• Рейтинги
• Обзоры
  • Смартфоны и планшеты
  • Компьютеры и ноутбуки
  • Комплектующие
  • Периферия
  • Фото и видео
  • Аксессуары
  • ТВ и аудио
  • Техника для дома
  • Программы и приложения
• Новости
• Советы
  • Покупка
  • Эксплуатация
  • Ремонт
• Подборки
  • Смартфоны и планшеты
  • Компьютеры
  • Аксессуары
  • ТВ и аудио
  • Фото и видео
  • Программы и приложения
  • Техника для дома
• Гейминг
  • Игры

Трехфазная схема распределительного щита — 5 вариантов

Трехфазные распределительные щиты 380В часто применяют в частных домах и на много реже в квартирах в новостройках. Это позволяет снизить сечение подходящего к дому кабеля и грамотно распределить нагрузку. Зачастую отведенная мощность на дом составляет 15 кВт. Это очень широко распространенная практика в нашей стране. При такой отведенной мощности нужно устанавливать вводной автоматический выключатель номиналом 25А. Также 3-х фазное электроснабжение позволяет подключать электроплиты по трехфазной схеме. Это позволяет уменьшить номинал автомата, снизить сечение кабеля и уменьшить потребление тока по фазе. Например, варочная панель мощность 7кВт при однофазном подключении будет потреблять ток 31А, а при 3-х фазном подключении будет потреблять около 10А по каждой фазе. Давайте ниже рассмотрим типовые и не типовые трехфазные схемы в с наглядными примерами реальных собранных электрощитов.

Трехфазная схема распределительного щита

Типовая схема трехфазного щита состоит из входного 3-х фазного автоматического выключателя и нескольких групповых автоматов, которые защищают только свои отходящие однофазные линии. Тут на входе стоит 3-х полюсный автоматический выключатель номиналом 25А-40А и с характеристикой выше групповых однофазных автоматов (с характеристикой С). Это необходимо для попытки соблюдения селективности и исключения одновременного срабатывания входного автомата и группового. Хотя при коротком замыкании скорее всего сработают и вводной автомат С25 и групповой В16. При такой минимальной разнице номиналов автоматических выключателей добиться селективности практически не возможно.

В схеме все нулевые проводники заводим на общую нулевую шину, все заземляющие проводники заводим на общую шину заземления, а фазные проводники на автоматические выключатели. Объединять групповые автоматы по фазам можно с помощью перемычек из провода, а лучше с помощью специальной гребенчатой шины. Ниже представлена типовая трехфазная схема распределительного щита 380В. Может кому и пригодится я сюда еще вставил счетчик электроэнергии. Здесь представлена система заземления TN-S. Если у вас система заземления TN-C, то вам обязательно нужно делать переход на систему заземления TN-C-S, т.е. разделять входящий PEN проводник на самостоятельные нулевой рабочий N и нулевой защитный PE проводники. Как это правильно организовать читайте здесь.

Вот наглядный пример подключения автоматических выключателей в 3-х фазном электрощите. Все фото сборки данного щитка можете посмотреть здесь: Сборка трехфазных электрощитов на заказ

Если у кого-то в доме помимо однофазных потребителей есть трехфазная нагрузка, например, электрическая плита, то вам должна пригодиться следующая схема трехфазного распределительного щита. В представленном варианте можно подключить один 3-х фазный прибор и несколько однофазных.

Если в щитке нет места для счетчика электроэнергии или он стоит в другом месте, то вот схема щита 380В аналогичная предыдущей, но уже без прибора учета. Тут все фазные проводники напрямую идут на групповые автоматические выключатели.

Если с предыдущими трехфазными схемами распределительных щитов все понятно, то идем дальше. Ниже для вас выложил схему, где еще присутствуют УЗО и дифавтомат. С их помощью обязательно нужно защищать все группы розеток. Этого требует ПУЭ, а также электробезопасность должна быть на первом месте. Тут дифавтомат стоит только на стиральную машину, так как в случае его срабатывания найти неисправность будет не так сложно. УЗО в паре с автоматическим выключателем стоит на группу кухонных розеток. Почему в паре можете узнать тут. Это сделано для облегчения поиска неисправности, так как в них будет включено много разных электроприборов. Если сработал автомат, то значит где-то короткое замыкание или если вы включили в сеть все электроприборы одновременно, то скорее всего перегрузка. Если сработало УЗО, то вероятнее всего появилась утечка в каком-то бытовом приборе. Ниже нарисовано как правильно подключить УЗО и подключить дифавтомат в щитке 380В.

Ниже представлен реальный пример трехфазного щита с подключением 2-х полюсных и 4-х полюсных УЗО.

Вот еще одна схемка может кому и пригодится. Она построена на одном общем (входном) и нескольких групповых УЗО.

Ниже представлены полностью готовые к монтажу трехфазные щитки. Это моя работа по сборке электрощитов на заказ. Данная услуга доступна всем желающим из любой точки нашей необъятной родины. Любые вопросы по данному вопросу пишите на адрес Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Я готов вам предложить закупку комплектующих у официальных поставщиков электроматериалов по личной скидке до 20% от розничной цены ЭТМ. При заказе сборки электрощита разработка схемы и паспорт идут бесплатно. Буду очень рад вашим заказам. С каждого собранного электрощита 50% дохода идет на погашение ипотеки. Сделаем вместе жилье доступным для электромонтажника )))

Еще вас будут радовать цветные наклейки)))

Если у вас в дом приходит однофазная сеть, то смотрите — пять разных вариантов однофазных схем распределительных щитов.

Остались вопросы? Буду рад на них ответить в комментариях. Если и после этого ничего не понятно, то не искушайте судьбу и позовите грамотного электрика.

Улыбнемся:

Электрик, химик, механик и программист едут вместе в машине. Вдруг заглох мотор.
— Электрик говорит, — «Наверно аккумулятор сел».
— Химик говорит, — «Нет, скорее всего не тот бензин».
— Механик,- «Я думаю, что это передача не работает.»
— Программист, — «Может выйдем из машины, и зайдем обратно?»

Как подключить УЗО правильно — схема, однофазное и трехфазное, с заземлением и без

Устройство защитного отключения является частью системы безопасности, которая выполняет следующие функции:

1. Защита человека от удара электротоком, если в работе оборудования произошел сбой.
2. Защита проводки от возгорания, если произошло замыкание.
3. Аварийное отключение напряжения для обеспечения безопасности.

Схема, необходимая для правильного подключения такой системы, на практике выглядит следующим образом:

1. Работа всегда начинается с установки автоматического выключателя, для примера взята модель на 40А, максимальный уровень нагрузки, который он способен выдерживать, равняется 8,8 кВт.
2. После монтажа выключателя фазные и нулевые контакты необходимо завести внутрь электросчетчика.
3. Оставшиеся контакты выводятся на нагрузку к УЗО.
4. В случаях, когда планируется, что устройство будет обеспечивать дополнительно и защиту от возгорания, необходим монтаж УЗО на 50А. Этот параметр зависит от вида установленного автоматического выключателя, номинал защитного устройства всегда должен превосходить его в несколько раз.

Стоит отметить, что противопожарная разновидность не способна защищать человека от поражения электрическим током, поскольку ее основная цель – обеспечение безопасности проводки при грубой отсечке, когда фиксируется утечка тока 300 мА. Происходит это благодаря обесточиванию сети, что исключает риск короткого замыкания и последующего возгорания.

Подключение УЗО в электрическую цепь квартиры

Монтаж данной защитной системы в единую цепь жилой квартиры является довольно простой процедурой, которую можно осуществить самостоятельно. Установка происходит через специальную DIN-рейку, которая может быть изначально встроена в распределительный электрощит или иметь отдельное расположение.

Этот элемент оснащен отверстиями с перфорацией, которые предназначены для соединения с тыльными защелками автомата. Клеммы, находящиеся на нижней и верхней части УЗО, имеют маркировку N и L, обозначающую нуль и фазу соответственно.

Для правильного подключения необходимо производить его в соответствии со следующей инструкцией:

1. Первоначально нужно соединить вводный автомат с силовым кабелем, идущим от наружной электросети. Выбор этого прибора осуществляется в зависимости от показателя максимального тока и общих нагрузок на сеть.
2. После вводного автомата подключается электросчетчик, который необходим для регистрации затрат энергии, также он будет отвечать за обеспечение УЗО необходимым напряжением.
3. Установка самого защитного механизма. Правильное подключение подразумевает подсоединение силового кабеля в верхней части, а кабель нагрузки снизу прибора. Верхние клеммы предназначены для подключения нуля и фазы, которые идут от электросчетчика.
4. Дополнительно требуется соединение фаз и нулей обоих приборов: L/ к L, N/ к N, чтобы обеспечить работоспособность схемы.
5. Фаза защитного устройства должна быть подключена к фазе автомата, а ноль прибора соединен с нейтралью, после чего процесс можно считать завершенным.

Подключение однофазного УЗО

При самостоятельном подключении однофазных защитных устройств, чаще всего совершается ряд однообразных ошибок, что делает систему неработоспособной.

Для того, чтобы избежать их, необходимо четко следовать следующей пошаговой инструкции:

1. Первоначально необходимо перевести автоматический выключатель в режим, при котором его проводники будут полностью обесточены.
2. После этого производится монтаж защитного отключающего устройства внутрь электрощита.
3. К выходным клеммам производится подключение проводников с фазой и нулем.
4. К входной клемме устройства с маркировкой L подсоединяется фазный кабель автоматического выключателя.
5. К входной клемме устройства с маркировкой N необходимо подключить нулевой кабель, отсоединенный от корпуса щитка.
6. Для осуществления проверки правильности подключения и работоспособности системы, необходимо вернуть напряжение на проводники автоматического выключателя, затем перевести защитное устройство в рабочий режим и обеспечить его напряжением. Для этого необходимо всего лишь подключить к электросети любой бытовой прибор, который находится в зоне охвата его защиты. Если после этого срабатывание устройства не произошло, то схема была реализована верно.
7. Последним этапом является проверка непосредственно УЗО, которая осуществляется путем нажатия кнопки тестирования. Отключение прибора после этого действия свидетельствует о том, что защитная система функционирует правильно.

Подключение УЗО по линии фазы

подключение УЗО в однофазной сети

Еще одним способом внедрения защитного прибора в сеть является его подключение по линии фазы, которое осуществляется следующим образом:

1. Фазовые проводники противопожарного УЗО необходимо развести и подсоединить к трем автоматическим выключателям на 10А, отвечающим за освещение.
2. После этого фаза подсоединяется к дифференциальному автоматическому выключателю на 20А.
3. Последующие контакты соединяются со вторым УЗО на 30А.
4. Осуществляется последовательное подключение питания к трем автоматам на 16А, которые будут отвечать за соответствующие розеточные группы.
5. По такому же принципу происходит весь процесс с третьим УЗО.
6. В качестве финального действия необходимо вывести проводник к другим трем автоматам, также отвечающим за розеточные группы.

Подключение УЗО по линии нейтрали

Помимо фазного подсоединения, необходимо также знать, как осуществляется подключение через проводник нейтрали:

1. Установив противопожарное УЗО нужно провести и зафиксировать нулевой проводник на соответствующей шине с нулем.
2. От шины нулевой проводник протягивается дальше ко второму и третьему защитному прибору и дифференциальному автоматическому выключателю.
3. После автоматического выключателя нуль прикладывается не к шине, а к нагрузке, связано это с автономным функционированием автомата, обеспечивающего только отдельный бытовой прибор или выделенную электросеть.
4. От второго УЗО проводник с нулем необходимо провести ко второй нулевой шине, к которой, помимо этого, подсоединяются нулевые розеточные проводники. Благодаря этому, если в одной из них будет зафиксирована утечка тока, сработает аварийное отключение напряжения.
5. По такому же принципу происходит соединение другой шины с третьим УЗО и новой группой розеток.
6. Нулевые проводники освещения подсоединяются иначе – непосредственно к общей шине с нулем.

Иногда люди ограничиваются лишь общей нулевой шиной, но на данном примере показана правильная схема подключения по линии нейтрали, в противном случае, утечка в тока в одной из групп вызовет обесточивание всей системы, а не конкретного участка, или заставит сработать противопожарный УЗО.

Подключение УЗО к двухфазной цепи

Защитные приборы можно подключать к двухфазной цепи, в которой отсутствует заземление, что особенно актуально для старых зданий советской постройки.

Для того, чтобы осуществить этот процесс в двухфазной цепи, необходимо придерживаться следующего алгоритма действий:

1. Перед началом работ отсоединить провод питания от фазы автоматического выключателя и нулевого проводника щитка.
2. Осуществить монтаж прибора внутрь щитка.
3. Отключенные ранее кабели подсоединить к выходам УЗО.
4. К фазному входу УЗО подключить фазу от клеммы с выходом автомата.
5. К нулевому входу УЗО подключить нуль, идущий от корпуса электрощита, что исключит любую вероятность дальнейшего пересечения с иными нулевыми проводами.
6. Подключить автомат и после подачи напряжения при помощи ранее описанных методов проверить правильность функционирования системы.

Также, как и в предыдущих случаях, рекомендуется отказаться от установки общего устройства, а поставить отдельные приборы на наиболее проблемные или опасные отрезки электросети. Такое деление называется одноуровневой или многоуровневой степенью защиты.

Однако, несмотря на тот факт, что второй вариант гораздо более рационален, реализовать его своими руками крайне сложно даже при наличии готовой схемы, поэтому, если будет выбран именно он, рекомендуется обратиться за помощью к квалифицированному электрику.

Подключение трехфазного УЗО

подключение трехфазного УЗО в однофазную сеть

Трехфазные разновидности данных устройств обладают 4 полюсами, что сказывается на некоторых особенностях их установки. При этом, задействование всех их не является обязательным условием, в зависимости от схем и особенностей оборудования может быть использовано 4, 3, а в отдельных случаях и 2 полюса.

Чаще всего, подобные приборы используются для обеспечения безопасности электросети с трехфазным напряжением вне зависимости от того, сколькими проводами оно подается.

Начальные этапы подключения у трехфазного и однофазного прибора одинаковые, все различия начинаются на отходящих цепях, поэтому с этого момента и будет начато рассмотрение данного процесса:

1. Утечка тока трехфазной разновидности имеет внушительные параметры, поэтому прибор обеспечивает только безопасность проводки от риска возгорания. Для того, чтобы обезопасить и человека от удара электрическим током, на всех отходящих участках устанавливаются дополнительные УЗО на 10 мА.
2. Для этих устройств также потребуются автоматические выключатели.
3. Нейтральный провод от основного трехфазного УЗО подключается к колодке, с которой нейтраль выводится только в случае необходимости.
4. На один из трех имеющихся фазных кабелей устанавливается автомат, обеспечивающий безопасность УЗО и электросети, находящейся в зоне его охвата.

Особенности подключения с заземлением и без

Отдельно взятые специалисты иногда высказывают мнение, что подключение УЗО без заземления невозможно или такая схема будет являться неработоспособной.

Это является грубой ошибкой и заблуждением по следующим причинам:

1. Принцип работы устройства защитного отключения изначально опровергает такую версию, поскольку заземление не играет в нем какой-либо значимой роли.
2. Некоторые люди с небольшим опытом реализуют схему с заземлением таким образом, что оно не функционирует, то есть фактически получают подключение без заземления, но УЗО при этом продолжает полноценно выполнять свои задачи.
3. Утечка на заземленный объект возможна в обоих случаях и такая вероятность не оказывает влияние на срабатывание аварийной системы, поскольку устройство обесточит цепь ровно в тот момент, когда ток достигнет номинального значения.

На основании этого можно сделать следующие выводы:

1. Наличие УЗО повышает уровень безопасности при эксплуатации бытовых предметов без заземления.
2. Само устройство отключения будет выполнять свои основные функции и без заземления.

Наиболее высокая степень безопасности будет в любом случае достигнута только при сочетании УЗО и заземления, но в случае его отсутствия установка такого прибора становится еще более важной и актуальной.

Дополнительные схемы подключения

В некоторых европейских странах используются защитные устройства исключительно с 2 полюсами, это обусловлено принятыми у них правилами по технике безопасности. Такая практика позволяет отказаться от дополнительного монтажа нулевых шин: после автоматов сразу следуют проводники, фазовые и нулевые кабели напрямую идут к обсуживающимся приборам.

В России используются автоматические выключатели с 1 полюсом, что обуславливает необходимость наличия дополнительных нулевых шин.

Наиболее оптимальным способом их внедрения является следующая практика:

1. Монтаж нулевой шины непосредственно в корпус устройства, что позволяет отказаться от обилия подобных элементов внутри электрощита.
2. Внутрь одного устройства можно одновременно разместить 2-4 шины, которые при этом будут изолированы друг от друга.
3. Заземляющие проводники при этом выводятся и подсоединяются к контактной шине, такой вариант допустим для большинства современных систем заземления.

Основные ошибки подключения

Дополнительного рассмотрения требуют наиболее часто допускаемые ошибки, которые совершают люди при самостоятельной установке и подключении устройств защитного отключения:

1. Сплетение или любое другое пересечение нулевых проводников на выходе из защитного прибора. Это недопустимо по причине невозможности тестирования защитного оборудования и возникновения риска частых ложных срабатываний системы.
2. Осуществление подсоединения к нейтрали заземляющих кабелей розеточной группы нулевых проводов защитного устройства, либо их контакт с контуром самостоятельно подготовленного заземления. Такая схема никогда не практикуется профессиональными электриками, поскольку она не отвечает основным требованиям техники безопасности, и может вызвать короткое замыкание.
3. Совершение запрещенного соединения заземляющего элемента с нейтралью. Такая схема не является опасной, но УЗО при ней не будет функционировать, поскольку нарушится его принцип действия. При этом, существует риск ложного обесточивания домашней электросети.

Принцип действия

Данное устройство выполняет все свои основные функции благодаря датчику, являющемуся основным элементом его конструкции и способному реагировать на изменение величины тока на входе проводников.

Происходит это благодаря следующим особенностям внутренней конструкции:

1. Датчик по своей сути является классическим трансформатором тока, который имеет форму и вид тороидального сердечника.
2. Сердечник оснащен магнитоэлектрическим реле, на котором осуществлена установка по дифференциальному значению току. Само реле является крайне чувствительным элементом, поэтому реагирует на любые изменения входящего тока.
3. При фиксации значительных колебаний, задачей реле становится оказание прямого воздействия на механизм-исполнитель, вследствие чего срабатывает защитная мера и происходит полное размыкание электрической цепи.
4. Исполняющий механизм имеет в своей конструкции группу контактов, определяющую максимально допустимое значение тока, и пружину, которая совершает размыкание цепи в ситуациях, когда фиксируются сбои в работе.
5. Существуют современные модели защитного оборудования, которые претерпели некоторые изменения, например, магнитоэлектрическое реле в них было заменено особой электронной схемой.

Проверку принципа действия УЗО можно осуществить, нажав на нем специальную кнопку, предназначенную для тестирования системы. После этого произойдет искусственно созданная утечка, которой будет достаточно для срабатывания устройства и экспериментального размыкания цепи.

Рекомендуется проводить подобную тестовую проверку функционирования защиты не реже одного раза в месяц.

Советы специалистов

В завершение приводятся некоторые советы от специалистов в данной сфере, которые могут помочь при монтаже УЗО:

1. Для установки данного оборудования в жилом помещении, лучше всего отказаться от современных электронных моделей, поскольку их функционирование зависит от встроенной схемы.
2. Если используется схема подключения, которая не предусматривает наличие заземления, в нее обязательно нужно добавить автоматический выключатель. Он обеспечит защиту от перегрузок напряжения и коротких замыканий, в то время как УЗО будет следить за отсутствием утечек тока, таким образом, получается комбинированная защита.
3. После реализации любой схемы или замены одного из ее элементов, всегда необходимо запускать защитное устройство для тестирования его работоспособности, чтобы убедиться в правильном функционировании всей системы.
4. Подключение подобного защитного устройства зачастую является довольно сложной задачей, при этом, данное устройство выполняет важные функции, поэтому при наличии малейшей неуверенности в собственных силах и знаниях, рекомендуется обратиться за помощью к профессиональному электрику.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

Объяснение трехфазной электрической мощности> ENGINEERING.com

Имея это в виду, в данной статье рассматривается основная концепция электротехники: трехфазная электроэнергия.Мы начнем с основ и будем двигаться дальше, чтобы к концу этой статьи волшебный дым не казался таким волшебным.

Электромагнитная индукция

Иллюстрация закона Фарадея. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Переменный ток и электромагнитная индукция

Переменный ток (AC) имеет синусоидальную форму и попеременно меняет свое направление и амплитуду. Переменный ток генерируется электрическим генератором переменного тока, работающим по принципу электромагнитной индукции (EMI). Следовательно, электрический генератор преобразует механическую энергию в электрическую.Его основные части — статор и ротор. Последний представляет собой источник магнитного поля, тогда как первый содержит проводник, в котором индуцируется ЭДС (обычно проводник имеет форму спиральной проволоки).

Генератор состоит из источника переменного магнитного поля (магнита или электромагнита) и проводника, пересекаемого силовыми линиями магнитного поля. Электромагнит представляет собой ферромагнетик (железо), намотанный катушкой (проводником). Утюг становится магнитом (создает магнитное поле), когда через катушку протекает электрический ток.Электромагниты являются наиболее часто используемым источником магнитного поля из-за их особых преимуществ в этом применении (например, контроль магнитной силы, большая мощность магнита и т. Д.).

Величина наведенного напряжения на концах проводников статора зависит от напряженности магнитного поля (которая пропорциональна количеству силовых линий на единицу площади), скорости изменения магнитного поля (скорости вращения магнита или проводника) и угол, под которым силовые линии магнитного поля проходят через проводник.

На практике, катушка (проводник с большим количеством витков) используется вместо основного проводника для достижения более высокого значения ЭДС. Величина ЭДС прямо пропорциональна количеству витков катушки N . Например, в случае катушки со 100 витками наведенная ЭДС будет в 100 раз выше, чем в единичном проводе.

Почему переменный ток имеет синусоидальную форму?

Ротор (магнит) вращается в магнитном поле, делая полные 360 ° за период времени ( t ).Период t обратно пропорционален частоте, то есть t = 1 / f. В США используется система переменного тока с частотой 60 Гц ( t = 1 / f = 16,67 мс), в то время как в Европе используется система с частотой 50 Гц ( t = 1 / f = 20 мс). Это означает, что ротор генератора с частотой 60 Гц совершает полный оборот на 360 ° за 16,67 мс.

Генерация переменного тока. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Магнит ротора имеет два полюса, северный (N) и южный (S). Когда ротор (магнит) вращается, противоположные полюса магнита проходят через катушку в каждом полупериоде (180 °), вызывая ЭДС с изменением полярности. Изменение полярности напряжения вызывает изменение направления тока (т.е.е., переменный ток).

Генераторы многофазного переменного тока

Генератор может быть изготовлен с другим количеством катушек, размещенных в статоре. Одна катушка в статоре образует однофазный генератор, а несколько катушек составляют многофазный генератор. В каждой катушке наводится ЭДС одинаковой амплитуды.

Общие преимущества многофазного генератора над однофазным генератором равной мощности заключаются в том, что первый меньше, легче и дешевле.По сути, единственная физическая разница между одиночным генератором и многофазным генератором — это дополнительные катушки с соответствующими деталями в статоре. Каждая фаза генерирует примерно равное количество энергии. Вырабатываемая энергия умножается на количество фаз (то есть установленных катушек в генераторе).

По сравнению с однофазной системой, двухфазная система требует большего количества проводов и более толстых проводов, но без каких-либо дополнительных преимуществ, поэтому на практике она не пользуется популярностью.

Трехфазные генераторы

Трехфазный генератор. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Магнитное поле вращается вместе с магнитом ротора. ЭДС, наведенная в каждой обмотке статора, имеет одинаковую амплитуду и частоту (сдвинута по фазе на 120 °).

Эти три наведенные ЭДС представляют три фазы, а временной сдвиг между ними (2π / 3) представляет собой сдвиг фазы или сдвиг фазы. Причиной сдвига фаз является пространственное смещение катушек в статоре: катушки физически смещены на 120 ° друг от друга. В основном конструкция генератора и принцип его работы определяют форму и величину наведенного напряжения. Общий ротор вращается с одинаковой скоростью, поэтому значения частоты всех наведенных напряжений также равны.

Необходимо, чтобы все три наведенные ЭДС были одинаковыми, с одинаковым сдвигом фаз между ними. Это представляет собой симметричную трехфазную систему.

Сумма мгновенных значений напряжения в симметричной трехфазной системе равна нулю.

Трехфазное переменное напряжение. (Изображение любезно предоставлено автором.)

• Нагрузка каждой фазы имеет одинаковое значение импеданса;
• Импеданс нагрузки каждой фазы имеет одинаковый фазовый угол;
• Значения напряжения и тока равны для каждой фазы и;
• Сдвиг фаз составляет 120 ° между каждой фазой.

В случае симметричных трехфазных систем ток не проходит через общую нейтральную линию.

Трехфазная система переменного тока

В настоящее время трехфазная система служит основой большинства электрических систем, которые включают производство, передачу и потребление энергии. Это одно из самых важных нововведений, внесенных Николой Тесла (1856-1943), поскольку оно позволило более эффективно и упростить производство и передачу энергии.

Повышение ценности мощности системы передачи электроэнергии требует увеличения количества линий передачи (проводников), что увеличивает общую стоимость.

Предположим, мы хотим, чтобы в системе передавалось в 3 раза больше мощности. На схеме ниже показаны три однофазные системы (три генератора изолированы друг от друга). Эта система требует шести линий между электрическим генератором и потребителем, каждый проводник несет значение полного тока.

Три однофазные системы.(Изображение любезно предоставлено автором.)

В то время как на диаграмме выше показан случай трех однофазных систем, в которых для передачи энергии требуется шесть линий, на приведенной ниже диаграмме показана трехфазная система, в которой только три линии необходимы для одинаковой общей мощности.

Одиночная трехфазная система. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Подключение трехфазной системы

Соединения обмоток генератора. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Соединение звездой образуется, когда концы всех трех обмоток статора соединяются в одной точке (точке звезды), которая обычно заземлена. Нейтральная линия может быть связана с звездой, но это не обязательно. Линии, подключенные к другим концам катушек статора, являются фазовыми линиями (известными как фазы). На изображении ниже показаны клеммы обмоток статора, где выполнено соединение звездой.

Клеммы обмоток статора.(Изображение любезно предоставлено автором.)

В трехфазной системе YN потребителям доступны два напряжения: линейное и фазное. Потребитель получает питание от сети (U12, U23, U13), когда он включен между любыми двумя фазами, как показано ниже. В противном случае, если потребитель питается от фазного напряжения (U1, U2, U3), он включается между любой фазой и нейтралью.Напряжение сети всегда в 90–114 раз выше значения фазного напряжения.

Обеспечивает доступное напряжение в соединении YN. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Трехфазные нагрузки

Электрическая система состоит из трех основных частей: выработка энергии, передача энергии и потребители энергии. Потребители — это нагрузки, подключенные к электрической системе. Одним из преимуществ трехфазной системы является то, что она может питать как однофазные, так и трехфазные нагрузки.Последние могут быть подключены по схеме звезды (YN) или треугольника (D). На приведенной ниже схеме показаны различные варианты нагрузки, подключенной к трехфазной системе.

Различные вариации нагрузки, подключенные к трехфазной системе. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Электродвигатели переменного тока

В принципе, любой электрический генератор может работать как электродвигатель, поскольку его конструкция и принцип работы одинаковы. Принцип работы основан на взаимной индукции между обмотками статора и ротора.Основное отличие состоит в том, что генератор преобразует механическую энергию в электрическую, а двигатель — обратно.

Существует два основных типа двигателей переменного тока: асинхронные и синхронные двигатели.

Двигатели асинхронные

Асинхронный двигатель, также известный как асинхронный двигатель, является наиболее часто используемым двигателем на практике.

Асинхронный двигатель. (Изображение любезно предоставлено автором.)

ЭДС индуцируется в обмотках ротора по закону Фарадея. Обмотки ротора закорочены, что позволяет протекать току. Ток через обмотки ротора создает силу (крутящий момент), вызывающую движение ротора (вращение).Это вращение и RMF имеют одинаковый курс.

Однако ротор ускоряется до скорости, которая всегда ниже, чем синхронная скорость RMF. Если ротор достигает синхронной скорости, магнитные линии (поток) не будут пересекать обмотки ротора, и ЭДС не будет индуцироваться. Таким образом, ток не будет протекать через обмотки ротора, и сила, вращающая ротор, не будет создаваться.

Ротор замедляется, но не останавливается.

Когда скорость ротора ниже, чем синхронная скорость, магнитные линии пересекают обмотку ротора, что означает, что ЭДС индуцируется, и ротор вращается с соответствующей скоростью.Скорость ротора примерно близка к синхронной скорости, но никогда не бывает одинаковой. Вот почему его называют асинхронным двигателем.

Разница между синхронной скоростью ( n _s ) и скоростью ротора ( n ) является относительной скоростью или скольжением:

Полезно отметить, что для генерации RMF статора необходимы как минимум два сдвинутых по фазе тока.Трехфазный ток (сдвинутые по фазе на 120 ° между собой) генерирует более однородную RMF, чем двухфазные токи.

Это наиболее распространенный тип двигателя из-за его низкой стоимости, простоты обслуживания, надежности, устойчивости к перегрузкам и широкого диапазона скорости вращения.

Однако его недостатками являются: сложное регулирование скорости вращения, нелинейная зависимость крутящего момента вала от скорости вращения и проблемы при запуске.

Синхронные двигатели

Синхронный двигатель по конструкции аналогичен асинхронному.Токи статора создают среднеквадратичное значение, которое вращается с синхронной скоростью ( n _s ). Ротор вращается вместе со среднеквадратичным значением с одинаковой скоростью ( n = n _s ), а двигатель синхронизирован. Синхронный двигатель обеспечивает постоянную скорость, которая всегда равна синхронной скорости.

В этом случае RMS вращается с высокой скоростью, а ротор имеет большую массу и инерцию. Полюса магнитного поля статора и ротора нелегко синхронизировать («кэшировать»).Следовательно, ротор должен запускаться и увеличиваться до синхронной скорости с помощью внешней силы, после чего он может вращаться с собственным крутящим моментом. Ротор синхронного двигателя можно запустить следующими способами:

• Подключение другого вспомогательного двигателя к валу ротора
• Асинхронный запуск с помощью встроенных короткозамкнутых проводов (применение в крупных промышленных двигателях)
• Синхронный запуск с использованием переменной частоты (увеличение частоты от нуля до конечной рабочей частоты)

В больших промышленных двигателях они более эффективны, чем асинхронные двигатели.Синхронные двигатели малой мощности используются в робототехнике и сервосистемах, где требуется высокая точность и точное управление.

Синхронный двигатель большой мощности (несколько сотен кВт). (Изображение любезно предоставлено автором.)

Эквивалентные схемы двигателя (Steinmetz)

Как упоминалось выше, когда обмотки статора подключены к источнику переменного тока, в обмотках ротора индуцируется напряжение. В основном принцип работы такой же, как у трансформатора, т.е.е., индукционный двигатель — это трансформатор, в котором вращается вторичная сторона. Таким образом, эквивалентная схема в обоих случаях одинакова.

Как правило, эквивалентные схемы дают информацию об основных параметрах устройства, таких как потери в меди и магнитные потери. Медные обмотки двигателя характеризуются как сопротивлением ( R ), так и реактивным сопротивлением ( jX ). Общий термин для обоих параметров — импеданс ( Z = R + jX ).

Импеданс измеряется в омах в сложной форме или может быть обозначен как значение в омах и фазовый угол импеданса.Поскольку двигатель представляет собой индуктивную нагрузку, между напряжением двигателя и током имеется фазовый сдвиг. Фазовый угол представляет собой фазовый сдвиг между напряжением обмотки и током, протекающим через нее.

Эквивалентная схема показана на рисунке ниже:

Эквивалентная схема асинхронного двигателя. (Изображение любезно предоставлено автором.)

• R ₁ — сопротивление обмотки статора
• X ₁ — реактивное сопротивление утечки статора (вызванное магнитным потоком, который не связан с воздушным зазором и ротором)
• X _м — реактивное сопротивление намагничивания, необходимое для преодоления воздушного зазора.
• R _c — потери в сердечнике (гистерезис и вихревые токи)
• R ₂ — сопротивление обмотки ротора
• X ₂ — реактивное сопротивление обмотки ротора

Упрощенные эквивалентные схемы

Эквивалентную схему можно упростить, отказавшись от идеального трансформатора и пересчитав сопротивление ротора и реактивное сопротивление со стороны статора (первичной обмотки). Значения умножаются на k (где k — отношение витков обмотки статора и ротора).

Асинхронный двигатель, упрощенная схема замещения. (Изображение любезно предоставлено автором.)

• Входная мощность статора ( P _в )
• Потери в обмотке статора
• Потери в сердечнике в железе
• Потери в обмотке ротора
• Мощность к нагрузке ( P _м )
• Потери на ветер и трение
• Выходная мощность двигателя / мощность на валу ( P _out )

Эти параметры также могут быть получены путем проведения испытаний двигателя, в частности испытаний сопротивления обмотки постоянного тока (информация о сопротивлении и потерях обмотки), испытаний без нагрузки и испытаний при заторможенном роторе (индуктивность и потери в сердечнике).

Согласно приведенной выше электрической схеме эквивалентное сопротивление ( Z _eq ) может быть представлено как:

Обратите внимание, что потери в сердечнике не учитываются: (l _s = l ‘ _s )

Потери мощности в медных обмотках определяются по формуле:

В реальной системе, за исключением потерь в меди, выходная мощность также зависит от вращательных потерь, включая потери на трение, потери на ветер и потери в сердечнике.

Мощность ( P _в ), передаваемая на подключенную нагрузку, представляет собой разницу между входной мощностью и потерями в обмотках:

Трехфазное питание

Эта статья была предназначена для того, чтобы дать инженерам-неэлектрикам базовое представление о трехфазном питании и его применении в двигателях переменного тока.Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь оставлять их в комментариях ниже.

Минутку …

Включите файлы cookie и перезагрузите страницу.

Этот процесс автоматический. Ваш браузер в ближайшее время перенаправит вас на запрошенный контент.

Подождите до 5 секунд…

+ ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! [ ]) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [] +! ! []) + (! + [] + (!! []) + !! [])) / + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [ ] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (+ !! []))

+ ((! + [] + (!! [] ) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [ ]) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [])) / + ((! + [] + (!! []) +! ! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) +! ! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])))

+ ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + ( ! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] +! ! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (+ !! [])) / + ( (! + [] + (!! []) — [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + ( ! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (+ !! []))

+ ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [ ] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) ) / + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) — [ ]) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — [] ) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [ ] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! []))

+ ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] +! ! [] + []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] +! ! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! [] ) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [])) / + ((! + [] + (!! [ ]) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (! ! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [ ]) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) — [] ) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])))

+ ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) +! ! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] — (!! []) ) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [ ])) / + ((! + [] + (!! []) — [] + []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! [ ]) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] +! ! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [ ] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — [])) »

+ ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [])) / + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] +! ! []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) — []))

Производство трехфазного питания в трехфазных цепях

Питание в трехфазных цепях

Трехфазное питание в основном используется для производства, передачи и распределения электроэнергии из-за их превосходства. Он более экономичен по сравнению с однофазным питанием и требует для питания трех токоведущих проводов. Мощность в однофазной системе или цепи определяется соотношением, показанным ниже:

Где,

В — напряжение однофазное, т.е.е. V _ф.
I — ток однофазного тока, т.е. I _ф. и
Cosϕ — коэффициент мощности цепи.

Состав:

В трехфазных цепях (сбалансированная нагрузка) мощность определяется как сумма различных мощностей в трехфазной системе. т.е.

Мощность в соединениях звездой в трехфазных цепях задается как

Фазное и линейное напряжение при соединении звездой представлено, как показано ниже:

Следовательно, уравнение (1) можно записать как:

Мощность при соединении треугольником в трехфазных цепях определяется уравнением, показанным ниже:

При соединении треугольником соотношение между фазным и линейным напряжением и фазой и линейным током определяется как:

Следовательно, уравнение (3) можно записать как

Таким образом, общая мощность в трехфазной системе сбалансированной нагрузки, независимо от их соединений, независимо от того, подключена ли система по схеме звезды или треугольника, мощность определяется соотношением:

√3 V _L I _L Cosϕ

Единица измерения — киловатт (кВт) или ватт (Вт).

Полная мощность определяется как

Единица измерения полной мощности — киловольт-ампер (кВА) или вольт-ампер (ВА).

Аналогично, Реактивная мощность определяется уравнением:

Единицы измерения реактивные киловольт-амперы (кВАр) или вольт-амперные реактивные (ВАР).

Генерация 3-х фазных ЭДС в 3-х фазной цепи

В трехфазной системе есть три равных напряжения или ЭДС одной частоты, имеющих разность фаз 120 градусов.Эти напряжения могут создаваться трехфазным генератором переменного тока, имеющим три идентичные обмотки, смещенные друг от друга на 120 градусов.

Когда эти обмотки остаются неподвижными, а магнитное поле вращается, как показано на рисунке A ниже, или когда обмотки остаются неподвижными, а магнитное поле вращается, как показано ниже на рисунке B, в каждой обмотке индуцируется ЭДС. Величина и частота этих ЭДС одинаковы, но смещены друг от друга на угол 120 градусов.

Рассмотрим три идентичные катушки a ₁ a ₂ , b ₁ b ₂ и c ₁ c ₂ , как показано на рисунке выше. На этом рисунке a ₁ , b ₁ и c ₁ являются начальными выводами, тогда как a ₂ , b ₂ и c ₂ являются конечными выводами трех катушек. Между пусковыми клеммами необходимо поддерживать разность фаз в 120 градусов: a ₁ , b ₁ и c ₁ .

Теперь, пусть три катушки установлены на одной оси, и они вращаются, либо удерживая катушку в неподвижном состоянии и перемещая магнитное поле, либо наоборот, против часовой стрелки со скоростью (ω) радиан в секунду. В трех катушках индуцируются три ЭДС соответственно.

Рассматривая фигуру C, анализ их величин и направлений представлен следующим образом:

ЭДС, индуцированная в катушке a ₁ a ₂ , равна нулю и увеличивается в положительном направлении, как показано формой волны на приведенном выше рисунке C, представленной как e _a1a2 .

Катушка b ₁ b ₂ находится на 120 градусов электрически позади катушки a ₁ a ₂ . ЭДС, индуцированная в этой катушке, является отрицательной и становится максимально отрицательной, как показано волной e _b1b2 .

Точно так же катушка c ₁ c ₂ находится на 120 градусов электрически позади катушки b ₁ b ₂ , или мы также можем сказать, что катушка c ₁ c ₂ находится на 240 градусов позади катушки катушка а ₁ а ₂ .ЭДС, индуцированная в катушке, является положительной и уменьшается, как показано на рисунке C, представленном формой волны e _c1c2 .

Фазорная диаграмма

ЭДС, индуцированные в трех катушках в трехфазных цепях, имеют одинаковую величину и частоту и смещены на угол 120 градусов друг от друга, как показано ниже на векторной диаграмме:

Эти ЭДС трехфазных цепей можно выразить в форме различных уравнений, приведенных ниже:

Это все о производстве трехфазного питания в трехфазных цепях.

Соединение звездой в трехфазной системе — связь между фазой и линией, напряжением и током

В схеме Star Connection одинаковые концы (начало или конец) трех обмоток подключены к общей точке, называемой звездой или нейтральной точкой. Трехлинейные проводники отходят от остальных трех свободных клемм, называемых линейными проводниками .

Провода подводятся к внешней цепи, образуя трехфазные трехпроводные системы, соединенные звездой. Однако иногда четвертый провод проводится от точки звезды к внешней цепи, называемый нейтральным проводом , образуя трехфазные четырехпроводные системы, соединенные звездой.

Состав:

Соединение звездой показано на схеме ниже:

Принимая во внимание приведенный выше рисунок, конечные клеммы a ₂ , b ₂ и c ₂ трех обмоток соединены, образуя звезду или нейтраль. Три проводника, обозначенные как R, Y и B, проходят от оставшихся трех свободных клемм, как показано на рисунке выше.

Ток, протекающий через каждую фазу, называется Фазный ток I _ph , а ток, протекающий через каждый линейный провод, называется Line Current I _L .Аналогично, напряжение на каждой фазе называется Phase Voltage E _ph , а напряжение на двух линейных проводниках известно как Line Voltage E _L .

Зависимость между фазным напряжением и линейным напряжением при соединении звездой

Подключение звездой показано на рисунке ниже:

Поскольку система сбалансирована, сбалансированная система означает, что во всех трех фазах, то есть R, Y и B, через них протекает одинаковое количество тока.Следовательно, три напряжения E _NR , E _NY и E _NB равны по величине, но электрически смещены друг от друга на 120 °.

Диаграмма Phasor звездного соединения показана ниже:

Стрелки на ЭДС и токе указывают направление, а не их фактическое направление в любой момент.

Сейчас,

Между любыми двумя линиями есть двухфазные напряжения.

По следам петли НРИН

Чтобы найти векторную сумму ENY и –ENR, мы должны обратить вектор ENR и сложить его с ENY, как показано на векторной диаграмме выше.

Следовательно,

Аналогично

Следовательно, при соединении звездой линейное напряжение в 3 раза больше фазного напряжения.

Связь между фазным током и линейным током при соединении звездой

Тот же ток течет через фазную обмотку, а также в линейный провод, поскольку он включен последовательно с фазной обмоткой.

Где будет фазный ток:

Линейный ток будет:

Следовательно, в трехфазной системе звездообразных соединений линейный ток равен фазному току.