Зміст:
- Види напруги ?
- Відмінності ?
- Співвідношення ?
- Схема ?
- Розрахунок лінійного і фазної напруги ?
Одним з видів систем з безліччю фаз, представлені ланцюги, що складаються з трьох фаз. В них діють електрорушійні сили синусоїдального типу, що виникають з синхронної частотою, від єдиного генератора енергії, і мають різницю у фазі.
Електрична напруга трифазних мереж
Під фазою, розуміються самостійні блоки системи з безліччю фаз, що мають ідентичні один одному параметри струму. Тому, в електротехнічній галузі, визначення фази має подвійне тлумачення.
По-перше, як значення, що має синусоїдальну коливання, а по-друге, як самостійний елемент в електромережі з безліччю фаз. У відповідності з їх кількістю і маркується конкретна ланцюг: двофазна, трифазна, шестифазна і т. д.
Сьогодні в електроенергетиці, найбільш популярними є ланцюги з трифазним струмом. Вони володіють цілим переліком переваг, виділяють їх серед своїх однофазних і багатофазних аналогів, так як, по-перше, дешевші за технологією монтажу і транспортування електроенергії з найменшими втратами і витратами.
По-друге, вони мають властивість легко утворювати рухається по колу магнітне поле, яке є рушійною силою для асинхронних двигунів, які використовуються не тільки на підприємствах, але і в побуті, наприклад, в підйомному механізмі висотних ліфтів і т. д.
Електричні ланцюги, що мають три фази, дозволяють одночасно користуватися двома видами напруги від одного джерела електроенергії – лінійним і фазним.
Види напруги
Знання їхніх особливостей і характеристик експлуатації, вкрай необхідно для маніпуляцій в електрощитах і при роботі з пристроями, питаемыми від 380 вольт:
Відмінності
У звичайній квартирі або приватному будинку, як правило, існує лише однофазний тип мережі 220 вольт, тому до їх щита електроживлення, підведені в основному два дроти – фаза і нуль, рідше до них додається третій – заземлення.
До висотних багатоквартирних будинків з офісами, готелями або торговими центрами, підводиться відразу 4 або 5 кабелів електроживлення, які забезпечують три фази мережі 380 вольт.
Чому таке жорстке розділення? Справа в тому, що трифазна напруга, по-перше, саме відрізняється підвищеною потужністю, а по-друге, воно специфічно підходить для живлення особливих надпотужних електродвигунів трифазного типу, які використовуються на заводах, в электролебедках ліфтів, ескалаторних підйомниках і т. д.
Такі двигуни при включенні в трифазну мережу виробляють в рази більше зусилля, ніж їх однофазні аналоги тих же габаритів і ваги.
Проводити розведення проводки такого типу можна без використання професійного обладнання та приладів, досить звичайних викруток з індикаторами.
Поєднуючи провідники не потрібно монтувати нульовою контакт, адже ймовірність пробою дуже мала, завдяки не зайнятої нейтралі.
Але така схема мережі має і своє слабке місце, так як в лінійній схемі монтажу вкрай складно знайти місце пошкодження провідника в разі аварії або поломки, що може підвищити ризик виникнення пожежі.
Таким чином, головною відмінністю між фазним і лінійним типами є різні схеми підключення проводів обмоток джерела та споживача електроенергії.
Співвідношення
Значення напруги фази дорівнює близько 58% від потужності лінійного аналога. Тобто, при звичайних експлуатаційних параметрах, лінійне значення стабільно перевершує фазне в 1,73 рази.
Оцінка напруги в мережі трифазного електричного струму, в основному проводиться за показниками його лінійної складової. Для ліній струму цього типу, що подається з підстанцій, воно, як правило, дорівнює 380 вольтів, і ідентично фазному аналогу в 220 В.
В електромережах з чотирма проводами, напруга трифазного струму маркується обома значеннями – 380/220 В. Це забезпечує можливість живлення від мережі пристроїв, як з однофазним споживанням електроенергії 220 вольт, так і більш потужних агрегатів, розрахованих на струм 380 Ст.
Найдоступнішою і універсальної стала система трифазного типу 380/220 В, має нульовий провід, так зване заземлення. Електричні агрегати, що працюють на одній фазі 220 В., можуть бути запитані від лінійного напруги при підключенні до будь-якої парі фазних висновків.
Електричні агрегати трифазного живлення працюють тільки при підключенні відразу до трьох висновків різних фаз.
У цьому випадку, застосування нульового виводу в якості заземлення, не є обов’язковим, хоча в разі пошкодження ізоляції проводів, відсутність серйозно підвищує ймовірність удару струмом.
Схема
Агрегати трифазного струму мають дві схеми підключення в мережу: перша – «зірка», друга – «трикутником». У першому варіанті, початкові контакти всіх трьох обмоток генератора замикаються разом за паралельною схемою, що, як і у випадку із звичайними лужними батарейками не дасть приросту потужності.
Друга, послідовна схема підключення обмоток джерела струму, де кожен початковий висновок підключається до кінцевого контакту попередньої обмотки, що дає абсолютний приріст напруги за рахунок ефекту підсумовування напруг при послідовному підключенні.
Крім того, такі ж схеми підключення мають і навантаження у вигляді електродвигуна, тільки пристрій, підключений в трифазну мережу за схемою «зірка», при струмі в 2,2 А буде видавати потужність 2190Вт, а той же агрегат, підключений «трикутником», здатний видати в три рази більшу потужність — 5570, за рахунок того, що завдяки послідовному підключення котушок і всередині двигуна, сила струму підсумовується і доходить до 10 А.
Маючи джерело трифазного напруги і двигуни, що мають аналогічну схему підключення, можна отримати в рази більше потужності просто за рахунок ефективного підключення всіх агрегатів.
Розрахунок лінійного і фазної напруги
Мережі з лінійним струмом знайшли широке застосування за рахунок своїх характеристик меншою травмонебезпечності і легкості розведення такий електропроводки. Всі електричні пристрої у цьому випадку з’єднані тільки з одним фазним дротом, по якому йде струм, і тільки він один і становить небезпеку, а другий — це земля.
Розрахувати таку систему нескладно, можна керуватися звичайними формулами з шкільного курсу фізики. Крім того, для вимірювання цього параметра мережі, достатньо використати звичайний мультиметр, в той час як для зняття показань підключення фазного типу, доведеться задіяти цілу систему обладнання.
Для підрахунку напруги лінійного струму, застосовують формулу Кірхгофа:
- ? Ik = 0;
Рівняння якої свідчить, що кожній з частин електричного ланцюга сила струму дорівнює нулю k=1.
І закон Ома:
- I=U/R;
Використовуючи їх, можна без праці зробити розрахунки кожної характеристики конкретного клейма або електромережі.
У разі розділення системи на декілька ліній, може з’явитися необхідність розрахувати напругу між фазою і нулем:
- IL = IF;
Ці значення є змінними, і змінюються при різних варіантах підключення. Тому, лінійні характеристики ідентичні фазовим.
Однак, в деяких випадках, потрібно обчислити, чому дорівнює співвідношення фази і лінійного провідника.
Для цього застосовують формулу:
- Uл=Uф??3, де:
Uл – лінійна, Uф – фазове. Формула справедлива, тільки якщо — IL = IF.
При додаванні в електросистему додаткових вихідних елементів, необхідно і персонально для них розраховувати фазове напруга. У цьому випадку, значення Uф замінюється на цифрові дані самостійного клейма.
При підключенні промислових систем до електромережі, може з’явитися необхідність у розрахунку значення реактивної трифазної потужності, який обчислюється за такою формулою:
- Q = Qа + Qb + Qс;
Ідентична структура формули активної потужності:
- P = Pa + Pb + Рс;
Приклади розрахунку:
Наприклад, котушки трифазного джерела струму підключені за схемою «зірка», їх електрорушійна сила 220В. Необхідно обчислити лінійне напруга в схемі.
Лінійні напруги в цьому підключенні будуть однакові і визначаються як:
- U1=U2=U3= ?3 Uф=?3*220=380 Ст.