Междуфазное напряжение: Межфазное напряжение что и как? — Электропривод — Светодиодные светильники и корпуса для светильников купить оптом в Москве

Междуфазное напряжение: Межфазное напряжение что и как? — Электропривод

Содержание

Номинальные стандартные напряжения в стационарных электроустановках

Подробности: Категория: Справка

Все электротехнические сооружения в России строят с применением стандартных номинальных напряжений, приведенных в табл. 1, 2, 3.

Таблица 1. Номинальные напряжения до 100 В постоянного и переменного тока

Номинальное напряжение, В
постоянного тока	трехфазного тока (междуфазное)	однофазного тока
6 12 24 36 48 60	36	12 24 36

Таблица 2. Номинальные напряжения от 100 до 1000 В постоянного, трехфазного и однофазного тока

Номинальное напряжение сетей и приемников электрической энергии, В*			Номинальное напряжение, В
			генераторов		трансформаторов
постоянного тока	трехфазного тока		постоянного тока	трехфазного тока (междуфазное)	трехфазного тока (между фазное)		однофазного тока
постоянного тока	междуфазное	фазное	постоянного тока	трехфазного тока (междуфазное)	первичные обмотки	вторичные обмотки	первичные обмотки	вторичные обмотки
110	—	—	115	—	—	—	—	—
——	___	—	___	___	—	___	—	—
220	220	220	230	230	220	230	220	230
—	380	380	—	400	380	400	380	—
440	—	—	460	—	—	—	—	—
—	660	—	—	690	660	690	660	—

«Номинальное напряжение сетей и приемников однофазного тока 220, 380 В.

Таблица 3. Номинальные напряжения свыше 1000 В трехфазного тока

Номинальное напряжение сетей и приемников электрической энергии, кВ	Номинальное междуфазное напряжение, кВ			Номинальное напряжение сетей и приемников электрической энергии, кВ	Номинальное междуфазное напряжение, кВ
	генераторов	трансформаторов			генераторов	трансформаторов
	генераторов	первичные обмотки	вторичные обмотки		генераторов	первичные обмотки	вторичные обмотки
3	3,15	3 и 3,15	3,15 и 3,3	150	—	150	165
6	6,3	6 и 6,3	6,3 и 6,6	220	___	220	242
10	10,5	10 и 10,5	10,5 и 11	330	—	330	347
20	21	20 и 21	21 и 22	500	—	500	525
35	—	35	38,5	750	—	750	787
110	—	110	121

Номинальные междуфазные напряжения, кВ

Подробности: Категория: Подстанции

для напряжений свыше 1000 В по ГОСТ 721-77* (с изменениями 1989 г. )

Сети и приемники	Напряжения	Трансформаторы и автотрансформаторы без РПН		Трансформаторы и автотрансформаторы с РПН		Наибольшее рабочее напряжение электрооборудования
Сети и приемники	Напряжения	Первичные обмотки	Вторичные обмотки»*	Первичные обмотки	Вторичные обмотки	Наибольшее рабочее напряжение электрооборудования
(3)*	(ЗД5)*	(3) и (3,15)»	(3) и (3,15)*	—	(3,15)	(3.6)
6	6.3	6 и 6,3 «	6.3 и 6,6	6 и 6,3 «	6,3 и 6,6	7,2
10	10,5	10 и 10,5″	10,5 и 11,0	10 и 10,5″	10,5 и 11,0	12,0
20	21,0	20	22,0	20 и 21,0″	22,0	24,0
35	—	35	38,5	35 и 36,75	38,5	40 5
110	—	—	121	110 и 115	115 и 121	126
(150)»	—	—	(165)	(158)	(158)	(172)
220	—	—	242	220 и 230	230 и 242	252
330	—	330	347	330	330	363
500	—	500	525	500	—	525
750	—	750	787	750	—	787
1150	—	—	—	1150	—	1200

* Номинальные напряжения, указанные в скобках, для вновь проектируемых сетей не рекомендуются.

** Для трансформаторов и АТ, присоединяемых непосредственно к шинам генераторного напряжения электрических станций или к выводам генераторов.
***В нормативно-технической документации на отдельные виды трансформаторов и АТ, утвержденной в установленном порядке.

Parma

Область применения

· измерение параметров электрической энергии в сетях трехфазного или однофазного тока с последующей их передачей на верхний уровень АИИС

· устройство нижнего уровня в АИИС на объектах генерации, преобразования, передачи и распределения электроэнергии

Отличительные особенности

· универсальность — возможность использования в цепях с действующим значением напряжения переменного тока 57,74 и 220 В
· три измерительных канала по току и напряжению
· передача информации на верхний уровень АИИС
· служебный интерфейс USB для конфигурации и диагностики преобразователя с ПК
· возможность монтажа как на DIN-рейку, так и на панель
· малые габариты
· потребляемая мощность — 2 В·А

Измеряемые величины

· фазное и междуфазное напряжение
· фазный ток

· напряжение и ток нулевой последовательности
· частота переменного тока
· сosф по каждой фазе
· активная, реактивная и полная мощности по одной и по трем фазам

Актуальное программное обеспечение на прибор можно скачать в разделе «Программное обеспечение».

Характеристика выходного сигнала	Ед. изм.	Диапазон	Пределы допускаемой основной погрешности D — абсолютной δ- относительной		Дополнительные условия
Действующее значение напряжения переменного тока (фазного), U_ф	В	от 1 до 300	от 1 до 100	D=±(0,0005·Х+0,05) D=±0,1*	U_ном=57,74 В
			от 100 до 300	δ=±0,1 % γ=±0,15 %*	U ном=220 В
Действующее значение междуфазного напряжения, U_мф	В	от 1,7 до 520	от 1,7 до 100	D=±(0,001·Х+0,05) D=±0,15*	U_ном=100 В
			от 100 до 520	δ=±0,1 % γ=±0,15 %*	U_ном=380 В
Действующее значение напряжения нулевой последовательности, U₀	В	от 1 до 300	от 0 до 100	D=±(0,0005·Х+0,05) D=±0,1*	U_ном=57,74 В
			от 100. 01 до 300	δ=±0,1 % γ=±0,15 %*	U_ном=220 В
Частота переменного тока, f	Гц	от 40 до 60		∆=±0,01	f_ном=50 Гц U≥10 B
Действующее значение силы переменного тока (фазного), I_ф	А	от 0,02 до 6	от 0,02 до 3	D=±(0,00125·Х+0,00075) D=±0,005*	I_ном=5 A
			от 3 до 6	D=±(0,00125·Х+0,00075) γ=±0,15 %*
Действующее значение тока нулевой последовательности, I₀	А	от 0,02 до 6	от 0,02 до 3	D=±(0,00125·Х+0,00125) D=±0,005*
			от 3 до 6	D=±(0,00125·Х+0,00125) γ=±0,15 %*
Активная мощность
По одной фазе, Р	Вт	от 0 до 1800		δ=±(0,25+0,0075·(Р_к/Р_и-1), % D=±1,25*	сosφ \| ≥0,2
По трем фазам, Р		от 0 до 5400
Реактивная мощность
По одной фазе, Q	вар	от 0 до 1800		δ=±(0,25+0,0075·Q_к/Q_и-1), % D=±1,25*	sinφ \| ≥0,2
По трем фазам, Q		от 0 до 5400
Полная мощность
По одной фазе, S	В·А	от 0 до 1800		δ=±(0,25+0,0075·(S_к/S_и-1), % D=±1,25*
По трем фазам. S		от 0 до 5400

Примечание:

Х – измеренное значение фазного (междуфазного) напряжения и силы переменного тока;

¹⁾– за нормирующее значение принимается номинальное значение фазного (междуфазного) напряжения переменного тока;

²⁾– за нормирующее значение принимается конечное значение диапазона измерений силы тока;

³⁾ – за нормирующее значение принимается конечное значение диапазона измерения активно, реактивной и полной мощности;

— Рк, Qк и Sк конечное значение диапазона измерения активной, реактивной и полной мощности;

— Ри, Qи и Sи измеренное значение активной, реактивной и полной мощности.

· ПАРМА Т400 обеспечивает одновременное измерение параметров электрической энергии, преобразование измерительной информации в цифровой код с последующей передачей на микроконтроллер через последовательный интерфейс RS-485 по одному из протоколов MODBUS RTU, MODBUS ASCII или МЭК 60870-5-101.

· Скорость обмена данными по интерфейсу RS-485 может быть от 9600 до 230400 бод. Время от приема запроса до начала выдачи данных не более 25 мс.

· Коэффициенты искажения синусоидальности кривых входного напряжения и тока не более 30 %.

· Для ПАРМА Т400 класса А, пределы допускаемой дополнительной погрешности преобразования при коэффициентах искажения синусоидальности кривых входного напряжения и тока от 20 до 30 % не более — 0,5 значения основной допускаемой погрешности.

· Стабильность работы внутренних часов ПАРМА Т400 в нормальных условиях не более ±3 с/сутки.

· ПАРМА Т400 выдерживает перегрузку в течение 1 минуты по напряжению с действующим значением 600 В.

· ПАРМА Т400 выдерживает перегрузку в течение 1 минуты переменным током с действующим значением 10 А.

· Входное сопротивление измерительных входов напряжения не менее 300 кОм.

· Входное сопротивление измерительных входов силы тока не более 25 мОм.

· Время установления рабочего режима – не более 20 секунд с момента включения и подачи измеряемых сигналов.

· Время непрерывной работы преобразователя не ограничено.

· Потребляемая мощность не более 2 В·А.

· Среднее время восстановления работоспособного состояния – 2 ч.

· Средняя наработка на отказ – не менее 100000 ч.

· Средний срок службы – не менее 15 лет.

· Масса: не более 0,8 кг.

· Габаритные размеры: не более (ШхВхГ) (140х90х65) мм

· Номинальная температура окружающего воздуха плюс 20 °С. Допускаемое отклонение температуры окружающего воздуха ±5 °С.

· преобразователь измерительный многофункциональный ПАРМА Т400 – 1 шт.;

· кабель USB В←USB А для подключения ПК *– 1 шт.;

· формуляр РА1.016.000 ФО – 1 экз.;

· компакт -диск с ПО и руководством по эксплуатации РА1.016.000РЭ – 1 шт.

· наклейка – 5 шт.

· упаковочная коробка – 1 шт..

Примечание:
* – кабель USB В←USB А для подключения ПК поставляется по требованию заказчика.

О трехфазном напряжении

Давайте рассмотрим трехфазное напряжение, т.к. в повседневной жизни мы сталкиваемся с ним нечасто, и приведем некоторые факты.

По отношению к нулю на всех трех фазах – напряжение 220 Вольт. А вот по отношению этих трех фаз друг к другу – на них 380 Вольт.

Получается, что если у нас есть трехфазное напряжение, то у нас есть три фазы с напряжением на каждой 220 В. Как же получается, что при сложении фаз напряжение 380 Вольт, а не 440? А все потому, что эти напряжения сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120 градусов, а сумма их сложения не арифметическая, а геометрическая. Между любой парой фазных проводов действует линейное (или межфазное) напряжение, а между любым из фазных и нулевым – фазное. При нормальных эксплуатационных условиях линейное напряжение в 1,73 раза больше фазного. Так, если линейное напряжение 380 В, то фазное – 220 В.

Преимущества трехфазной сети:

Мощность ограничена только сечением проводов;

Экономия при трехфазном потреблении;

Питание промышленного оборудования.

Недостатки трехфазной сети 380 В:

Высокая стоимость оборудования;

Более опасное напряжение;

Максимальная мощность однофазных нагрузок ограничена.

Плюсы однофазной сети 220 В

Простота;

Меньшая стоимость;

Опасное напряжение ниже.

Минусы однофазной сети 220 В

Ограниченная мощность потребителя.

Практически все здания построены под электросеть 220 В, которая ограничивает входную мощность 15 кВт, и переходить на трехфазную сеть не всегда представляется возможным, т.к. это потребует полной замены электропроводки в здании. Конечно, можно попытаться распределить трехфазную сеть между потребителями, но не всегда это удается сделать достаточно хорошо, и очень часто приходится сталкиваться с перекосом фаз.

Для решения этой проблемы существуют различные устройства на рынке, и мы с вами рассмотрим одно из них – это трехфазный ИБП, у которого на выходе одна фаза. Данные модели выпускаются, начиная от 10 кВА и заканчивая 20 кВА. Давайте поближе рассмотрим героя сегодняшнего повествования – источник бесперебойного питания GIGALINK GL-UPS-OL20-3-1.

Данный ИБП с двойным преобразованием может справляться с нагрузкой до 18 кВт. Данная модель трехфазная, и поэтому эффективно разгружает нейтральный провод от гармоник тока и способствует надежной работе потребителей.

Конструкция «двойное преобразование» несет в себе главное преимущество – время переключения на питание от батарей составит 0 секунд. Подобные модели из-за больших размеров инверторов не позволяют комплектовать в ИБП батареи, и поэтому к ней необходимо приобретать батарейные блоки или внешние АКБ большой емкости. А благодаря функции горячей замены батарейных блоков можно производить обслуживание АКБ без необходимости отключать ИБП. Время работы от батарей зависит только от их количества и емкости.

Также есть возможность запуска от аккумуляторов даже при отсутствии входного электропитания. Жидкокристаллический дисплей как облегчит понимание статуса работы ИБП, так и поможет быстро выявить и понять возникшие проблемы. При этом его оснастили различными функциями защиты – защита от перегрузки, защита от короткого замыкания, защита от перегрева и защита от обратных токов.

Подводя итоги, следует отметить, что пользователь при выборе модели ИБП должен принимать в расчет не только наличие необходимых потребительских свойств и соотношение цена/качество, но и надежность, удобство и стоимость сервисного обслуживания ИБП.

Больше об ИБП GIGALINK:

О функционале ИБП GL-UPS-OL20-3-1

О GIGALINK в Тюменском укрупненном центре ЕС ОРВД

Скачать выпуск EF09/2019 — сентябрь 2019
в PDF-формате (6,83 Mb)

ЕЛ-11, ЕЛ-12, ЕЛ-13 — Реле контроля трехфазного напряжения | РЕЛСiС

ЕЛ-11
ТУ 16-88 /ИЕУВ.647.013-84/

Используются для контроля наличия и порядка чередования фаз в системах трехфазного напряжения, защиты от недопустимой асимметрии фазных напряжений и работы на двух фазах:

ЕЛ-11 – источников и преобразователей электрической энергии;
ЕЛ-12 – трехфазных асинхронных двигателей общепромышленных серий мощностью до 100 кВ;
ЕЛ-13 – трехфазных крановых асинхронных двигателей и реверсив-ных электроприводов мощностью до 75 кВт.

Скачать подробное описание реле ЕЛ-11
Скачать подробное описание реле ЕЛ-12, ЕЛ-13

Технические характеристики

Параметры	ЕЛ-11	ЕЛ-12	ЕЛ-13
Номинальное линейное напряжение (междуфазное) напряжение питания переменного тока 50 Гц, В	100, 110, 220, 380, 400, 415	100, 220, 380	220, 380
Допустимые колебания напряжения питания от номинального значения	+10%, -15%
Срабатывание реле (переключение выходных контактов) при:
— однофазном снижении напряжения (при Uфн в двух других фазах) Uср.фн	не менее 0,7Uфн	не менее 0,5Uфн	не менее 0,5Uфн
— обрыве одной, двух или трех фаз	срабатывает	срабатывает	срабатывает
— обратном порядке чередования фаз	срабатывает	срабатывает	срабатывает
Время срабатывания (пределы регулирования)	от 0,1 до 10 с		не более 0,15 с
Средняя основная погрешность времени срабатывания реле в крайних положениях регулятора, %	не более ±30		—
Масса реле, кг, не более	0,3	0,25	0,3

Температура окружающего воздуха:

для исполнений У3, УХЛ2: –40…+40°С;
для исполнения Т2, Т3: –10…+45°С.

Количество контактов:

замыкающих: 1;
размыкающих: 1.

Механическая износостойкость: 10⁶ циклов.

Степень защиты реле:

по оболочке: IP40;
по разъему: IP10.

Коммутационная способность контактов реле:

Тип реле	Род тока	Характер нагрузки	Категория применения	Режим нормальных коммутаций
Тип реле	Род тока	Характер нагрузки	Категория применения	Номинальное напряжение, В	Сила тока, А, не более (Вкл/Откл)	Число циклов коммутационной износостойкости
ЕЛ-11	Переменный	Индуктивная cosφ ≥ 0,4	АС-22	220 380	0,63 0,4	3×10⁵ 1×10⁵
ЕЛ-11	Постоянный	Индуктивная τ ≤ 0,001 c	ДС-22	220	0,16	3×10⁵
ЕЛ-12 ЕЛ-13	Переменный	Индуктивная cosφ ≥ 0,4	АС-22	220 380	1,0 0,5	3×10⁵ 0,63×10⁵
ЕЛ-12 ЕЛ-13	Постоянный	Индуктивная τ ≤ 0,001 c	ДС-22	220	0,16	3×10⁵
ЕЛ-11 ЕЛ-12 ЕЛ-13	Переменный	Активная cosφ ≥ 0,95	АС-22	220	1,5	1×10⁵

Реле выпускаются с передним присоединением проводов для выступающего монтажа.

При заказе реле необходимо указывать значение номинального линейного (междуфазного) напряжения (которое нанесено на лицевой панели реле).

Скачать подробное описание реле ЕЛ-11
Скачать подробное описание реле ЕЛ-12, ЕЛ-13

Треугольник — междуфазное напряжение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Треугольник — междуфазное напряжение

Cтраница 1

Треугольник междуфазных напряжений остается неизменным. Поэтому к фазам нагрузки продолжают подводиться нормальные напряжения и работа потребителей не нарушается. Токи в месте пробоя малы и быстро произвести значительные разрушения не могут. [1]

Сумма действующих значений напряжений представляет собой периметр 1ц треугольника междуфазных напряжений. [2]

Из диаграммы следует, что при разрыве фазы происходит искажение треугольника междуфазных напряжений. [4]

Сумма действующих значений напряжений, расположенная в скобках, является периметром 1и треугольника междуфазных напряжений. [5]

Сумма действующих значений напряжений, расположенная в скобках, является периметром 1ц треугольника междуфазных напряжений. [6]

При ра: сматриваемых Кз искажаются только фазные напряжения. Треугольник междуфазных напряжений остается неизменным. Поэтому к фазам нагрузки продолжают подводиться нормальные напряжения и бесперебойность работы потребителей не нарушается. Токи в месте пробоя малы и быстро произвести значительные разрушения ( например, прожигание междуфазной изоляции в трехфазных кабелях) не могут. [7]

Ув-1 и Uс — 5 скользят соответственно по аналогичным полуокружностям, пристроенным к концам векторов соответствующих фазных напряжений. Треугольник междуфазных напряжений остается неизменным, и, следовательно, нарушение нормального состояния сети не влияет на работу присоединенных приемников электроэнергии. [9]

По полученным данным на рис. 1 — 21 построена векторная диаграмма симметричных составляющих и полных фазных напряжений относительно нейтральной точки системы. Из диаграммы следует, что при разрыве фазы происходит искажение треугольника междуфазных напряжений. [11]

Непосредственно за местом разрыва ULNA, естественно, сохраняет то же значение. Однако напряжения ULNB и ULNC, как и ULBC, сильно снижаются и площадь треугольника междуфазных напряжений, подводимых к потребителю, оказывается значительно меньшей, чем при разрыве одной фазы. При сопротивлениях нагрузки, одинаковых в прямой и обратной последовательностях, эта площадь снизится до нуля. [13]

Непосредственно за местом разрыва Ulna, естественно, сохраняет то же значение. Однако напряжения ULnb и Ulnc, как и ULBc, сильно снижаются и площадь треугольника междуфазных напряжений, подводимых к потребителю, оказывается значительно меньшей, чем при разрыве одной фазы. При сопротивлениях нагрузки, одинаковых в прямой и обратной последовательностях, эта площадь снизится до нуля. [15]

Страницы: 1 2

Классы напряжения в России | Электротехнический журнал

Класс напряжения — это номинальное междуфазное напряжение электрической сети, для работы в которой предназначено электрооборудование. В класс напряжения входит определённый диапазон напряжений, в котором электрооборудование данного класса может нормально функционировать.

Классы электрического напряжения в России

Класс напряжения электрооборудования, кВ.	Наибольшее рабочее напряжение электрооборудования, кВ.	Номинальное напряжение электрической сети, кВ.	Наибольшее длительно допускаемое рабочее напряжение в электрической сети, кВ.
0,22	0,23	0,22	0,23
0,4	0,45	0,4	0,45
0,69	0,73	0,69	0,73
1	1,1	1,0	1,1
3	3,6	3,0	3,5
		3,15	3,5
		3,3	3,6
6	7,2	6,0	6,9
6	7,2	6,6	7,2
10	12,0	10,0	11,5
10	12,0	11,0	12,0
15	17,5	13,8	15,2
		15,0	17,5
		15,75	17,5
20	24,0	18,0	19,8
		20,0	23,0
		22,0	24,0
24	26,5	24,0	26,5
27	30,0	27,0	30,0
35	40,5	35,0	40,5
110	126,0	110,0	126,0
150	172,0	150,0	172,0
220	252,0	220,0	252,0
330	363,0	330,0	363,0
500	525,0	500,0	525,0
750	787,0	750,0	787,0
1150	1150	1150	1150

Примечания

ГОСТ 29322-92. СТАНДАРТНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ.

( Пока оценок нет )

Общие сведения о трехфазном напряжении | Тихоокеанский источник энергии

Однофазное переменное напряжение

Большинство из нас знакомо с однофазным напряжением в наших домах, обеспечиваемым местными коммунальными предприятиями. Для США это обычно 120 В. Для однофазного напряжения напряжение выражается как напряжение между фазой и нейтралью между двумя силовыми проводниками (плюс защитное заземление). Нейтральный провод обычно имеет потенциал земли, а линейный провод — синусоидальное переменное напряжение со среднеквадратичным значением 120 В переменного тока.Это означает, что пик переменного напряжения меняется от + 169,7 В до -169,7 В каждые 16,667 мс на частоте сети 60 Гц в США. Для многих других стран эти номинальные значения составляют 230 В среднеквадратического значения при 50 Гц (20 мс).

Рисунок 1: Форма кривой синусоидального напряжения однофазного среднеквадратического значения 120 В (среднеквадр.)

Power Limited

Однофазное напряжение может выдавать только такую мощность, как вся мощность, которая должна подаваться через линейный и нейтральный проводники. Это не проблема для домашнего использования, но для промышленного использования может потребоваться больший ток для работы машин, двигателей, освещения и других мощных нагрузок.В таких ситуациях часто бывает желательно увеличить как напряжение, так и ток, чтобы получить более высокую мощность. Один из вариантов — использовать две фазы, как в некоторых домах в США, для работы электрических сушилок. Это называется соединением с разделением фаз, когда две фазы 120 В среднеквадратического значения разнесены по фазе на 180 °, обеспечивая удвоенное межфазное напряжение 120 В или 240 В. Это удваивает доступную мощность. Разделенная фаза обычно не используется в Европе или Азии, поскольку нормальное напряжение однофазной сети уже составляет от 220 В до 240 ЛН.

Трехфазное переменное напряжение

Если пойти дальше, то мощные нагрузки обычно получают питание от трех фаз.Это распределяет ток по трем, а не по одному набору проводов, что позволяет использовать меньшую и, следовательно, менее дорогую проводку. Три источника напряжения сдвинуты по фазе на 120 ° друг относительно друга, чтобы уравновесить токи нагрузки. Это показано на Рисунке 2.

Рисунок 2: Кривые трехфазного напряжения с разным вращением

Фазовый сдвиг на 120 ° между каждой формой сигнала может быть выполнен в одном из двух чередований фаз — A -> B -> C или A -> C -> B. Чередование фаз не влияет на большинство нагрузок, за исключением трехфазных двигателей переменного тока, которые будут поверните в обратном направлении, если чередование фаз изменилось.Изменить чередование фаз можно, поменяв местами любые два из трех фазных соединений. При использовании программируемого источника питания переменного тока, такого как серия AFX, фазовые углы для фаз B и C можно запрограммировать на 120 ° и 240 ° или 240 ° и 120 ° соответственно, чтобы изменить чередование фаз. AFX также позволяет программировать фазовый дисбаланс для изучения влияния фазовых изменений на тестируемое устройство.

Осторожно при определении межфазных напряжений

В то время как «нормальное» соотношение трехфазного треугольника и звездочки легко уловить простой формулой, это применимо только к равным линейным и нейтральным напряжениям, идеальному фазовому балансу и синусоидальным напряжениям.В этом идеальном случае соотношение между линейным и нейтральным среднеквадратичным напряжением и линейным среднеквадратичным напряжением может быть выражено следующей формулой:

Это соотношение между фазой и нейтралью и линейным напряжением показано на фазовой диаграмме на Рисунке 3.

Рисунок 3: Трехфазная фазовая диаграмма

На рисунке 4 ниже показаны два типичных примера трехфазных конфигураций напряжения электросети, используемых в США. В Европе и Азии обычно используются конфигурации 220/380 В или 230/400 В.120VLN на фазу эквивалентно векторной сумме 208VLL:

В _LL = 120 В _LN * 1,732 = 207,84 В _LL

Обратите внимание, что конфигурация сети, соединенная треугольником 480 В, не имеет нейтрального соединения и называется соединением 3 провода + земля треугольник. Чтобы смоделировать этот тип сети с источником питания переменного тока, трехфазная нагрузка подключается по схеме треугольника только между тремя выходными фазами без подключения к выходной клемме нейтрали.

Рисунок 4: Типичные конфигурации трехфазного напряжения, используемые в США

Это соотношение √3 важно при использовании программируемого трехфазного источника переменного тока, поскольку все источники переменного тока типа T&M программируются только на линейное и нейтральное напряжение.Таким образом, если какое-либо из указанных условий не выполняется, вы не можете просто полагаться на эту формулу для определения линейного напряжения:

Идентичные напряжения VLN на всех трех фазах
Сбалансированные углы фаз на фазах B и C
Низкие искажения, чистый синусоидальный сигнал

Небольшой фазовый сдвиг на одной или нескольких из трех фаз может иметь значительное влияние на напряжения V _LL, что также приводит к дисбалансу тока нагрузки.

Искаженное напряжение, вызванное нелинейной нагрузкой на одной или нескольких фазах, также может сбрасывать линейные напряжения.

Почему это важно?

Программируемые трехфазные источники питания переменного тока имеют регулируемые углы фаз и часто поддерживают сигналы произвольной формы. Это означает, что соотношение между фазой и нейтралью и линейным напряжением не обязательно «фиксированное». Как правило, все трехфазные программируемые источники питания переменного тока программируются на среднеквадратичное значение от линии до нейтрали, независимо от типа нагрузки (треугольник или звезда). Таким образом, может потребоваться фактически измерить результирующее линейное напряжение, так как его расчет недействителен, если эти условия не выполнены.

Заключение

При тестировании трехфазных нагрузок обращайте особое внимание на параметры напряжения и фазы, когда делаете предположения о напряжениях между линиями, приложенных к тестируемому устройству.

Расчет межфазных напряжений по результатам измерений между фазой и нейтралью с помощью модуля ввода напряжения серии NI 9225 C

Схема подключения, показанная выше на рисунке 1, может использоваться для косвенного измерения линейных напряжений в системах с Y-соединением.Линейное напряжение является векторной суммой линейных напряжений. Так, например, если мы знаем V _и, V _bn и V _cn (определено, как на диаграмме ниже), мы можем найти линейные напряжения следующим образом:

Следующая векторная диаграмма (диаграмма 1) поможет визуализировать векторную математику, необходимую для преобразования линейных напряжений в нейтральные в линейные.

Диаграмма 1. Векторы линейных вычислений

Мы начнем с примера, показывающего, как измерить V _ab.Как было описано выше, линейное напряжение представляет собой векторную сумму линейных напряжений, поэтому

Номинально каждая фаза в трехфазной системе разнесена точно на 120 градусов. Однако, поскольку наша цель — провести измерения в системе, мы не можем считать ее идеальной. Из-за этого, вместо предположения 120 градусов разделения между фазами, мы просто будем использовать Θ _xx для обозначения угла между двумя фазами. V _и, как определено выше, имеют нулевую фазу, а V _bn имеют фазу Θ _ab.

Разбив V _млрд. на прямоугольные составляющие, получим следующее:

Вычитание синфазной составляющей V _млрд из V _и:

По прямоугольным компонентам мы можем вычислить величину линейного напряжения:

Чтобы вычислить фазовый угол Θ _ab, мы теперь находим фазу прямоугольного вектора, вычисленного выше:

Чтобы проиллюстрировать вышеизложенное, мы предполагаем, что напряжение между фазой и нейтралью составляет 240 В, а угол между фазой составляет 240 В.

В _ab = 415,7 В (как указано в первом абзаце этого документа)

Θ _ab = 30

ВАЖНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Предположение, что линейное напряжение в квадрате (3) раз больше межфазного напряжения, действительно только тогда, когда величины линейных напряжений одинаковы.

Типы электрических услуг и напряжения

На этой странице описаны различные типы коммунальных электросетей и напряжения питания.Номинальное напряжение питания системы, указанное ниже, может изменяться на ± 10% или более. Модели счетчиков WattNode ^® доступны в семи различных версиях, которые охватывают весь спектр типов электрических услуг и напряжений. Новый WattNode Wide-Range Modbus охватывает 100-600 В переменного тока, звезда и треугольник, однофазный и трехфазный с одной моделью. Измерители и трансформаторы тока предназначены для использования в системах с частотой 50 или 60 Гц.

Классификация электрических услуг

Системы распределения электроэнергии переменного тока можно классифицировать по следующим признакам:

Частота: 50 Гц или 60 Гц
Количество фаз: одно- или трехфазное
Количество проводов: 2, 3 или 4 (без учета защитного заземления)
Нейтраль присутствует:
- Система, соединенная звездой , имеет нейтраль
- Системы, подключенные по схеме Delta , обычно не имеют нейтрали
Классы напряжения: (ANSI C84.1-2016)
- Низкое напряжение: 1000 В или менее
- Среднее напряжение: более 1000 вольт и менее 100 кВ
- Высокое напряжение: больше 100 кВ, но равно или меньше 230 кВ
- Сверхвысокое напряжение : более 230 кВ, но менее 1000 кВ
- Сверхвысокое напряжение : не менее 1000 кВ

Напряжение звезда-нейтраль, звезда	Линейное напряжение звезды или треугольника
120	208
120 ¹	240
230	400
240	415
277	480
347	600

Линейное напряжение в трехфазных системах обычно равно 1. В 732 раза больше напряжения между фазой и нейтралью:
В симметричной трехфазной электрической системе напряжения между фазой и нейтралью должны быть одинаковыми, если нагрузка сбалансирована.
Примечание: 120 ¹ Относится к трехфазной четырехпроводной схеме подключения по схеме «треугольник».

Общие электрические услуги и нагрузка

На следующих чертежах символы катушек представляют вторичную обмотку служебного трансформатора или другого понижающего трансформатора. Нормы электрических правил в большинстве юрисдикций требуют, чтобы нейтральный проводник был соединен (подключен) с заземлением на входе в электрические сети.

Однофазный трехпроводной

Также известна как система Эдисона, с расщепленной фазой или нейтралью с центральным отводом. Это наиболее распространенная услуга по проживанию в Северной Америке. Линия 1 к нейтрали и линия 2 к нейтрали используются для питания 120-вольтного освещения и подключаемых нагрузок. Линия 1 — линия 2 используется для питания однофазных нагрузок на 240 вольт, таких как водонагреватель, электрическая плита или кондиционер.

Трехфазная четырехпроводная звезда

Самым распространенным электроснабжением коммерческих зданий в Северной Америке является сеть на 120/208 В, которая используется для питания 120-вольтных нагрузок, освещения и небольших систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.В более крупных объектах напряжение составляет 277/480 вольт и используется для питания однофазного освещения на 277 вольт и больших нагрузок HVAC. В западной Канаде распространено напряжение 347/600 В.

Трехфазный трехпроводной, треугольник

Используется в основном на промышленных предприятиях для обеспечения питания нагрузок трехфазных электродвигателей и в системах распределения электроэнергии. Номинальное рабочее напряжение составляет 240, 400, 480, 600 и выше.

Загрузить: Типы электрических служб и напряжение (AN-129) (PDF, 3 страницы)

Необычные электрические услуги

Трехфазный, четырехпроводной, треугольник

Также известна как система дельт с высоким или диким участком. Используется на старых производственных предприятиях с нагрузкой в основном трехфазными двигателями и примерно 120-вольтовым однофазным освещением и розетками. Подобно трехфазной трехпроводной схеме, описанной выше, но с центральным ответвлением на одной из обмоток трансформатора для создания нейтрали для однофазных нагрузок на 120 вольт. Двигатели подключаются к фазам A, B и C, а однофазные нагрузки подключаются к фазе A или C и к нейтрали. Фаза B, высокий или дикий полюс, не используется, так как напряжение на нейтрали составляет 208 вольт.

Трехфазный двухпроводной, заземленный в угол треугольник

Используется для снижения затрат на электромонтаж за счет использования служебного кабеля только с двумя изолированными проводниками, а не с тремя изолированными проводниками, используемыми в обычном трехфазном служебном входе.

Международные системы распределения электроэнергии

Описание	L – N Vac	L – L Vac	Страны	Модели WattNode (звезда или треугольник)
1-фазный, 2-проводный 120 В с нейтралью	120	–	США	3Y-208
1-фазный, 2-проводный 230 В с нейтралью	230	–	ЕС, прочие	3Y-400
1-фазный, 2-проводный 208 В (без нейтрали)	–	208	США	3Д-240
1-фазный, 2-проводный 240 В (без нейтрали)	–	240	США	3Д-240
1-фазный, 3-проводный 120/240 В	120	240	США	3Y-208
3-фазный, 3-проводный, 208 В, треугольник (без нейтрали)	–	208	США	3Д-240
3 фазы, 3 провода 230 В, треугольник (без нейтрали)	–	230	Норвегия	3Д-240
3-фазный, 3-проводный, 400 В, треугольник (без нейтрали)	–	400	ЕС, прочие	3Д-400
3-фазный, 3-проводный 480 В, треугольник (без нейтрали)	–	480	США	3D-480
3-фазный, 3-проводный, 600 В, треугольник (без нейтрали)	–	600	США, Канада	нет ¹
3 фазы, 4 провода 208Y / 120 В	120	208	США	3Y-208, 3Д-240
3 фазы, 4 провода 400Y / 230 В	230	400	ЕС, прочие	3Y-400, 3Д-400
3 фазы, 4 провода 415Y / 240 В	240	415	Австралия	3Y-400, 3Д-400
3-фазный, 4-проводный 480Y / 277 В	277	480	США	3Y-480, 3D-480
3 фазы, 4 провода 600Y / 347 В	347	600	США, Канада	3Y-600
3-фазный 4-проводный треугольник 120/208/240 Дикая фаза	120, 208	240	США	3Д-240
3-фазный 4-проводный треугольник 240/415/480 Дикая фаза	240, 415	480	США	3D-480
Трехфазное соединение, заземленное треугольником 208/240	–	240	США	3Д-240
Трехфазное соединение, заземленное треугольником 415/480	–	480	США	3D-480

¹ Используя трансформаторы напряжения (ТН), измерители WattNode могут измерять дельта-сигналы 600 В, а также сети среднего и высокого напряжения.

Вопросы

Появляются ли 3Y-600 и 3D-600 в США или только в Канаде?
- Да, соединения 600 В по схеме «звезда» и «треугольник» используются в обеих странах, но в США они менее распространены.
Какие услуги используются в Канаде?
- В основном для обслуживания звездочкой на 208/120 вольт и 600Y / 347 вольт, а иногда и на треугольник с напряжением 600 вольт.

См. Также

Трехфазное питание: объяснение треугольника и звезды

Электричество используется для питания множества устройств, которые предназначены для удобства и необходимости людей и процессов по всему миру.Трехфазное питание играет ключевую роль в проектировании электрических систем, а трехфазные фильтры электромагнитных помех являются важной частью электрических устройств на различных рынках, в первую очередь в тяжелых промышленных приложениях. Большинству устройств в промышленных приложениях требуется большая мощность, чтобы обеспечить достаточное количество электроэнергии для поддержки больших двигателей, систем отопления, инверторов, выпрямителей, источника питания и индукционных цепей. Из-за этого высокомощное оборудование обычно проектируется для трехфазного или многофазного переменного тока, в котором общая потребляемая мощность делится между многими фазами, оптимизируя систему энергоснабжения (генерацию и распределение) и конструкцию оборудования.

В трехфазной системе есть три проводника, по которым протекает переменный ток. Они называются фазами и обычно обозначаются как A, B и C. Каждая фаза настроена на одну и ту же частоту и амплитуду напряжения, но сдвинута по фазе на 120 °, обеспечивая постоянную передачу мощности во время электрических циклов.

Конфигурации с трехфазным питанием особенно важны, поскольку они могут поддерживать в три раза больше мощности, используя всего в 1 ½ — 2 раза больше проводов, чем конфигурация с однофазным питанием.Это может помочь снизить стоимость и количество материалов, необходимых для проектирования системы. Это также может упростить конструкцию двигателя, исключив необходимость в пусковых конденсаторах.

Однако преобразование большой мощности (инвертирование, выпрямление) генерирует шум с чрезмерно высокими частотами (EMI), который обычно представляет собой высшие гармоники различных частот переключения.

По этой причине 3-фазные фильтры электромагнитных помех становятся особенно важными в трехфазных приложениях, поскольку они уменьшают количество электромагнитных помех, предотвращают нарушения в работе оборудования и помогают компаниям соблюдать правила электромагнитной совместимости.

Различия между Delta и WYE

Трехфазные системы могут быть сконфигурированы двумя различными способами для поддержания равных нагрузок; они известны как конфигурации Delta и WYE. Названия «Дельта» и «WYE» представляют собой специфические индикаторы форм, на которые напоминают провода после соединения друг с другом. «Дельта» происходит от греческого символа «Δ», а «WYE» напоминает букву «Y» и также известна как «звездная» цепь. Обе конфигурации, Delta и WYE, обладают гибкостью для подачи питания по трем проводам, но основные различия между ними основаны на количестве проводов, доступных в каждой конфигурации, и потоке тока.Конфигурация WYE приобрела популярность в последние годы, поскольку она имеет нейтральный провод, который позволяет подключать как фазу к нейтрали (однофазное), так и линейное (2/3 фазы).

Что такое трехфазные фильтры линии питания?

Трехфазные фильтры электромагнитных помех

разработаны в соответствии со строгими требованиями норм электромагнитной совместимости для промышленных приложений. Правила определяют максимально допустимые уровни шума (в дБ), допустимые на линиях электропередач. Общие требования к конструкции 3-фазного фильтра электромагнитных помех включают входные токи, линейное напряжение, ограничение размера и требуемые вносимые потери.В дополнение к этому, конфигурация 3-фазного фильтра электромагнитных помех играет важную роль в конструкции.

Трехфазный фильтр электромагнитных помех с треугольником

3-фазные фильтры электромагнитных помех

Delta предназначены для уменьшения электромагнитных помех в устройствах, подключенных к трехфазному питанию, подключенному по схеме «треугольник». Конфигурация Delta состоит из четырех проводов; три токопроводящих жилы и один заземляющий провод. Фазовые нагрузки (например, обмотки двигателя) соединены друг с другом в форме треугольника, где соединение выполняется от одного конца обмотки к начальному концу другого, образуя замкнутую цепь.

В этой конфигурации нет нейтрального провода, но он может питаться от трехфазной сети WYE, если нейтральная линия не подключена / заземлена. Дельта-система используется для передачи энергии из-за более низкой стоимости из-за отсутствия нейтрального кабеля. Он также используется в приложениях, требующих высокого пускового момента.

Из-за отсутствия нейтрального провода конденсаторы, используемые в трехфазных фильтрах электромагнитных помех Delta, должны быть рассчитаны на линейное (междуфазное) напряжение, что может увеличить размер, вес и стоимость.Однако отсутствие нейтрального провода позволяет получить более высокие номинальные токи, чем WYE, и лучшую производительность при том же заданном кубическом объеме.

Проектирование и трехфазный дельта-фильтр электромагнитных помех

Определите максимальную мощность, требуемую нагрузкой.
Разделите максимальную мощность, требуемую нагрузкой, на 3, чтобы получить мощность на каждую фазу.
Разделите ответ на линейное напряжение.
Умножьте предыдущий ответ на квадратный корень из 3.

Преимущества дельта-конфигурации

Дельта-конфигурации обычно могут быть разработаны для работы с более высоким током и более эффективны.
Защита для дельта-конфигураций может быть простой.
Delta обычно устанавливаются для тяжелых условий эксплуатации и предпочтительны для выработки и передачи электроэнергии.

WYE 3-фазный фильтр для защиты от электромагнитных помех

Фильтры EMI

WYE предназначены для фильтрации типичных устройств преобразования мощности в режиме переключения и других приложений, требующих нейтрального подключения. Эта конфигурация состоит из пяти проводов; три проводника под напряжением, нейтраль и земля.В конфигурации WYE фазные нагрузки подключаются в единственной (нейтральной) точке, к которой подключается нейтральный провод.

Когда нагрузки WYE-конфигурации полностью сбалансированы, через нейтральный провод ток не течет. Когда нагрузки неуравновешены, через нейтральный провод проходит ток. Эта конфигурация позволяет использовать в фильтре конденсаторы более низкого напряжения (120 В переменного тока в системе 208 В переменного тока и 277 В переменного тока в системе 480 В переменного тока), что может привести к экономии затрат, веса и объема.

Во многих случаях нейтральный провод можно оставить плавающим.Однако, как упоминалось ранее, конфигурация WYE обеспечивает гибкость для подключения нагрузок в цепи между фазой и нейтралью или между фазами. В отличие от Delta, эта конфигурация может использоваться как четырехпроводная схема или пятипроводная схема. Конфигурации WYE обычно используются в сетях распределения электроэнергии. Это в первую очередь требуется в приложениях, требующих меньшего пускового тока и перемещаемых на большие расстояния.

Проектирование и трехфазный фильтр электромагнитных помех WYE

Определите максимальную мощность, требуемую нагрузкой.
Разделите максимальную мощность, требуемую нагрузкой, на 3, чтобы получить мощность на каждую фазу.
Разделите ответ на напряжение между фазой и нейтралью / землей.

Преимущества конфигураций WYE

Предпочтительно для распределения энергии, поскольку он может поддерживать однофазные (фаза-нейтраль), 2-фазные (междуфазные) и трехфазные нагрузки.
Точка звезды обычно заземлена, что отлично подходит для несимметричных нагрузок.
Для такой же поддержки напряжения требуется меньшая изоляция.

Стоимость трехфазных фильтров линии питания Delta по сравнению с WYE

Конфигурация трехфазного дельта-фильтра электромагнитных помех может быть технически более рентабельной, чем конфигурации WYE, поскольку для нее требуется только трехжильный кабель вместо четырех, что снижает стоимость материалов для изготовления блоков. Однако некоторые из этих рентабельности могут быть компенсированы необходимостью в компонентах, рассчитанных на высокое напряжение.

Конфигурации трехфазного фильтра электромагнитных помех Astrodyne TDI с дельта- и WYE-конфигурацией

Astrodyne TDI предлагает 3-фазные фильтры электромагнитных помех в конфигурациях Delta и WYE, чтобы помочь уменьшить электромагнитные помехи в различных приложениях и обеспечить соответствие международным стандартам излучения.Наши трехфазные фильтры электромагнитных помех находятся в диапазоне от 480 В / 520 В до 600 В переменного тока с номинальным током до 2500 А. Сетевые фильтры предлагаются в одно-, двух- и многоступенчатом исполнении, с более высокими значениями тока и напряжения, доступными по запросу.

Благодаря нашему обширному ассортименту фильтров и сильным конструктивным возможностям наша команда инженеров может гарантировать, что найдет наиболее эффективное решение для трехфазного фильтра электромагнитных помех, соответствующее любой спецификации и самым сложным приложениям.

Просмотрите нашу подборку трехфазных фильтров электромагнитных помех или свяжитесь с нашей командой, чтобы узнать больше о продукте, который поможет удовлетворить ваши требования.

Форма волны короткого замыкания между фазами — нарушение напряжения

Характеристики межфазного замыкания

Ниже приведены некоторые характерные «сигнатуры» замыкания между фазами. См. Осциллограф ниже, чтобы лучше понять эти концепции.

Влияние на напряжение

Фазовые углы напряжения двух поврежденных фаз становятся одинаковыми
Падение напряжения на двух поврежденных фазах
Падение напряжения примерно равной величины на обеих поврежденных фазах
Нет заметного падения напряжения на исправной фазе

Влияние на ток

Увеличение величины тока на двух поврежденных фазах
Сдвиг фаз на 180 градусов между токами двух поврежденных фаз
Нет значительного тока заземления или нейтрали

Следующая форма сигнала была записана на 12.Сторона 47 кВ трансформатора подстанции 10 МВА 138 кВ / 12,47 кВ во время повреждения фазы A-B на воздушных распределительных линиях, питающих город.

Все характеристики, указанные выше, можно увидеть на графике ниже, за исключением тока заземления, который не показан.

Междуфазное сбой

Ошибка фазы-фазы (A-B). Обратите внимание, что фазовые углы напряжения (вверху) становятся одинаковыми, а фазовые углы тока (внизу) разнесены на 180 градусов во время короткого замыкания.

Ток последовательного короткого замыкания для замыкания между фазами (замыкание между линиями) определяется по формуле:

Где V _f — это напряжение на единицу между системной линией и нейтралью (обычно 1pu), а Z ₁ и Z ₂ — полное сопротивление прямой и обратной последовательности системы, а Z _f — полное сопротивление короткого замыкания, которое может быть нулевым за мертвую точку.

Схема последовательности замыканий между фазами

На основе теории компонентов последовательности мы можем рассчитать фактические фазные токи. Фазные токи можно рассчитать из компонентов последовательности с помощью следующих уравнений:

Расчет фактического фазного тока для неисправности фазы A-B,

Напряжение короткого замыкания Vf обычно представляет собой номинальное напряжение фаза-нейтраль, равное 1pu.

Распределение тока на трансформаторе, соединенном треугольником, при фазовом замыкании

Неисправность на стороне звезды

Предположим, что ток короткого замыкания для трехфазного замыкания на стороне звезды (или звезды) равен 1pu. Тогда при КЗ между фазами ток будет 0,866pu . Если напряжение между фазой и нейтралью на стороне звезды составляет 1pu, напряжение на стороне треугольника будет в √3 раза больше этого значения.

I ₁, N ₁ и V ₁ предпочитают сторону треугольника, а I ₂, N ₂ и V ₂ относятся к стороне звезды.

Ток короткого замыкания на рисунке выше важен для координации реле. Из результатов видно, что реле на стороне звезды будет видеть 0.866pu, в то время как реле на стороне треугольника будет видеть только 0,5pu. Эти данные необходимо учитывать при согласовании реле на обеих сторонах трансформатора, соединенного треугольником.

Предположим, что ток короткого замыкания для замыкания между фазами на стороне треугольника равен 3pu. Относительные величины тока на различных фазах со стороны звезды показаны на рисунке ниже.

Неисправность на стороне треугольника

Дополнительное чтение: компоненты последовательности

Происходит испытание

— Блог Teledyne LeCroy: дополнительные сведения о синусоидальном напряжении трехфазного переменного тока

Рисунок 1: В трехфазном соединении звездой
нейтраль присутствует, но
иногда недоступна

В нашем последнем посте в этой серии об основных принципах питания были рассмотрены основы трехфазных напряжений: их состав из трех векторов напряжения, как они генерируются, как они измеряются (линия-линия или линия-нейтраль) и преобразование линейных значений в линейно-нейтральные значения.

Здесь мы продолжим обсуждение трехфазного переменного напряжения.

Существуют различные конфигурации подключения для трехфазных линий, две из которых являются конфигурациями звезда (Y) и треугольник (Δ). Первый (рисунок 1), вероятно, является наиболее распространенной конфигурацией. В соединении звездой вы увидите три катушки с клеммой и нейтралью, прерванной катушкой, как в трансформаторе. Нейтраль всегда присутствует в соединении звездой, но во многих случаях недоступна.

Рисунок 2: Трехфазные соединения треугольником
обычно не обеспечивают наличие нейтрали
в обмотке

Между тем, соединение треугольником (рис. 2) обычно не имеет нейтрального вывода.Однако некоторые производители коммунального оборудования, которые создают системы Delta, создают где-нибудь нейтральную обмотку, чтобы обеспечить возможность разделения обмотки. Иногда это можно увидеть в двигателях, но не в трансформаторах.

Измерения линейного напряжения

Важно понимать, что вы часто будете видеть напряжение, обозначаемое как V _AC, но на самом деле присутствует V _RMS. Номинальные значения переменного напряжения всегда указаны для значений линейного напряжения; типичное значение в США — 480 В.

Рисунок 3: На этом графике показаны линейно-линейные измерения
трех фаз
сетевого напряжения 480 В

Эти три фазы обычно называются A, B и C, с линейными напряжениями A-B (V _A-B), BC (V _B-C) и C-A (V _C-A).Иногда вы видите эти напряжения, называемые фазными напряжениями. Для трехфазных систем вы можете рассчитать пиковое и размах напряжения. Для бывшего,

V _{ПИК (L-L)} = √2 * V _L-L

_{, а для последнего —}

V _{ПИК (L-L)} = 2 * V _{ПИК (L-L)}

На рисунке 3 изображено трехфазное «общее» напряжение 480 В _AC, причем все три фазы показаны как линейные напряжения.

В этом случае пиковое напряжение составляет около 680 В, а размах напряжения почти вдвое больше, чем около 1400 В.

Измерение напряжения фаза-нейтраль

Рисунок 4: На этом графике показаны измерения между фазой и нейтралью трех фаз
сетевого напряжения 480 В

Если нейтральная линия присутствует в данной конфигурации проводки, мы можем измерить трехфазные напряжения как напряжения между фазой и нейтралью. Уравнения для этих расчетов следующие:

V _LINE-NEUTRAL (V _L-N) = V _L-L / √3 (в данном случае 277 V _AC RMS)
В _ПИК = √2 * В _{L-N (в данном случае 392 В)}
В _ПК-ПК = 2 * В _ПИК

Несмотря на то, что конфигурация как таковая описывается как система на 480 В переменного тока, в данном случае это фактически 277 В (рисунок 4).Если вы должны увидеть или услышать ссылку на «480 277», это потому, что ссылка на линию-линия или линия-нейтраль. Приведенные выше расчеты во многом аналогичны расчетам между линиями, поэтому пиковое напряжение составляет почти 400 В, а размах напряжения — почти 800 В.

Если все три фазы выпрямлены, отфильтрованы и суммированы, вы получите значение постоянного тока 679 В, используя:

V _DC = √2 * V _L-N * √3 = V _PEAK * √3

Практическое максимальное отфильтрованное напряжение шины постоянного тока меньше суммы векторов.Обратите внимание, что на рис. 4 показан постоянный ток, добавленный после выпрямления, но он не отфильтрован.

Сравнение рисунков 3 и 4 (линейное напряжение и линейное напряжение нейтраль соответственно) показывает разницу в величинах между ними. Также есть небольшая разница фаз около 30 °.

Возможно, вы слышали ссылки на классы напряжения переменного тока в электросети, которые определены организациями по стандартизации, такими как ANSI в США и IEC в Европе. Следующие определения соответствуют стандарту ANSI C84.1-1989.

Во-первых, низковольтный класс 50 В на самом деле не «класс» как таковой, а скорее показатель безопасности. Пятьдесят вольт считаются безопасными для неизолированных проводов.

Низковольтный класс 600 В — это класс распределительного напряжения, который охватывает:

Однофазные напряжения 100/110/120 В, 208 В и 220/240 В для жилых помещений, небольшие коммерческие предприятия.
Трехфазное напряжение 380/400 В, 440/480 В, 575/600 В и максимум 690 В (600 В + 15%)

Определение средних напряжений для выработки, распределения и передачи электроэнергии включает «классы» 5 кВ, 15 кВ, 25 кВ, 35 кВ и 69 кВ.

В следующей статье мы начнем рассматривать синусоидальные линейные токи переменного тока.

Предыдущие записи в этой серии:

Назад к основам: основы питания
Назад к основам: основы электропитания переменного тока (часть II)
Назад к основам: трехфазные синусоидальные напряжения

Терминология — введение

Напряжения, токи и цепи

Напряжения и токи можно представить как электрическое давление. Аналогия часто используется с водой в трубе; напряжение аналогично давлению воды.Напряжение — это то же самое, что разность потенциалов . Этот термин возникает потому, что напряжение — это потенциал для совершения работы.

Напряжение строго всегда измеряется между двумя объектами; разность потенциалов между двумя точками. Однако принято определять землю как при нулевом напряжении. Затем мы можем говорить о напряжении отдельной точки или проводника с подразумеваемым добавлением «относительно земли».

Текущий — это поток электроэнергии.Напряжение всегда будет пытаться управлять током. Размер возбуждаемого тока зависит от сопротивления цепи. Если, например, напряжение возникает в воздушном зазоре, будет протекать незначительное количество тока, пока напряжение не станет настолько высоким, что воздух прорвется. Если напряжение возникает по проводнику, течет ток.

В металлах ток переносится электронами , элементарные частицы несут по одному отрицательному заряду каждая. Попутно обратите внимание на то, что электроны движутся так медленно, что, как правило, ни один электрон на самом деле не обтекает цепь.Хорошая аналогия — нитка мячей для пинг-понга в трубе. Когда вы толкаете конечный шар, все шары перемещаются (течет ток), но ни один шар не перемещается по всей длине.

Для подачи электроэнергии необходимо иметь полный контур . Если у вашей трубки закрытый конец, вы можете толкать мячи для пинг-понга с любой силой, и они могут немного сдавиться, но потока не будет. Чтобы иметь поток, вы должны сделать трубу непрерывной петлей.

Хотя случается так, что в металлах ток переносится электронами, это не имеет принципиального значения для природы тока.Любой заряженный объект, который можно заставить двигаться, может переносить ток. Когда воздух разрушается под высоким напряжением, ток частично переносится ионами (молекулы воздуха, у которых были оторваны электроны), а при электролизе ток переносится ионами в растворе.

Мощность

Мощность — это произведение напряжения и тока. В электроэнергетике мы стараемся поддерживать напряжение более или менее постоянным и позволяем изменению мощности приспосабливаться к изменениям тока.

Соотношение «мощность = напряжение, умноженное на ток» применяется независимо от того, какие единицы вы используете для измерения различных величин, при условии, что единицы согласованы друг с другом. Самыми простыми в использовании единицы являются вольт , ампер и ватт :

ватт (Вт) = вольт (В) x ампер (A)
киловатт (кВт) = киловольт (кВ) x ампер (A). ) = вольт (В) x килоампер (кА)
мегаватт (МВт) = киловольт (кВ) x килоампер (кА) и т. д.

Электроэнергия передается через сети передачи и распределительные сети и используется потребителем в дальнем конце.Для передачи заданной мощности у вас может быть высокое напряжение и низкий ток или наоборот.

Однако ток вызывает нагрев . Проще говоря, это происходит потому, что электроны, двигаясь по проволоке, продолжают сталкиваться с атомами, составляющими проволоку, и эти столкновения вызывают нагрев. Нагрев увеличивается как квадрата тока.

Следовательно, для передачи заданного количества энергии, если вы используете низкое напряжение и большой ток, вы потратите гораздо больше энергии на нагрев проводов, чем при использовании высокого напряжения и низкого тока.Вот почему основная передача мощности осуществляется при высоких напряжениях .

постоянного и переменного тока

В цепи постоянного тока (dc) напряжение и ток все время сохраняются в одном и том же направлении. Электроника с батарейным питанием, автомобильная электрика и железнодорожные магистрали к югу от Темзы — все это примеры цепей постоянного тока.

Однако большая часть передачи энергии осуществляется с помощью переменного тока (переменного тока). Частота в этой стране (и в других частях света, находящихся под влиянием британцев) составляет 50 герц (Гц).Америка использует 60 Гц. Один герц соответствует одному циклу в секунду . Один цикл состоит из напряжения и тока, начинающихся с нуля, плавно возрастающих до максимума в одном направлении, снижающихся до того же значения в противоположном направлении и возвращающихся к нулю. Электроэнергия делает это 50 раз в секунду, поэтому каждый цикл длится от пятидесяти секунды до двадцати миллисекунд.

В настоящее время постоянный ток используется в энергосистемах только там, где действительно необходимо передавать мощность на очень большие расстояния, или когда вы хотите соединить две разные системы переменного тока, но не хотите, чтобы они были синхронизированы (e .грамм. Великобритания и Франция).

Что касается переменного тока, то большинство концепций, используемых для описания постоянного тока, все еще применимы, но требуют небольших изменений. Напряжение и ток по-прежнему означают одно и то же. Однако, поскольку напряжение (или ток) постоянно меняется, но вы хотите описать его одним значением, вы должны определить, какое напряжение или ток вы имеете в виду. Вы можете определить напряжение как максимальное значение , достигаемое напряжением в любом направлении. Это называется амплитудой .Однако обычно определяют другую величину, называемую «среднеквадратичное значение» напряжения или тока. Rms означает «среднеквадратичное значение» . Для практических целей в электроэнергетике это просто постоянная часть амплитуды: среднеквадратичное значение = 0,71 x амплитуда, амплитуда = 1,41 x среднеквадратичное значение. (Коэффициент 1,41 — это квадратный корень из 2.) Среднеквадратичное значение используется потому, что переменный ток обычно оказывает такое же влияние, как и постоянный ток, когда его действующие значения такие же, как и у постоянного тока.

Значения в электроснабжении всегда выражаются в действительных величинах.Таким образом, 400 кВ — это действующее значение. Амплитуда (то есть максимальное напряжение) больше — 566 кВ.

Частоты и гармоники

Хотя электроснабжение в основном осуществляется с частотой 50 Гц, в любой практической энергосистеме всегда возникают небольшие значения тока и напряжения на других частотах. Эти частоты обычно точно кратны частоте сети и известны как гармоники . Таким образом, вторая гармоника составляет 100 Гц, третья гармоника составляет 150 Гц и т. Д.(Учтите, что музыканты считают свои гармоники иначе, чем инженеры-электрики!).

Электроэнергетика старается поддерживать как можно более низкий уровень гармоник, и, как правило, в системе передачи они составляют менее 1%. Гармоники, как правило, самые низкие в системе передачи и становятся больше в распределительных цепях и еще больше в домах. Третья гармоника (150 Гц) имеет тенденцию быть наиболее значительной.

Термин «частоты мощности» часто используется для обозначения как 50 Гц, так и первых нескольких гармоник.Их также можно описать как «чрезвычайно низкие частоты» или ELF, что определяется как частоты от 30 до 300 Гц.

Фазы

В идеале, в цепи переменного тока напряжение и ток равны точно в фазе , то есть они проходят через ноль в один и тот же момент времени, вместе достигают своих максимумов и т. Д. На практике они равны редко точно по фазе: имеется разность фаз , выраженная в градусах . Другой способ выразить разность фаз — коэффициент мощности .Коэффициент мощности, равный единице, эквивалентен нулевой разности фаз. Потребители, как правило, взимают дополнительную плату со стороны своей компании-поставщика, если их коэффициент мощности слишком далеко от единицы. Однако некоторые разности фаз вносятся не заказчиком, а цепями, по которым передается электричество.

Тот факт, что напряжение и ток могут не совпадать по фазе, вносит некоторые тонкости в расчет мощности. Это приводит к терминам «активная мощность» и «реактивная мощность» и количествам «МВА» и «МВАр» .Когда мы переходим от постоянного тока к переменному току, мы также должны расширить идею сопротивления , включив в него его партнеров по переменному току, реактивное сопротивление и импеданс .

С переменным током так же, как с постоянным током, вам все равно нужна полная цепь для протекания тока. Многие цепи переменного тока аналогичны цепям постоянного тока, поскольку имеют два провода («выход» и «назад» или «выход» и «возврат»). Однако в системе питания используются три провода вместо двух. Это известно как «трехфазное» электричество , и оно более эффективно, поскольку для передачи в три раза большей мощности требуется всего в полтора раза больше проводов (три вместо двух).

Три фазы несут напряжения и токи, которые номинально 120 градусов не совпадают по фазе друг с другом. Их часто называют по цветам удобными этикетками, обычно красный , желтый и синий .

Когда три фазы имеют не совсем одинаковое напряжение и не совпадают по фазам точно на 120 градусов (что на практике всегда, из-за характера питаемых нагрузок), было бы вполне возможно описать систему тремя отдельными напряжениями и их фазами.Однако инженеры-электрики склонны описывать одно и то же по-другому. Это система «напряжение прямой последовательности» , «напряжение обратной последовательности» и «напряжение нулевой последовательности» (сокращенно pps , nps и zps «Фаза» часто опускается, отсюда, например, «напряжение нулевой последовательности» ). Это имеет то преимущество, что напряжения обратной и нулевой последовательности обычно малы, и когда три фазы находятся под углом точно 120 градусов, они полностью исчезают.

подробнее о том, как токи nps и zps влияют на магнитные поля

Трехфазное электричество ведет к еще одной тонкости в напряжениях. Напряжение между любыми двумя из трех фаз в 1,73 раза (корень квадратный из трех) больше, чем напряжение между любой одной фазой и землей. Следовательно, вы должны решить, подавать ли напряжение между фазами или фаза-земля . Электроэнергетика почти всегда дает межфазные напряжения. Таким образом, 400 кВ — это 400 кВ между фазами и только 231 кВ между фазами и землей.Исключением является конечное напряжение распределения, которое может быть задано в любом случае. 230 В — фаза-земля, а 400 В — фаза-фаза. Обратите внимание, что строго до согласования с Европой эти напряжения составляли 240 В и 415 В.

Некоторые порядки величины:

Цепь национальной сети 400 кВ может передавать 1 кА в каждой из трех фаз, таким образом передавая мощность 700 МВт.
Распределительная цепь 132 кВ может выдерживать ток 300 А в каждой из трех фаз, таким образом передавая мощность 70 МВт.
Распределительная цепь 11 кВ может выдерживать ток 150 А в каждой из трех фаз, таким образом передавая мощность 3 МВт.
Конечная распределительная цепь 400 В может выдерживать ток 200 А в каждой из трех фаз, таким образом передавая мощность 150 кВт.

(Помните, что эти напряжения представляют собой межфазные напряжения, напряжения между фазой и землей в 1,73 раза ниже. Таким образом (400 кВ / 1,73) x 1 кА x 3 = 700 МВт.)

Преобразование и хранение электроэнергии

Напряжения изменяются трансформатором .Трансформаторы очень эффективны — около девяноста процентов — поэтому мощность проходит через трансформатор с очень небольшим потреблением. Подстанция — это просто один или несколько трансформаторов плюс соответствующее распределительное устройство , и т. Д.

Для практических целей электричество переменного тока не может храниться в больших количествах. Небольшие количества электроэнергии хранятся в полях, например в трансформаторе и в районе ЛЭП. С помощью переменного тока единственный способ хранить большое количество электроэнергии в течение значительных периодов времени — это преобразовать электрическую энергию в какую-либо другую форму энергии, которая может быть сохранена (например,грамм. гравитационная потенциальная энергия в накопительной системе , химическая энергия в батарее ). Электроэнергия проходит через системы передачи и распределения, но нигде в них не хранится в обычном понимании.

Поля

Поле — это очень общее понятие в физике для области пространства, где существует величина с определенным значением в каждой точке области. У вас может быть поле почти из чего угодно, которое изменяется в пространстве: например, температура , а также более распространенные гравитационные и электрические и магнитные поля .

Термин «поле», однако, обычно используется только для вещей, которые способны оказывать силу . Формально поле определяется силой, которую оно оказывает на помещенный в него объект. Таким образом, формально гравитационное поле — это сила, действующая на единицу массы, электрическое поле — это сила, действующая на единичный электрический заряд, а магнитное поле может быть определено в терминах силы, действующей на единичный магнитный заряд. (На самом деле, магнитный заряд, вероятно, является плодом воображения физиков, но он имеет свое применение в качестве концепции, хотя почти наверняка не существует на самом деле.)

На практике более полезно рассматривать как электрические, так и магнитные поля как области вокруг электрических проводников, в которых эффекты могут ощущаться или измеряться. Электрические поля можно измерить, потому что они действуют на заряды; Магнитные поля можно измерить, потому что они оказывают силу на движущиеся заряды, то есть ток.

Электрические поля создаются с помощью напряжений , независимо от того, какой ток протекает и действительно ли он вообще течет. Магнитные поля создаются токами , независимо от напряжения.

Поле в любой точке создается всеми окружающими его источниками. Если доминирует один единственный источник, поле будет иметь простую форму. Если есть несколько значимых источников, поле может быть довольно сложным.

Поля изменяются во времени так же, как напряжение или ток, которые их создают. Таким образом, цепи постоянного тока создают поля постоянного тока (все время в одном и том же направлении), а цепи с частотой 50 Гц создают поля, которые меняют направление.

Если у нас один источник переменного тока или однофазная цепь, поле в любой точке просто колеблется взад и вперед по прямой линии. Это известно как линейная поляризация . Если у нас более одного источника, например в трехфазной цепи поле больше не должно колебаться по прямой линии. На самом деле он очерчивает эллипс . Это известно как «эллиптическая поляризация» . Крайний случай круговая поляризация .

Подробнее об эллиптической поляризации

Земля имеет естественных электрических и магнитных полей.Это как статические поля, так и поля постоянного тока. Любые поля, производимые энергосистемой, накладываются на эти естественные поля. Магнитные поля с частотой 50 Гц часто (но не всегда) меньше поля Земли (которое составляет около 50 мкТл). Когда магнитное поле 50 Гц меньше статического, оно не влияет на среднее поле с течением времени; он просто делает поле немного больше в течение половины цикла и немного меньше во второй половине.

Излучение

Хотя электрические поля создаются напряжением, а магнитные поля — токами, после их создания они могут взаимодействовать друг с другом.Переменное магнитное поле индуцирует электрическое поле. Взаимодействие описывается уравнениями Максвелла .

Уравнения Максвелла очень просто записать, но сложнее решить. Однако для настоящих целей достаточно знать, что на высоких частотах уравнения Максвелла работают таким образом, что электрическое и магнитное поле всегда связаны вместе как излучение . Они расположены под прямым углом друг к другу и распространяются со скоростью света.

В принципе, эта связь возникает на любой частоте. На практике он наиболее сильный на высоких частотах и постепенно ослабевает на более низких частотах. На частоте 50 Гц связь настолько мала, что излучение незначительно, и, по сути, электрическое и магнитное поля являются отдельными объектами, которые могут создаваться независимо. Таким образом, говорить о «излучении» на частоте 50 Гц некорректно.

Разное