi = V¯oI¯o1.047V¯oI ¯o = 0.955

(4,109) THDia% = I˜a2-I˜a, 12I˜a, 1 × 100 = (23I¯o) 2- (6πI¯o) 26πI¯o × 100 = 31,1%

Должно быть отметил, что коэффициент мощности достаточно высок из-за того, что коэффициент смещения равен единице (т. е. cosφ 1 = 1).

Кроме того, из форм сигналов на рис. 4.10 (d), (f) и (g) можно показать, что угол проводимости каждого диода составляет 120 ° и, следовательно, каждый диод обеспечивает 1/3 выходной ток. Следовательно, средний и действующий ток диода определяются следующими уравнениями:

(4.110) I¯D = I¯o3A

(4.111) I˜D = [12π∫30 ° 150 ° I¯o2d (ωt)] 1/2 = I¯o3A

где I¯o = значение чистой выходной ток постоянного тока.

Что такое линейное и фазное напряжение трансформатора? | by Grace jia

Трансформатор, такой как масляный трансформатор, представляет собой своего рода напряжение, которое может стабилизировать напряжение в цепи и обеспечить стабильность напряжения и тока в цепи. Для трансформатора это своего рода электрооборудование, которое играет огромную роль в различных схемах и различных схемах.Множество преимуществ. Трансформаторы имеют собственное напряжение и ток. Существует два типа трансформаторов напряжения: линейное и фазное. Это два разных напряжения в трансформаторе. Они связаны и разные. Так какие отношения между ними?

Линейное напряжение — это фазное напряжение, умноженное на 3 корня, которое представляет собой напряжение между горячими линиями.

Фазное напряжение — это напряжение между каждой фазой и нейтралью.Это напряжение между каждой линией под напряжением и нейтралью.

Под линейным напряжением понимается напряжение от выводной линии трехфазного трансформатора. Фазный ток относится к току, протекающему через фазную катушку трехфазного оборудования, а фазное напряжение — это напряжение, приложенное к отдельному набору катушек. Фазное напряжение — это напряжение между фазной линией и нейтралью. Для соединения треугольником линейное напряжение равно фазному напряжению, а линейный ток равен 3-кратному корню из фазного тока; для соединения звездой линейный ток равен фазному току, а линейное напряжение равно 3-кратному корню из фазного напряжения.Для практического трехфазного оборудования, такого как трансформаторы, двигатели и т. Д., Измерить линейный ток и линейное напряжение проще, чем измерить фазный ток, фазовое напряжение, поэтому на паспортной табличке указаны линейный ток и линейное напряжение.

Ток нагрузки вторичной стороны трансформатора: линейный ток = фазный ток, линейное напряжение между тремя фазами, фаза и напряжение любой фазы из трех фаз.

В симметричной трехфазной цепи для расчета можно использовать фазное или линейное напряжение, но формула отличается.

Используйте формулу расчета сетевого напряжения:

P = 1,732 × U × I

Используйте формулу расчета фазного напряжения:

P = 3 × U × I

Введение двух напряжений трансформатора и связанных Здесь будут представлены методы расчета. Для двух напряжений трансформатора функции и различные преимущества должны проявляться в большей степени для обеспечения стабильности напряжения трансформатора и обеспечения безопасности трансформатора. И стабильная работа!

Компания в основном производит: масляные силовые трансформаторы , сухие трансформаторы, коробчатые подстанции, распределительные устройства высокого и низкого напряжения и различные специальные трансформаторы.Подъемное, инструментальное и испытательное оборудование укомплектовано. Наша компания прошла сертификацию системы менеджмента качества международного стандарта ISO9001–2015. Все показатели производительности продукции соответствуют национальным и международным стандартам.

Если вы хотите узнать больше о продукте, пожалуйста, нажмите здесь .

Больше продуктов, пожалуйста, просмотрите Hifactory .

Простое объяснение питания и фаз

Есть два разных способа посмотреть на фазы.Во-первых, это когда напряжения не совпадают по фазе друг с другом, например, при трехфазном питании, а во-вторых, когда напряжение не в фазе относительно тока.

Если у вас есть два разных электрических генератора, даже если они работают на одной частоте, например 60 Гц, если вы соедините их вместе, вам нужно убедиться, что они совпадают по фазе. Проще говоря, это просто означает, что напряжения должны вместе расти и вместе падать. Если они не синхронизированы, они будут сражаться друг с другом.

Иногда, если вы все делаете правильно, вы хотите, чтобы ваши напряжения не синхронизировались. В промышленных условиях, особенно с двигателями, вы можете получить так называемое «трехфазное» питание. Здесь у вас есть три провода, разнесенные друг от друга на 120 градусов. Пик второй синусоидальной волны наступает на 120 градусов позже первой, а вершина третьей синусоидальной волны наступает еще на 120 градусов после этого. Четвертый провод обычно служит ссылкой на землю, что делает его более эффективным, чем типичный однофазный или «однофазный» источник питания, где у вас есть только один провод с переменным напряжением и заземляющий провод.

Помимо эффективности, трехфазное питание лучше, чем однофазное, поскольку имеется постоянная выходная мощность. Имея только одну фазу, у вас может быть хорошая средняя мощность, но она постоянно меняется, и у вас бывают моменты, много раз в секунду, когда выходная мощность равна нулю. Если у вас есть трехфазное питание двигателей, они могут быть меньше и эффективнее, и их крутящий момент не будет пульсировать из-за постоянной потребляемой мощности. Эти три фазы также позволяют двигателям не требовать отдельных цепей стартера и дают им больший крутящий момент при запуске.Наконец, получить однофазное питание от трехфазного питания чрезвычайно просто — вы просто не подключаете два других входа.

Другой тип фазы, о котором вам нужно подумать, — это если напряжение и ток совпадают по фазе. При чисто резистивной нагрузке с увеличением напряжения одновременно увеличивается и ток. Но по причинам, которые мы объясним в следующем видео, индуктивная или емкостная нагрузка может привести к тому, что ваш ток будет * опережать * или * отставать * от напряжения. Таким образом, если у вас есть индуктивная нагрузка, такая как двигатель в вашем блендере или пылесосе, или даже емкостная нагрузка, которая менее распространена в жилых помещениях, ток и напряжение не будут синхронизированы.

Если вы помните, мощность равна напряжению, умноженному на ток, поэтому каждый раз, когда напряжение или ток равны 0, выходная мощность отсутствует. Вы можете визуально увидеть, что чем дальше от синхронизации напряжение и ток, тем меньше мощности вы фактически получаете. По иронии судьбы или досадно, но для выработки этой силы требуется столько же работы, даже если вы не можете использовать ее полностью. Когда он в таком смещении по фазе, это называется реактивной мощностью, и она измеряется в реактивных вольт-амперах или ВАХ. Инженеры любят использовать воображаемые числа и фазовые углы для описания этого, и, хотя это может показаться пугающим, это всего лишь математические способы описания этой разницы в фазе.На самом деле это не так уж и плохо, если вы понимаете принцип происходящего.

Линейное напряжение и фазное напряжение в трехфазном электричестве

Линейное напряжение и фазное напряжение в трехфазном электричестве

Эта страница дает определение фазного и линейного напряжения в трех фазах. электроэнергии, и дает соотношение между среднеквадратичными значениями фазное напряжение и линейное напряжение.

В трехфазном электричестве есть три отдельных напряжения колеблется с той же частотой, но каждый из них колеблется шага с двумя другими.{2 \ pi} {1 \ over2} (1+ \ cos2 \ theta) d \ theta} \\ & = {V_0 \ over \ sqrt2} \ end {align} $$

Интеграл — это просто $ {\ pi} $, потому что член $ \ cos2 \ theta $ оценивается как ноль в этом диапазоне.

Если фазное напряжение линии A равно $ V_0 \ cos \ theta $, а фазное напряжение линии B равно $ V_0 \ cos (\ theta + 2 \ pi / 3) $, тогда напряжение между линиями A и B находится

$$ V _ {\ rm AB} = V_0 \ cos \ theta — V_0 \ cos (\ theta + 2 \ pi / 3) $$

и среднеквадратичное значение $ V _ {\ rm AB} $ равно

$$ \ begin {align} V _ {\ rm AB \ rms} знак равно \ sqrt {{1 \ over2 \ pi} \ int_ {0} ^ {2 \ pi} V _ {\ rm AB} ^ 2 d \ theta}, \\ знак равно V_0 \ sqrt {{1 \ over2 \ pi} \ int_0 ^ {2 \ pi} \ left (\ cos \ theta- \ cos (\ theta + 2 \ pi / 3) \ right) ^ 2d \ theta}.{2 \ pi} {3 \ over2} d \ theta \ end {align} $$

поскольку тригонометрические члены в $ \ cos2 \ theta $ и $ \ sin2 \ theta $ исчезают по всему диапазону, давая

$$ V _ {\ rm AB \ rms} = V_0 \ sqrt {3 \ over2} $$

Таким образом, действующее значение линейного напряжения в $ \ sqrt3 $ умножается на действующее значение фазного напряжения.

Интернет-ссылки


Авторские права © Бен Баллок, 2009-2021. Все права защищены. С комментариями, вопросами и исправлениями обращайтесь по электронной почте. Бен Баллок ( [email protected] ) или воспользуйтесь группой обсуждения в группах Google.Новости о сайте. / Конфиденциальность / Отказ от ответственности

Трехфазное напряжение + расчеты

Электричество трехфазное. В этом уроке мы узнаем больше о трехфазном электричестве. Мы расскажем, как генерируются 3 фазы, что означают цикл и герц, изобразим форму волны напряжения по мере ее генерации, вычислим однофазное и трехфазное напряжения.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube по трехфазному напряжению + расчеты

Итак, в нашем последнем трехфазном учебнике мы рассмотрели основы того, что происходит внутри трехфазных систем электроснабжения, и в этом учебном пособии мы сделаем шаг вперед и немного глубже рассмотрим, как эти системы работают, и основные математика позади них.

Мы используем вилки в наших домах для питания наших электрических устройств. Напряжение от этих вилок варьируется в зависимости от того, где мы находимся. Например: в Северной Америке используется ~ 120 В, в Европе ~ 230 В, в Австралии и Индии ~ 230 В, а в Великобритании ~ 230 В.
Это стандартные напряжения, установленные правительственными постановлениями каждой страны. Вы можете найти их в Интернете, или мы можем просто измерить их дома, если у вас есть подходящие инструменты.

Находясь в Великобритании, я сделал несколько измерений напряжения в стандартной домашней розетке.Вы можете видеть, что я получаю около 235 В на этой вилке, используя простой счетчик энергии. В качестве альтернативы я могу использовать мультиметр, чтобы прочитать это. Значение немного меняется в течение дня, иногда выше, а иногда ниже, но остается в определенных пределах.

Если у вас нет счетчика энергии или мультиметра, они очень дешевые и очень полезные, поэтому я рекомендую вам их приобрести.

Теперь эти напряжения в розетках в наших домах однофазные от соединения звездой. Они возникают в результате соединения одной фазы с нейтралью или, другими словами, только одной катушкой от генератора.
Но мы также можем подключиться к двум или трем фазам одновременно, то есть к двум или трем катушкам генератора, и если мы это сделаем, мы получим более высокое напряжение.

В США мы получаем 120 В от одной фазы или 208 В от двух или трех фаз.
Европа мы получаем однофазный 230 В или 400 В
Австралия и Индия получаем однофазный 230 В или 400 В

Если я подключаю осциоскоп к однофазной сети, я получаю синусоидальную волну. Когда я подключаюсь ко всем трем фазам, я получаю три синусоиды подряд.

Итак, что здесь происходит, почему у нас разные напряжения? и почему мы получаем эти синусоидальные волны?

Итак, резюмируем.Получаем полезную электроэнергию, когда много электроны движутся по кабелю в том же направлении. Мы используем медные провода, потому что каждый из миллиардов атомов внутри медного материала имеет слабосвязанные электрон в самой внешней оболочке. Этот слабо связанный электрон может свободно перемещаться. между другими атомами меди, и они действительно движутся все время, но случайным образом направления, которые нам не нужны.

Чтобы заставить их двигаться в одном направлении, мы перемещаем магнит вдоль медной проволоки. Магнитное поле заставляет свободные электроны двигаться в одном направлении.Если мы намотаем медную проволоку в катушку, мы сможем поместить больше атомов меди в магнитное поле и сможем переместить больше электронов. Если магнит движется вперед только в одном направлении, тогда электроны текут только в одном направлении, и мы получаем постоянный или постоянный ток, это очень похоже на воду, текущую в реке прямо из одного конца в другой. Если мы перемещаем магнит вперед, а затем назад, мы получаем переменный или переменный ток, при котором электроны движутся вперед, а затем назад. Это очень похоже на морской прилив, вода постоянно течет назад и вперед снова и снова.

Вместо того, чтобы целый день двигать магнитом вперед и назад, инженеры вместо этого просто вращают его, а затем помещают катушку медной проволоки вокруг улица. Мы разделяем катушку на две, но держим их соединенными, а затем размещаем один сверху и один снизу, чтобы закрыть магнитное поле.

Когда генератор запускается, северный и южный полюсы магнита находятся непосредственно между катушками, поэтому катушка не испытывает никакого эффекта и электроны не движутся. Когда мы вращаем магнит, северная сторона проходит через верхнюю катушку, и это толкает электроны вперед.По мере того, как магнитное поле достигает своего максимума, все больше и больше электронов начинают течь, но затем оно проходит максимум и снова направляется к нулю. Затем южный магнитный полюс встречает и тянет электроны назад, и снова количество движущихся электронов меняется, так как сила магнитного поля изменяется во время вращения.

Если мы построим график изменения напряжения во время вращения, то мы получим синусоидальную волну, в которой напряжение начинается с нуля, увеличивается до максимума, а затем уменьшается до нуля.Затем входит южный полюс и тянет электроны назад, поэтому мы получаем отрицательные значения, снова увеличиваясь до максимального значения, а затем снова опускаясь до нуля.

Эта схема дает нам однофазное питание. Если мы добавим вторая катушка вращается на 120 градусов относительно первой, тогда мы получаем вторую фазу. Эта катушка испытывает изменение магнитного поля в разное время по сравнению с к первой фазе, поэтому форма волны будет такой же, но с задержкой. Форма волны фазы 2 и не начинается, пока магнит не вращается в Вращение на 120 градусов.Если мы затем добавим третью катушку, вращающуюся на 240 градусов от сначала мы получаем третью фазу. Снова эта катушка испытает изменение магнитное поле в другое время по сравнению с двумя другими, поэтому его волна будет равна остальным, за исключением того, что он будет отложен и начнется при 240 градусах вращение. Когда магнит вращается несколько раз, он в конечном итоге просто образует непрерывное трехфазное питание с этими тремя формами волны.

Когда магнит совершает 1 полный оборот, мы называем это циклом. Мы измеряем циклы в герцах или Гц.Если вы посмотрите на свои электрические устройства, вы увидите 50 Гц или 60 Гц — это производитель, который сообщает вам, к какому типу источника питания необходимо подключить оборудование. Некоторые устройства могут быть подключены к любому из них.

Каждая страна использует 50 Гц или 60 Гц. Северная Америка, некоторые из Южная Америка и несколько других стран используют 60 Гц в остальном мире использует 50 Гц. 50 Гц означает, что магнит совершает 50 оборотов в секунду, 60 Гц означает магнит совершает 60 оборотов в секунду.

Если магнит совершает полный оборот 50 раз в секунду, что составляет 50 Гц, то катушка в генераторе испытывает изменение полярности магнитного поля 100 раз в секунду (север, затем юг или положительный, затем отрицательный), поэтому напряжение изменяется между положительное значение и отрицательное значение 100 раз в секунду.Если это 60 Гц, то напряжение будет изменяться 120 раз в секунду. Поскольку напряжение подталкивает электроны к созданию электрического тока, электроны меняют направление 100 или 120 раз в секунду.

Мы можем рассчитать, сколько времени требуется для завершения одного поворота, используя формулу Time T = 1 / f.
f = частота. Таким образом, источник питания с частотой 50 Гц занимает 0,02 секунды или 20 миллисекунд, а источник питания 60 Гц — 0,0167 секунды или 16,7 миллисекунды.

Раньше мы видели, что напряжение в розетках разные во всем мире.

Эти напряжения известны как среднеквадратичное значение или среднеквадратичное значение. Мы рассчитаем это немного позже в видео. Напряжение, выходящее из розеток, не всегда составляет 120, 220, 230 или 240 В. Мы видели по синусоиде, что она постоянно меняется между положительными и отрицательными пиками.

Например, пики на самом деле намного выше.
В США напряжение в розетке достигает 170 В
Европа достигает 325 В
Индия и Австралия достигает 325 В

Мы можем рассчитать это пиковое или максимальное напряжение по формуле:

Поскольку три фазы испытывают магнитное поле в разное время, если мы сложим их мгновенные напряжения вместе, мы просто получим ноль, потому что они компенсируют друг друга, мы рассмотрим это позже.

К счастью, одному умному человеку пришла в голову идея использовать среднеквадратичное значение напряжения, которое равно средней мощности, рассеиваемой чисто резистивной нагрузкой, которая питается током постоянного тока.

Другими словами, они рассчитали напряжение, необходимое для питания ограничительной нагрузки, такой как нагреватель, питаемый от источника постоянного тока. Затем они выяснили, каким должно быть переменное напряжение, чтобы выделять такое же количество тепла.

Давайте очень медленно повернем магнит в генераторе, а затем вычислим напряжения для каждого сегмента и посмотрим, как это формирует синусоидальную волну для каждой фазы.

ЭКОНОМИЯ ВРЕМЕНИ: Загрузите нашу трехфазную таблицу Excel здесь
USA 👉 http://engmind.info/3-Phase-Excel-Sheet
EU 👉 http://engmind.info/3-Phase-Excel-EU
ИНДИЯ 👉 http://engmind.info/3-Phase-Excel-IN
UK 👉 http://engmind.info/3-Phase-Excel-UK
АВСТРАЛИЯ 👉 http://engmind.info/3-Phase- Excel-AU

Если разделить окружность генератора на сегментов, разнесенных на 30 градусов, что дает нам 12 сегментов, мы можем видеть, как каждая волна сделал. Я также нарисую график с каждым из сегментов, чтобы мы могли вычислить напряжение и построить это.Кстати, вы можете разделить это на столько сегментов, сколько хотите, чем меньше отрезок, тем точнее расчет.

Сначала нам нужно преобразовать каждый сегмент из градусов в радианы. Мы делаем это по формуле:

Для первой фазы мы вычисляем мгновенное напряжение в каждом сегменте по формуле.
(мгновенное напряжение просто означает напряжение в данный момент времени)

Так, например, при повороте на 30 градусов или 0,524 радиана мы должны получить значение
84.85 для источника питания 120 В
155,56 для источника питания 220 В
162,63 для источника питания 230 В
169,71 для источника питания 240 В

Просто выполните этот расчет для каждого сегмента, пока таблица не будет заполнена для 1 полного цикла.

Синусоидальные напряжения фазы 1 на 30-градусных сегментах

Теперь, если мы построим график, то мы получим синусоидальную волну, показывающую напряжение в каждой точке во время вращения. Вы видите, что значения увеличиваются по мере того, как магнитное поле становится сильнее и заставляет течь больше электронов, затем оно уменьшается, пока не достигнет нуля, где магнитное поле находится точно между север и юг через катушку, поэтому это не имеет никакого эффекта.Затем наступает южный полюс и начинает тянуть электроны назад, поэтому мы получаем отрицательное значение, и оно увеличивается с изменением напряженности магнитного поля южных полюсов.

Для фазы 2 нам нужно использовать формулу

«(120 * pi / 180))» эта конечная часть просто учитывает задержку, потому что катушка находится на 120 градусов от первой.

Пример при 30 градусах для фазы 2 мы должны получить значение
-169,71 для источника питания 120 В
-311,13 для источника питания 220 В
-325.27 для питания 230 В
339,41 для питания 240 В

Так что просто завершите этот расчет для каждого сегмента, пока таблица не будет заполнена для 1 полного цикла.

Для фазы 3 нам нужно использовать формулу

Пример: при 30 градусах для фазы 3 мы должны получить значение
84,85 для источника питания 120 В
155,56 для источника питания 220 В
162,63 для источника питания 230 В
169,71 для источника питания 240 В

Так что просто завершите этот расчет для каждого сегмента, пока таблица не будет заполнена для 1 полного цикла.

Теперь мы можем построить график, чтобы увидеть форму волны фаз 1.2 и 3 и то, как меняются напряжения. Это наш трехфазный источник питания, показывающий напряжение на каждой фазе при каждом повороте генератора на 30 градусов.

Если мы затем попытаемся суммировать мгновенное напряжение для всех фазы на каждом сегменте, мы видим, что они компенсируют друг друга. Так что вместо мы собираемся использовать эквивалентное среднеквадратичное напряжение постоянного тока.

Чтобы сделать это для фазы 1, мы возводим в квадрат мгновенное значение напряжения для каждого сегмента.Сделайте это для всех сегментов для полного цикла.

Затем сложите все эти значения вместе и затем разделите это число на количество сегментов, которое у нас есть, в данном случае у нас есть 12 сегментов. Затем извлекаем квадратный корень из этого числа. Это дает нам среднеквадратичное значение напряжения 120, 220, 230 В или 240 В в зависимости от того, для какого источника питания вы рассчитываете.

Это фазное напряжение. Это означает, что если мы подключим устройство между любой фазой и нейтралью, тогда мы получаем среднеквадратичное значение 120, 220, 230 или 240 В, как если бы у вас дома была розетка.

Сделаем то же самое для двух других фаз. Возведите в квадрат значение каждого мгновенного напряжения.

Если нам нужно больше мощности, мы подключаем между двумя или тремя фазы. Мы рассчитываем подаваемое напряжение, возводя в квадрат каждый из мгновенных значений. напряжения на фазу, затем сложите все три значения на сегмент и затем возьмите квадратный корень из этого числа.

Вы увидите, что трехфазное напряжение выходит на

.

208 В для источника питания 120 В
380 В для источника питания 220 В
398 В для источника питания 230 В
415 В для источника питания 240 В

Мы можем получить два напряжения от трехфазного источника питания.
Мы называем меньшее напряжение нашим фазным напряжением и получаем его, подключая любую фазу к нейтрали. Вот как мы получаем напряжение от розеток в наших домах, потому что они подключены только к одной фазе и нейтрали.

Мы называем большее напряжение линейным напряжением и получаем его, соединяя любые две фазы. Так мы получаем больше энергии от источника питания.

Например, в США многим устройствам требуется 208 В, потому что 120 В просто недостаточно мощно, поэтому нам приходится подключаться к двум фазам.В Северной Америке мы также можем найти системы на 120/240 В, которые работают по-другому. Мы рассмотрим это в другом уроке.


Разница между однофазным и трехфазным напряжением

Разница между однофазным напряжением и трехфазным напряжением, соответственно, простым напряжением и составным напряжением, в основном заключается в их величине.

Составное напряжение в √3 раза выше, чем простое напряжение, т. Е. В (составное) = В (простое) x √3 (приблизительно 1.732) . Эту разницу можно определить с помощью вольтметра. Для составного напряжения напряжение измеряется между двумя фазами, а для одиночного напряжения напряжение измеряется между фазой и нейтралью.

Генератор, который подает однофазное напряжение, будет иметь обмотки, соединенные так, чтобы одна фаза и нейтраль были доступны для потребителя. В целом для большинства рынков однофазное напряжение составляет 230 В. Однако в Латинской Америке однофазное напряжение обычно находится в диапазоне 115, 127, 220 В и других.Такое оборудование, как освещение, микроволновые печи, автоматические ворота, переносное сварочное оборудование, среди прочего, питается от однофазного напряжения.

Генератор переменного тока, который подает трехфазное напряжение, будет иметь обмотки, соединенные таким образом, чтобы три фазы и нейтраль были доступны для установок заказчика. Для большинства рынков значение трехфазного напряжения составляет 400 В между фазами и 230 В между фазой и нейтралью. Как и в случае с однофазным напряжением, в Латинской Америке обычно встречается трехфазное напряжение в диапазоне от 208 В, 220 В, 380 В и других.На такое оборудование, как электродвигатели, большие насосные системы, лифты, большие компрессоры, подается трехфазное напряжение.

В электроэнергетической системе (сети) от генерации к распределению работа системы осуществляется с трехфазным напряжением, будь то источники воды, ветряные электростанции, солнечные или тепловые электростанции.

Помимо снижения потерь в физической среде при передаче электроэнергии, основным оправданием работы с трехфазным напряжением является выигрыш в электроэнергии.Электрическая мощность в системе, которая работает с трехфазным напряжением, в три раза выше, чем если бы эта же система работала с однофазным напряжением, то есть P (трехфазное напряжение) = 3 x P (однофазное напряжение) .

Как правило, дома питаются от однофазного напряжения, а предприятия — от трехфазного напряжения. Итак, когда мы определяем генератор для клиента, выбор между однофазным и трехфазным определяется нагрузкой, которую этот генератор должен будет питать.Как и ожидалось, для нагрузок, требующих трехфазного напряжения, следует назначать трехфазные генераторы. Однако, поскольку эти генераторы также могут обеспечивать питание однофазных нагрузок, следует принять некоторые меры предосторожности, такие как балансировка нагрузки между фазами.

208 вольт — странное напряжение. Откуда это?

Домой> Архив блога> Категория: Промышленное отопление> 208 вольт — странное напряжение. Откуда это?

Трехфазное питание

Трехфазное питание состоит из нескольких частей, которые можно отнести к разряду «странных».

Трехфазная мощность — это мощность, которая подается по трем отдельным линиям. В каждой строке напряжение соответствует знаковой волновой схеме. Каждая волна похожа, за исключением того, что они не совпадают по фазе. Под этим мы подразумеваем, что вторая волна начинается в точке, где первая волна составляет треть своего цикла. Затем синусоидальная волна для третьей линии начинается в точке, где первая волна проходит две трети, а вторая волна теперь составляет треть своего цикла. Это похоже на пение песни Row, Row, Row your Boat, мягко спускаясь по течению, в три раунда, причем каждая часть начинается в разный момент времени.

Каждая из трех линий электропередачи горячая. Нагрузка может быть размещена между любыми двумя горячими линиями ИЛИ между одной из линий и нейтралью (обратный путь для тока, имеющего «0» вольт). Если вы поместите нагрузку между двумя горячими линиями, можно быть положительным напряжением, а другое — отрицательным. Это означает, что напряжение между ними может быть больше, чем напряжение от одного из них до нейтрали (вольт)

ПЕРВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ЯВЛЯЕТСЯ 3-ФАЗНОЙ 4-ПРОВОДНОЙ ПРОВОДОМ «Y», ВТОРОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ — ТРЕУГОЛЬНИКОМ

Линейное напряжение

Когда мы говорим о напряжении между двумя горячими линиями, мы называем это межфазным напряжением.Когда мы говорим о напряжении между одной из линий и нейтралью, мы называем это линейным напряжением. Линейное напряжение всегда больше. И между ними существует постоянное соотношение. Линейное напряжение всегда в 1,732 раза превышает линейное напряжение. (1,732 — это квадратный корень из 3). Если мы не укажем иное, когда мы говорим о трех фазах, мы говорим о линейном напряжении.

Заключение

Теперь вернемся к нашему вопросу. 208 вольт — это линейное напряжение.Это трехфазное напряжение часто используется на малых предприятиях.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *