Почему между фазой и нейтралью 220 В, а между фазами 380 В? - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Но если с фазным напряжением все понятно, то с линейным напряжением все не так просто. Линейное напряжение – это напряжение между двумя фазами. Мы знаем, что напряжение 380 В, но откуда оно берется?

Содержание

Почему между фазой и нулем 220 вольт, а между фазами 380 вольт?

Мы знаем, что в нашей сети между фазой и узлом 220 В. Но почему между двумя фазами 380 В, а не, например, 440 В? Давайте разберемся в сути этого явления.

Мы знаем, что в нашей сети между фазами 220 В. Но почему между двумя фазами 380 В, а не, например, 440 В? Давайте разберемся в сути этого явления.

Фазное напряжение (Uf) можно определить как напряжение между нейтральным и линейным проводниками.

Напряжение сети и фазное напряжение

Трехфазная линия считается самой популярной электрической схемой и имеет значительные преимущества перед другими типами соединений. По сравнению с многофазными цепями, трехфазная линия более экономична с точки зрения расхода материалов и, по сравнению с однофазными линиями, способна проводить более высокое напряжение.

Кроме того, это соединение используется для подключения электродвигателей: оно легко генерирует магнитное поле, которое активно используется для запуска электродвигателей и генераторов. Еще одним преимуществом трехфазной системы является возможность получения различных рабочих напряжений. В зависимости от способа подключения нагрузки различают сетевое напряжение и фазное напряжение, поступающее из сети.

Основные определения

Прежде всего, давайте вспомним некоторые определения.

Трехфазная система

Трехфазная система – это набор из трех цепей, которые генерируются из одного источника, но сдвинуты по фазе относительно друг друга.

Фаза – это любая электрическая цепь в многофазной системе. Клемма или конец проводника, через который электрический ток входит в цепь, считается началом фазы. В этом случае концы фаз могут быть соединены вместе. В этом случае в цепи возникает полная ЭДС, и система называется связанной. Это нашло широкое применение для питания электродвигателей.

Способы подключения

Трехфазное подключение широко используется для подачи питания на обмотки двигателей и генераторов. При таком соединении используются два разных соединения обмотки с жилами проводника.

При соединении звездой количество соединительных проводников уменьшается с шести до четырех, что положительно сказывается на долговечности соединений. Питающие проводники подключаются к началу обмотки, а концы – к узлу, называемому N или нейтральной точкой генератора. Этот вариант подключения позволяет перейти на трехпроводное подключение, но только если подключенный трехфазный потребитель симметричен;
Когда обмотки соединены в треугольник, они образуют замкнутый контур, имеющий относительно низкое сопротивление. Это соединение используется при подключении симметричной цепи с тремя ЭДС: в этом случае при отсутствии нагрузки ток в цепи не возникает.

Соединение “звезда” чаще всего используется для подключения усилителей и различных стабилизаторов в сети 220 В и для плавного пуска электродвигателей в сети 380 В. Соединение треугольником позволяет двигателям потреблять полную мощность и поэтому все чаще используется в промышленных приложениях, где требуются высокие уровни мощности.

Фазные и линейные напряжения

В начале этой статьи мы указали, что трехфазное подключение позволяет использовать два разных напряжения: линейное и фазное. Давайте разберемся, что это такое, более подробно.

Фазные напряжения возникают при подключении к нейтральному проводу и одной из трех фаз цепи;
Линейное напряжение создается при подключении к любым двум фазам. Электрики называют его межфазным, что ближе к методу измерения.

Давайте теперь разберемся, в чем разница между этими двумя определениями.

В нормальных условиях показания сетевого напряжения одинаковы между любыми двумя фазами, однако оно в 1,73 раза больше фазного напряжения. Проще говоря, согласно национальным стандартам, напряжение в сети составляет 380 В, а фазное напряжение – 220 В. Такие особенности трехфазных линий нашли применение в обеспечении бесперебойного электроснабжения как промышленных, так и бытовых потребителей.

Стоит отметить, что такими характеристиками обладают только трехфазные четырехпроводные цепи, номинальное напряжение которых обозначено как 380/220 В. Это обозначение означает, что к этой линии можно подключать широкий спектр нагрузок как 380 В, так и 220 В.

Обратите внимание! Важно знать, что если напряжение в сети падает, то падает и фазное напряжение. Легко рассчитать значение фазного напряжения, если известны линейные значения. Для этого извлеките квадратный корень из трех линейных значений. Результат будет равен фазному напряжению.

Из-за описанных выше особенностей и разнообразия возможных подключений обычно используется именно четырехпроводная трехфазная схема. Область применения такой схемы электропитания многогранна. Благодаря этому он используется для электроснабжения больших зданий с высокой нагрузкой, жилых, офисных, административных и других зданий.

Нет необходимости подключать оба типа потребителей на 380В и 220В. В жилых домах, например, часто используются только приборы, рассчитанные на напряжение 220 В.

В этом случае важно обеспечить равномерную нагрузку на все три фазы, правильно распределив мощность подключения отдельных линий. В многоквартирных домах это достигается путем чередования квартирных и фазных проводов.

В отдельно стоящем доме (если у вас есть ввод 380 В) вам придется самостоятельно распределять нагрузку на выделенные линии.

Теперь вы знаете, какие напряжения можно получить от трехфазной цепи и какие способы подключения используются для четырехпроводных кабелей. Эти знания будут полезны как электрикам, так и обычным потребителям.

Такая зависимость напряжения от нагрузки очень неудобна, поэтому нейтральный провод сохраняется.

Взаимосвязь между фазными и линейными напряжениями. Номинальные напряжения

Фазные напряжения нагрузки отличаются от ЭДС генератора из-за падения напряжения на линии от генератора до нагрузки. Длина этих линий может составлять несколько метров, несколько сотен метров или даже тысячи километров.

Падения напряжения на линиях электропередач, поставляющих электроэнергию потребителям от электростанций, будут рассмотрены в другой статье.

Для упрощения расчетов приведенными падениями напряжения можно пренебречь.

Звездное соединение

С учетом допущений, сделанных для источников, соединенных звездой:

Применяя второй закон Кирхгофа, получаем:

Из выражения (1) можно сделать вывод, что когда ЭДС генератора симметрична, его фазные напряжения также симметричны и, соответственно, их векторная диаграмма

не будет отличаться от векторной диаграммы ЭДС:

На основании уравнений, составленных в соответствии со вторым законом Кирхгофа для цепей (схема соединения звездой выше):

Из этих уравнений можно вывести следующие уравнения, которые применимы к линейному и фазному напряжениям:

Используя выражение (2) при наличии векторов фазных напряжений, мы можем построить векторы линейных напряжений Uab, Ubc, Uca.

Анализируя векторную диаграмму при соединении звездой, можно сделать вывод, что линейные напряжения будут равны и, как и фазные напряжения, сдвинуты относительно друг друга на угол 1200 или 2π/3. Векторы линейных напряжений чаще всего представляют в виде соединенных фазных направлений:

Из этого следует, что:

Соотношение между остальными фазовыми и линейными значениями соответственно такое же:

Треугольное соединение

Выражение (1) будет также верно для дельта-соединения. Уравнение (2) показывает, что фазные и линейные напряжения равны для соединения треугольником и могут быть записаны в такой форме:

Его также можно записать как Ul = Uf.

Векторная диаграмма для соединения треугольником для линейного и фазного напряжений:

Номинальные напряжения

Из вышесказанного можно сделать вывод, что в трехфазной сети существует два напряжения, а именно фазное и линейное. При соединении звездой линейные напряжения больше фазных, а при соединении треугольником они равны. Этот фактор необходимо учитывать при подключении нагрузки, чтобы не допустить несчастных случаев и отказов оборудования.

Напряжения в сети также смещены друг относительно друга на угол 1200 или 2π/3.

Номинальные напряжения – это напряжения, на которые рассчитаны электрические нагрузки и которые соответствуют их нормальной работе.

Наиболее распространенными напряжениями для сетей до 1000 В являются 380 В, 220 В, 127 В. 380 В и 220 В наиболее распространены в промышленности, а 220 В и 127 В – в бытовых электросетях.

Также в четырехпроводной системе (соединение звезда-ноль) можно получить фазные напряжения, которые при линии 380 В будут равны , а при линии 220 В будут равны .

Преимущество такого подключения заключается в том, что в четырехпроводной сети можно подключать как трехфазные потребители 380 В, так и однофазные потребители 220 В.

Например, катушки трехфазного источника питания соединены звездой, а электродвижущая сила составляет 220 В. Необходимо рассчитать сетевое напряжение в цепи.

Использование трехфазных линий в многоквартирных домах

Не все знают, что в многоквартирных домах также имеется подключение 380 В. Это позволяет магазинам и мастерским всех видов работать на первом этаже или в подвале. Трехфазные цепи распределяются в щитках входных коридоров в квартирах, что дает одну фазу и нейтраль на каждую. Именно они обеспечивают фазное напряжение 220 В.

ФОТО: prezentacii.info Таким образом, трехфазная сеть делится на три однофазные сети

Если вы хотите подключить к своей квартире приборы, требующие 380 В, вы можете обратиться к своему хозяину. Специалист определит, возможно ли такое подключение, после чего в квартире можно проложить трехфазную линию, предварительно заменив электросчетчик на подходящий.

ФОТО: vseinstrumenti.ruТрехфазный счетчик намного больше однофазного

С другой стороны, если нейтральный провод оборван или его сопротивление значительно увеличивается по какой-либо причине, происходит “перекос фаз”, и тогда нагрузки на трех фазах могут находиться под разными напряжениями – от нулевого до линейного – в зависимости от распределения сопротивления нагрузок на фазах в момент обрыва нейтрального провода.

Три фазы для тупых: полезные знания для всех

Основой электричества являются три фазы. С тех пор как гениальный русский Александр Осипович Доливо-Добровольский ввел это новшество, весь мир окутан миллионами километров электрических кабелей и десятками миллионов электродвигателей, которые объединяет одно – все они работают под трехфазным напряжением.
Думаю, не будет преувеличением сказать, что знание принципов работы трехфазной системы является обязательным условием для всех, кто интересуется технологиями и имеет склонность к инженерному делу.

Почему именно три фазы?
Три фазы минимум Три фазы – это минимальное количество полюсов, необходимое для безопасного запуска ротора электродвигателя путем вращения магнитного поля. Большее количество полюсов усложнит двигатель (и трансформаторы) и не даст ничего взамен. Именно здесь пресловутый Никола Тесла “облажался”: вместо того чтобы сосредоточиться на трех фазах, он попытался реализовать многофазные системы, что в конечном итоге и предопределило его неудачу.

Даже само число три указывает на некую гармониянекую гармонию, завершенность. Чтобы стул стоял, не падая, ему нужны как минимум три ножки, пирамида – самое надежное рукотворное сооружение, у нее боковая стенка в виде треугольника и так далее.

Это очень раздражает.

Как это работает?
Если к каждому проводу трехфазного источника тока подключить осциллограф – прибор, который рисует изменения напряжения на временной шкале, – то можно увидеть, что в каждом проводе ток идентичный с синусоидальной формой. Но каждый из них будет сдвинутый относительно следующего на 120 градусов, или 1/3 периода.

Например, когда фаза А находится при нулевом напряжении, фаза В, пройдя свой максимум напряжения, уменьшается, а фаза С, в которой полярность тока уже изменилась на противоположную, имеет отрицательное напряжение (обратный ток).

Через треть периода (0,007 с) фаза C уже будет “на нуле”, фаза A пройдет свой пик, уменьшаясь к нулю, а фаза B (как и C, треть периода назад) изменит полярность. И поэтому круглый.

380 и 220 В – “инь и янь” бытового электричества
Если в любое время мы соединяемся между между двумя любыми Вольтметр переменного тока между любыми двумя проводами, он покажет одно и то же число – 380 вольт. Это так называемый. “сетевое напряжение”.. Откуда берутся наши розетки на 220 вольт? Именно здесь в игру вступает четвертый провод – нейтральный или нулевой.

Строго говоря, ноль не является необходимым для передачи энергии и работы трехфазного оборудования. Ток (благодаря синусоидальному сдвигу) идеально течет от фазы к фазе, выполняя любую работу, которая ему необходима – вращение двигателя, нагрев нагревательного элемента или освещение, если вам удастся найти светильник на 380 вольт. Ноль необходим в двух случаях:

Когда вам нужно запитать однофазный прибор;
Когда необходимо обеспечить заземление для защиты людей.

Однофазные приборы намного проще …проще и поэтому… дешевле. Преимущества очевидны, и заземление является обязательным условием при использовании электричества людьми, не знакомыми с основами электробезопасности. И очень легко установить связь с землей. Все три фазы соединяются в один “хвост”. Напряжение между другими концами по-прежнему составляет 380 вольт. Но между “свободным” хвостом и точкой подключения оно уже меньше (в 1,73 раза) – 220 В (“фазное напряжение”). Вы можете подключить к этим клеммам утюг, компьютер и лампу освещения с двумя шнурами питания каждый – они будут работать нормально.

Простота и гениальность трехфазной системы заключается в ее универсальность. Простые электроприборы на 220 вольт и мощные трехфазные двигатели, маломощные настольные лампы и тяжелые плавильные печи – все это можно подключить к одной линии, и все будет бесперебойно работать в течение многих лет. Главное, чтобы было достаточно энергии от источника питания – генератора или трансформатора.

Ко всему прочему, при передаче энергии на большие расстояния стоимость трехпроводной линии составляет на треть дешевлеблагодаря экономии на проводах.
Спасибо, я закончил.

Я даже не собираюсь спорить.

Если мы соединимся таким образом, таким образом, таким образом. В конце концов, кого-то ударит током.

Самое главное – не встретить в своей жизни электрика с такими же знаниями, как у вас, ТС.

Вася, 35 лет, авиационный инженер.

Я не знаю. Ты умрешь дураком.

Вот так. Пока я писал, комментарий исчез. Чудо!

Синхронизация

как русский гений Александр Осипович Доливо-Добровольский.

Вы все сошли с ума? Что это за отвлеченный ум? Он был русским. Русский. До идиота Ельцина не было такого слова, как “отвлеченный”.
И сегодняшняя рассеянность никогда не воспитает таких людей.
По крайней мере, прочитайте гипопедию:

Михаил Осипович Доливо-Добровольский (21 декабря 1861 [2 января 1862], Гатчина – 15 ноября 1919, Гейдельберг) – известный российский электротехник польско-русского происхождения, один из основоположников технологии трехфазного переменного тока.

Как сделать трехфазный генератор переменного тока из постоянных неодимовых магнитов:

Чтобы получить ответ на этот вопрос, мы должны обратиться к истории.

Томас Эдисон ассоциируется с массовым производством лампочек из углеродного волокна. Оптимальное напряжение для него составляло 100 вольт. Это также объясняет тот факт, что рабочее напряжение первой электростанции Эдисона составляло ровно 110 вольт. В конце концов, он выделил еще 10 процентов на кондукторские потери. Хотя есть и другая версия: компания Эдисона активно продвигала 110 вольт. В то время никто не знал, что за переменным током будущее, поэтому был установлен стандарт 110 вольт.

С появлением электрификации в Европе и появлением ламп накаливания с металлическими нитями стало необходимо удвоить напряжение. Стандарт 220 вольт был введен в Германии при электрификации Берлина. Это решение было оправданным. Удвоение напряжения уменьшило потери в проводниках в четыре раза. Однако не было причин для дальнейшего увеличения напряжения. Это было уже небезопасно для людей.

В США типичной системой электроснабжения для электроустановок в зданиях является система TN-C-S. Понижающий трансформатор подает однофазное напряжение 120/240 В от вторичной обмотки с заземленным центральным проводником. Если понижающий трансформатор питает как жилые, так и коммерческие здания, жилые здания питаются двумя фазными проводами и рабочим нейтральным проводом, подключенным к заземленному нейтральному проводу вторичной обмотки трансформатора, соединенным в звезду 120/208 В. Частота составляет 60 Гц.
В России, как и в Европе, принят стандарт 220 В. И это можно объяснить следующим образом. Дело в том, что энергосистема в России была построена с помощью немецких ученых. И они, конечно, делали все то же самое, что и в Германии. И в дальнейшем мы стали придерживаться стандартов 220 В и 50 Гц.

Поэтому на всем постсоветском пространстве, а теперь и в суверенных государствах, мы имеем напряжение в сети 220 В и 50 Гц. В большинстве европейских стран напряжение в сети составляет 230 В при частоте 50 Гц. Более высокое напряжение в сети не только снижает потери при передаче электроэнергии, но и позволяет использовать более мощное оборудование.

Следует также отметить, что в СССР 110-127 В были доступны и до войны. Переход на 220 В был случайным. Старые трансформаторы на подстанциях были заменены на новые. И теперь в сети есть только 220 В.

Вот что говорят об этом на форумах:

Наша коммунальная квартира в Санкт-Петербурге на Невской улице перешла на 220 В в 1969 году.

Если я правильно помню, переход со 127 на 220 был в 1963-64 годах (Моховая улица, Ленинград).

В моей квартире в Москве примерно в 1975-76 годах напряжение было изменено с 127 на 220 В.

На индукционной катушке ток всегда запаздывает, он не может достичь своего полного значения из-за наличия токовой петли между катушками. Напряжение меняется скачками, а ток постепенно достигает нужного значения. В промышленных сетях, похоже, один параметр уже упал, а другой еще не достиг своего пика. Это так называемый фазовый сдвиг, который описывает реактивную мощность сети. Это негативный эффект, и чтобы избежать его, индуктивные и емкостные элементы пытаются компенсировать друг друга. Конденсаторные батареи подключаются параллельно работающим двигателям.

Частота, амплитуда и среднеквадратичное значение фазного напряжения

Частота фазного напряжения была рассмотрена выше. Для построения синусоиды параметр умножается на 2 Pi таким образом, чтобы колебания физического процесса следовали за периодом графика. Частота сети действительно влияет на скорость двигателей, но не слишком сильно. Теперь уже нет причин для таких строгих ограничений, рамки будут расширены. Например, работа электронного трансформатора не зависит от частоты; время его переключения определяется RC-цепочками и характеристиками биполярных транзисторов.

Точнее, частота влияет на конструкцию двигателя, но в меньшей степени на напряжение. Отличить это могут только специалисты. Амплитуда фазного напряжения считается гораздо более важным параметром. Если в документации указано “220 В”, это означает фактическое значение. В этом случае энергия, вырабатываемая переменным током, преобразуется в постоянный ток. Процедура следует закону Джоуля-Ленца. Мы находим мощность переменного тока, делим ее на силу тока и получаем напряжение, которое имеет тот же тепловой эффект, что и постоянное напряжение.

Все фазные напряжения приведены в среднеквадратичных значениях. Обратите внимание при выполнении расчетов изоляции. Известно, что дуговые разряды возникают независимо от того, являются ли характеристики тока переменными или постоянными. Однако в первом случае амплитуда будет выше при аналогичной передаче мощности. В контакторах дуга зажигается в пиковой точке и самопроизвольно гаснет при переходе напряжения через ноль. Эта важная особенность учитывается при проектировании реле. Аналогично, ток также является эффективным и должен быть найден путем расчета.

Чтобы определить амплитуду напряжения, умножьте среднеквадратичное значение на корень из двух. Для сети 220 В результат равен 311. Это амплитуда фазного напряжения на розетке до того, как правительство решило его повысить. Теперь эффективное значение равно 230, а амплитуда – 325. Это учитывается при проектировании входных цепей устройства. Типы включают:

Трансформеры;
Конденсаторные батареи; и т.д.

Фазные напряжения обычно используются для однозначной и краткой маркировки бытовых цепей, линейные напряжения используются в промышленности. Вы часто слышите о 220 В и 380 В. Нет никаких сомнений в том, о чем они говорят. Но говоря это, люди не осознают, что работают с фазным и линейным напряжением. Теперь читатели могут похвастаться тем, что они знают, о чем говорят.

alt=”Трехфазное напряжение” width=”120″ height=”120″ />Трехфазное напряжение
alt=”Номинальное напряжение” width=”120″ height=”120″ />Номинальное напряжение
alt=”Ступенчатое напряжение” width=”120″ height=”120″ />Ступенчатое напряжение
alt=”Ступенчатое напряжение” width=”120″ height=”120″ />Тактильное напряжение

Читайте далее: