Трёхфазная система электроснабжения | это… Что такое Трёхфазная система электроснабжения?
Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. В трёхфазной системе этот угол равен 2π/3 (120°).
Многопроводная (шестипроводная) трёхфазная система переменного тока изобретена Николой Теслой. Значительный вклад в развитие трёхфазных систем внёс М. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил трёх- и четырёхпроводную системы передачи переменного тока, выявил ряд преимуществ малопроводных трёхфазных систем по отношению к другим системам и провёл ряд экспериментов с асинхронным электродвигателем.
Содержание
|
Описание
Каждая из действующих ЭДС находится в своей фазе периодического процесса, поэтому часто называется просто «фазой». Также «фазами» называют проводники — носители этих ЭДС. В трёхфазных системах угол сдвига равен 120 градусам. Фазные проводники обозначаются в РФ латинскими буквами L с цифровым индексом 1…3, либо A, B и C
Распространённые обозначения фазных проводов:
| Россия, EC (выше 1000 В) | Россия, ЕС (ниже 1000 В) | Германия | Дания |
|---|---|---|---|
| А | L1 | L1 | R |
| B | L2 | L2 | S |
| C | L3 | L3 | T |
Симметричный режим. Графическое представление зависимости фазных токов от времениПреимущества
Возможная схема разводки трёхфазной сети в многоквартирных жилых домах- Экономичность.
- Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
- Меньшая материалоёмкость 3-фазных трансформаторов.
- Меньшая материалоёмкость силовых кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными цепями).
- Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок её службы.
- Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других электротехнических устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.
- Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».
- Возможность резкого уменьшения мерцания и стробоскопического эффекта светильников на люминесцентных лампах путём размещения в одном светильнике трёх ламп (или групп ламп), питающихся от разных фаз.
Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространены в современной электроэнергетике.
Схемы соединений трехфазных цепей
Звезда
Звездой называется такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или нейтралью. Концы фаз обмоток приёмника (M) также соединяют в общую точку. Провода, соединяющие начала фаз генератора и приёмника, называются линейными.
Трёхфазная цепь, имеющая нейтральный провод, называется четырёхпроводной. Если нейтрального провода нет — трёхпроводной.
Если сопротивления Za, Zb, Zc приёмника равны между собой, то такую нагрузку называют симметричной.
Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями.
Напряжение между линейным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя линейными проводами (UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:
Последствия отгорания (обрыва) нулевого провода в трехфазных сетях
При симметричной нагрузке в трёхфазной системе питание потребителя линейным напряжением возможно даже при отсутствии нейтрального провода.
Однако, при питании нагрузки фазным напряжением, когда нагрузка на фазы не является строго симметричной, наличие нейтрального провода обязательно. При его обрыве или значительном увеличении сопротивления (плохом контакте) происходит так называемый «перекос фаз», в результате которого подключенная нагрузка, рассчитанная на фазное напряжение, может оказаться под произвольным напряжением в диапазоне от нуля до линейного (конкретное значение зависит от распределения нагрузки по фазам в момент обрыва нулевого провода). Это зачастую является причиной вывода из строя бытовой электроники в квартирных домах. Так как сопротивление потребителя остаётся константой, то, согласно закону Ома, при возрастании напряжения сила тока, проходящего через потребительское устройство, окажется гораздо больше максимально допустимого значения, что и вызовет сгорание и/или выход из строя питаемого электрооборудования. Пониженное напряжение также может послужить причиной выхода из строя техники. Иногда отгорание (обрыв) нулевого провода на подстанции может явиться причиной пожара в квартирах.
Проблема гармоник, кратных третьей
Современная техника всё чаще оснащается импульсными сетевыми источниками питания. Импульсный источник без корректора коэффициента мощности потребляет ток узкими импульсами вблизи пика синусоиды питающего напряжения, в момент заряда конденсатора входного выпрямителя. Большое количество таких источников питания в сети создаёт повышенный ток третьей гармоники питающего напряжения. Токи гармоник, кратных третьей, вместо взаимной компенсации, математически суммируются в нейтральном проводнике (даже при симметричном распределении нагрузки) и могут привести к его перегрузке даже без превышения допустимой мощности потребления по фазам. Такая проблема существует, в частности, в офисных зданиях с большим количеством одновременно работающей оргтехники.
Существующие установки компенсации реактивной мощности не способны решить данную проблему, так как снижение коэффициента мощности в сетях с преобладанием импульсных источников питания не связано с внесением реактивной составляющей, а обусловлено нелинейностью потребления тока.
Решением проблемы третьей гармоники является применение корректора коэффициента мощности (пассивного или активного) в составе схемы производимых импульсных источников питания.
Требования стандарта IEC 1000-3-2 накладывают ограничения на гармонические составляющие тока нагрузки устройств мощностью от 50 Вт. В России количество гармонических составляющих тока нагрузки нормируется стандартами ГОСТ 13109-97, ОСТ 45.188-2001.
Треугольник
Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.
Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями
Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:
Распространённые стандарты напряжений
| Страны ЕС | Япония | США | ||
|---|---|---|---|---|
| Напряжение (фазное/линейное) | 220/380 | 230/400 | 120/208 | (140/240)/(230/400) |
| Частота | 50 Гц | 50 Гц | 50/60Гц | 60 Гц |
Маркировка
Проводники, принадлежащие разным фазам, маркируют разными цветами.
Разными цветами маркируют также нейтральный и защитный проводники. Это делается для обеспечения надлежащей защиты от поражения электрическим током, а также для удобства обслуживания, монтажа и ремонта электрических установок и электрического оборудования. В разных странах маркировка проводников имеет свои различия. Однако многие страны придерживаются общих принципов цветовой маркировки проводников, изложенных в стандарте Международной Электротехнической Комиссии МЭК 60445:2010.
См. также
Примечания
Ссылки
|
)[4]
709-89 предписывает обозначение цепей фазных проводников трёхфазного переменного тока: L1, L2, L3, и при этом допускает обозначения A, B, C.Трёхфазная система электроснабжения | это.
.. Что такое Трёхфазная система электроснабжения?Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. В трёхфазной системе этот угол равен 2π/3 (120°).
Многопроводная (шестипроводная) трёхфазная система переменного тока изобретена Николой Теслой. Значительный вклад в развитие трёхфазных систем внёс М. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил трёх- и четырёхпроводную системы передачи переменного тока, выявил ряд преимуществ малопроводных трёхфазных систем по отношению к другим системам и провёл ряд экспериментов с асинхронным электродвигателем.
Содержание
|
Описание
Каждая из действующих ЭДС находится в своей фазе периодического процесса, поэтому часто называется просто «фазой». Также «фазами» называют проводники — носители этих ЭДС. В трёхфазных системах угол сдвига равен 120 градусам. Фазные проводники обозначаются в РФ латинскими буквами L с цифровым индексом 1…3, либо A, B и C[1].
Распространённые обозначения фазных проводов:
| Россия, EC (выше 1000 В) | Россия, ЕС (ниже 1000 В) | Германия | Дания |
|---|---|---|---|
| А | L1 | L1 | R |
| B | L2 | L2 | S |
| C | L3 | L3 | T |
Симметричный режим. Графическое представление зависимости фазных токов от времениПреимущества
Возможная схема разводки трёхфазной сети в многоквартирных жилых домах- Экономичность.
- Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
- Меньшая материалоёмкость 3-фазных трансформаторов.
- Меньшая материалоёмкость силовых кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными цепями).
- Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок её службы.
- Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других электротехнических устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.
- Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».
- Возможность резкого уменьшения мерцания и стробоскопического эффекта светильников на люминесцентных лампах путём размещения в одном светильнике трёх ламп (или групп ламп), питающихся от разных фаз.
Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространены в современной электроэнергетике.
Схемы соединений трехфазных цепей
Звезда
Звездой называется такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или нейтралью. Концы фаз обмоток приёмника (M) также соединяют в общую точку. Провода, соединяющие начала фаз генератора и приёмника, называются линейными.
Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.
Трёхфазная цепь, имеющая нейтральный провод, называется четырёхпроводной. Если нейтрального провода нет — трёхпроводной.
Если сопротивления Za, Zb, Zc приёмника равны между собой, то такую нагрузку называют симметричной.
Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями.
Напряжение между линейным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя линейными проводами (UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:
Последствия отгорания (обрыва) нулевого провода в трехфазных сетях
При симметричной нагрузке в трёхфазной системе питание потребителя линейным напряжением возможно даже при отсутствии нейтрального провода.
Однако, при питании нагрузки фазным напряжением, когда нагрузка на фазы не является строго симметричной, наличие нейтрального провода обязательно. При его обрыве или значительном увеличении сопротивления (плохом контакте) происходит так называемый «перекос фаз», в результате которого подключенная нагрузка, рассчитанная на фазное напряжение, может оказаться под произвольным напряжением в диапазоне от нуля до линейного (конкретное значение зависит от распределения нагрузки по фазам в момент обрыва нулевого провода). Это зачастую является причиной вывода из строя бытовой электроники в квартирных домах. Так как сопротивление потребителя остаётся константой, то, согласно закону Ома, при возрастании напряжения сила тока, проходящего через потребительское устройство, окажется гораздо больше максимально допустимого значения, что и вызовет сгорание и/или выход из строя питаемого электрооборудования. Пониженное напряжение также может послужить причиной выхода из строя техники. Иногда отгорание (обрыв) нулевого провода на подстанции может явиться причиной пожара в квартирах.
Проблема гармоник, кратных третьей
Современная техника всё чаще оснащается импульсными сетевыми источниками питания. Импульсный источник без корректора коэффициента мощности потребляет ток узкими импульсами вблизи пика синусоиды питающего напряжения, в момент заряда конденсатора входного выпрямителя. Большое количество таких источников питания в сети создаёт повышенный ток третьей гармоники питающего напряжения. Токи гармоник, кратных третьей, вместо взаимной компенсации, математически суммируются в нейтральном проводнике (даже при симметричном распределении нагрузки) и могут привести к его перегрузке даже без превышения допустимой мощности потребления по фазам. Такая проблема существует, в частности, в офисных зданиях с большим количеством одновременно работающей оргтехники.
Существующие установки компенсации реактивной мощности не способны решить данную проблему, так как снижение коэффициента мощности в сетях с преобладанием импульсных источников питания не связано с внесением реактивной составляющей, а обусловлено нелинейностью потребления тока.
Решением проблемы третьей гармоники является применение корректора коэффициента мощности (пассивного или активного) в составе схемы производимых импульсных источников питания.
Требования стандарта IEC 1000-3-2 накладывают ограничения на гармонические составляющие тока нагрузки устройств мощностью от 50 Вт. В России количество гармонических составляющих тока нагрузки нормируется стандартами ГОСТ 13109-97, ОСТ 45.188-2001.
Треугольник
Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.
Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями
Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:
Распространённые стандарты напряжений
| РФ и СНГ | Страны ЕС | Япония | США | |
|---|---|---|---|---|
| Напряжение (фазное/линейное) | 220/380 | 230/400 | 120/208 | (140/240)/(230/400) |
| Частота | 50 Гц | 50 Гц | 50/60Гц | 60 Гц |
Маркировка
Проводники, принадлежащие разным фазам, маркируют разными цветами.
Разными цветами маркируют также нейтральный и защитный проводники. Это делается для обеспечения надлежащей защиты от поражения электрическим током, а также для удобства обслуживания, монтажа и ремонта электрических установок и электрического оборудования. В разных странах маркировка проводников имеет свои различия. Однако многие страны придерживаются общих принципов цветовой маркировки проводников, изложенных в стандарте Международной Электротехнической Комиссии МЭК 60445:2010.
См. также
Примечания
Ссылки
|
)[4]
709-89 предписывает обозначение цепей фазных проводников трёхфазного переменного тока: L1, L2, L3, и при этом допускает обозначения A, B, C.Что такое трехфазная система? Определение и типы
Определение: Система с тремя фазами, т.
е. ток будет проходить по трем проводам, и будет один нейтральный провод для прохождения тока короткого замыкания на землю, известна как трехфазная система. Другими словами, система, которая использует три провода для генерации, передачи и распределения, известна как трехфазная система. Трехфазная система также используется как однофазная, если из нее выведены одна фаза и нулевой провод. Сумма линейных токов в 3-х фазной системе равна нулю, а их фазы дифференцированы под углом 120°
Трехфазная система имеет четыре провода, т. е. три токонесущих проводника и один нейтральный. Площадь поперечного сечения нейтрального проводника составляет половину жилы под напряжением. Ток в нейтральном проводе равен сумме линейных токов трех проводов и, следовательно, в √3 раз превышает составляющие тока нулевой последовательности.
Трехфазная система имеет несколько преимуществ, например, требует меньшего количества проводников по сравнению с однофазной системой. Он также обеспечивает непрерывное питание нагрузки.
Трехфазная система имеет более высокий КПД и минимальные потери.
Трехфазная система индуцирует генератор, который выдает трехфазное напряжение равной величины и частоты. Он обеспечивает бесперебойное питание, т. е. если одна фаза системы нарушена, то оставшиеся две фазы системы продолжают подавать питание. Величина тока в одной фазе равна сумме токов в двух других фазы системы.
Разность фаз трех фаз в 120° необходима для правильной работы системы. В противном случае система выйдет из строя
Типы соединений в трехфазной системе
Трехфазные системы подключаются двумя способами, т. е. по схеме «звезда» и по схеме «треугольник». Их подробное объяснение показано ниже.
Соединение звездой
Соединение звездой требует четырех проводов, в которых есть три фазных провода и один нулевой провод. Такой тип соединения в основном используется для передачи на большие расстояния, поскольку он имеет нейтральную точку. Нейтральная точка пропускает неуравновешенный ток на землю и, следовательно, уравновешивает систему.
Трехфазные системы, соединенные звездой, дают два разных напряжения, т. е. 230 В и 440 В. Напряжение между одной фазой и нейтралью составляет 230 В, а напряжение между двумя фазами равно 440 В.
Соединение треугольником
Соединение треугольником имеет три провода и не имеет нейтральной точки. Соединение треугольником показано на рисунке ниже. Линейное напряжение соединения треугольником равно фазному напряжению.
Подключение нагрузок в трехфазной системе
Нагрузки в трехфазной системе также могут подключаться по схеме «звезда» или «треугольник». На рисунке ниже показаны трехфазные нагрузки, соединенные по схеме «треугольник» и «звезда».
Трехфазная нагрузка может быть сбалансированной или несбалансированной. Если три нагрузки (сопротивления) Z 1 , Z 2 и Z 3 имеют одинаковую величину и фазовый угол, то трехфазная нагрузка называется сбалансированной. В условиях баланса все фазы и линейные напряжения равны по величине.
Принципы трехфазных электрических систем
Хотя однофазное электричество используется для питания обычных бытовых и офисных электроприборов, трехфазные системы переменного тока почти повсеместно используются для распределения электроэнергии и подачи электроэнергии непосредственно на оборудование большей мощности.
В этой технической статье описываются основные принципы трехфазных систем и различия между различными возможными измерительными соединениями.
- Трехфазные системы
- Соединение звездой или звездой
- Соединение треугольником
- Сравнение звезд и треугольников
- Измерение мощности
- Подключение однофазного ваттметра
- Однофазное трехпроводное соединение
- Трехфазное трехпроводное соединение (метод двух ваттметров)
- Трехфазное трехпроводное соединение (метод трех ваттметров)
- Теорема Блонделя: необходимое количество ваттметров
- Трехфазное, четырехпроводное подключение
- Настройка измерительного оборудования
Трехфазные системы
Трехфазное электричество состоит из трех переменных напряжений одинаковой частоты и одинаковой амплитуды.
Каждая «фаза» напряжения переменного тока отделена от другой на 120° (рис. 1).
Рисунок 1 – Трехфазная кривая напряжения
Это может быть представлено схематически как в виде сигналов, так и в виде векторной диаграммы (рис. 2).
Рисунок 2 – Векторы трехфазного напряжения
Зачем использовать трехфазные системы? По двум причинам:
- Три разнесенных по вектору напряжения могут использоваться для создания вращающегося поля в двигателе. Таким образом, двигатели можно запускать без дополнительных обмоток.
- Трехфазная система может быть подключена к нагрузке таким образом, что количество необходимых медных соединений (и, следовательно, потери при передаче) составляет половину того, что было бы в противном случае.
Рассмотрим три однофазные системы, каждая из которых подает на нагрузку по 100 Вт (рис. 3). Общая нагрузка составляет 3 × 100 Вт = 300 Вт. Для подачи питания 1 ампер протекает по 6 проводам и, таким образом, потери составляют 6 единиц.
3 – Три однофазных источника питания – шесть единиц потерь
В качестве альтернативы, три источника питания могут быть подключены к общему возврату, как показано на рис. 4. Когда ток нагрузки в каждой фазе одинаков, говорят, что нагрузка сбалансирована. При сбалансированной нагрузке и смещении фаз трех токов друг от друга на 120° сумма токов в любой момент времени равна нулю, и ток в обратной линии отсутствует.
Рисунок 4 – Трехфазное питание, сбалансированная нагрузка – 3 единицы потерь
В трехфазной системе 120° требуется только 3 провода для передачи мощности, для которой в противном случае потребовалось бы 6 проводов. Требуется половина меди, и потери при передаче по проводам уменьшатся вдвое.
Соединение звездой или звездой
Трехфазная система с общим соединением обычно изображается, как показано на рисунке 5, и известна как соединение «звезда» или «звезда».
Рисунок 5 – Соединение звездой или звездой – три фазы, четыре провода
Общая точка называется нейтральной точкой.
Эта точка часто заземляется на источник питания из соображений безопасности. На практике нагрузки не идеально сбалансированы, и для передачи результирующего тока используется четвертый «нейтральный» провод.
Нейтральный проводник может быть значительно меньше трех основных проводников, если это разрешено местными нормами и стандартами.
Соединение треугольником
Три однофазных источника питания, рассмотренные ранее, также могут быть соединены последовательно. Сумма трех напряжений, сдвинутых по фазе на 120°, в любой момент времени равна нулю. Если сумма равна нулю, то обе конечные точки имеют одинаковый потенциал и могут быть соединены вместе.
Рисунок 6 – Сумма мгновенных напряжений в любой момент времени равна нулю
Соединение обычно рисуется, как показано на рисунке 7, и известно как соединение треугольником по форме греческой буквы дельта, Δ.
Рисунок 7 – Соединение треугольником – три фазы, три провода
Сравнение звездой и треугольником
Конфигурация «звезда» используется для распределения питания между повседневными однофазными приборами, которые можно найти дома и в офисе.
Однофазные нагрузки подключаются к одной стороне тройника между линией и нейтралью. Общая нагрузка на каждую фазу максимально распределяется, чтобы обеспечить сбалансированную нагрузку на первичную трехфазную сеть.
Конфигурация звезда также может подавать одно- или трехфазное питание на более мощные нагрузки при более высоком напряжении. Однофазные напряжения представляют собой напряжения между фазой и нейтралью. Также доступно более высокое межфазное напряжение, как показано черным вектором на рис. 8.
Рисунок 8 – Напряжение (фаза-фаза)
Конфигурация треугольника чаще всего используется для питания трехфазных промышленных нагрузок более высокой мощности. Однако различные комбинации напряжений могут быть получены от одного трехфазного источника питания треугольником путем выполнения соединений или «отводов» вдоль обмоток питающих трансформаторов.
В США, например, система треугольника 240 В может иметь обмотку с расщепленной фазой или с отводом от середины для обеспечения двух источников питания 120 В (рис.
9).).
Центральный ответвитель может быть заземлен на трансформаторе из соображений безопасности. 208 В также доступно между центральным отводом и третьей «высокой ветвью» соединения треугольником.
Рисунок 9 – Схема «треугольник» с «расщепленной фазой» или обмоткой с отводом от середины
Мощность измеряется в системах переменного тока с помощью ваттметров. Современный цифровой ваттметр с выборкой, такой как любой из анализаторов мощности Tektronix, умножает мгновенные выборки напряжения и тока вместе для расчета мгновенной мощности, а затем берет среднее значение мгновенной мощности за один цикл для отображения истинной мощности.
Ваттметр обеспечит точные измерения истинной мощности, полной мощности, вольт-амперной реактивной мощности, коэффициента мощности, гармоник и многих других параметров в широком диапазоне форм волн, частот и коэффициента мощности.
Чтобы анализатор мощности давал хорошие результаты, необходимо уметь правильно определять конфигурацию проводки и правильно подключать ваттметры анализатора.
Подключение однофазного ваттметра
Требуется только один ваттметр, как показано на рис. 10. Системное подключение к клеммам напряжения и тока ваттметра не вызывает затруднений. Клеммы напряжения ваттметра подключены параллельно нагрузке, а ток проходит через клеммы тока, которые включены последовательно с нагрузкой.
Рисунок 10 – Измерения однофазного, двухпроводного и постоянного тока
Однофазное трехпроводное соединение
В этой системе, показанной на рисунке 11, напряжения создаются одной обмоткой трансформатора с отводом от середины, и все напряжения находятся в фазе. Это распространено в жилых домах в Северной Америке, где доступны один источник питания 240 В и два источника 120 В и могут иметь разные нагрузки на каждую ветвь.
Для измерения общей мощности и других величин подключите два ваттметра, как показано на рисунке 11 ниже.
Рисунок 11 – Однофазный трехпроводной метод ваттметра
Трехфазный трехпроводной метод (метод двух ваттметров)
При наличии трех проводов для измерения общей мощности требуется два ваттметра.
Подключите ваттметры, как показано на рисунке 12. Клеммы напряжения ваттметров соединены между фазами.
Рисунок 12 – Трехфазное, трехпроводное, метод двух ваттметров
Трехфазное трехпроводное соединение (метод трех ваттметров)
Хотя для измерения полной мощности в трехпроводной системе, как показано выше, требуется только два ваттметра, иногда удобно использовать три ваттметра. В соединении, показанном на рисунке 13, ложная нейтраль была создана путем соединения клемм низкого напряжения всех трех ваттметров вместе.
Рисунок 13 – Трехфазный, трехпроводной (метод трех ваттметров – установите анализатор на трехфазный, четырехпроводной режим)
Преимущество трехпроводного подключения трех ваттметров заключается в индикации мощности в каждой отдельной фазе (невозможно при подключении двух ваттметров) и напряжения между фазой и нейтралью.
Теорема Блонделя: необходимое количество ваттметров
В однофазной системе всего два провода.
Мощность измеряется одним ваттметром. В трехпроводной системе требуется два ваттметра, как показано на рис. 14.
В общем, необходимое количество ваттметров = количество проводов – 1
Рисунок 14 – Трехпроводная система «звезда»
Доказательство трехпроводной системы «звезда»
Мгновенная мощность, измеренная ваттметром, является произведением мгновенных отсчетов напряжения и тока.
- Показание ваттметра 1 = i1 (v1 – v3)
- Показания ваттметра 2 = i2 (v2 – v3)
Сумма показаний W1 + W2 = i1v1 – i1v3 + i2v2 – i2v3 = i1v1 + i2v2 – (i1 + i2) v3
(Из закона Кирхгофа: i1 + i2 + i3 = 0, поэтому i1 + i2 = -i3)
2 показания W1 + W2 = i1v1 + i2v2 + i3v3 = общая мгновенная мощность в ваттах.
Трехфазное, четырехпроводное соединение
Для измерения общей мощности в четырехпроводной системе требуется три ваттметра. Измеренные напряжения являются истинными напряжениями между фазой и нейтралью.
Напряжения фаза-фаза могут быть точно рассчитаны по амплитуде и фазе напряжения фаза-нейтраль с использованием векторной математики.
Современный анализатор мощности также будет использовать закон Кирхгофа для расчета тока, протекающего в нейтральной линии.
Настройка измерительного оборудования
Для заданного количества проводов требуется N, N-1 ваттметров для измерения общих величин, таких как мощность. Вы должны убедиться, что у вас достаточное количество каналов (метод 3 ваттметра), и правильно их подключить.
Современные многоканальные анализаторы мощности вычисляют общие или суммарные величины, такие как мощность, вольт, ампер, вольт-ампер и коэффициент мощности, напрямую, используя соответствующие встроенные формулы.
Формулы выбираются на основе конфигурации проводки, поэтому настройка проводки имеет решающее значение для получения хороших измерений общей мощности. Анализатор мощности с возможностями векторной математики также будет преобразовывать величины фаза-нейтраль (или звезда) в величины фаза-фаза (или дельта).
