Трёхфазная система электроснабжения

В ней используется три фазы постоянного тока, которые движутся параллельно по трем линиям электропередач. Все три фазы напряжения имеют одинаковую амплитуду, но находятся на различных фазах относительно друг друга. Такая система используется для питания большинства промышленных заводов и домашних приборов.

В этой схеме действует три гармонические ЭДС одной частоты, которые создаются одним общим источником напряжения.

Электрики перемещают данные ЭДС друг относительно друга по времени на одинаковый фазовый угол в 120° (или 2π/3 радиан).

Никола Тесла был первым изобретателем шестипроводной трехфазной системы, однако российский физик-изобретатель Михаил Осипович Доливо-Добровольский принес немалый вклад в ее развитие. Он предложил использовать лишь три или четыре провода, что дало значительные преимущества. Это было наглядно продемонстрировано в экспериментах с асинхронными электродвигателями.

Трёхфазная система переменного тока гарантирует непрерывную электризацию сети, поскольку каждая из трёх компонент синусоидальной ЭДС располагается в отдельной фазе. Поэтому передающие данные проводники иногда называются «фазами»: первая фаза, вторая фаза и третья фаза.

Фазы сдвинуты друг относительно друга на 120°, а соответствующие проводники обозначаются латинскими буквами L1, L2, L3 или A, B, C.

Трехфазное электроснабжение предоставляет большое преимущество при передаче электрической энергии по проводам на большие расстояния. По сравнению с однофазным электроснабжением, для передачи такой же мощности можно использовать меньшее количество проводника (обычно медь). Трехфазные трансформаторы также менее материалоемки.

Трехфазное электроснабжение представляет собой эффективную систему которая позволяет передавать электрическую энергию по проводам на большие расстояния. Такая система также оказывается более экономичной: текущие фазные проводники имеют меньшие действующие величины по сравнению с однофазными, а трехфазные трансформаторы менее материалоемки.

Трехфазная система обеспечивает высокую степень уравновешивания, которая позволяет равномерно распределить механическую нагрузку на энергогенерирующую установку (генератор электростанции), что в свою очередь увеличивает срок службы генератора.

Трехфазная синусоидальная система электроснабжения, изображенная на рисунке, является наиболее распространенным и эффективным способом предоставления постоянного потока трехфазных токов электрическим потребителям.

Трехфазные токи, проходящие через обмотки электрических потребителей, позволяют легко получить вращающееся магнитное поле для двигателей и других электроустройств. Трехфазные синусоидальные системы электроснабжения, представленные на рисунке, являются самым популярным и эффективным способом обеспечения постоянного потока трехфазного тока электрическим потребителям.

Двигатели переменного тока, быть то синхронные или асинхронные, и будь то трехфазные, отличаются простотой конструкции и экономичностью по сравнению с двигателями однофазного и двухфазного применения, а также по сравнению с традиционными двигателями постоянного тока.

Установка с трехфазной сетью позволяет использовать два отдельных рабочих напряжения: линейное и фазное. В зависимости от схемы соединения обмоток – «треугольник» (англоязычный вариант «дельта») или «звезда» – можно использовать два уровня мощности.

Для питания системы освещения необходимо подключить три группы ламп к различным фазам сети. Это позволит значительно снизить мерцание и устранить неблагоприятный стробоскопический эффект.

Трехфазная система электроснабжения широко используется в современной электроэнергетике, благодаря её преимуществам: выше мощность, более гладкий процесс сбора требуемой мощности, более высокие потенциальные выгоды и более низкие потери электрической энергии.

Соединение по схеме звезда

Данный вид соединения подразумевает подключение концов фазных обмоток генератора в одну общую нейтральную точку (нейтраль – N) и концов фазных выводов потребителя.

Они предназначены для передачи электрической энергии между фазами генератора и потребителей. Они могут быть изготовлены из различных материалов, таких как медь, алюминий или алюминий с низким содержанием меди.

В трехфазной сети линейные провода используются для соединения фаз потребителя с соответствующими фазами генератора. Они обеспечивают передачу электрической энергии между фазами генератора и потребителем. Для производства таких проводов используются различные материалы, включая медь, алюминий или алюминий с низким содержанием меди.

Он должен быть изолирован от других проводов.

Нейтральный провод (обозначаемый «N») является обязательным при подключении генератора и потребителя. Он должен быть изолирован от других проводов и предназначен для соединения нейтральных линий генератора и потребителя.

Такой принцип работы используется при электромонтаже.

Если нет нейтрального провода, электрическая сеть будет выполнена с тремя проводами. В случае наличия нейтрального провода электромонтаж выполняется с четырьмя проводами.

Если при данных условиях сопротивления равны друг другу, то трехфазная система будет эффективно работать.

Если же значения сопротивлений неравны друг другу, то в данном случае необходимо применять несимметричный режим работы. В этом случае фазными напряжениями являются напряжения между фазными проводами.

В случае, когда сопротивления в трех фазах потребителя одинаковы (т.е. Za = Zb = Zc), то нагрузка будет симметричной – это идеальный режим работы для трехфазной сети.

Если же присутствует нейтральный провод, то фазными напряжениями являются напряжения между любым фазным проводом и нейтральным проводом. В условиях равенства сопротивлений в трех фазах, трехфазная система будет работать эффективно.

Если же сопротивления неравны, то применяется несимметричный режим работы. В этом случае фазными напряжениями являются напряжения между фазными проводами.

Между любыми двумя фазными проводами можно определить линейные напряжения. Они представляют собой силу тока, которая действует между ними.

При отсутствии нейтрального провода при перекосе фаз может возникнуть замыкание на землю.

При схеме соединения «звезда» в условиях симметричной нагрузки можно описать следующие соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями:

Линейные напряжения при этом сдвинуты по отношению к соответствующим фазным на угол в 30 градусов (пи/6 радиан):

Определить мощность при таком соединении в условиях симметричной нагрузки, при известных фазных напряжениях, можно по формуле:

Важность нейтрали и «перекоса фаз»

В процессе электрического обеспечения потребителей на основе трехфазного питания при абсол

При несимметричной нагрузке, когда нейтральный провод либо оборвется, либо его сопротивление значительно увеличится, произойдет «перекос фаз». В таком случае напряжение на каждой из трех фаз будет отличаться от линейного и зависеть от распределения сопротивлений нагрузок в момент обрыва нейтрали.

Нагрузки, предназначенные для фазных напряжений, номинально рассчитаны точно, но все же могут возникнуть непредвиденные ситуации, поэтому безопаснее предусмотреть возможность их возникновения.

Особенно опасно происходящее перекоса фаз для бытовой техники и электроники, поскольку из-за этого может произойти не только перегорание прибора, но и риск пожара. Кроме того, в последнее время на рынке появились приборы, отличающиеся плохими характеристиками выходного напряжения и тока. В этом случае возникает проблема гармоник кратных третьей.

Электрические приборы, которые оснащаются импульсными блоками питания без встроенной схемы коррекции мощности, могут иметь плохие параметры выходного напряжения и тока. Это может привести к появлению проблемы гармоник кратных третьей.

Это значит, что потребление ограничивается тонкими импульсными пиками тока вблизи вершины сетевой синусоиды, когда конденсатор выходного фильтра, установленный после выпрямителя, начинает быстро заряжаться.

При подключении большого количества потребителей к сети, напряжение питания начинает циркулировать с высоким током третьей гармоники основной частоты.

Токи гармоник, кратные третьей, при их суммировании в нейтральном проводнике могут привести к перегрузке, даже если мощность потребляемая на каждой из фаз не превышает допустимой нормы.

В таких местах необходимо решать проблему правильной организации электроснабжения.

Электрикам предстоит большая задача в решении проблемы правильного электроснабжения в офисных зданиях, где на небольшом пространстве размещено множество разнообразной оргтехники.

Для достижения желаемого результата в встроенных импульсных блоках питания необходимо использовать схемы коррекции коэффициента мощности. Это поможет решить проблему.

Треугольник

При соединении по схеме «треугольник» от генератора осуществляется последовательное соединение конца проводника первой фазы с началом проводника второй фазы, а затем конца проводника второй фазы с началом проводника третьей фазы и конца проводника третьей фазы с началом проводника первой фазы, что позволяет создать замкнутую фигуру — треугольник.

Вот какие цвета применяются для данной цели:

Симметричная нагрузка на трехфазной сети при соединении «треугольник» отражается в соотношениях между фазными и линейными напряжениями и токами:

Мощность в трехфазной сети при соединении «треугольник» при симметричной нагрузке рассчитывается по следующей формуле:

Таблица ниже представляет стандарты линейных и фазных напряжений для различных стран:

Для различения проводников разных фаз трехфазной сети, а также нейтральных и защитных проводников, используются различные цвета. Вот какие цвета применяются для данной цели:

Электрики используют цветовую маркировку для предотвращения поражения электрическим током и обеспечения удобства обслуживания сетей и их монтажа и ремонта. Также это помогает стандартизировать фазировку оборудования, так как порядок чередования фаз имеет важное значение, например, для определения направления вращения асинхронного двигателя и режима работы управляемого трехфазного выпрямителя. Цветовая маркировка варьируется в разных странах, а в некоторых сходится.