Site Loader

Содержание

ТРЕХФАЗНЫЙ ТОК — это… Что такое ТРЕХФАЗНЫЙ ТОК?

ТРЕХФАЗНЫЙ ТОК
ТРЕХФАЗНЫЙ ТОК

— переменный ток, получающийся от сочетания трех самостоятельных однофазных токов, сдвинутых по фазе один относительно другого на 1/3 периода.

Самойлов К. И. Морской словарь. — М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941

.

  • ТРЕХФАЗНАЯ МАШИНА
  • ТРЕХФЛАЖНАЯ СИГНАЛЬНАЯ КНИГА

Смотреть что такое «ТРЕХФАЗНЫЙ ТОК» в других словарях:

  • ТОК ПЕРЕМЕННЫЙ — (Alternating current А.

    С.) электрический ток, направление и сила которого периодически меняются. При переменном токе с частотой в 50 Hz (герц) ток в течение 1 секунды 50 раз меняется от нуля до максимальной величины в прямом и обратном… …   Морской словарь

  • трехфазный источник бесперебойного питания (ИБП) — трехфазный ИБП [Интент] Глава 7. Трехфазные ИБП … ИБП большой мощности (начиная примерно с 10 кВА) как правило предназначены для подключения к трехфазной электрической сети. Диапазон мощностей 8 25 кВА – переходный. Для такой мощности… …   Справочник технического переводчика

  • трехфазный — ТРЁХФАЗНЫЙ ая, ое. 1. Филос. Состоящий из трёх фаз, этапов. Т ое развёртывание понятий. 2. Спец. Система трёх однофазных переменных токов одинаковой частоты и амплитуды, но отличающихся по фазе на 1/3 периода. Т. ток. 3. Электр. Связанный с… …   Энциклопедический словарь

  • Переменный ток — Если какой либо источник тока вызывает в данном проводнике или в данной замкнутой цепи электродвижущую силу и эта электродвижущая сила непрерывно изменяется по величине и по направлению, т. е. представляется периодической функцией времени, то в… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • переменный ток — ▲ физические колебания ↑ электрический ток трехфазный. многофазный. выпрямитель преобразователь переменного электрического тока в постоянный. реактор. фазоинвертор. фазокомпенсатор. аттенюатор …   Идеографический словарь русского языка

  • Электродвигатели — Попытки применить электричество как двигательную силу были сделаны еще в начале прошлого столетия. Так, после того как (1821 г.) Фарадеем было открыто явление вращения магнитов вокруг проводников с токами и наоборот, Sturgeons и Barlow построили… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Доливо-Добровольский, Михаил Осипович

    — [21 дек. 1861 (2 янв. 1862) 15 ноября 1919] рус. электротехник. Родился в Петербурге в семье чиновника. В 1878 поступил в Рижский политехнич. ин т. За участие в политич. выступлениях студенчества Д. Д. был исключен из ин та без правд поступления… …   Большая биографическая энциклопедия

  • РЕНТГЕНОТЕХНИКА — РЕНТГЕНОТЕХНИКА. Содержание: Рентгеновские трубки……………659 Трансформаторы………………665 Работа трубки и требования к аппаратам …. 668 Выпрямители тока……………..6 70 Аппараты…………………671 Методы измерения лучен …   Большая медицинская энциклопедия

  • Трансформаторы* — Т. называются приборы, служащие 1) либо для преобразования электрических токов одного напряжения в токи другого напряжения, 2) либо для преобразования токов переменных в токи постоянные и обратно. Т. первого рода, т. е. Т. напряжении,… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Трансформаторы — Т. называются приборы, служащие 1) либо для преобразования электрических токов одного напряжения в токи другого напряжения, 2) либо для преобразования токов переменных в токи постоянные и обратно. Т. первого рода, т. е. Т. напряжении,… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Трёхфазный переменный ток

Трёхфазный переменный ток

Подробности
Категория: Электротехника

Трехфазная система переменного тока

Электростанции вырабатывают трехфазный переменный ток. Генератор трехфазного тока представляет собой как бы три объединенных вместе генератора переменного тока, работающих так, чтобы сила тока (и напряжение) изменялась у них не одновременно, а с отставанием на 1/3 периода. Это осуществляется за счет смещения катушек генераторов на 120° одна относительно другой (рис. справа).


Каждая часть обмотки генератора называется

фазой. Поэтому генераторы, которые имеют обмотку, состоящую из трех частей, называют трехфазными.

Следует отметить, что термин «фаза» в электротехнике имеет два значения: 1) как величина, которая совместно с амплитудой определяет состояние колебательного процесса в данный момент времени; 2) в смысле наименования части электрической цепи переменного тока (например, часть обмотки электрической машины).

Некоторое наглядное представление о возникновении трехфазного тока дает установка, изображенная на рис. слева.

Три катушки от школьного разборного трансформатора с сердечниками размещаются по окружности под углом 120° по отношению друг к другу. Каждая катушка соединена с демонстрационным гальванометром. В центре окружности на оси укрепляется прямой магнит. Если вращать магнит, то в каждой из трех цепей «катушка — гальванометр» возникает переменный ток. При медленном вращении магнита можно заметить, что наибольшее и наименьшее значения токов и их направления будут в каждый момент во всех трех цепях различными.

Таким образом, трехфазный ток представляет совместное действие трех переменных токов одинаковой частоты, но сдвинутых по фазе на 1/3 периода относительно друг друга.

Каждая обмотка генератора может соединяться со своим потребителем, образуя несвязанную трехфазную систему. Выигрыша от такого соединения нет никакого по отношению к трем отдельным генераторам переменного тока, так как передача электрической энергии осуществляется с помощью шести проводов (рис. справа).


На практике получили два других способа соединения обмоток трехфазного генератора. Первый способ соединения получил название звезды (рис. слева, а), а второй — треугольника (рис. б).

При соединении звездой концы (или начала) всех трех фаз соединяются в один общий узел, а от начал (или концов) идут провода к потребителям. Эти провода называются линейными проводами. Общую точку, в которой соединяются концы фаз генератора (или потребителя), называют нулевой точкой, или нейтралью. Провод, соединяющий нулевые точки генератора и потребителя, называют нулевым проводом. Нулевой провод применяется в том случае, если в сети создается неравномерная нагрузка на фазы. Он позволяет уравнять напряжения в фазах потребителя.


Нулевой провод, как правило, применяется в осветительных сетях.

Даже при наличии одинакового количества ламп равной мощности во всех трех фазах равномерная нагрузка не сохраняется, так как лампы могут включаться, выключаться не одновременно во всех фазах, могут перегорать, и тогда равномерность нагрузки фаз будет нарушена. Поэтому для осветительной сети применяется соединение в звезду, которая имеет четыре провода (рис. справа) вместо шести при несвязанной трехфазной системе. 

При соединении в звезду различают два вида напряжения: фазное и линейное. Напряжение между каждым линейным и нулевым проводом равно напряжению между зажимами соответствующей фазы генератора и называется фазным (

Uф), а напряжение между двумя линейными проводами — линейным напряжением (Uл).

Между фазными и линейными напряжениями можно установить соотношение:

Uл = √3 . Uф ≈ 1,73 . Uф ,

если рассмотреть треугольник напряжения (рис. Сф-л/2 + 2-со5б0° = л/3 -Ц,

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

UЛ = 380 В; UФ  = 220 В.

Поскольку в нулевом проводе при симметричной нагрузке сила тока равна нулю, то ток в линейном проводе равен току в фазе.
При неравномерной нагрузке фаз по нулевому проводу проходит уравнительный ток относительно малой величины. Поэтому сечение этого провода должно быть значительно меньше, чем у линейного провода. В этом можно убедиться, если включить четыре амперметра в линейные и нулевой провода. В качестве нагрузки удобно использовать обычные электрические лампочки (рис. справа).


При одинаковой нагрузке в фазах ток в нулевом проводе равен нулю и надобность в этом проводе отпадает (например, равномерную нагрузку создают электродвигатели). В этом случае производят соединение в «треугольник», которое представляет собой последовательное соединение друг с другом начал и концов катушек генератора. Нулевой провод в этом случае отсутствует.
При соединении обмоток генератора и потребителей «треугольником» фазные и линейные напряжения равны между собой,
т.е. UЛ = UФ, а линейный ток в √3 раз больше фазного тока  IЛ = √3.IФ

Соединение треугольником применяется как при осветительной, так и при силовой нагрузке. Например, в школьной мастерской станки можно включать в звезду или треугольник. Выбор того или иного способа соединения определяется величиной напряжения сети и номинальным напряжением приемников электрической энергии.
Принципиально можно соединять треугольником и фазы генератора, но обычно этого не делают. Дело в том, что для создания заданного линейного напряжения каждая фаза генератора при соединении треугольником должна быть рассчитана на напряжение, в раз большее, чем в случае соединения звездой. Более высокое напряжение в фазе генератора требует увеличения числа витков и усиленной изоляции для обмоточного провода, что увеличивает размеры и стоимость машин. Поэтому фазы трехфазных генераторов почти всегда соединяют звездой. Двигатели же иногда в момент пуска включают звездой, а затем переключают на треугольник.

7 Трехфазный электрический ток — Трехфазный электрический ток

Трехфазный электрический ток

            Трехфазная цепь представляет собой совокупность электрических цепей, в которых действуют три синусоидальные э.д.с. одинаковой частоты, отличающиеся по фазе одна от другой ( φ = 120о) и создаваемые общим источником энергии. Каждую из частей многофазной системы, характеризующуюся одинаковым током, принято называть фазой.  Таким образом, слово фаза  в электротехнике имеет два значения – угол φ и часть многофазной системы (отдельный фазный провод).

            Основные преимущества трехфазной системы:  возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля (это позволило создать электродвигатели переменного тока), экономичность и эффективность (мощность можно передать по трем фазным проводам без применения четвертого общего провода -нейтрали), а также возможность использования двух различных эксплуатационных напряжений в одной установке (фазного и линейного, которые обычно составляют 220 В и 380 В, соответственно).

            История появления трехфазных электрических цепей связана с именем М.С. Доливо-Добровольского  Петербургского ученого, который в 1886 г., доказав, что многофазные токи способны создавать вращающееся магнитное поле, предложил (запатентовал) конструкцию трехфазного электродвигателя.

       Трехфазный ток является простейшей системой многофазных токов, способных создавать вращающееся магнитное поле. Этот принцип положен в основу работы трехфазных электродвигателей.

            Предложив конструкцию электродвигателя переменного тока, М.С. Доливо-Добровольский разработал и все основные элементы трехфазной электрической цепи. Трехфазная цепь состоит из трехфазного генератора, трехфазной линии электропередач и трехфазных приемников.

      В результате предложенной трехфазной системы электрического тока стало возможным эффективно преобразовывать электрический ток в механическую энергию.

Получение трехфазного тока

Электрическую энергию трехфазного тока получают в синхронных трехфазных генераторах (рис. 27). Три обмотки 2 статора 1 смещены между собой в пространстве на угол 120°. Их начала обозначены буквами А, В, С, а концы – x, y, z.  Ротор 3 выполнен в виде постоянного электромагнита, магнитное поле которого возбуждает постоянный ток I, протекающий по обмотке возбуждения 4. Ротор принудительно приводится во вращение от постороннего двигателя. При вращении магнитное поле ротора последовательно пересекает обмотки статора и индуктирует в них ЭДС, сдвинутые (но уже во времени) между собой на угол 120°.

Рекомендуемые материалы

 Трехфазный синхронный генератор

Для симметричной системы ЭДС (рис. 28) справедливо

 Волновая и векторная диаграммы симметричной системы ЭДС

На диаграмме изображена прямая последовательность чередования фаз (пересечение ротором обмоток в порядке А, В, С). При смене направления вращения чередование фаз меняется на обратное — А, С, В. От этого зависит направление вращения трехфазных электродвигателей.

Существует два способа соединения обмоток (фаз) генератора и трехфазного приемника: «звезда» и «треугольник».


В генераторах трехфазного тока электрическая энергия генерируется в трех одинаковых обмотках, соединенных по схеме звезда. Чтобы сэкономить на проводах линии передачи электроэнергии от генератора к потребителю тянутся только три провода. Провод от общей точки соединения обмоток не тянется, т.к. при одинаковых сопротивлениях нагрузки (при симметричной нагрузке) ток в нем равен нулю.

                                                                                    

Схема замещения трехфазной системы, соединенной «звездой»

Согласно первому закону Кирхгофа  можно записать IO = IА+ IВ + IС.

При равенстве ЭДС в фазных обмотках генератора и при равенстве сопротивлений нагрузки (т. е. при равенстве значений токов IА,IВ,IС)в представленной на рисунке системе, с помощью векторных диаграмм можно показать, что результирующий ток  IO в центральном проводнике будет равен нулю. Таким образом, получается, что в симметричных системах (когда сопротивления нагрузок одинаковы), центральный провод может отсутствовать и линия для передачи системы трехфазного тока может состоять только из трех проводов.

В распределительных низковольтных сетях, в которых присутствует много однофазных потребителей, обеспечение равномерной нагрузки каждой фазы становится не возможным, такие сети делаются четырехпроводными.

Для обеспечения электробезопасносности принято низковольтные потребительские сети (сети<1000В), выполнять 4-х проводными с глухо-заземленной нейтралью.

Напряжение между фазными проводами в линии принято называть линейным напряжением, а напряжение, измеренное между фазным проводом (фазой) и центральным – фазным напряжением.

В системах электроснабжения, в частности в генераторах и трансформаторах подстанций используется преимущественно соединения звездой.

Соотношение между линейным и фазным напряжением

С помощью векторной диаграммы, показывающей систему трехфазного тока, легко установить, что соотношение между фазным и линейным  напряжениями будет: Uл = 2(Uф sin60о) = √3 Uф.

Это соотношение справедливо при определенных условиях также в случае отсутствия нейтрального провода, т. е. в трехпроводной цепи.

На основании указанного соотношения можно сделать вывод о том, что соединение звездой следует применять в том случае, когда каждая фаза трехфазного приемника или однофазные приемники рассчитаны на напряжение в √3 раз меньшее, чем номинальное линейное напряжение сети.

Для низковольтных сетей (с напряжением менее 1000В) основным стандартным линейным (между фазными проводами) напряжением принимается напряжение 380 В, при этом фазное напряжение (между фазным проводом и центральным) будет составлять 220 В.

Низковольтные сети являются потребительскими сетями разного назначения, не обязательно питающими трехфазные двигатели. В таких сетях для питания различных потребителей могут быть использованы разные фазы по отдельности. В результате нагрузка разных фаз окажется неодинаковой. Кроме того, с целью техники безопасности, ПУЭ (правилами устройства электроустановок) устанавливается, что низковольтные трехфазные электрические сети должны устраиваться четырехпроводными, с глухозаземленной нейтралью. Для этого схема понижающего трансформатора (понижающей подстанции) обычно выглядит следующим образом.

                  (Высокое напряжение

                             от ЛЭП)

Т.е. центральный, называемый при этом «нулевым», провод на вторичной обмотке трехфазного трансформатора подключается к заземляющему устройству и подводится к потребителям наряду с фазными проводами (ф1, ф2, ф3).

СОЕДИНЕНИЯ ПРИЕМНИКОВ ЗВЕЗДОЙ

Из рисунке 6 видно, что при соединении звездой фазные напряжения приемника Ua, Ubи Ucне равны линейным напряжениям Uab, Ubcи Uca. Применяя второй закон Кирхгофа и к контурам aNba, bNcb и cNac, можно получить следующие соотношения между линейными и фазными напряжениями:

. Нетрудно построить векторы линейных напряжений (рис. 7).

Рис. 6. Схема соединения приемника звездой

Рис. 7. Векторная диаграмма при соединении приемника звездой в случае симметричной нагрузки

Если не учитывать сопротивлений линейных проводов и нейтрального провода, то следует считать комплексные значения линейных и фазных напряжений приемника равными, соответственно, комплексным значениям линейных и фазных напряжений источника. Вследствие указанного равенства векторная диаграмма напряжений приемника не отличается от векторной диаграммы источника при соединении звездой (см. рис.7). Линейные и фазные напряжения приемника, как и источника, образуют две симметричные системы напряжений. Между линейными и фазными напряжениями приемника существует соотношение Uл=√3Uф. Основным стандартным линейным (между фазными проводами) напряжением для низковольтных сетей (до 1000 В) принимается напряжение 380 В, при этом фазное напряжение (между фазным проводом и центральным) будет составлять (380/√3) = 220 В.

Из схемы рисунке 6 видно, что при соединении звездой линейные токи равны соответствующим фазным токам: Iд = Iф. С помощью первого закона Кирхгофа получим следующее соотношение между фазными токами и током нейтрального провода:

Соединение приемников треугольником

            Как видно из схемы, каждая фаза приемника при соединении треугольником подключена к двум линейным проводам. Поэтому независимо от значения и характера сопротивлений приемника каждое фазное напряжение равно соответствующему линейному напряжению: Uф = Uл. Между линейными и фазными токами приемника существует соотношение Iл=√3Iф.

Если не учитывать сопротивлений проводов сети, то напряжения приемника следует считать равными линейным напряжениям источника.

На основании схемы и последнего выражения можно сделать вывод о том, что соединение треугольником следует применять тогда, когда каждая фаза трехфазного приемника или однофазные приемники рассчитаны на напряжение, равное номинальному линейному напряжению сети. Фазные токи Iab, Ibcи Icaв общем случае не равны линейным токам Ia, Ibи Ic. Применяя первый закон Кирхгофа к узловым точкам a, b, c, можно получить следующие соотношения между линейными и фазными точками:

Используя указанные соотношения и имея векторы фазных токов, нетрудно построить векторы линейных токов.

Схема включения треугольником применяется для любых (симметричных и несимметричных) приемников.

Мощность трехфазного тока

      Под активной мощностью трехфазной системы понимают сумму активных мощностей фаз и активной мощности, выделяемой в сопротивлении, включенном в нулевой провод:

                                                                          

      Реактивная мощность — сумма реактивных мощностей фаз и реактивной мощности сопротивления, включенного в нулевой провод:

                                                                                       

     Полная мощность:

                                                                                                        

      Если нагрузка симметричная, то  

                                                                               

                                             .                               

     Здесь под j понимается угол между напряжением UФ и током IФ фазы нагрузки.

     

При симметричной нагрузке фаз

                 

      При симметричной нагрузке независимо от способа ее соединения в «звезду» или  в «треугольник»

Ещё посмотрите лекцию «18 Акты суда первой инстанции» по этой теме.

.

      Поэтому вместо формул (7.11) используют следующие:

                                                                                                                   

 

опуская индексы для линейных токов и напряжения,  S = √3 U I;      P = √3 U I cosφ.

Трехфазный переменный электрический ток и его преимущества

Трехфазный переменный электрический ток и его преимущества
В настоящее время получение, передача и распределение электроэнергии в большинстве случаев производится посредством трехфазной системы токов. Как показывает само название, трехфазная система состоит из трех источников электроэнергии и трех цепей, соединенных общими проводами линии передач.
Источником энергии для всех фаз является трехфазный генератор, условно представленный на рис. 1.1 в виде трех обмоток, соответственно: АХ, BY и CZ.


Обмотки фаз генератора можно было бы соединить шестью проводами (рис. 1.1.а) с на грузками ZA, ZB, Zc и получить таким путем три независимые фазные цепи. Но, если объе¬динить концы обмоток фаз генератора X, Y, Z с объединенными концами трех нагрузок од¬ним проводом, то можно сэкономить два соединительных провода. Такой спо¬соб соединения называется соединение звездой. Указанный общий провод называется нейтральным или нейтралью.
Поскольку очередность подключения к фазам источника трехфазных двигателей в качестве на грузки оказывается существенной для установления направления их вращения, то для обеспечения этой однозначности у нас в стране приняты следующие условные цветовые обозначения фаз: А — желтая;
В — зеленая; С — красная, а общий провод (нейтраль) — черный.

При соединении звездой, кроме равного между собой напряжения на зажимах каждой из фаз (фазного напряжения между фазой и общим проводом — Uф), существует и напряжение между разными фазами, называемое линейным напряже¬нием — Uл. Линейное напряжение в этом случае больше фазного в -vз раз.
 Пример. Если ток во всех фазах оказывается одинаковым (симметрич¬ная нагрузка, примером которой может служить трехфазный двигатель), то ток в нейтральном проводе отсутствует и этот провод не нужен. Но, так как другие подключаемые нагрузки бывают несимметричными, то для них нейтральный провод нужен. На рис. 1.2 приведен пример такого включения электропитания трехэтажного дома.


Несколько реже, чем соединение звездой, в трехфазных сетях применяют соединение треугольником (рис. 1.3). Обмотки фаз источника электродвижу¬щей силы при этом соединяются так, что конец одной соединяется с нача¬лом следующей и т.д.


Некоторым преимуществом соединения фаз треугольником является то, что даже при несимметричной нагрузке нет необходимости использовать четвертый провод. На рис. 1.3в показана схема осветительной сети жилого дома при соединении фаз приемников треугольником. Заметим, что подклю¬чение нагрузок в случае подведения напряжения от источника способом треугольника может быть произведено как треугольником, так и звездой.


 

Трехфазный ток. Соединение звездой и треугольником

До сих пор мы изучали переменный ток, который создавался одной э. д. с. Такой ток называется однофазным переменным током. Система из трех однофазных токов, создаваемых тремя э. д. с. одной частоты, но сдвинутых один относительно другого на одну треть периода (120°), называется трехфазным током.

Трехфазный ток вырабатывают трехфазные генераторы. На рис. 1 схематически показан трехфазный генератор, на неподвижной части которого, называемой статором, расположены три отдельные обмотки.


Подвижная часть генератора, называемая ротором, представляет собой электромагнит. При вращении ротора в катушках обмотки статора индуктируется э. д. с.

Так как обмотки смещены одна относительно другой на 120°, то в них индуктируются э. д. с., у которых амплитуды смещены по фазе также на 120°, т. е. в трех обмотках индуктируются э. д. е., угол сдвига фаз между которыми ф = 120° (каждую обмотку обычно называют фазой).

Рис. 2


Рис. 3


Начала обмоток обозначаются буквами А, В и С, концы соответственно x, у и z.
К кольцам 1 и 2 присоединены концы обмотки электромагнита. Щетки 3, 4 служат для ввода постоянного тока.

Графики э. д. с. в трех обмотках трехфазного генератора представлены на рис. 2.

В трехфазном генераторе как бы имеются три однофазных генератора с общей магнитной системой. Представим, что генератор трехфазного тока подключен к нагрузке так, как показано на рис. 3.

Через А1, А2, А3 обозначены обмотки (фазы) генератора, а через А1,, А2,, А3, — фазы потребителей (электрические лампы).

Три провода B1 — B1,; B2 — B2,; B3 — B3, можно соединить вместе в один провод (рис. 4) ОО,, называемый нулевым или нейтральным.

Так как алгебраическая сумма трех равных, сдвинутых друг относительно друга на 120°, синусоидальных токов в любой момент времени равна нулю, то при равномерной нагрузке фаз этот провод не нужен, так как ток в нем в этом случае равен нулю. Точка О, в которой соединяются все три фазы обмотки машины и нулевой провод, называется нулевой или нейтральной.

Рис. 4


Рис. 5


Соединение фаз генератора трехфазного тока, показанное на рис. 4, называется соединением звездой. Аналогичное соединение цепей нагрузки называется включением нагрузки звездой.

Напряжение между началом и концом фазы называется фазовым напряжением и обозначается Uф.

Напряжение между концами фаз или проводами линий называется линейным напряжением и обозначается Uл. Соответственно и величина тока называется фазовой (Iф) или линейной (Iл). Очевидно, что при соединении звездой Iл  = Iф , так как фаза генератора и соответствующая линия соединены последовательно.

Величина линейного напряжения при соединении фаз звездой равна

в чем можно легко убедиться, измеряя напряжение между двумя линейными проводами и сравнивая его с напряжением между нулевым проводом и линейным.

Другое соединение фаз генератора трехфазного тока и его потребителей — соединение треугольником — показано на рис. 5. При соединении треугольником фазы включены последовательно: конец одной соединен с началом другой и т. д., сумма э. д. с. трех фаз в каждый момент времени равна нулю. Поэтому при отключении внешней цепи ток в фазах будет равен нулю. При соединении треугольником фазовое напряжение равно линейному Uф = Uл, а сила тока в линии при равномерной нагрузке фаз равна

Что это — трехфазный ток

Современный образ жизни невозможно представить без электроэнергии и благ, которые с ней связаны. Отсутствие природного газа легко компенсируется твердотопливными источниками тепла, вода также доступна, а вот без электричества настает самый настоящий «конец света».

Подавляющее большинство современных электростанций генерируют трехфазный переменный ток. Среди его преимуществ особо следует отметить легкость получения и последующих преобразований, высокую надежность и простоту конструкции предназначенных для него асинхронных электродвигателей. Трехфазный ток – это наиболее распространенный во всем мире тип электроэнергии.

Система трехфазного электрического тока представляет собой совокупность трех цепей однофазного тока с одинаковой частотой и амплитудой, однако, смещенных относительно друг друга на 120 градусов (или, что одно и то же, 1/3 периода). Каждая из этих цепей называется фазой, соответственно, все три формируют трехфазный ток.

Теоретические основы довольно просты: металлическая рамка вращается в магнитном поле, пересекая линии напряженности. Чтобы в соответствии с законом электромагнитной индукции получить электрический ток, достаточно подключить к ее выводам нагрузку и создать цепь. Если же необходим трехфазный ток, то устройство усложняется: в механизме располагаются три идентичные рамки, сдвинутые одна относительно другой на 120 градусов. Итогом является генерация трех электродвижущих сил (ЭДС). В стандартных электростанциях скорость вращения неизменна.

На практике же реализация немного отлична от теории. Трехфазный ток создают специальные машины – генераторы. В них обмотки фазных цепей неподвижны (сравните с теорией) и определенным образом расположены на полюсах статора (неподвижная часть машины). А вращающееся магнитное поле создается ротором. Момент вращения ему сообщает энергия падающей воды в гидроэлектростанциях, паровой турбины в АЭС и пр.

Одна из особенностей цепей, использующих трехфазный ток, заключается в задействовании на стороне потребителя всего трех или четырех проводов – три фазных и нулевой. Этого удается добиться благодаря способу соединения обмоток генератора – звездой или треугольником.

Соединение звездой подразумевает, что концы всех трех обмоток сходятся в одной нулевой точке. Исходя из закона Кирхгофа, следует, что сумма всех токов в этой точке (узле) равняется нулю, поэтому никакого замыкания не происходит. Из нулевой точки выводится нулевой провод. Напряжение, замеренное между этим проводом и любым из трех линейных, в 1.73 раз меньше, чем значение напряжения между самими линейными проводами. В первом случае получается фазное напряжение, а во втором линейное.

Важной особенностью соединения звездой является необходимость избегать перекоса фаз, то есть, контролировать, чтобы протекающие в ветках токи были примерно равны. Та небольшая неизбежная разница приводит к появлению небольшого тока в нулевом проводе, но он невелик.

Совершенно иной тип соединения обмоток генератора – треугольником, позволяет упразднить нулевой провод. При ее реализации каждый конец обмотки соединяется с началом следующей, фактически, образуя треугольник, а напряжения снимаются с его вершин. При таком способе фазное и линейное напряжения равны. Также необходим контроль за равенством токов в ветвях, так как при игнорировании этого общее значение тока в замкнутой цепи может стать чрезмерным, вызывая нагрев генератора и выход его из строя.

Большинство электрических двигателей, предназначенных для трехфазной сети, предусматривают возможность выбора способа соединения обмоток на звезду или треугольник. Это позволяет выбирать рабочее напряжение. Так, при соединении обмоток нагрузки звездой расчетное напряжение будет в 1.73 раз меньше, чем при треугольнике.

Трехфазный переменный ток — Энциклопедия по машиностроению XXL

Полезная работа, совершаемая расширяющимся гелием, обычно поглощается следующим образом. Детандер соединяется ременной передачей с мотором трехфазного переменного тока, который, работая в режиме генератора, поглощает энергию н поддерживает постоянную скорость вращения. Иногда для той же цели применяется центробежный тормоз.  [c.139]

Внедрению электропривода способствовало не только увеличение производства двигателей, но и ряд других мероприятий. Главнейшее из них —организация централизованного электроснабжения. В 1924—1925 гг. в электрохозяйстве была проведена реформа, в результате которой осуществился перевод промышленных предприятий на централизованное электроснабжение трехфазным переменным током, что открыло двигателям переменного тока широкую дорогу во все отрасли промышленности [38].[c.110]


Изобретение в 1889—1891 гг. М. О. Доливо-Добровольским системы трехфазного переменного тока открыло пути для централизованного электроснабжения трамвая от крупных электростанций через преобразовательные тяговые подстанции постоянного тока.  [c.130]

Электродвигатель постоянного тока из-за сложности его изготовления, обслуживания и дороговизны не мог быть универсальным в техническом перевооружении промышленности. Эту роль выполнил электродвигатель трехфазного переменного тока в асинхронном исполнении как приводной механизм он не имеет себе равных благодаря простоте конструкции, дешевизне, надежности и высокому к. п. д.  [c.11]

В последующее время асинхронный электродвигатель трехфазного переменного тока занял господствующее положение в электрификации силовых процессов (за исключением некоторых специфических производств, где применяются электродвигатели других типов).  [c.11]

Скоро стало ясным, что электродвигатель постоянного тока из-за сложности его изготовления, обслуживания и дороговизны не мог быть универсальным в техническом перевооружении промышленности. Эту роль выполнил электродвигатель трехфазного переменного тока. По простоте своей конструкции и легкости обслуживания этот электродвигатель как приводной механизм не имел себе равных. Вместе с тем электродвигатель переменного тока был надежен и обладал высоким КПД.  [c.24]

Параметры питающей энергосети. Электрооборудование АЛ питается от заводской энергосети трехфазного переменного тока с линейным напряжением 380 В при частоте 50 Гц. Электрические аппараты, работающие в цепях управления напряжением до 1000 В, обеспечивают нормальную работу при колебаниях напряжения в цепях управления в пределах 0,85— 1,1 от номинального значения.  [c.170]

В создании практически целесообразного двигателя трехфазного переменного тока первенствующая роль принадлежала русскому инженеру М. О. Доливо-Добровольскому. В 1889 г. он создал конструкцию трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Двигатель имел несомненные достоинства самостоятельно приходил во вращение при включении напряжения, не требуя специального возбудителя, как синхронные двигатели, или дополнительного двигателя для разгона, как двухфазные моторы его питание осуществлялось с помощью трех проводов, присоединяемых к трем концам обмоток статора вместо четырех про-  [c. 59]

В рассматриваемый период электротехника выделялась из физики и становилась самостоятельной отраслью техники и промышленности. В 90-е годы на основе развивающейся системы трехфазного переменного тока обрела самостоятельность электроэнергетика. Это повлекло за собой глубокие преобразования во всех отраслях общественного производства. Начался переход от механических систем передачи энергии к электроприводу рабочих машин.  [c.66]


Электродвигатели 127/220 в трехфазного переменного тока и 24 в постоянного тока  [c.249]

Недостатки привода постоянного тока — необходимость преобразовательной установки для преобразования трехфазного переменного тока в постоянный ток, более высокая стоимость машин постоянного тока, более сложный уход за ними ввиду наличия коллектора и щеточного аппарата.  [c.381]

Короткозамкнутый асинхронный электродвигатель является наиболее простым, дешевым и надежным из всех остальных двигателей. В большинстве случаев пуск его производится непосредственным подключением к сети трехфазного переменного тока. Для реверсирования асинхронного электродвигателя необходимо переключить два фазных провода.  [c.439]

Двигатели трехфазного переменного тока асинхронные с фазным и короткозамкнутым ротором и синхронные.  [c.226]

Достоинства простота и надежность конструкции, особенно двигателей с короткозамкнутым (к. э.) ротором низкая стоимость простота эксплуатации возможность непосредственного включения в сеть трехфазного переменного тока.  [c.232]

Электродвигатель трехфазного переменного тока А — номер по плану Б — установленная мощность в кВт  [c.183]

Для всех электроприводов применяются электродвигатели с питанием от сети трехфазного переменного тока напряжением 220/380 в, частотой 50 гц.  [c.149]

Генератор трехфазный переменного тока по ГОСТ 2.722—68 (СТ СЭВ 655-77) [40]  [c. 85]

Синхронные двигатели. Частота вращения ротора синхронного двигателя всегда равна синхронной частоте вращения и не зависит от нагрузки. Обмотка статора двигателя питается трехфазным переменным током. Обмотка ротора подключается к источнику постоянного тока. У маломощных двигателей магнитное поле ротора создается  [c.316]

При работе генератора обмотка возбуждения питается от аккумуляторной батареи постоянным током, создавая магнитное поле. Когда ротор вращается, под катушкой статора проходит попеременно северный и южный полюсы ротора. Магнитный поток, проходящий через выступы статора, изменяет свое направление и величину, индуктируя при этом в обмотках статора э. д. с., меняющуюся по величине и направлению. Трехфазный ток, индуктируемый в обмотках статора, подводится к выпрямителю. Выпрямитель состоит из шести кремниевых диодов, собранных внутри задней крышки генератора. Выпрямители служат для выпрямления трехфазного переменного тока в постоянный (принцип действия диода описан на стр. 127). На генераторе имеются три вывода один из них положительный (+), второй шунт (Ш) и третий выведен на массу (—). По мере увеличения скорости вращения ротора, когда напряжение генератора станет большим, чем напряжение аккумуляторной батареи, обмотка возбуждения будет питаться током генератора.  [c.137]

На рис. 73 показана современная дуговая электропечь вместимостью 200 т. Печь состоит из железного кожуха цилиндрической формы со сферическим днищем. Внутри кожух имеет огнеупорную футеровку. Плавильное пространство печи закрывается съемным сводом. Печь имеет рабочее окно и выпускное отверстие со сливным желобом. Питание печи осуществляется трехфазным переменным током. Нагрев и плавление металла осуществляются электрическими мощными дугами, горящими между концами трех электродов и металлом, находящимся в печи. Печь опирается на два опорных сектора, перекатывающихся по станине. Наклон печи в сторону выпуска и рабочего окна осуществляется при помощи реечного механизма. Перед загрузкой печи свод, подвешенный на цепях, поднимают к порталу, затем портал со сводом и электродами отворачивается в сторону сливного желоба и печь загружают бадьей.  [c.168]

Вентильные генераторы вырабатывают трехфазный переменный ток частотой 200 или 400 Гц, который затем преобразуется в постоянный выпрямительным блоком, входящим в конструкцию генератора. Внешняя ВАХ вентильного генератора — падающая, регулировка сварочного тока ступенчатая (две ступени) и плавная в пределах каждой ступени.  [c.106]

При выборе серии комплектного электропривода или преобразователя необхо» димо знать, от какой сети будет питаться данный привод (род и частота тока, число фаз, напряжение). Если эти данные не оговариваются, принимается сеть трехфазного переменного тока напряжением 380 В, частотой 50 Гц.  [c.208]


Асинхронные электродвигатели трехфазного переменного тока. Принцип работы. Скольжение ротора. Конструктивные узлы электродвигателя. Электродвигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. Их области применения. Номинальные данные электродвигателя. Основные схемы соединений обмоток асинхронных электродвигателей.  [c.298]

Пуски электродвигателей постоянного тока и короткозамкнутого асинхронного электродвигателя трехфазного переменного тока. Пуск асинхронного электродвигателя с фазным ротором.  [c.311]

Трехфазный переменный toK. Принципиальная схема получения трехфазного переменного тока. Генератор трехфазного переменного Тока. Симметрия трехфазной системы. Соединение в звезду и треугольник. Линейные и фазные токи и напряжения и соотношения между ними.  [c.318]

Использование трехфазного переменного тока для получения вращающегося электромагнитного поля.  [c.318]

Источник электрической энергии — синхронный генератор трехфазного переменного тока Двигатель-генераторная группа для питания грузоподъемного магнита  [c. 58]

Привод механизма подъема и опускания грузового крюка — крановый электродвигатель трехфазного переменного тока с короткозамкнутым ротором  [c.58]

Привод механизма передвижения грузовой тележки крана — крановый электродвигатель трехфазного переменного тока с короткозамкнутым ротором Привод поворота стрелы крана— крановый электродвигатель трехфазного переменного тока с короткозамкнутым ротором  [c.58]

Все механизмы крана имеют индивидуальные электроприводы. питание которых осуществляется трехфазным переменным током напряжением 380 В от внешней сети с помощью гибкого кабеля. Управление всеми механизмами осуществляют из кабины, находящейся у поворотного круга под стрелой, в которой установлена вся аппаратура, за исключением контроллера механизма выдвижения башни, размещенного на опорной раме портала.  [c.83]

Электрооборудование крана питается трехфазным переменным током только от внешней сети. Ниже приведена  [c.124]

Дуговая плавильная электропечь (рис. 2.5) питается трехфазным переменным током и имеет три цилиндрических электрода 9 из графитизироваиной массы. Электрический ток от трансформатора кабелями 7 подводится к электрододержателям S, а через них — к электродам 9 и ванне металла. Между электродами и металлической шихтой 3 возникает электрическая дуга, электроэнергия превращается в теплоту, которая передается металлу и шлаку излучением. Рабочее напряжение 160—600 В, сила тока 1—10 кА. Во время работы иечи длина дуги регулируется автоматически путем перемещения электродов. Стальной кожух 4 печи футерован огнеупорным кирпичом 7, основным (магнезитовый, магнезитохромитовый) или  [c.37]

По роду тока двигатели постоянного тока с параллельным или независимым возбуждением (шунтовыс), с последовательным возбуждением (сериесные) и смешанным возбуждением (комиаундные) (рис. 10) трехфазного переменного тока асинхронные с фазным и короткозамкнутым ротором и синхронные асинхронные однофазного oefteMeHfioro тока (небольшой мощности),  [c. 115]

Пусть, например, необходимо спроектировать механизм поперечно-строгального станка, точка одного из звеньев которого должна описывать заданную траекторию, соответствующую циклическому возвратно-поступательному движению режущего инструмента при приводе от электродвигателя трехфазного переменного тока. Очевидно, в этом случае оба условия могут рассматриваться как обязательные. Но первое из них определяет вид механизма как механизма направляющего, и потому может быть отнесено к основному требованию. Известно, что электродвигатели общего назначения отличаются сравнительно высокой частотой вращения роторов, близкой к п == 60//р, где f — частота переменного тока (преимущественно [ = 50Яг) р — количество пар магнитных полюсов статора электродвигателя. При р, равном 1, 2, 3, 4, частота синхронного вращения якоря двигателя составляет соответственно 3000, 1500, 1000, 750 об/мин. Это означает, что ведущее звено стержневого механизма, соединяемое с электродвигателем, должно иметь возможность полнооборотного вращения. Следовательно, второе обязательное условие синтеза предопределяет выбор механизма, входное звено которого должно быть полнооборотР1ым, или кривошипным. Это условие хотя и является обязательным, но может рассматриваться как дополнительное ограничение. При этом дополнительным условием, не существенным для постановки задачи, может быть обеспечение желательных габаритных размеров пространства, в котором должен размещаться механизм, и др.  [c.76]

Погрешность величин нагрузок [начиная со 100 Н (с 10 кгс).] от измеряемой не более 2% число оборотов испытуемого образца 2800, 4900 и 8700 в 1 мин при частоте 47,82 и 145 Гц общая мощность электродвигателей не более 1 кВт. Питание от сети трехфазного переменного тока напряжением 220/380 В габаритные размеры собственно машины 880 550 1180 мм рабочий диапазон температур 300—1100°С точность поддержания температуры 500н-600 6 С 601-Ь900 8°С 901-т-И00 12°С неравномерность распределения температуры вдоль образца (при частоте до 50 Гц) не должна превышать от заданной температуры на 10 мм длины образца 1% потребляемая мощность одной электрической нагревательной печи не более 1,5 кВт масса машины с печью 385 кг габаритные размеры щита (ЩУ-91), мм 800, 1800, 550, масса щита 400 кг габаритные размеры пульта измерения температуры (ПИТ-1) 1000 1400 860 мм масса 160 кг.[c.152]

Переход к технике трехфазного переменного тока и решение проблемы передачи электрической энергии на значительные расстояния позволили резко увеличить возможности использования электрической энергии в промышленности, на транспорте и в быту. Во второй половине 90-х годов XIX в. во всех передовых капиталистических странах широко развернулось строительство электрических станций. К 1900 г. мировое производство электроэнергии достигло уже 15 млрд. кВт-ч [10]. Постепенно электростанции постоянного тока, занимавшие доминирующее положение на начальной стадии развития электрификации, вытеснялись установками трехфазного тока. Создание все более мощных электростанций диктовалось условиями экономичности. Их выгодно было строить на месте добычи топлива или вблизи источников водной энергии, а вырабатываемую энергию передавать по линиям высокого напряжения в промьипленно развитые районы и города. Такие электростанции, получившие название районных, стали возникать еще в конце прошлого столетия.[c.71]


Проектом предусматриваются выбор схемы электропитания, рода тока, питание приборов контроля регулирования и защиты с обеспечением необходимой надежности (закольцованные вводы, питание от нескольких источников электроснабжения), пределы колебаний напряжения, безопасность обслуживания, В настоящее время в ряде промышленных котельных находят применение четырехпроводные системы трехфазного переменного тока напряжением 380/220 В с глухой заземленной нейтралью и трехфазные трехпроводные системы переменного тока с изолированной нейтралью напряжением 380, 500 и даже 600 Б и напряжением ПО и 220 В постоянного тока.  [c.180]

Электроциркуляционный насос представляет собой агрегат, состоящий из одноступенчатого центробежного насоса и электродвигателя трехфазного переменного тока напряжением 380 в с фазовым ротором, смонтированных на общей раме. Насос имеет осевой подвод перекачивающей воды. Ротор насоса состоит из вала, на котором насажены рабочее колесо, зубчатая муфта и другие вспомогательные детали. Ротор опирается на подшипники скольжения, расположенные в общем корпусе, не связанном с горячим корпусом насоса.  [c.30]

Для плавки стали используются дуговые и индукционные электропечи. Дуговая плавильная печь (рис. 2.6) работает на трехфазном переменном токе и имеет три цилиндрических электрода 9 из гра-фитизированной массы. Электрический ток от трансформатора мощностью от 25 до  [c.41]

Емкость запоминающего устройства 180 последовательных команд. Сила, развиваемая при сокатии, достигает 136 кгс на конце каждого пальца длиной 10 см. Источник питания — трехфазный переменный ток напряжением 220/440 В частотой 60 Гц, мощностью 11,5 кВА. Расчетный срок службы 40 ООО часов. Максимальная температура окружающей среды не должна превышать 50° С. Техническое обслуживание текущий осмотр рекомендуется проводить через 2500 часов работы.  [c.150]

Более совершенный источник питания И-176 представляет собой выпрямитель, преобразующий трехфазный переменный ток номинальным напряжением 380 В в постоянный. Управление процессом сварки осуществляется с помощью микропроцессорной системы на базе однокристальной микроЭВМ. Регулирование силы тока в сварочной цепи и выполнение заданной программы его изменения производится посредством блока силовых транзисторов (типа ТКД 165-250-1), включенного последовательно в сварочную цепь. Система управления допускает набор 16-ти программ, при необходимости их число может быть увеличено до 32. Пределы регулирования сварочного тока 10… 1000 А.  [c.389]

Машинный генератор повышенной частоты, соединенный с асинхронным двигателем посредством муфты или помещенный на однохм валу с ним в одном корпусе, называют преобразователем. Машинные преобразователи предназначаются для преобразования трехфазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц в однофазный переменный ток повышенной частоты 500— 10 000 Гц.  [c.101]

Преобразователи частоты серии ПВ. Они (табл. 9) предназначены для преобразования электрической энергии трехфазного переменного тока с частотой 50 Гц в однофазный с частотой до 8000 Гц. Эти преобразователи состоят из однофазного разноименнополюсного индукторного генератора с независимым возбуждением и трехфазного асинхронного электродвигателя в однокорпусном исполнении с горизонтальным расположением вала. Статоры генератора и электродвигателя смонтированы  [c.103]


Трехфазный ток

Трехфазный ток также может называться трехфазным переменным током или трехфазным электрическим током и используется в сетях низкого напряжения для конечных потребителей (электросети общего пользования). Ток, проходящий здесь, ограничен 400 вольтами в Германии и других странах.

Когда три катушки в генераторе расположены равномерно по кругу, возникают три соответствующих (т. е. смещенных) переменных напряжения, которые последовательно достигают своих максимальных амплитуд в разное время.Эти напряжения смещения описываются фазовым углом.

При трехфазном переменном токе фазы смещены на 120 градусов. См. рис. 1 Трехфазный ток

Формула для расчета одиночного переменного напряжения в системе с трехфазным переменным током:

Энергетические компании стараются максимально равномерно нагрузить трехфазные проводники. Когда трехфазная система переменного тока разветвляется на отдельные линии переменного тока, как в домашних хозяйствах, симметричная нагрузка уже не обеспечивается.Поэтому добавляется нейтральный проводник (четырехпроводная система) для передачи компенсационных токов в соответствии со степенью асимметрии между внешними проводниками. Этот нейтральный проводник, как и внешние проводники, является «активным проводником» трехфазной системы, который может проводить ток при нормальной работе, в отличие от дополнительного заземляющего проводника. См. рис. 2 Трехфазный ток

Трехфазный ток можно использовать в конфигурации треугольник  или звезда .

Конфигурация «звезда»

При использовании конфигурации «звезда» (трехфазная система) три фазных провода в трехфазной системе соединяются на одном конце. Результирующая конвергенция образует центральную точку или точку звезды, которая соединяется с нейтральным проводником (N). Затем свободные концы подключаются к внешним проводникам (L1, L2 и L3). См. рис. 3 Трехфазный ток

Такое расположение выгодно тем, что можно отводить два разных напряжения для симметричной нагрузки (т.е. фазы u, v и w имеют одинаковый импеданс). Исходя из типичного фазного напряжения в Германии, между внешним проводником (L1, L2 или L3) и нейтральным проводником (N) проходит напряжение 230 В. Если снять напряжение между двумя внешними проводниками (например, L1 и L2), получается 400 В.


Комбинированное использование трехфазных проводов имеет место, например, в электродвигателях ( трехфазный двигатель ). Когда напряжения в двигателе направляются тремя катушками, расположенными по кругу, снова создается вращающееся магнитное поле, которое запускает вращение основного ротора с короткозамкнутым ротором.

Концы трехфазных проводников помечены следующим образом:

Для работы электродвигателя в звездообразной конфигурации внешние проводники L1, L2 и L3 подключаются к концам проводников u1, v1 и w1:

Остальные концы фазных проводов (u2, v2 и w2) соединены перемычками (соединены между собой) для реализации вышеупомянутой точки звезды.

Конфигурация треугольником

В конфигурации треугольника (трехфазная система) три фазных провода трехфазной системы соединены последовательно, при этом конец одного фазного провода соединяется с противоположным концом следующего проводник.Это приводит к трем точкам пересечения (u1, v1 и w1), к которым присоединяются внешние проводники, и их обозначения стандартизированы: L1, L2 и L3 (ранее: R, S и T).

См. рис. 2 Переменный ток

Нейтральный проводник (N) не требуется, как для конфигурации звезды. В сетях электроснабжения потребителей в Германии и Центральной Европе на пересекающихся концах фазных проводов проходит 400 вольт, а на отдельные внешние проводники «заземляется» 230 вольт. См. рис. 4 Трехфазный ток

Конфигурация треугольника (трехпроводная система) обычно используется в промышленных приложениях с участием мощных машин и для передачи электроэнергии на большие расстояния.

Однофазный Vs.

Трехфазное питание Пояснение Источник питания переменного тока

является наиболее распространенным типом электропитания для жилых и коммерческих зданий. Это позволяет часто менять направление тока. Существует два типа систем электроснабжения – однофазные и трехфазные.Основное различие между однофазным и трехфазным трансформатором заключается в том, что первый используется в домах и жилых зданиях, а второй используется на заводах и в коммерческих зданиях с большой нагрузкой.

Фазный ток в электрических трансформаторах относится к току или напряжению в существующем проводе и нейтральном кабеле. Следовательно, фаза — это распределение мощности нагрузки между одним проводом в однофазном и тремя проводами в трехфазном трансформаторе.

Однофазное питание состоит из одного провода и одного проводника для регулирования и распределения силовой нагрузки.С другой стороны, трехфазный состоит из трех проводников и одного нейтрального провода для замыкания цепи.

Разница между однофазной и трехфазной мощностью

Как однофазные, так и трехфазные устройства используют источник питания переменного тока для управления потоком тока. Течение тока, использующее мощность переменного тока, имеет переменное направление. Давайте рассмотрим некоторые из основных различий между этими двумя типами электрических трансформаторов —

.

Однофазный блок питания

Самый распространенный тип малогабаритных источников питания, однофазные источники питания через один проводник.Происходит одновременное изменение всех питающих напряжений. Основное преимущество использования однофазного источника питания заключается в том, что он может эффективно справляться с нагрузкой бытовых приборов, имеющих двигатель с тепловым и молниезащитным двигателем.

В однофазном электрическом трансформаторе нет вращающегося магнитного поля. Для работы требуется дополнительная цепь. Прямая мощность не обеспечивает стабильности в однофазной системе электроснабжения. Он может выдерживать напряжение 230 В, наиболее распространенное в домах. Конструкция источника питания менее сложна, поскольку в нем отсутствует магнитное вращение. Он также стоит меньше в установке, но имеет минимальную способность передачи энергии. Блок питания отлично подходит для запуска двигателей мощностью до 5 лошадиных сил (л.с.).

Трехфазный источник питания

Трехфазный источник питания в основном используется в промышленных помещениях и на заводах с высокими требованиями к мощности. Он имеет 4 провода – 3 жилы и один нулевой провод. 3 проводника имеют фазовый угол 120 градусов друг от друга.

Основным преимуществом является то, что для малой нагрузки однофазный источник питания переменного тока может использоваться от трехфазного трансформатора.Он обеспечивает постоянную подачу питания и не падает до нулевого значения. Трехфазная система не имеет катушки. Это чрезвычайно эффективная и экономичная система электропитания переменного тока для больших нагрузок. По большей части трехфазное питание используется в промышленных двигателях, электрических сетях, самолетах, центрах обработки данных, на кораблях и в системах, которые должны нагружать более 1000 Вт.

Если вы хотите преобразовать однофазный источник питания в трехфазный, это не должно быть большой проблемой. Вы можете использовать статический преобразователь, вращающийся фазовый преобразователь или преобразователь частотно-регулируемого привода.Для более высоких требований к мощности рекомендуется использовать 3-фазные трансформаторы для получения эффективных результатов.

Что такое формула трехфазной цепи?

Введение

Трехфазная цепь состоит из трехфазного источника, трехфазной нагрузки и трехфазной линии передачи. Самая основная характеристика этой схемы заключается в том, что она имеет одну или несколько групп источников питания. Каждая группа состоит из трех синусоидальных источников питания с одинаковой амплитудой, одинаковой частотой, разностью фаз 120°, причем источник питания и нагрузка подключены определенным образом.Трехфазные цепи широко используются в энергосистемах, таких как производство, передача, распределение электроэнергии и мощное электрооборудование.

Что означает 3 фазы?

Каталог


Ⅰ Основы трехфазной схемы

Три фазы могут подаваться по шести проводам, при этом два провода зарезервированы исключительно для использования каждой фазой. Однако обычно они питаются только по трем проводам , а фазные или линейные напряжения представляют собой напряжения между тремя возможными парами проводов.Фазные или линейные токи — это токи в каждом проводе. Напряжения и токи обычно выражаются в виде среднеквадратичных или эффективных значений, как при однофазном анализе.

1.1 Характеристика трехфазной цепи

Специальный источник питания
Специальная нагрузка
Специальное соединение
Специальное решение

1.2 Термины для трехфазной цепи

1) Оконечный провод (огненный провод)
2) Нейтраль
3) Линейный ток
4) Линейное напряжение
5) Фазный ток
6) Фазное напряжение
7) Трехфазная трехпроводная система и трехфазная четырехпроводная проводная система

1.

3 Трехфазное напряжение и ток

Резюме: Линейное напряжение и фазное напряжение
1) Линейный ток равен соответствующему фазному току.
2) Если фазное напряжение симметрично, линейное напряжение также симметрично.
3) Линейное напряжение равно √3 , умноженному на фазное напряжение.
4) Фаза сетевого напряжения опережает соответствующее фазное напряжение на 30° .

 

Резюме: линейный ток и фазный ток
1) Линейное напряжение равно соответствующему фазному напряжению.
2) Если фазные токи симметричны, линейные токи также симметричны.
3) Линейный ток равен √3 , умноженному на фазное напряжение.
4) Фаза линейного тока отстает от соответствующего фазного напряжения на 30° .

1.4 Преимущества трехфазной цепи

Производство электроэнергии: трехфазная мощность увеличивается на 50% по сравнению с однофазной.
Передача: 25% меньше материала, чем однофазная передача.То есть при определенных условиях для передачи определенного количества мощности по трехфазной сети требуется только 75% меди однофазной передачи.
Распределение электроэнергии: более экономичный, чем однофазные трансформаторы, и более простой в подключении к нагрузке.
Транспортировка: простая конструкция, низкая стоимость, надежная работа, удобное обслуживание.
Кроме того, в высоковольтных линиях электропередач обычно встречаются три провода, будь то на опорах или опорах, со штыревыми или подвесными изоляторами.Некоторые высоковольтные линии теперь работают на постоянном токе, поскольку твердотельные устройства упрощают преобразование в переменный ток и обратно. В линиях постоянного тока отсутствуют проблемы, создаваемые фазой, а также устраняется скин-эффект, уменьшающий эффективную площадь проводников. Управлять передачей электроэнергии на большие расстояния не так просто, как может показаться.

Ⅱ Симметричный и асимметричный

2.1 Симметричный трехфазный контур

Симметричный трехфазный источник питания обычно генерируется трехфазным синхронным генератором, как показано на рисунке (а).Среди них трехфазные обмотки отличаются по пространству на 120°. При вращении ротора с равномерной угловой скоростью ω в трехфазной обмотке создается наведенное напряжение, тем самым формируется симметричный трехфазный источник питания, как показано на рисунке (б). Среди них три конца A, B и C называются начальным концом, а три конца X, Y и Z называются концом. При подключении нагрузки к трем проводам это следует делать так, чтобы не нарушалась симметрия.

Мгновенное напряжение Расчет трехфазной мощности

В формуле взять напряжение фазы A u A в качестве эталонной синусоидальной величины.Диаграмма осциллограмм трехфазного напряжения показана на рисунке (а).
Ключом к пониманию трехфазного тока является понимание векторной диаграммы напряжения или тока. Вектор трехфазного источника питания можно представить на рисунке (б).


Характеристики симметричного трехфазного источника питания можно получить по приведенной выше формуле:

Из приведенной выше формулы сумма мгновенного значения трехфазного источника питания и сумма вектора всегда равны нулю.

Последовательность, в которой каждая фаза трехфазной мощности проходит через одно и то же значение (например, максимальное значение), называется последовательностью фаз трехфазной мощности, а последовательность фаз вышеупомянутого трехфазного напряжения называется положительной последовательностью. И наоборот, если фаза B превышает 120° фазы A, а фаза C превышает 120° фазы B, такая последовательность фаз называется обратной последовательностью. Если нет специальных указаний, обычно по умолчанию используется положительный порядок.

2.

2 Трехфазная асимметрия

1) В трехфазной цепи, если есть несимметричная часть, это называется трехфазной асимметрией.
2) Комплексная мощность, потребляемая трехфазной нагрузкой, равна сумме различных комплексных мощностей.
3) Мгновенная мощность трехфазной цепи равна сумме мгновенных мощностей каждой фазы нагрузки.
4) В трехфазной трехпроводной цепи, симметричной или нет, для измерения трехфазной мощности можно использовать два измерителя мощности.
Когда напряжение питания в трехфазной цепи несимметрично или параметры в цепи несимметричны, ток в цепи обычно несимметричен. Такая схема называется трехфазной асимметрией. Деталей асимметрии в трехфазных цепях очень много, и причины разные. Например, в трехфазной цепи много маломощных однофазных нагрузок, их сложно составить в полностью симметричную цепь. Когда трехфазная цепь разорвана или короткозамкнута, это также трехфазная цепь асимметрии.Кроме того, некоторое электрооборудование и приборы формально используют для работы трехфазную асимметрию.
Например, самая распространенная низковольтная трехфазная четырехпроводная система. Из-за большого количества однофазных нагрузок в низковольтной системе эквивалентные импедансы Z A , Z B и Z C трехфазной цепи обычно отличаются друг от друга, а мощность напряжение питания в целом можно считать симметричным. Таким образом, симметричный трехфазный источник питания преобразуется в асимметричную трехфазную нагрузку.

Схема, показанная на рисунке, имеет два узла, и напряжение между двумя узлами можно рассчитать напрямую в соответствии с методом определения напряжения узла.

Хотя напряжение источника питания в приведенной выше формуле симметрично, напряжение между нейтралью источника питания и нейтралью нагрузки не равно нулю из-за асимметрии нагрузки, то есть U NN ≠0. Согласно закону напряжения Кирхгофа , фазное напряжение нагрузки может быть получено как:

Векторная диаграмма каждого напряжения, соответствующая приведенной выше формуле, выглядит следующим образом:

Ⅲ Формулы мощности в трехфазной цепи

1. Средняя мощность
Предположим, что мощность, потребляемая фазной нагрузкой в ​​симметричной трехфазной цепи, равна p – фазный ток нагрузки. Тогда общая трехфазная мощность равна: P=3U p I p cosφ
Обратите внимание на
ток.
2) cosφ – коэффициент мощности каждой фазы в симметричной трехфазной системе:
cosφA=cosφB=cosφC=cosφ
3) Формула рассчитывает мощность цепи (или мощность, поглощаемую нагрузкой) .
Когда нагрузка соединена звездой, линейное напряжение и линейный ток на конце нагрузки подставляются в приведенную выше формулу:

Когда нагрузка соединена треугольником, линейное напряжение и линейный ток на стороне нагрузки подставляются в приведенную выше формулу:

2.Реактивная мощность
Реактивная мощность, потребляемая нагрузкой в ​​симметричной трехфазной цепи, равна сумме реактивных мощностей каждой фазы:

3. Полная мощность

4. Мгновенная мощность
Предположим, что напряжение и ток фазы А трехфазной нагрузки составляют:

Тогда мгновенная мощность каждой фазы:
Можно доказать, что их сумма равна

Приведенная выше формула показывает, что мгновенная мощность симметричной трехфазной цепи является постоянной величиной и равна средней мощности.Это одно из преимуществ симметричной схемы. Например, на трехфазном двигателе получается уравновешенный электромагнитный момент и исключается механическая вибрация, чего нет в однофазных двигателях.

 

Ⅳ Часто задаваемые вопросы о трехфазной цепи

1. Что такое трехфазная цепь?

Трехфазное питание представляет собой трехпроводную цепь питания переменного тока, в которой сигналы переменного тока каждой фазы разнесены на 120 электрических градусов. … трехфазный заключается в том, что трехфазный источник питания лучше выдерживает более высокие нагрузки. Однофазные источники питания чаще всего используются, когда типичными нагрузками являются освещение или отопление, а не большие электродвигатели.

 

2. Сколько проводов в 3 фазах?

четыре провода
Трехфазная система имеет четыре провода. Три проводника и один нейтральный.

 

3. Какова формула трехфазного питания?

Трехэтапные расчеты.Для трехфазных систем мы используем следующее уравнение: кВт = (V × I × PF × 1,732) ÷ 1000.

 

4. В чем преимущество трехфазной системы?

Трехфазная цепь обеспечивает большую удельную мощность, чем однофазная цепь при той же силе тока, что позволяет снизить размер и стоимость проводки. Кроме того, трехфазное питание упрощает балансировку нагрузок, сводя к минимуму гармонические токи и потребность в больших нейтральных проводах.

 

5.Что подразумевается под трехфазной сбалансированной нагрузкой?

Сбалансированное трехфазное напряжение или ток — это напряжение, в котором размер каждой фазы одинаков, а фазовые углы трех фаз отличаются друг от друга на 120 градусов. … При такой сбалансированной нагрузке, если применить сбалансированное трехфазное питание, токи тоже будут сбалансированы.

Альтернативные модели

Деталь Сравнить Производители Категория Описание
Произв. Номер детали: NC7WZ04P6X Сравните: NL27WZ04DFT2G ПРОТИВ NC7WZ04P6X Производители: Fairchild Категория: Логические элементы Описание: Инвертор FAIRCHILD SEMICONDUCTOR NC7WZ04P6X, NC7W04, 1 вход, 32 мА, 1.от 65 В до 5,5 В, SC-70-6
№ производителя: NLSV1T244MUTBG Сравните: Текущая часть Производители: ON Semiconductor Категория: Преобразователь уровня напряжения Описание: Преобразователь уровня напряжения ON SEMICONDUCTOR NLSV1T244MUTBG, 1 вход, 3. 3 нс, от 900 мВ до 4,5 В, УДФН-6
№ производителя: NLSV1T34AMX1TCG Сравните: NLSV1T244MUTBG ПРОТИВ NLSV1T34AMX1TCG Производители: ON Semiconductor Категория: Преобразователь уровня напряжения Описание: преобразователь уровня напряжения, 1 вход, 3.3 нс, от 900 мВ до 4,5 В, ULLGA-6
№ производителя: NLSV1T240MUTBG Сравните: NLSV1T244MUTBG ПРОТИВ NLSV1T240MUTBG Производители: ON Semiconductor Категория: Преобразователь уровня напряжения Описание: IC XLATOR 1Bit INV DUAL 6-UDFN

Трехфазная электроэнергия — Academic Kids

От академических детей

Отсутствует изображение
Трехфазное крепление на столбе. jpg

Трехфазный силовой трансформатор, который является единственной точкой передачи электроэнергии в пригородный торговый центр в Канаде. Обратите внимание на четыре провода, используемые для сети 208 В/120 Y: один для нейтрали, а три других для фаз X, Y и Z.

Трехфазный является распространенным способом передачи электроэнергии. Это тип многофазной системы.

В этой статье рассказывается о том, где, как и почему используется «три фазы». Информацию об основных математических принципах и принципах трехфазной системы см. в разделе «Три фазы».Информацию о тестировании трехфазного комплекта см. в разделе трехфазное тестирование.

Трехфазные системы могут иметь или не иметь нейтральный провод. Нейтральный провод позволяет трехфазной системе использовать более высокое напряжение, в то же время поддерживая однофазные приборы с более низким напряжением. В ситуациях распределения высокого напряжения обычно не используется нейтральный провод, поскольку нагрузки могут быть просто подключены между фазами (соединение фаза-фаза).

Три фазы обладают свойствами, которые делают их очень востребованными при распределении.Во-первых, по всем трем проводам течет одинаковый ток. Во-вторых, передача мощности в линейную сбалансированную нагрузку постоянна.

Большинство бытовых нагрузок однофазные. Как правило, трехфазное питание либо вообще не входит в жилые дома, либо там, где оно есть, оно распределяется на главном распределительном щите.

Три фазы обычно обозначаются цветами, которые различаются в зависимости от страны. Дополнительную информацию см. в таблице.

Цветовые коды

Проводники трехфазной системы обычно обозначаются цветовым кодом, чтобы обеспечить сбалансированную нагрузку и обеспечить правильное чередование фаз для асинхронных двигателей.Используемые цвета могут соответствовать старым стандартам или вообще не соответствовать стандартам и могут различаться даже в пределах одной установки.

Л1

Л2

Л3

Нейтральный

Земля

Северная Америка

Черный

Красный

Синий

Белый

Зеленый

Северная Америка (более новые установки 277/480)

Коричневый

Оранжевый

Желтый

Белый

Зеленый

Великобритания до апреля 2006 г.

Красный

Желтый

Синий

Черный

зеленый/желтый в полоску (зеленый на очень старых установках)

Европа (включая Великобританию) с апреля 2004 г.

Коричневый

Черный

Серый

Синий

зеленый/желтый в полоску

Предыдущий европейский (зависит от страны)

Коричневый или черный

Коричневый или черный

Коричневый или черный

Синий

зеленый/желтый в полоску

Генерация и распределение

На электростанции электрический генератор преобразует механическую энергию в набор переменных электрических токов, по одному от каждой электромагнитной катушки или обмотки генератора. Токи представляют собой синусоидальные функции времени с одинаковой частотой, но с разными фазами. В трехфазной системе фазы расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, что дает разделение фаз на 120°. Частота обычно составляет 50 Гц в Европе и 60 Гц в США (см. Список стран с сетевыми вилками, напряжениями и частотами).

Генераторы выдают напряжение от сотен вольт до 30 000 вольт. На электростанции трансформаторы «повышают» это напряжение до более пригодного для передачи.

После многочисленных дальнейших преобразований в сети передачи и распределения мощность окончательно преобразуется в стандартное сетевое напряжение (напряжение «домашнего» или «домашнего» тока в американском английском). Возможно, в этот момент мощность уже была разделена на одну фазу или она все еще может быть трехфазной. Там, где понижающее напряжение трехфазное, выход этого трансформатора обычно соединен звездой со стандартным сетевым напряжением (120 В в Северной Америке и 230 В в Европе), являющимся фазно-нейтральным напряжением. Другая система, обычно встречающаяся в США, состоит в том, чтобы иметь вторичную обмотку, соединенную треугольником, с центральным отводом на одной из обмоток, питающих землю и нейтраль. Это позволяет использовать трехфазное напряжение 240 В, а также 3 различных однофазных напряжения (120 В между двумя фазами и нейтралью, 208 В между третьей фазой (известной как дикая ветвь) и нейтралью и 240 В между любыми двумя фазами, доступными из такая же поставка.

Однофазные нагрузки

Однофазные нагрузки могут быть подключены к трехфазной системе либо путем соединения двух проводников под напряжением (междуфазное соединение), либо путем соединения между фазным проводником и нейтралью системы, которая должна быть подключена к центр вторичной обмотки Y (звезда) питающего трансформатора.Однофазные нагрузки следует распределять равномерно между фазами трехфазной системы для эффективного использования питающего трансформатора и питающих проводников.

Линейное напряжение трехфазной системы в √3 раза превышает линейное напряжение нейтрали. Если фазное напряжение является стандартным рабочим напряжением (например, в системе 240 В/415 В), отдельные однофазные коммунальные потребители или нагрузки могут быть подключены к разным фазам питания. Если фазное напряжение не является общепринятым, например, в системе 347/600 В, однофазные нагрузки должны питаться от отдельных понижающих трансформаторов.В многоквартирных жилых домах в Северной Америке осветительные и бытовые розетки могут быть соединены между фазой и нейтралью, чтобы получить рабочее напряжение 120 В, а мощные нагрузки, такие как оборудование для приготовления пищи, отопление помещений, водонагреватели или кондиционеры, могут быть подключенным к двум фазам для получения 208 В. Эта практика достаточно распространена, поэтому однофазное оборудование на 208 В легко доступно в Северной Америке. Попытки использовать более распространенное оборудование на 120/240 В, предназначенное для трехпроводного однофазного распределения, могут привести к снижению производительности, поскольку нагревательное оборудование на 240 В будет производить только 75% своей мощности при работе на 208 В.

Трехфазные нагрузки

Важнейшим классом трехфазной нагрузки является электродвигатель. Трехфазный асинхронный двигатель имеет простую конструкцию, высокий пусковой момент и высокий КПД. Такие двигатели применяются в промышленности для насосов, вентиляторов, воздуходувок, компрессоров, приводов конвейеров и многих других видов механизированного оборудования. Трехфазный двигатель будет компактнее и дешевле, чем однофазный двигатель того же класса напряжения и номинала; и однофазные двигатели переменного тока мощностью более 10 л.с. (7.5 кВт) встречаются редко.

В крупногабаритном оборудовании для кондиционирования воздуха (например, в большинстве блоков York холодопроизводительностью более 2,5 тонн (8,8 кВт)) используются трехфазные двигатели из соображений эффективности и экономичности.

Нагреватели сопротивления, такие как электрические котлы или отопление помещений, могут быть подключены к трехфазным системам. Аналогичным образом может быть подключено электрическое освещение. Эти типы нагрузок не требуют вращающегося магнитного поля, характерного для трехфазных двигателей, но используют преимущества более высокого уровня напряжения и мощности, обычно связанные с трехфазным распределением.

Крупные выпрямительные системы могут иметь трехфазные входы; результирующий постоянный ток легче фильтровать (сглаживать), чем выходной сигнал однофазного выпрямителя. Такие выпрямители можно использовать для зарядки аккумуляторов, процессов электролиза, таких как производство алюминия, или для работы двигателей постоянного тока.

Интересным примером трехфазной нагрузки является электродуговая печь, используемая в сталеплавильном производстве и при рафинировании руд.

В большей части Европы печи рассчитаны на трехфазную подачу.Обычно отдельные нагревательные элементы подключаются между фазой и нейтралью, чтобы можно было подключиться к однофазному источнику питания, где это все, что доступно.

Фазовые преобразователи

Иногда преимущества трехфазных двигателей делают целесообразным преобразование однофазного питания в трехфазное. Мелкие потребители, такие как жилые дома или фермы, могут не иметь доступа к трехфазному питанию или могут не захотеть платить за дополнительную стоимость трехфазного обслуживания, но все же могут захотеть использовать трехфазное оборудование.

Одним из методов использования трехфазного оборудования с однофазным питанием является использование вращающегося преобразователя, представляющего собой трехфазный двигатель со специальными пусковыми устройствами, который создает трехфазную систему. При правильной конструкции эти вращающиеся преобразователи могут обеспечить удовлетворительную работу трехфазного оборудования, такого как станки, от однофазной сети.

Изготавливаются устройства, создающие имитацию трехфазного тока из трехпроводного однофазного питания. Это делается путем создания третьей «подфазы» между двумя проводниками под напряжением, в результате чего фазовое разделение составляет 180° — 90° = 90°.Многие трехфазные устройства будут работать в этой конфигурации, но с меньшей эффективностью.

Твердотельные инверторы также могут использоваться для питания трехфазных двигателей от однофазной сети.

Альтернативы трехфазному

  • Трехпроводное однофазное распределение полезно, когда три фазы высокого напряжения недоступны, и позволяет удвоить нормальное рабочее напряжение для мощной нагрузки.
  • Двухфазный Как и трехфазный, обеспечивает постоянную передачу мощности на линейную нагрузку.Но в трехпроводной системе ток нейтрали больше фазного тока. Кроме того, двигатели не являются полностью линейными, и это означает, что, несмотря на теорию, трехфазные двигатели работают более плавно, чем двухфазные. Настоящее двухфазное распределение электроэнергии по существу устарело. Системы специального назначения могут использовать для управления двухфазную систему.
  • Были построены и испытаны системы высокого порядка фаз для передачи электроэнергии. Такие линии электропередачи используют 6 или 12 фаз и методы проектирования, характерные для линий электропередачи сверхвысокого напряжения.Линии передачи с высоким порядком фаз могут обеспечивать передачу большей мощности по данной линии передачи в полосе отвода без затрат на преобразователь постоянного тока высокого напряжения на каждом конце линии.

Трехфазные электрические розетки

см. основную статью Промышленные и многофазные вилки и розетки

Отсутствующее изображение
L21-30receptacle_proc.jpg
Отсутствует изображение
Конфигурация тройной электрической розетки.jpg

На изображении слева показана трехфазная розетка. На правом изображена тройная розетка с неоновыми лампами в верхних розетках для индикации фазы. Оба американцы. Под трехфазной розеткой слева мелким шрифтом отмечены положения выключателя. Это 8, 10 и 12, представляющие красную, черную и синюю фазы соответственно.


Трехфазное питание может подаваться либо через трехфазную розетку, либо через триплекс.Большинство розеток в Северной Америке являются дуплексными розетками. Верхние и нижние розетки при желании можно также разделить и, например, запитать от отдельных выключателей с общей нейтралью . Обычно это делается на кухнях, где на обе розетки приходится большая нагрузка. В этом случае часто используется 2-полюсный выключатель с общим расцеплением.

Концепция дуплекса может быть обобщена до триплекса , так что три дуплексных розетки могут питаться от общей нейтрали от трехфазной сети.Обычно для питания такой розетки используется 3-полюсный общий выключатель на 15 А. Это позволяет питать три однофазные нагрузки в последовательном порядке фаз. Примером такой нагрузки является светильник с тремя лампочками. Для работы без мерцания каждая из трех ламп снабжена отдельной вилкой и сдвинута по фазе на 120 градусов друг от друга от тройной розетки. Верхние розетки, показанные на рисунке, оснащены неоновыми ночными огнями для обозначения последовательности фаз для тройных нагрузок, где требуется правильная последовательность фаз.

Однако это может создать проблемы в средах с большим количеством диммируемых цепей, например, в театрах. Гармонический «шум», создаваемый диммирующим оборудованием, может эффективно перегрузить комбинированную нейтраль и привести к пожару. Комбинированные нейтрали также могут вызвать непостоянную реакцию отдельных цепей в этой ситуации. Хотя это не относится к старым объектам, во всех новых установках крупномасштабного театрального затемняющего оборудования производители требуют отдельных нейтралов для поддержания гарантийного статуса оборудования.

Этот факт также следует учитывать при электромонтаже офисных зданий, так как большое количество компьютерных блоков питания также может перегрузить объединенную нейтраль.

См. также

de:Dreiphasenwechselstrom fi:Колмивайхевирта фр: трифас ja:三相交流

Трехфазная электроэнергия

: «Эта статья посвящена тому, где, как и почему используется «трехфазный». Для получения информации об основных математических принципах и принципах трехфазного тока см. «Трехфазный». Трехфазная электроэнергия — это распространенный метод передачи электроэнергии переменного тока. [ Уильям Д. Стивенсон-младший, «Элементы анализа энергосистем, третье издание», McGraw-Hill, Нью-Йорк (1975). ISBN 0070612854. Страница 2. ] Это тип многофазной системы, в основном используемый для питания больших двигателей и других подобных устройств. или двухфазные системы при том же напряжении. Fact|date=октябрь 2008 г.

В трехфазной системе по трем проводникам протекает три переменных тока (одной и той же частоты), мгновенные пиковые значения которых достигаются в разное время. Принимая один проводник за эталон, два других тока задерживаются во времени на одну треть и две трети одного цикла электрического тока. Эта задержка между «фазами» обеспечивает постоянную передачу мощности в каждом цикле тока, а также позволяет создавать вращающееся магнитное поле в электродвигателе.

Трехфазные системы могут иметь или не иметь нейтральный провод. Нейтральный провод позволяет трехфазной системе использовать более высокое напряжение, в то же время поддерживая однофазные приборы с более низким напряжением. В ситуациях распределения высокого напряжения обычно не используется нейтральный провод, поскольку нагрузки могут быть просто подключены между фазами (соединение фаза-фаза).

Три фазы обладают свойствами, которые делают их очень востребованными в системах электроснабжения. Во-первых, фазные токи имеют тенденцию компенсировать друг друга и в сумме равняться нулю в случае линейной сбалансированной нагрузки.Это позволяет исключить или уменьшить размер нейтрального проводника; все фазные проводники пропускают один и тот же ток и поэтому могут быть одинакового размера для сбалансированной нагрузки. Во-вторых, передача мощности на линейную сбалансированную нагрузку является постоянной, что помогает уменьшить вибрации генератора и двигателя. Наконец, трехфазные системы могут создавать магнитное поле, вращающееся в заданном направлении, что упрощает конструкцию электродвигателей. Третий — это самый низкий фазовый порядок, демонстрирующий все эти свойства.

Большинство бытовых потребителей являются однофазными. В Северной Америке и некоторых других странах трехфазное электричество обычно не входит в дома. Даже в тех областях, где это происходит, он обычно разделяется на главном распределительном щите.

Три фазы обычно обозначаются цветами, которые различаются в зависимости от страны. Дополнительную информацию см. в таблице.

Генерация и распределение

На электростанции электрический генератор преобразует механическую энергию в набор переменных электрических токов, по одному от каждой электромагнитной катушки или обмотки генератора.Токи представляют собой синусоидальные функции времени, все с одной и той же частотой, но со смещением во времени, что дает разные фазы. В трехфазной системе фазы расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, что дает разделение фаз на одну треть цикла. Частота сети обычно составляет 50 Гц в Азии, Европе, Южной Америке (кроме Бразилии, Колумбии и Доминиканской Республики) и Австралии и 60 Гц в США, Канаде, Бразилии, Колумбии и Доминиканской Республике (но см. Подробнее).

Генераторы выдают напряжение от сотен вольт до 30 000 вольт.На электростанции трансформаторы «повышают» это напряжение до более пригодного для передачи.

После многочисленных преобразований в сети передачи и распределения мощность окончательно преобразуется в стандартное сетевое напряжение («бытовое» напряжение). Возможно, в этот момент мощность уже была разделена на одну фазу или она все еще может быть трехфазной. В случае трехфазного понижающего преобразователя выход этого трансформатора обычно соединен звездой (Y) со стандартным сетевым напряжением (120 В в Северной Америке и 230 В в Европе и Австралии), являющимся фазно-нейтральным напряжением.Другая система, обычно встречающаяся в Северной Америке, состоит в том, чтобы иметь вторичную обмотку, соединенную треугольником, с центральным отводом на одной из обмоток, питающих землю и нейтраль. Это позволяет использовать трехфазное напряжение 240 В, а также три различных однофазных напряжения (120 В между двумя фазами и нейтралью, 208 В между третьей фазой (известной как верхняя ветвь) и нейтралью и 240 В между любыми двумя фазами). быть доступным из того же источника.

однофазные нагрузки

Однофазные нагрузки могут быть подключены к трехфазной системе либо путем соединения двух проводников под напряжением (фазное соединение), либо путем соединения между фазным проводником и нейтраль системы, которая либо подключена к центру вторичной обмотки Y (звезда) питающего трансформатора, либо подключена к центру одной обмотки трансформатора треугольника (система Highleg Delta) (см. Трансформатор и расщепленная фаза).Однофазные нагрузки следует распределять равномерно между фазами трехфазной системы для эффективного использования питающего трансформатора и питающих проводников.

Нейтральная точка трехфазной системы находится в математическом центре равностороннего треугольника, образованного фазовыми точками, а междуфазное напряжение трехфазной системы соответственно sqrt 3 , умноженное на напряжение между линией и нейтралью Напряжение. Если фазное напряжение является стандартным рабочим напряжением (например, в системе 240 В/415 В), отдельные однофазные коммунальные потребители или нагрузки могут быть подключены к разным фазам питания.Если фазное напряжение не является общепринятым, например, в системе 347/600 В, однофазные нагрузки должны питаться от отдельных понижающих трансформаторов. В многоквартирных жилых домах в Северной Америке осветительные и бытовые розетки могут быть соединены между фазой и нейтралью для обеспечения распределительного напряжения 120 В (рабочее напряжение 115 В) и мощных нагрузок, таких как кухонное оборудование, отопление помещений, водонагреватели. , или кондиционер можно подключить через две фазы, чтобы получить 208 В.Эта практика достаточно распространена, поэтому однофазное оборудование на 208 В легко доступно в Северной Америке. Попытки использовать более распространенное оборудование на 120/240 В, предназначенное для трехпроводного однофазного распределения, могут привести к снижению производительности, поскольку нагревательное оборудование на 240 В будет производить только 75 % своей мощности при работе от 208 В.

Если трехфазное при низкое напряжение используется иным образом, оно все равно может быть разделено на однофазные служебные кабели через соединения в сети питания или может быть доставлено к главному распределительному щиту (щиту выключателя) в помещении потребителя.Подключение электрической цепи от одной фазы к нейтрали обычно обеспечивает стандартное однофазное напряжение страны (120 В переменного тока или 230 В переменного тока) в цепь.

Сеть электропередачи организована таким образом, что каждая фаза несет ток одинаковой величины из основных частей системы передачи. Все токи, возвращающиеся из помещений потребителей к последнему питающему трансформатору, имеют общий нейтральный провод, но трехфазная система гарантирует, что сумма обратных токов будет приблизительно равна нулю.Первичная сторона этого питающего трансформатора обычно использует обмотку треугольником, и на стороне высокого напряжения сети нейтраль не требуется. Любая несбалансированная нагрузка фаз на вторичной стороне трансформатора будет неэффективно использовать мощность трансформатора, но равный ток будет потребляться от фаз, питающих первичную обмотку треугольником, не затрагивая сеть высокого напряжения.

Если нейтраль питания трехфазной системы с нагрузками, подключенными между фазами и нейтралью, нарушена, баланс напряжения на нагрузках, как правило, больше не поддерживается.Теперь виртуальная нейтральная точка будет иметь тенденцию к дрейфу в сторону наиболее нагруженной фазы, вызывая условия пониженного напряжения только на этой фазе. Соответственно, малонагруженные фазы могут приблизиться к фазному напряжению, которое превышает фазное напряжение в √3 раза, вызывая перегрев и выход из строя многих типов нагрузок. Например, если несколько домов подключены к общему трехфазному трансформатору, каждый дом может быть подключен к одной из трех фаз. Если разорвано соединение нейтрали на трансформаторе или на распределительной линии где-то перед трансформатором, все оборудование в доме может быть повреждено из-за перенапряжения.Этот тип события отказа может быть трудно устранить, если не понят эффект дрейфующей нейтрали. При индуктивных и/или емкостных нагрузках все фазы могут быть повреждены, поскольку реактивный ток движется по ненормальным путям в несбалансированной системе, особенно при возникновении условий резонанса. По этой причине нейтральные соединения являются важной частью распределительной сети и должны быть такими же надежными, как и любое из фазных соединений.

Независимые (или почти таковые) трехфазные системы иногда соединяются между собой с помощью передачи постоянного тока (с необходимым оборудованием для преобразования), чтобы изолировать определенные потенциальные электрические переходные процессы от распространения от одной системы к другой.

Трехфазные нагрузки

[
магнитное поле трехфазного двигателя.] Важнейшим классом трехфазной нагрузки является электродвигатель. Трехфазный асинхронный двигатель имеет простую конструкцию, высокий пусковой момент и высокий КПД. Такие двигатели применяются в промышленности для насосов, вентиляторов, воздуходувок, компрессоров, приводов конвейеров и многих других видов механизированного оборудования. Трехфазный двигатель будет компактнее и дешевле, чем однофазный двигатель того же класса напряжения и номинала; и однофазные двигатели переменного тока мощностью более 10 л.с. (7.5 кВт) встречаются редко. Трехфазные двигатели также будут меньше вибрировать и, следовательно, прослужат дольше, чем однофазные двигатели той же мощности, используемые в тех же условиях.

В большом оборудовании для кондиционирования воздуха и т. д. используются трехфазные двигатели по соображениям эффективности, экономичности и долговечности.

Нагреватели сопротивления, такие как электрические котлы или отопление помещений, могут быть подключены к трехфазным системам. Аналогичным образом может быть подключено электрическое освещение. Эти типы нагрузок не требуют вращающегося магнитного поля, характерного для трехфазных двигателей, но используют преимущества более высокого уровня напряжения и мощности, обычно связанные с трехфазным распределением.Системы люминесцентного освещения также выигрывают от уменьшения мерцания, если соседние светильники питаются от разных фаз.

Крупные выпрямительные системы могут иметь трехфазные входы; результирующий постоянный ток легче фильтровать (сглаживать), чем выходной сигнал однофазного выпрямителя. Такие выпрямители можно использовать для зарядки аккумуляторов, процессов электролиза, таких как производство алюминия, или для работы двигателей постоянного тока.

Интересным примером трехфазной нагрузки является электродуговая печь, используемая в сталеплавильном производстве и при рафинировании руд.

В большинстве стран Европы печи рассчитаны на трехфазное питание. Обычно отдельные нагревательные элементы подключаются между фазой и нейтралью, чтобы можно было подключиться к однофазному источнику питания. Во многих регионах Европы однофазное питание является единственным доступным источником.

Фазовые преобразователи

Иногда преимущества трехфазных двигателей делают целесообразным преобразование однофазной мощности в трехфазную. Мелкие потребители, такие как жилые дома или фермы, могут не иметь доступа к трехфазному питанию или могут не захотеть платить за дополнительную стоимость трехфазного обслуживания, но все же могут захотеть использовать трехфазное оборудование.Такие преобразователи могут также позволять изменять частоту, позволяя регулировать скорость. Некоторые локомотивы переходят на многофазные двигатели, приводимые в действие такими системами, даже несмотря на то, что входное питание локомотива почти всегда является либо постоянным, либо однофазным переменным током.

Поскольку однофазная мощность падает до нуля в каждый момент, когда напряжение пересекает ноль, а трехфазная подает мощность непрерывно, любой такой преобразователь должен иметь способ хранения энергии в течение необходимой доли секунды.

Одним из методов использования трехфазного оборудования с однофазным питанием является использование вращающегося преобразователя фаз, представляющего собой трехфазный двигатель со специальными пусковыми устройствами и коррекцией коэффициента мощности, который обеспечивает сбалансированное трехфазное напряжение.При правильной конструкции эти вращающиеся преобразователи могут обеспечить удовлетворительную работу трехфазного оборудования, такого как станки, от однофазного источника питания. В таком устройстве накопление энергии осуществляется за счет механической инерции (эффект маховика) вращающихся компонентов. Внешний маховик иногда находится на одном или обоих концах вала.

Вторым методом, который был популярен в 1940-х и 1950-х годах, был метод, который назывался методом трансформатора . В то время конденсаторы были дороже трансформаторов.Таким образом, автотрансформатор использовался для подачи большей мощности через меньшее количество конденсаторов. Этот метод хорошо работает и имеет сторонников даже сегодня. Использование метода имени трансформатора отделило его от другого распространенного метода, статического преобразователя, поскольку оба метода не имеют движущихся частей, что отличает их от вращающихся преобразователей.

Еще один часто используемый метод — это устройство, называемое статическим фазовым преобразователем. Этот метод запуска трехфазного оборудования обычно используется с двигателями, хотя он обеспечивает только ⅔ мощности и может привести к перегреву двигателей, а в некоторых случаях и к перегреву.Этот метод не работает, когда задействованы чувствительные схемы, такие как устройства с ЧПУ, а также нагрузки индукционного и выпрямительного типа.

Изготавливаются устройства, создающие имитацию трехфазного тока из трехпроводного однофазного питания. Это делается путем создания третьей «подфазы» между двумя проводниками под напряжением, в результате чего фазовое разделение составляет 180 ° — 90 ° = 90 °. Многие трехфазные устройства будут работать в этой конфигурации, но с меньшей эффективностью.

Преобразователи частоты (также известные как полупроводниковые инверторы) используются для обеспечения точного управления скоростью и крутящим моментом трехфазных двигателей.Некоторые модели могут питаться от однофазного источника питания. ЧРП работают, преобразовывая напряжение питания в постоянный ток, а затем преобразуя постоянный ток в подходящий трехфазный источник для двигателя.

Цифровые преобразователи фазы аналогичны частотно-регулируемым приводам, но предназначены для работы на фиксированной частоте от однофазного источника. Подобно частотно-регулируемому приводу, они используют микропроцессор для управления полупроводниковыми силовыми переключающими компонентами для поддержания сбалансированного трехфазного напряжения.

Альтернативы трехфазному

* Трехпроводное однофазное распределение используется, когда трехфазное питание недоступно, и позволяет удвоить нормальное рабочее напряжение для мощных нагрузок.

* Двухфазная электроэнергия, как и трехфазная, обеспечивает постоянную передачу мощности на линейную нагрузку. Для нагрузок, которые соединяют каждую фазу с нейтралью, предполагая, что нагрузка имеет одинаковую потребляемую мощность, двухпроводная система имеет ток нейтрали, который больше, чем ток нейтрали в трехфазной системе. Кроме того, двигатели не являются полностью линейными, а это означает, что, несмотря на теорию, двигатели, работающие от трех фаз, имеют тенденцию работать более плавно, чем двигатели, работающие от двух фаз. Генераторы на Ниагарском водопаде, установленные в 1895 году, были самыми большими генераторами в мире в то время и представляли собой двухфазные машины.Настоящее двухфазное распределение электроэнергии по существу устарело. Системы специального назначения могут использовать для управления двухфазную систему. Двухфазная мощность может быть получена из трехфазной системы с использованием трансформаторов, называемых трансформатором Скотта-Т.

* «Моноциклическая мощность» — это название асимметричной модифицированной двухфазной системы питания, использовавшейся компанией General Electric примерно в 1897 году и отстаиваемой Чарльзом Протеусом Стейнмецем и Элиу Томсоном. Эта система была разработана, чтобы избежать нарушения патентных прав. В этой системе генератор был намотан с однофазной обмоткой полного напряжения, предназначенной для осветительной нагрузки, и с малой (обычно ¼ линейного напряжения) обмоткой, вырабатывающей напряжение в квадратуре с основными обмотками.Намерение состояло в том, чтобы использовать дополнительную обмотку этого «провода питания» для обеспечения пускового момента для асинхронных двигателей, а основная обмотка обеспечивает питание для осветительных нагрузок. После истечения срока действия патентов Вестингауза на симметричные двухфазные и трехфазные системы распределения электроэнергии моноциклическая система вышла из употребления; его было трудно анализировать, и он длился недостаточно долго, чтобы можно было разработать удовлетворительный учет энергии.

* Были построены и испытаны системы высокого порядка фаз для передачи электроэнергии.Такие линии электропередачи используют шесть или 12 фаз и методы проектирования, характерные для линий электропередачи сверхвысокого напряжения. Линии передачи с высоким порядком фаз могут обеспечивать передачу большей мощности по данной линии передачи в полосе отвода без затрат на преобразователь постоянного тока высокого напряжения (HVDC) на каждом конце линии.

Цветовые коды

Проводники трехфазной системы обычно обозначаются цветовым кодом, чтобы обеспечить сбалансированную нагрузку и обеспечить правильное чередование фаз для асинхронных двигателей.Используемые цвета могут соответствовать международному стандарту IEC 60446, более старым стандартам или вообще не соответствовать стандарту и могут различаться даже в рамках одной установки. Например, в США и Канаде для заземленных (заземленных) и незаземленных систем используются разные цветовые коды.

fnb|1 С 1975 года Национальный электротехнический кодекс США не определяет окраску фазных проводов. Во многих регионах принято обозначать проводники 120/208Y как черный/красный/синий. Местные нормативные акты могут вносить поправки в N.E.C.

fnb|2 Национальный электротехнический кодекс США не определяет окраску фазных проводников. Во многих регионах принято обозначать проводники 277/480Y как коричневые/оранжевые/желтые. Местная практика может вносить поправки в N.E.C. США N.E.C. правило 517.160 (5) гласит, что эти цвета должны использоваться для изолированных систем питания в медицинских учреждениях. Цвет проводников не идентифицирует напряжение в цепи, так как не существует формального стандарта. fnb|3 В Австралии и Новой Зеландии разрешен любой цвет, кроме зеленого/желтого, зеленого или желтого.Желтый больше не разрешен в редакции кода проводки ASNZS 3000 2007 года.

Обратите внимание, что в США зелено-желтый полосатый провод может указывать на изолированное заземление Fact|date=August 2007 . В настоящее время в большинстве стран провод с зелено-желтой полосой можно использовать только для защитного заземления (защитного заземления), и его нельзя отсоединять или использовать для каких-либо других целей.

fnb|4 Международный стандарт зелено-желтой маркировки проводников защитного заземления был введен для снижения риска путаницы монтажниками-дальтониками.Примерно от 7% до 10% мужчин не могут четко различить красный и зеленый цвета, что вызывает особую озабоченность в старых схемах, где красный обозначает проводник под напряжением, а зеленый обозначает защитное заземление (терминология США: защитное заземление).

fnb|5 В Европе все еще существуют установки со старыми цветами для защитного заземления, но с начала 1970-х годов все новые установки используют зеленый/желтый цвет в соответствии с IEC 60446.

fnb|6 См. Paul Cook: [ http://www.iee.org/Publish/WireRegs/IEE_Harmonized_colours.pdf Гармонизированные цвета и буквенно-цифровая маркировка ] . IEE Wiring Matters, Spring 2006.

См. также

* Преобразователь частоты
* Промышленные и многофазные вилки и розетки
* Y-Δ-преобразование
* Международная электротехническая выставка — 1891
* Люди
** Никола Тесла
** Джон Хопкинсон
** Михаил Доливо-Добровольский

Ссылки

Фонд Викимедиа.2010.

3-фазная электроэнергия Определение

3-фазная электроэнергия является распространенным методом производства, передачи и распределения электроэнергии переменного тока. Это тип многофазной системы, который является наиболее распространенным методом, используемым электрическими сетями во всем мире для передачи электроэнергии. Он также используется для питания больших двигателей и других тяжелых нагрузок. 3-проводная 3-фазная цепь обычно более экономична, чем эквивалентная 2-проводная.

Как работает трехфазное питание

Коммунальные электростанции вырабатывают трехфазную электроэнергию, используя пар высокого давления и пар низкого давления для вращения больших турбин, называемых генераторами.Трансформаторы, соединенные треугольником, повышают напряжение, а затем распределяются в виде высоковольтной трехфазной мощности, которая затем выходит из электростанции в энергосистему.

Высоковольтные линии электропередач распределяют 3-х фазную мощность потребителям, останавливаясь на распределительных станциях. Это централизованные распределительные устройства в точке использования с целью преобразования 3-фазной передачи высокого напряжения в 3-фазную передачу среднего напряжения. Среднее напряжение является подходящим напряжением для промышленных установок, хотя для жилых и коммерческих зданий требуется преобразование в более низкое напряжение.

Электротехническому персоналу важно понимать взаимосвязь между трансформатором, подключенным по схеме «треугольник» и «звезда». Трансформаторы предназначены для изоляции и повышения напряжения (или понижения напряжения в зависимости от применения). Обычно они конфигурируются как треугольник или звезда.

3-фазное распределение питания — конфигурация «треугольник» и «звезда»

Альтернативный трансформатор, найденный в США, называется Delta. Он получил свое название, потому что похож на греческий символ Дельта, который похож на треугольник.

Delta обычно используется для трехфазной передачи и промышленных предприятий. Звезда обычно используется для трехфазного электроснабжения коммерческих бытовых услуг и однофазного (1 фаза из 3) питания для входов в жилые дома.

В отличие от конфигурации «звезда», которая разветвляется от общей нейтрали, все три фазы соединяются лоб в лоб. Дельта обычно не заземлена и не имеет нейтрали. Описанное как фаза к фазе, номинальное напряжение обычно составляет 240 вольт.

Добавленная конфигурация с отводом от середины означает, что одна из фаз и нейтраль образуют две ветви с напряжением 120 В.Третье доступное напряжение 208 вольт называется «высокой ветвью» и обозначается (обычно) оранжевым цветом.

3-фазное питание, конфигурация треугольником: четырехпроводная

Напряжение между фазами составляет 240 вольт, 208 вольт и 120 вольт. Это может быть желательно для некоторых коммерческих и промышленных зданий. В то время как большое разнообразие офисного оборудования и инструментов работает от 120 вольт, более мощные приборы, такие как промышленные осветительные приборы, требуют 240 вольт и 208 вольт.

Электрик должен хорошо разбираться в практической теории и национальных электротехнических нормах, чтобы выполнять установку и техническое обслуживание трансформаторов.Часто от него/нее требуется настроить подключение трансформатора к треугольнику/звезде или треугольнику/треугольнику, звезде/звезде или звезде/треугольнику.

3-фазное питание, конфигурация «звезда»: четырехпроводная

Соединение звездой напоминает букву Y, также известную как звезда. Обычное напряжение питания составляет 120 В/208 В, 3-фазная конфигурация «звезда». 120 вольт измеряется от каждой фазы до нейтрали (нейтраль отводится от центра) и 208 вольт измеряется между фазами.

Конфигурация «звезда»

обычно используется для питания 3-фазных 4-проводных служебных входов, таких как коммерческие здания.Однофазные служебные входы в жилые помещения являются производными от одной из трех фаз, сконфигурированных звездой.

3-фазная звезда с номинальным низким напряжением 120 вольт/208 вольт и 277 вольт/480 вольт обычно доступна для коммерческих и небольших промышленных зданий. 277 вольт используется в основном для освещения коммерческих офисов, а 480 вольт используется для питания больших систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

3-х фазное подключение потребителей по схеме «звезда»

3-фазное питание по схеме «звезда» может быть преобразовано в более низкое напряжение. Как правило, основной источник питания для коммерческих зданий способствует экономии затрат за счет конфигурирования звездой 120/208 вольт, распределяемых от щита к фидерам и ответвленным цепям.

Wye универсален с точки зрения доступного напряжения в зависимости от требований к электрооборудованию и электропитанию. Все 3 фазы могут питать двигательную нагрузку 208 В, промышленный водонагреватель на 208 В и 1 фазу на 120 В на нейтраль для стандартных розеток, приборов и офисного оборудования.

3-фазное питание против однофазного питания

Трехфазное питание является основным источником электроэнергии на наших предприятиях и фабриках. Вот заметные различия между 3-фазным и однофазным питанием:

  • По сравнению с однофазным питанием, 3-фазное питание имеет более высокий коэффициент мощности, большую эффективность и требует меньшего тока для той же мощности.Он также требует меньших проводов, поэтому он дешевле.
  • 3 фазы более эффективны для передачи при одинаковом пиковом напряжении между проводниками и одинаковом токе в каждом проводнике.
  • 3 фазы обеспечивают в три раза большую мощность, в полтора раза больше меди. Три провода вместо двух удваивают полезность каждого фунта меди или алюминия на больших расстояниях, что обеспечивает значительную экономию средств.
  • 3-х фазное питание трансформируется в однофазное на вершине столба, трансформаторы и трансформаторы для подземных потребителей обслуживают ближайшие подъезды к нашим домам.

Электрики, работающие над новым строительством, реконструкцией, техническим обслуживанием и ремонтом, должны иметь квалификацию (QP), как указано в OSHA и NFPA 70E. Кроме того, они должны соответствовать местным и государственным лицензионным требованиям. Для рабочей среды типично классифицировать выполняемую работу, и требуется анализ рисков на основе NFPA 70E.

Независимо от того, ищите ли вы карьеру электрика в жилых или коммерческих помещениях, 3-фазное питание является частью теории электричества и связано с практическим опытом, жизненно важным для основы вашей общей базы знаний.Курсы Interplay Learning SkillMill™ с разработанными видео для инструкторов от экспертов, проверками знаний и моделированием по основным темам — отличное место для начала.

Чад Суси

Interplay Learning Electric Expert

Чад — эксперт Interplay по электрике и мастер-электрик. Чад развивался как профессионал в области электротехники на протяжении всей своей карьеры, начав с ремонта/электропроводки от домов до установок обеспечения качества/ввода в эксплуатацию, оттачивая свои навыки во всех аспектах торговли электрооборудованием на этом пути.Он сменил свою карьеру на жилых, коммерческих и промышленных объектах, а в 2012 году еще больше расширил свою миссию по обучению на протяжении всей жизни, став инструктором по электротехнике. Он продолжил этот путь в качестве разработчика онлайн-курсов и твердо привержен принципам электробезопасности и обоснованным теориям обучения взрослых.

 

Трехфазная электроэнергия вики | TheReaderWiki

Трехфазный трансформатор с четырехпроводным выходом для сети 208Y/120 В: один провод для нейтрали, другие для фаз A, B и C.

Трехфазная электроэнергия (сокращенно [1] ) является распространенным типом переменного тока, используемого при производстве, передаче и распределении электроэнергии. [2] Это тип многофазной системы, в которой используются три провода (или четыре, включая дополнительный нейтральный обратный провод), и это наиболее распространенный метод, используемый электрическими сетями во всем мире для передачи энергии.

Трехфазная электроэнергия была разработана в 1880-х годах несколькими людьми. Трехфазное питание работает при напряжении и токе, сдвинутом по фазе на 120 градусов по трем проводам. Как система переменного тока, она позволяет легко повышать напряжение с помощью трансформаторов до высокого напряжения для передачи и понижать для распределения, обеспечивая высокую эффективность.

Трехпроводная трехфазная цепь обычно более экономична, чем эквивалентная двухпроводная однофазная цепь при том же напряжении между линией и землей, поскольку в ней используется меньше материала проводника для передачи заданного количества электроэнергии. [3] Трехфазное питание в основном используется непосредственно для питания больших асинхронных двигателей, других электродвигателей и других тяжелых нагрузок. Небольшие нагрузки часто используют только двухпроводную однофазную цепь, которая может быть получена из трехфазной системы.

Терминология

Проводники между источником напряжения и нагрузкой называются линиями, а напряжение между любыми двумя линиями называется линейным напряжением .Напряжение, измеренное между любой линией и нейтралью, называется фазным напряжением . [4] Например, для сети 208/120 В линейное напряжение составляет 208 В, а фазное напряжение — 120 В.

История

Многофазные системы питания были независимо друг от друга изобретены Галилео Феррарисом, Михаилом Доливо-Добровольским, Йонасом Венстрёмом, Джоном Хопкинсоном, Уильямом Стэнли-младшим и Николой Теслой в конце 1880-х годов. [5]

Первый двигатель переменного тока, разработанный итальянским физиком Галилео Феррарисом.Это был двухфазный двигатель и требовалось четыре провода.

Трехфазное питание возникло в результате разработки электродвигателя. В 1885 году Галилео Феррарис исследовал вращающиеся магнитные поля. Феррарис экспериментировал с различными типами асинхронных электродвигателей. Исследования и его исследования привели к разработке генератора переменного тока, который можно рассматривать как двигатель переменного тока, работающий в обратном направлении, чтобы преобразовывать механическую (вращающуюся) энергию в электрическую энергию (как переменный ток).11 марта 1888 года Феррарис опубликовал свое исследование в статье для Королевской академии наук в Турине.

Два месяца спустя Никола Тесла получил патент США 381 968 на конструкцию трехфазного электродвигателя, заявка подана 12 октября 1887 г. Рисунок 13 этого патента показывает, что Тесла предполагал, что его трехфазный двигатель будет питаться от генератора по шести проводам.

Эти генераторы переменного тока работали, создавая системы переменных токов, смещенных друг от друга по фазе на определенную величину, и их работа зависела от вращающихся магнитных полей.Получившийся в результате источник многофазной энергии вскоре получил широкое распространение. Изобретение многофазного генератора переменного тока является ключевым в истории электрификации, как и силовой трансформатор. Эти изобретения позволили экономично передавать энергию по проводам на значительные расстояния. Многофазная энергия позволила использовать энергию воды (с помощью гидроэлектростанций на больших плотинах) в отдаленных местах, что позволило преобразовать механическую энергию падающей воды в электричество, которое затем можно было подавать на электродвигатель в любом месте. необходимо совершить механическую работу.Эта универсальность вызвала рост сетей электропередачи на континентах по всему миру.

Михаил Доливо-Добровольский в 1888 г. разработал трехфазный электрический генератор и трехфазный электродвигатель, изучил соединения звездой и треугольником. Его трехфазная трехпроводная система передачи была представлена ​​в Европе на Международной электротехнической выставке 1891 года, где Доливо-Добровольский использовал систему для передачи электроэнергии на расстояние 176 км с КПД 75%.В 1891 году он также создал трехфазный трансформатор и короткозамкнутый (беличья клетка) асинхронный двигатель. [6] [7] Он спроектировал первую в мире трехфазную гидроэлектростанцию ​​в 1891 году.

Принцип

Нормированные осциллограммы мгновенных напряжений в трехфазной системе в одном периоде с возрастанием времени вправо. Порядок фаз 1-2-3. Этот цикл повторяется с частотой энергосистемы. В идеале напряжение, ток и мощность каждой фазы смещены относительно других на 120°.Трехфазные линии электропередачи Трехфазный трансформатор (Бекешчаба, Венгрия): слева первичные провода, справа вторичные провода

В симметричной трехфазной системе электроснабжения по трем проводникам протекает переменный ток одинаковой частоты и амплитуды напряжения относительно общего опорного напряжения, но с разницей фаз в одну треть периода (т. е. 120 градусов не по фазе) между каждым. Общая ссылка обычно подключается к земле и часто к проводнику с током, называемому нейтралью.Из-за разности фаз напряжение на любом проводнике достигает своего пика на одну треть цикла после одного из других проводников и на одну треть цикла раньше оставшегося проводника. Эта фазовая задержка обеспечивает постоянную передачу мощности на сбалансированную линейную нагрузку. Это также позволяет создавать вращающееся магнитное поле в электродвигателе и генерировать другие фазовые схемы с использованием трансформаторов (например, двухфазную систему с использованием трансформатора Скотта-Т). Амплитуда разности напряжений между двумя фазами равна 3 {\ displaystyle {\ sqrt {3}}} (1.732…), умноженная на амплитуду напряжения отдельных фаз.

Описанные здесь симметричные трехфазные системы называются просто трехфазными системами , поскольку, хотя и возможно спроектировать и реализовать асимметричные трехфазные энергосистемы (т. е. с неравными напряжениями или фазовыми сдвигами), они на практике не используются, поскольку лишены важнейших преимуществ симметричных систем.

В трехфазной системе, питающей сбалансированную и линейную нагрузку, сумма мгновенных токов трех проводников равна нулю.Другими словами, ток в каждом проводнике равен по величине сумме токов в двух других, но с обратным знаком. Обратным путем тока в любом фазном проводе являются два других фазных проводника.

Постоянная передача мощности и компенсация фазных токов возможны с любым числом фаз (больше одной) при сохранении соотношения емкости и материала проводника, которое в два раза больше, чем при однофазной мощности. Однако две фазы приводят к менее плавному (пульсирующему) току на нагрузку (что затрудняет плавную передачу мощности), а более трех фаз излишне усложняет инфраструктуру. [8]

Трехфазные системы могут иметь четвертый провод, распространенный в сетях низкого напряжения. Это нейтральный провод. Нейтраль позволяет обеспечить три отдельных однофазных источника постоянного напряжения и обычно используется для питания нескольких однофазных нагрузок. Соединения расположены таким образом, чтобы по возможности в каждой группе от каждой фазы отводилась одинаковая мощность. Дальше по распределительной системе токи обычно хорошо сбалансированы. Трансформаторы могут быть подключены так, чтобы иметь четырехпроводную вторичную и трехпроводную первичную обмотки, допуская при этом несимметричные нагрузки и связанные с ними нейтральные токи вторичной стороны.

Последовательность фаз

Проводка для трех фаз обычно обозначается цветами, которые различаются в зависимости от страны. Фазы должны быть подключены в правильном порядке для достижения предполагаемого направления вращения трехфазных двигателей. Например, насосы и вентиляторы не работают в обратном направлении. Сохранение идентичности фаз требуется, если два источника могут быть подключены одновременно; прямое соединение между двумя разными фазами является коротким замыканием.

Преимущества

По сравнению с однофазным источником питания переменного тока, в котором используются два проводника (фаза и нейтраль), трехфазный источник питания без нейтрали и с тем же фазным напряжением и током на фазу может передавать три раз больше энергии, используя всего 1.В 5 раз больше проводов (т.е. три вместо двух). Таким образом, отношение емкости к материалу проводника удваивается. [9] Отношение емкости к материалу проводника увеличивается до 3:1 для незаземленной трехфазной системы и однофазной системы с заземлением посередине (или 2,25:1, если в обеих системах используется заземление того же сечения, что и проводники). Это приводит к более высокой эффективности, меньшему весу и более чистым сигналам.

Трехфазные источники питания обладают свойствами, которые делают их желательными в системах распределения электроэнергии:

  • Фазные токи имеют тенденцию уравновешивать друг друга, суммируясь с нулем в случае линейной сбалансированной нагрузки.Это позволяет уменьшить размер нейтрального проводника, потому что по нему проходит небольшой ток или он отсутствует. При сбалансированной нагрузке все фазные проводники пропускают один и тот же ток и поэтому могут иметь одинаковый размер.
  • Передача мощности на линейную сбалансированную нагрузку постоянна. В двигателях/генераторах это помогает уменьшить вибрации.
  • Трехфазные системы могут создавать вращающееся магнитное поле с заданным направлением и постоянной величиной, что упрощает конструкцию электродвигателей, так как не требуется пусковая схема.

Большинство бытовых потребителей однофазные. В жилых домах в Северной Америке трехфазное питание может питать многоквартирный дом, в то время как бытовые нагрузки подключаются как однофазные. В районах с низкой плотностью населения для распределения может использоваться одна фаза. Некоторые мощные бытовые приборы, такие как электрические плиты и сушилки для белья, питаются от двухфазной системы на 240 вольт или от двух фаз трехфазной системы на 208 вольт.

Генерация и распределение

Анимация трехфазного тока Изображение слева: простейший трехфазный генератор переменного тока с шестью проводами, в котором каждая фаза использует отдельную пару проводов передачи. [10] Правое изображение: простейший трехпроводной трехфазный генератор переменного тока, показывающий, как фазы могут использовать только три провода. [11]

На электростанции электрический генератор преобразует механическую энергию в набор из трех электрических токов переменного тока, по одному от каждой катушки (или обмотки) генератора. Обмотки расположены таким образом, что токи имеют одинаковую частоту, но со смещенными пиками и впадинами их форм волны, чтобы обеспечить три дополнительных тока с разделением фаз на одну треть цикла (120 ° или 2 π / 3 радиана).Частота генератора обычно составляет 50 или 60 Гц, в зависимости от страны.

На электростанции трансформаторы изменяют напряжение от генераторов до уровня, подходящего для передачи, чтобы минимизировать потери.

После дальнейших преобразований напряжения в сети передачи напряжение окончательно преобразуется в стандартное использование перед подачей электроэнергии потребителям.

Большинство автомобильных генераторов переменного тока генерируют трехфазный переменный ток и выпрямляют его до постоянного тока с помощью диодного моста. [12]

Соединения трансформатора

Обмотка трансформатора, соединенная треугольником, подключается между фазами трехфазной системы. Трансформатор типа «звезда» соединяет каждую обмотку фазного провода с общей нейтральной точкой.

Можно использовать один трехфазный трансформатор или три однофазных трансформатора.

В системе «открытый треугольник» или «V» используются только два трансформатора. Замкнутый треугольник из трех однофазных трансформаторов может работать как открытый треугольник, если один из трансформаторов вышел из строя или его необходимо снять. [13] В открытом треугольнике каждый трансформатор должен проводить ток для своих фаз, а также ток для третьей фазы, поэтому мощность снижается до 87%. Если один из трех трансформаторов отсутствует, а оставшиеся два имеют КПД 87 %, мощность составляет 58 % ( 2/3 из 87%). [14] [15]

Если система с питанием треугольником должна быть заземлена для обнаружения блуждающих токов на землю или защиты от перенапряжений, можно подключить заземляющий трансформатор (обычно зигзагообразный) для предотвращения замыкания на землю токи возвращаются из любой фазы на землю.Другой вариант — это система треугольника с «заземлением на угол», которая представляет собой замкнутый треугольник, заземленный на одном из переходов трансформаторов. [16]

Трехпроводная и четырехпроводная схемы

Цепи звезда (Y) и треугольник (Δ)

Существует две основные трехфазные конфигурации: звезда (Y) и треугольник (Δ). Как показано на схеме, в конфигурации треугольника для передачи требуется только три провода, а в конфигурации звезда (звезда) может быть четвертый провод. Четвертый провод, если он присутствует, используется как нейтраль и обычно заземлен.Трехпроводные и четырехпроводные обозначения не учитывают заземляющий провод, присутствующий над многими линиями передачи, который предназначен исключительно для защиты от неисправностей и не пропускает ток при нормальном использовании.

Четырехпроводная система с симметричными напряжениями между фазой и нейтралью получается, когда нейтраль подключена к «общей точке звезды» всех питающих обмоток. В такой системе все три фазы будут иметь одинаковую величину напряжения относительно нейтрали. Использовались и другие несимметричные системы.

Четырехпроводная система «звезда» используется, когда необходимо обслуживать смешанные однофазные и трехфазные нагрузки, например смешанные нагрузки освещения и двигателей. Примером применения является местное распределение в Европе (и в других местах), где каждый потребитель может питаться только от одной фазы и нейтрали (которая является общей для трех фаз). Когда группа потребителей, разделяющая нейтраль, потребляет неравные фазные токи, общий нейтральный провод несет токи, возникающие в результате этих дисбалансов. Инженеры-электрики пытаются спроектировать трехфазную энергосистему для любого места так, чтобы мощность, потребляемая от каждой из трех фаз, была одинаковой, насколько это возможно в этом месте. [17] Инженеры-электрики также стараются организовать распределительную сеть так, чтобы нагрузки были как можно более сбалансированными, поскольку те же принципы, которые применяются к отдельным помещениям, применимы и к широкомасштабной системе распределения электроэнергии. Следовательно, органы снабжения прилагают все усилия для распределения мощности, потребляемой на каждой из трех фаз, по большому количеству помещений, чтобы в среднем в точке снабжения наблюдалась как можно более сбалансированная нагрузка.

Конфигурация «треугольник-звезда» на сердечнике трансформатора (обратите внимание, что практический трансформатор обычно имеет разное количество витков с каждой стороны).

Для бытового использования некоторые страны, такие как Великобритания, могут подавать одну фазу и нейтраль при высоком токе (до 100 А) на один объект, в то время как другие, например Германия, могут подавать 3 фазы и нейтраль каждому потребителю, но при более низкой номинал предохранителя, обычно 40–63 А на фазу, и «повернутый», чтобы избежать эффекта, при котором на первую фазу оказывается большая нагрузка. [ ссылка необходима ]

Трансформатор для системы «треугольник с высокой ветвью», используемой для смешанных однофазных и трехфазных нагрузок в одной распределительной системе.Трехфазные нагрузки, такие как двигатели, подключаются к L1, L2 и L3. Однофазные нагрузки подключаются между L1 или L2 и нейтралью или между L1 и L2. Фаза L3 в 1,73 раза больше напряжения L1 или L2 относительно нейтрали, поэтому эта ветвь не используется для однофазных нагрузок.

Основан на соединении звездой (Y) и треугольником (Δ). Как правило, существует четыре различных типа соединения обмоток трехфазного трансформатора для целей передачи и распределения.

  • звезда (Y) — звезда (Y) используется для малых токов и высокого напряжения.
  • Delta (Δ) — Delta (Δ) используется для больших токов и низких напряжений.
  • Треугольник (Δ) — звезда (Y) используется для повышающих трансформаторов, т.е. на электростанциях.
  • звезда (Y) — треугольник (Δ) используется для понижающих трансформаторов, т. е. в конце передачи.

В Северной Америке иногда используется высоковольтное питание по схеме треугольника, когда одна обмотка подключенного по схеме треугольника трансформатора, питающего нагрузку, имеет средний отвод, а этот средний отвод заземлен и подключен как нейтраль, как показано на второй схеме.Эта установка создает три разных напряжения: если напряжение между центральным отводом (нейтральным) и каждым из верхних и нижних отводов (фазным и противофазным) составляет 120 В (100%), напряжение между фазной и противофазной линиями составляет 240 В (200%), а напряжение между нейтралью и «высокой ветвью» составляет ≈ 208 В (173%). [13]

Источник питания с соединением треугольником обычно используется для питания больших двигателей, требующих вращающегося поля. Тем не менее, для соответствующего помещения также потребуются «обычные» источники питания 120 В для Северной Америки, два из которых являются производными (180 градусов «в противофазе») между «нейтральной» и любой из точек фазы с отводом от центра.

Сбалансированные цепи

В идеально сбалансированном случае все три линии имеют эквивалентную нагрузку. Изучая схемы, мы можем установить взаимосвязь между линейным напряжением и током, а также напряжением и током нагрузки для нагрузок, соединенных звездой и треугольником.

В симметричной системе каждая линия будет производить одинаковые величины напряжения при углах сдвига фаз, равноудаленных друг от друга. С V 1 в качестве нашего эталона и V 3 с отставанием от V 2 с отставанием от V 1 , используя угловую запись, и V LN напряжение между линией и нейтралью, мы имеем: [18]

В 1 знак равно В ЛН ∠ 0 ∘ , В 2 знак равно В ЛН ∠ − 120 ∘ , В 3 знак равно В ЛН ∠ + 120 ∘ .{\circ}.\end{выровнено}}}

Эти напряжения подаются на нагрузку, соединенную звездой или треугольником.

Уай (или звезда; Y)
Трехфазный генератор переменного тока, подключенный по схеме «звезда» или «звезда» к нагрузке, подключенной по схеме «звезда» или «звезда».

Напряжение, воспринимаемое нагрузкой, зависит от подключения нагрузки; для случая соединения звездой подключение каждой нагрузки к фазному (фазному) напряжению дает: [18]

я 1 знак равно В 1 | Z Всего | ∠ ( − θ ) , я 2 знак равно В 2 | Z Всего | ∠ ( − 120 ∘ − θ ) , я 3 знак равно В 3 | Z Всего | ∠ ( 120 ∘ − θ ) , {\ displaystyle {\ begin {align} I_ {1} & = {\ frac {V_ {1}} {\ left | Z _ {\ text {total}} \ right |}} \ angle (- \ theta), \ \[2pt]I_{2}&={\frac {V_{2}}{\left|Z_{\text{total}}\right|}}\angle \left(-120^{\circ}-\ тета \ справа), \\ [2pt] I_ {3} & = {\ гидроразрыва {V_ {3}} {\ влево | Z _ {\ текст {всего}} \ справа |}} \ угол \ влево (120 ^ { \circ }-\theta \right),\end{выровнено}}}

, где Z Всего на составляет — сумма линейных и нагрузочных импедансов ( Z Всего = Z LN + Z Y ), и θ — это фаза всего импеданс ( Z всего ).

Разность фаз между напряжением и током каждой фазы не обязательно равна 0 и зависит от типа импеданса нагрузки, Z y . Индуктивные и емкостные нагрузки заставят ток либо отставать, либо опережать напряжение. Однако относительный фазовый угол между каждой парой линий (от 1 до 2, от 2 до 3 и от 3 до 1) по-прежнему будет составлять −120°.

Векторная диаграмма для конфигурации звезда, в которой V ab представляет линейное напряжение, а V и представляют фазное напряжение.Напряжения сбалансированы как:
  • В аб = (1∠α — 1∠α + 120°) √3|V|∠α + 30°
  • В до н.э. = √3|V|∠α − 90°
  • В ca = √3|V|∠α + 150°
(α = 0 в этом случае.)

Применяя закон Кирхгофа для токов (KCL) к нейтральному узлу, трехфазные токи суммируются с полным током в нейтральной линии. В сбалансированном корпусе:

я 1 + я 2 + я 3 знак равно я Н знак равно 0.{\ displaystyle I_ {1} + I_ {2} + I_ {3} = I _ {\ text {N}} = 0.}
Дельта (Δ)
Трехфазный генератор переменного тока, подключенный по схеме «звезда» к нагрузке, соединенной по схеме «треугольник».

В схеме треугольника нагрузки подключаются поперек линий, поэтому нагрузки видят междуфазные напряжения: [18]

В 12 знак равно В 1 − В 2 знак равно ( В ЛН ∠ 0 ∘ ) − ( В ЛН ∠ − 120 ∘ ) знак равно 3 В ЛН ∠ 30 ∘ знак равно 3 В 1 ∠ ( ф В 1 + 30 ∘ ) , В 23 знак равно В 2 − В 3 знак равно ( В ЛН ∠ − 120 ∘ ) − ( В ЛН ∠ 120 ∘ ) знак равно 3 В ЛН ∠ − 90 ∘ знак равно 3 В 2 ∠ ( ф В 2 + 30 ∘ ) , В 31 знак равно В 3 − В 1 знак равно ( В ЛН ∠ 120 ∘ ) − ( В ЛН ∠ 0 ∘ ) знак равно 3 В ЛН ∠ 150 ∘ знак равно 3 В 3 ∠ ( ф В 3 + 30 ∘ ) .{\circ}\right).\\\end{выровнено}}}

.

Далее:

я 12 знак равно В 12 | Z Δ | ∠ ( 30 ∘ − θ ) , я 23 знак равно В 23 | Z Δ | ∠ ( − 90 ∘ − θ ) , я 31 знак равно В 31 | Z Δ | ∠ ( 150 ∘ − θ ) , {\ displaystyle {\ begin {align} I_ {12} & = {\ frac {V_ {12}} {\ left | Z _ {\ Delta} \ right |}} \ angle \ left (30 ^ {\ circ} — \ тета \ справа), \\ [2pt] I_ {23} & = {\ гидроразрыва {V_ {23}} {\ влево | Z _ {\ Delta} \ справа |}} \ угол \ влево (-90 ^ {\ circ}-\theta\right),\\[2pt]I_{31}&={\frac {V_{31}}{\left|Z_{\Delta}\right|}}\angle\left(150^ {\circ}-\theta\right),\end{выровнено}}}

, где θ — фаза дельта-импеданса ( Z Δ ).

Относительные углы сохранены, поэтому I 31 отстает от I 23 отстает от I 12 на 120°. Расчет линейных токов с использованием KCL в каждом узле треугольника дает:

я 1 знак равно я 12 − я 31 знак равно я 12 − я 12 ∠ 120 ∘ знак равно 3 я 12 ∠ ( ф я 12 − 30 ∘ ) знак равно 3 я 12 ∠ ( − θ ) {\ displaystyle {\ begin {align} I_ {1} & = I_ {12} -I_ {31} = I_ {12} -I_ {12} \ angle 120 ^ {\ circ} \\ & = {\ sqrt { 3}}I_{12}\угол \влево(\phi _{I_{12}}-30^{\circ}\right)={\sqrt {3}}I_{12}\угол (-\theta) \end{выровнено}}}

и аналогично для каждой строки:

я 2 знак равно 3 я 23 ∠ ( ф я 23 − 30 ∘ ) знак равно 3 я 23 ∠ ( − 120 ∘ − θ ) , я 3 знак равно 3 я 31 ∠ ( ф я 31 − 30 ∘ ) знак равно 3 я 31 ∠ ( 120 ∘ − θ ) , {\ displaystyle {\ begin {align} I_ {2} & = {\ sqrt {3}} I_ {23} \ angle \ left (\ phi _ {I_ {23}} -30 ^ {\ circ} \ right) = {\ sqrt {3}} I_ {23} \ угол \ влево (-120 ^ {\ circ } — \ theta \ right), \\ [2pt] I_ {3} & = {\ sqrt {3}} I_ {31}\угол \влево(\фи _{I_{31}}-30^{\circ}\right)={\sqrt {3}}I_{31}\угол \влево(120^{\circ} -\тета\справа),\конец{выровнено}}}

, где снова θ — фаза дельта-импеданса ( Z Δ ).

Дельта-конфигурация и соответствующая векторная диаграмма ее токов. Фазные напряжения равны линейным напряжениям, а токи рассчитываются как:
  • I a = I ab − I ca = √3I ab ∠−30°
  • I б = I до н.э. − I аб
  • I в = I ок − I до н.э.
Общая передаваемая мощность:

Проверка векторной диаграммы или преобразование из векторной записи в комплексную запись показывает, как разница между двумя напряжениями между фазами и нейтралью дает линейное напряжение, которое больше в √3 раза.Поскольку конфигурация «треугольник» соединяет нагрузку между фазами трансформатора, она обеспечивает разницу между фазами, которая в √3 раза больше, чем напряжение между фазами и нейтралью, подаваемое на нагрузку в конфигурации «звезда». Поскольку передаваемая мощность равна V 2 /Z, полное сопротивление в конфигурации треугольника должно быть в 3 раза больше, чем в конфигурации звезда для передачи той же мощности.

Однофазные нагрузки

За исключением системы треугольника с высокой ветвью и системы треугольника с заземлением через угол, однофазные нагрузки могут быть подключены к любым двум фазам или нагрузка может быть подключена от фазы к нейтрали. [19] Распределение однофазных нагрузок между фазами трехфазной системы уравновешивает нагрузку и обеспечивает наиболее экономичное использование проводников и трансформаторов.

В симметричной трехфазной четырехпроводной системе, соединенной звездой, три фазных проводника имеют одинаковое напряжение относительно нейтрали системы. Напряжение между линейными проводами в √3 раза превышает напряжение между фазным проводом и нейтралью: [20]

В ЛЛ знак равно 3 В ЛН .{\ displaystyle V _ {\ text {LL}} = {\ sqrt {3}} V _ {\ text {LN}}.}

Все токи, возвращающиеся из помещений потребителей к питающему трансформатору, имеют общий нейтральный провод. Если нагрузки равномерно распределены по всем трем фазам, сумма обратных токов в нулевом проводе приблизительно равна нулю. Любая несбалансированная фазовая нагрузка на вторичной обмотке трансформатора приведет к неэффективному использованию мощности трансформатора.

При обрыве нейтрали питания фазное напряжение больше не поддерживается.На фазах с более высокой относительной нагрузкой будет пониженное напряжение, а на фазах с более низкой относительной нагрузкой будет повышенное напряжение, вплоть до межфазного напряжения.

Высокий треугольник обеспечивает соотношение фаза-нейтраль В LL = 2  В LN  , однако нагрузка LN возлагается на одну фазу. [13] На странице производителя трансформатора указано, что нагрузка LN не должна превышать 5% от мощности трансформатора. [21]

Так как √3 ≈ 1.73, определение V LN как 100% дает V LL ≈ 100% × 1,73 = 173%. Если V LL было установлено за 100%, то V LN ≈ 57,7%.

Несимметричные нагрузки

Когда токи в трех проводах под напряжением трехфазной системы не равны или не имеют точного фазового угла 120°, потери мощности больше, чем в идеально сбалансированной системе. Метод симметричных составляющих используется для анализа неуравновешенных систем.

Нелинейные нагрузки

При линейных нагрузках нейтраль проводит ток только из-за дисбаланса между фазами. Газоразрядные лампы и устройства, в которых используется выпрямительно-конденсаторный входной каскад, такие как импульсные источники питания, компьютеры, оргтехника и т.п., производят гармоники третьего порядка, синфазные по всем фазам питания. Следовательно, такие гармонические токи добавляются к нейтрали в системе «звезда» (или в заземленном (зигзагообразном) трансформаторе в системе «треугольник»), что может привести к тому, что ток нейтрали превысит фазный ток. [19] [22]

Трехфазные нагрузки

Трехфазная электрическая машина с вращающимися магнитными полями

Важным классом трехфазной нагрузки является электродвигатель. Трехфазный асинхронный двигатель имеет простую конструкцию, высокий пусковой момент и высокий КПД. Такие двигатели применяются в промышленности для многих приложений. Трехфазный двигатель компактнее и дешевле, чем однофазный двигатель того же класса напряжения и номинала, а также однофазные двигатели переменного тока мощностью более 10 л.5 кВт) встречаются редко. Трехфазные двигатели также меньше вибрируют и, следовательно, служат дольше, чем однофазные двигатели той же мощности, используемые в тех же условиях. [23]

К трехфазным системам можно подключать резистивные нагревательные нагрузки, такие как электрические котлы или отопление помещений. Аналогичным образом может быть подключено электрическое освещение.

Мерцание линейной частоты в свете вредно для высокоскоростных камер, используемых в трансляциях спортивных соревнований для замедленных повторов. Его можно уменьшить путем равномерного распределения источников света с линейной частотой по трем фазам, чтобы освещаемая площадь освещалась от всех трех фаз.Этот метод был успешно применен на Олимпийских играх 2008 года в Пекине. [24]

Выпрямители могут использовать трехфазный источник для получения шестиимпульсного постоянного тока на выходе. [25] Выходной сигнал таких выпрямителей гораздо более плавный, чем у однофазных выпрямителей, и, в отличие от однофазных, не падает до нуля между импульсами. Такие выпрямители можно использовать для зарядки аккумуляторов, процессов электролиза, таких как производство алюминия, или для работы двигателей постоянного тока. «Зигзагообразные» трансформаторы могут создавать эквивалент шестифазного двухполупериодного выпрямления, двенадцать импульсов за цикл, и этот метод иногда используется для снижения стоимости фильтрующих компонентов при одновременном повышении качества получаемого постоянного тока.

Одним из примеров трехфазной нагрузки является электродуговая печь, используемая в сталеплавильном производстве и при рафинировании руд.

Во многих европейских странах электрические плиты обычно рассчитаны на трехфазное питание с постоянным подключением. Индивидуальные нагревательные блоки часто подключаются между фазой и нейтралью, чтобы можно было подключиться к однофазной цепи, если трехфазная недоступна. [26] Другими обычными трехфазными нагрузками в бытовых условиях являются безрезервуарные системы водяного отопления и накопительные нагреватели.В домах в Европе и Великобритании стандартизировано номинальное напряжение 230 В между любой фазой и землей. (Существующие источники питания в Великобритании остаются на уровне около 240 В.) Большинство групп домов питаются от трехфазного уличного трансформатора, так что отдельные помещения с повышенным потреблением могут питаться от второй или третьей фазы.

Преобразователи фазы

Преобразователи фазы используются, когда трехфазное оборудование должно работать от однофазного источника питания. Они используются, когда трехфазное питание недоступно или стоимость не оправдана.Такие преобразователи могут также позволять изменять частоту, позволяя регулировать скорость. Некоторые железнодорожные локомотивы используют однофазный источник для привода трехфазных двигателей, питаемых через электронный привод. [27]

Вращающийся фазоинвертор представляет собой трехфазный двигатель со специальными пусковыми устройствами и коррекцией коэффициента мощности, который вырабатывает сбалансированное трехфазное напряжение. При правильной конструкции эти вращающиеся преобразователи могут обеспечить удовлетворительную работу трехфазного двигателя от однофазного источника.В таком устройстве накопление энергии осуществляется за счет инерции (эффект маховика) вращающихся компонентов. Внешний маховик иногда находится на одном или обоих концах вала.

Трехфазный генератор может приводиться в действие однофазным двигателем. Эта комбинация двигатель-генератор может обеспечить функцию изменения частоты, а также преобразование фазы, но требует двух машин со всеми их расходами и потерями. Метод мотор-генератор также может обеспечить источник бесперебойного питания при использовании в сочетании с большим маховиком и двигателем постоянного тока с батарейным питанием; такая комбинация будет обеспечивать почти постоянную мощность по сравнению с временным падением частоты, наблюдаемым с резервной генераторной установкой, до тех пор, пока резервный генератор не включится.

Конденсаторы и автотрансформаторы можно использовать для аппроксимации трехфазной системы в статическом преобразователе фаз, но напряжение и фазовый угол дополнительной фазы могут быть полезны только для определенных нагрузок.

Преобразователи частоты и цифровые преобразователи фазы используют силовые электронные устройства для синтеза сбалансированного трехфазного питания из однофазной входной мощности.

Проверка

Проверка последовательности фаз в цепи имеет большое практическое значение.Два источника трехфазной мощности не должны подключаться параллельно, если они не имеют одинаковой последовательности фаз, например, при подключении генератора к распределительной сети, находящейся под напряжением, или при параллельном подключении двух трансформаторов. В противном случае межсоединение будет вести себя как короткое замыкание, и потечет избыточный ток. Направление вращения трехфазных двигателей можно изменить, поменяв местами любые две фазы; может быть непрактично или вредно тестировать машину, кратковременно включая двигатель, чтобы наблюдать за его вращением.Последовательность фаз двух источников можно проверить, измерив напряжение между парами клемм и наблюдая, что клеммы с очень низким напряжением между ними будут иметь одну и ту же фазу, тогда как пары с более высоким напряжением находятся на разных фазах.

Если абсолютная идентичность фаз не требуется, можно использовать приборы для проверки чередования фаз для определения последовательности чередования с помощью одного наблюдения. Прибор для проверки чередования фаз может содержать миниатюрный трехфазный двигатель, направление вращения которого можно непосредственно наблюдать через корпус прибора.Другой шаблон использует пару ламп и внутреннюю фазосдвигающую сеть для отображения чередования фаз. Другой тип прибора может быть подключен к обесточенному трехфазному двигателю и может обнаруживать небольшие напряжения, вызванные остаточным магнетизмом, когда вал двигателя вращается вручную. Лампа или другой индикатор загорается, чтобы показать последовательность напряжений на клеммах для данного направления вращения вала. [28]

Альтернативы трехфазному

Электроэнергия с расщепленной фазой
Используется, когда трехфазное питание недоступно, и позволяет удвоить нормальное рабочее напряжение для мощной нагрузки.
Двухфазная электроэнергия
Использует два напряжения переменного тока со сдвигом фаз между ними на 90 электрических градусов. Двухфазные цепи могут быть соединены двумя парами проводников или могут быть объединены два провода, требующие только трех проводов для цепи. Токи в общем проводнике в 1,4 раза превышают токи в отдельных фазах, поэтому общий проводник должен быть больше. Двухфазные и трехфазные системы могут быть соединены между собой трансформатором Скотта-Т, изобретенным Чарльзом Ф.Скотт. [29] Очень ранние машины переменного тока, особенно первые генераторы на Ниагарском водопаде, использовали двухфазную систему, и некоторые оставшиеся двухфазные распределительные системы все еще существуют, но трехфазные системы вытеснили двухфазную систему для современных. установки.
Моноциклическая мощность
Асимметричная модифицированная двухфазная система питания, использовавшаяся General Electric примерно в 1897 году, которую отстаивали Чарльз Протеус Стейнмец и Элиху Томсон. Эта система была разработана, чтобы избежать нарушения патентных прав.В этой системе был намотан генератор с однофазной обмоткой полного напряжения, предназначенной для осветительных нагрузок, и с обмоткой малой доли (обычно 1/4 сетевого напряжения), вырабатывающей напряжение в квадратуре с основными обмотками. Намерение состояло в том, чтобы использовать дополнительную обмотку этого «провода питания» для обеспечения пускового момента для асинхронных двигателей, а основная обмотка обеспечивает питание для осветительных нагрузок. После истечения срока действия патентов Вестингауза на симметричные двухфазные и трехфазные системы распределения электроэнергии моноциклическая система вышла из употребления; его было трудно анализировать, и он длился недостаточно долго, чтобы можно было разработать удовлетворительный учет энергии.
Системы высокого фазового порядка
Были построены и испытаны для передачи энергии. Такие линии передачи обычно используют шесть или двенадцать фаз. Линии передачи с высоким порядком фаз позволяют передавать немного меньше, чем пропорционально более высокую мощность через заданный объем без затрат на преобразователь постоянного тока высокого напряжения (HVDC) на каждом конце линии. Однако они требуют соответственно больше единиц оборудования.
ОКРУГ КОЛУМБИЯ
Исторически использовался переменный ток, потому что его можно было легко преобразовать в более высокое напряжение для передачи на большие расстояния.Однако современная электроника может повышать напряжение постоянного тока с высокой эффективностью, а у постоянного тока отсутствует скин-эффект, что позволяет сделать провода передачи легче и дешевле, и поэтому постоянный ток высокого напряжения дает меньшие потери на больших расстояниях.

Цветовые коды

Проводники трехфазной системы обычно обозначаются цветовым кодом, чтобы обеспечить сбалансированную нагрузку и правильное чередование фаз для двигателей. Используемые цвета могут соответствовать международному стандарту IEC 60446 (позже IEC 60445), более старым стандартам или вообще не соответствовать стандарту и могут различаться даже в рамках одной установки.Например, в США и Канаде для заземленных (заземленных) и незаземленных систем используются разные цветовые коды.

Страна Фазы [примечание 1] Нейтральный,
N [примечание 2]
Защитное заземление,
PE [примечание 3]
L1 Л2 Л3
Австралия и Новая Зеландия (AS/NZS 3000:2007, рис 3.2, или IEC 60446, утвержденный AS:3000) Красный или коричневый [примечание 4] Белый; [примечание 4] пред. желтый Темно-синий или серый [примечание 4] Черный или синий [примечание 4] зеленый/желтый в полоску; (Установки до 1966 г., зеленый.)
Канада Обязательно [30] Красный [примечание 5] Черный Синий Белый или серый Зеленый, возможно, с желтой полосой или неизолированный
Изолированные системы [31] Оранжевый Коричневый Желтый Белый или серый Зеленый, возможно, с желтой полосой
Европейский CENELEC (Европейский Союз и др.; с апреля 2004 г., IEC 60446, позже IEC 60445-2017), Великобритания (с 31 марта 2004 г.), Гонконг (с июля 2007 г.), Сингапур (с марта 2009 г.), Россия (с 2009 г.; ГОСТ Р 50462), Аргентина, Украина, Беларусь, Казахстан, Южная Корея (с 1 января 2009 г.).2021) Коричневый Черный серый Синий Зеленый/желтый в полоску [примечание 6]
Старый европейский стандарт (до IEC 60446, зависит от страны) [примечание 7]
Великобритания (до апреля 2006 г.), Гонконг (до апреля 2009 г.), Южная Африка, Малайзия, Сингапур (до февраля 2011 г.) Красный Желтый Синий Черный зеленый/желтый в полоску; до с.1970, зеленый
Индия Красный Желтый Синий Черный Зеленый, возможно, с желтой полосой
Чили — NCH 4/2003 Синий Черный Красный Белый Зеленый, возможно, с желтой полосой
Бывший СССР (Россия, Украина, Казахстан; до 2009 г.), Китайская Народная Республика [примечание 8] (GB 50303-2002 Раздел 15.2.2) Желтый Зеленый Красный Небесно-голубой зеленый/желтый в полоску
Норвегия (до принятия CENELEC) Черный Белый/серый Коричневый Синий желтый/зеленый в полоску; пред. желтый или неизолированный
США Общепринятая практика [примечание 9] Черный Красный Синий Белый или серый Зеленый, возможно, с желтой полосой, [примечание 10] или неизолированный
Альтернативная практика [примечание 11] Коричневый Оранжевый (дельта [примечание 12] ) Желтый Серый или белый Зеленый
Фиолетовый (звезда)

См.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.