Содержание

Линейные и фазные напряжения

Под симметричной трехфазной системой принято понимать совокупность трех ЭДС синусоидальной формы равной частоты, амплитуды, сдвинутых по фазе на треть периода (угол 2/3) .

График изменения ЭДС во времени, векторная диаграмма имеют вид.

Источником системы 3-х-фазного напряжения обычно служит генератор, у которого в пазах статора уложены проводники – обмотки. Плоскости этих обмоток обычно сдвинуты на 120 гр в пространстве. Под фазой участка трехфазной цепи понимают расстояние с одинаковым по величине током.

Разность потенциалов между нулевым узлом схемы и началом любой из фаз именуют фазным напряжением, условно обозначая UA, Uв, Uс. Разность потенциалов от начала вектора принято называть линейным, обозначая UAB, UBC, UCA.

Соответственно, фазные напряжения согласно 2-му закону Кирхгофа в общем случае равны:

UAB =UА- UB.

На диаграмме векторов они изображается участком от концов векторов UA, UB. По аналогии, вычисляют и другие линейные величины — UBC, UCA. При симметричной системе фазных напряжений совокупность линейных также — симметрична.

Существуют 2 способа подключения обмоток генерирующих установок и приемников электроэнергии трехфазной сети:

— звезда;

— треугольник.

При соединении звездой величина линейного напряжения равна:

Uл = v3 Uф = 1,73Uф.

К примеру, если мы имеем фазное напряжение генераторной установки равное 220В, при этом линейное будет – 380В.

Другим способом соединения, использующий трехпроходное соединение, является треугольник.

В таком случае, конец каждой обмотки подключается к началу следующей, образуя треугольник, при этом линейные провода подключены к его вершинам.

При подключении треугольником линейное напряжение генераторной установки в общем случае равно фазному:

Uл = Uф .

Исходя из этого, делаем вывод: переключение обмоток генераторной установки со звезды к треугольнику приводит к увеличению линейного напряжения в 1,73р. Выполнять подключение обмоток, используя метод треугольника, рекомендуется лишь при симметричной нагрузке, поскольку в противном случае ток, может превышать номинальные величины.

формула, соотношение фазного и линейного напряжения

Электрические цепи характеризуются наличием различных типов напряжения. Линейное напряжение (ЛН) возникает между фазовыми проводами трёхфазной цепи. У всех частей (фаз) многофазной цепи характеристика тока идентична. Название цепей (шести-, трёх- или 2-фазные) обуславливаются числом фаз. Наибольшее распространение получили трёхфазные электроцепи, так как являются наиболее экономичными в сравнении с многофазными или 2-фазными. А также позволяют на одном агрегате получить ЛН и фазное напряжение (ФН).

Какое напряжение называется линейным, а какое фазным

Линейным называется напряженье между 2-мя фазами линии или когда определяется величина между 2-мя проводами различных фаз.

Напряжение между любой фазой и нулём — фазное. Оно меряется между начальной и конечной стадией фазы. Практически ФН от ЛН отличается на 58-60 процентов. То есть, величины ЛН в 1,73 раза больше величин ФН.

Трёхфазный ток

Трёхфазные цепи имеют 380В ЛН, что позволяет получить 220В фазного.

Отличия

Специфика ЛН — это показатель, по которому производится расчёт токов и остальных величин трёхфазной цепи. Подобная схема позволяет подключать одно- и трёхфазные контакты. Номинальное равно 380В и меняется при изменениях в ограниченной сети, к примеру, вследствие скачков.

Популярнейшей является цепь с нейтралью и заземлением. Подключение в такой системе производится по схеме:

  • к фазным проводам подсоединяются однофазные провода;
  • к 3-фазным — 3-фазные.
Типы соединений

Широта применения ЛН обуславливается его безопасностью и комфортностью разветвления цепи. Оборудование в таком случае подключается к фазному выводу, и лишь он не безопасен.

Расчёт системы несложен, при этом действуют стандартные физические формулы. Параметры ЛН сети замеряются мультиметром, а ФН — спецустройствами, например, вольтметром, датчиком тока, тестером.

Характеристики сети:

  1. Разводка подобной проводки не нуждается в применении профессионального оборудования. Достаточно отвёрток, которые имеют индикаторы.
  2. Вероятность удара током очень мала. Подобное объясняется присутствующей в цепи свободной нейтралью. Соединение проводников не требует подключения 0-вого вывода.
  3. Схема подходит для всех видов тока.

Важно! К 3-фазной цепи можно подключить 1-фазную. Наоборот сделать нельзя.

Включение в трёхфазную цепь приёмников электрической энергии
  1. Подобная схема подключения пригодна для многих устройств, которым необходима высокая мощность, чтобы работать. ЛН позволяет увеличить КПД двигателя на33%.

При переключении обмоток генератора к треугольнику со звезды обуславливает увеличение в 1,73 раза величины ЛН.

Соединения в трёхфазных цепях

Важно! Сложность обнаружения повреждений в линейном соединении является немаловажным недостатком цепи, так как вследствие этого может случиться пожар.

Отличие между ЛН и ФН состоит в различии соединяемых проводов обмоток. Чтобы проконтролировать параметры ЛН и ФН потребуется импульсный стабилизатор, по-другому — линейный стабилизатор. Этот прибор даёт возможность, сохраняя показатель на одном уровне, приводить в норму напряжение, если оно резко выросло. Прибор можно подключить к контактам электорооборудования, обычной розетке.

Соотношения фазного и линейного напряжения

Соотношение между напряжением линейным и фазным составляет 1,73. То есть при ста процентах мощности ЛН, напряжение фазы будет 58%. То есть, ЛН превышает ФН в 1,73 раза и при этом стабильно.

ФН и ЛН, отличие и соотношение

Напряжение в трёхфазной цепи оценивается по параметрам линейной составляющей. Обычно оно 380 вольт и тождественно 220 вольтам фазной компоненты сети трёхфазного электротока. В электрических сетях, где имеется четыре провода, напряжение 3-фазного тока обозначается 380/220В. Это позволяет подключить к подобной сети оборудование с 1-фазным потреблением электричества 220В и мощных приборов, которые могут работать от 380В.

Универсальной и приемлемой в большинстве случаев является трёхфазная цепь 380/220В 0-вым проводом. Электроприборы, которые функционируют от однофазного напряженья 220В, могут при подсоединении к паре проводов ФН питаться от ЛН.

Электрооборудование, которое запитывается от трёхфазной сети может работать, только если имеется подсоединение одновременно к 3-м выводам различных фаз. Тогда заземление не обязательно, но если изоляционный материал провода будет повреждён, то отсутствие 0-ого значительно увеличивает опасность удара электрическим током.

Важно! При понижении ЛН меняются величины ФН. При уже выясненном значении междуфазного напряжения определить величину ФН труда не составит.

Чему равно линейное напряжение

В большей части стран мира стандартное ЛН составляет примерно 380В.

В трёхфазных цепях фазное и линейное напряжение находятся в соотношении 220В/380В соответственно.

В чем измеряется

Согласно ГОСТ 13109 норма напряжения в электрической сети варьирует в диапазоне от 198В до 242В (то есть 220В плюс или минус 10 процентов). При частой поломке бытовой техники, ламп или их мигании потребуется измерение напряжения в электрической проводке. Подобная проверка делается мультиметром или вольтметром. Ночью, когда электроприборы используются по минимуму, полученные значения будут максимальными.

Мультиметром измеряется напряжение в трёхфазной сети так:

  1. Между рабочим 0 и каждой из фаз: А-N, В-N, С-N.
  2. Линейные напряжения: А-В, А-С, В-С.

Всего должно получиться шесть измерений. Иногда делается ещё один замер — между заземляющим и нулевым рабочим проводником: N-PE.

Как измерить

Измерить подобную систему можно мультиметром или применив физические формулы.

Измерение подключения к сети

ЛН рассчитывается по формуле Кирхгофа: ∑ Ik = 0. Здесь сила тока равняется нулю во всех частях электроцепи, то есть к=1. Используется также закон Ома: I=U/R. Применив обе формулы можно высчитать параметры клейма или электросети.

В системе из несколько линий, потребуется найти напряжение между 0 и фазой IL = IF. Значения IL и IF непостоянные и меняются при разных вариациях подключения. Потому линейные параметры точно такие же, как и фазные.

Фазное

Для того чтобы получить показания подключения фазного вида, потребуется специальное оборудование, например, мультиметр, вольтметр. Для того чтобы измерить токи и напряжения в трёхфазных цепях обычно достаточно знать данные одного линейного тока и одного ЛН.

Перекос фаз

ФН измеряется при проседании (падении) линейного. Из линейных величин извлекается Квадратный корень из трёх. Полученный показатель и есть параметры ФН.

Линейное

Для расчёта соотношения линейного проводника и фазы применяется формула: Uл=Uф∙√3, Uф — фазовое, Uл — линейное.

Важно! Формула справедлива, только если IL = IF. Когда в цепь добавлены другие отводящие элементы, то для них потребуется сделать персональный расчёт фазового напряжения. Тогда Uф нужно заменить цифровыми величинами самостоятельного клейма.

Реактивная трёхфазная мощность рассчитывается по формуле: Q = Qа + Qb + Qс. Значение активной мощности можно найти, используя аналогичную формулу: P = Pа + Pb + Pс. Необходимость в подобных расчётах возникает, если к электрической сети подключается промышленная система.

Распространённость сетей с линейным током объясняется их относительной безопасностью и несложностью разведения электропроводки. Электрооборудование присоединено исключительно к одному фазному проводу (по нему проходит ток) и только он может быть опасен, второй — это заземление. ЛН возникает в трёхфазной цепи и даёт увеличение приблизительно на 73%.

Что такое фазное и линейное напряжение

Самой популярной электрической цепью считается трехфазная линия, имеющая существенные преимущества перед другими видами подключения. По сравнению с многофазными цепями трехфазная линия более экономична в плане расхода материалов, а относительно однофазных линий – способна передавать большее напряжение.

Кроме этого, такое подключение применяется для включения в цепь электродвигателей: с его помощью легко образуется магнитное поле, что активно применяется для запуска электродвигателей и генераторов. Еще одно преимущество трехфазной системы – возможность получать различное рабочее напряжение. В зависимости от способа подключения нагрузки различают линейное и фазное напряжение, получаемое от питающей линии.

Основные определения

Прежде всего, давайте вспомним некоторые определения.

Трехфазная система

Трехфазной системой является совокупность трех электрических цепей, которые генерируются одним источником, но при этом относительно друг друга сдвинуты по фазе.

Фаза

При этом фазой называется каждая электрическая цепь многофазной системы. Началом фазы считается зажим или конец проводника, через который электроток поступает в данную цепь. При этом концы фаз можно соединить вместе. В этом случае, в электрической цепи начинает действовать суммарная ЭДС, а система называется связанной. Это получило широкое применение для запитывания электродвигателей.

Способы соединения

Трехфазное подключение широко применяется для включения обмоток электродвигателей и генераторов. При этом используется два варианта соединения обмоток с токоведущими жилами.

  • При соединении звездой с шести до четырех уменьшается число соединительных проводов, что положительно влияет на долговечность соединений. К началу обмотки подключаются питающие жилы, а концы при этом объединяются в узел, называемый точкой N или нейтралью генератора. Такой вариант подключения позволяет перейти на трехпроводное подключение, но только в том случае, если подключаемый приемник трехфазной нагрузки симметричен;
  • При перекрестном соединении обмоток треугольником, они создают замкнутый контур, который имеет относительно небольшое сопротивление. Такое соединение используется при подключении симметричной системы из трех ЭДС: в этом случае при отсутствии нагрузки в контуре не возникает ток.

[ads-pc-1][ads-mob-1]
Соединение звездой чаще используется для включения усилителей и различных стабилизаторов в сеть 220 вольт и мягкого старта электродвигателей при питании от 380В. Подключение треугольником позволяет двигателям набирать полную мощность, поэтому его чаще применяют в производственных целях, где требуется высокая производительность оборудования.

Фазные и линейные напряжения

В самом начале статьи мы отмечали, что трехфазное подключение позволяет получать два различных напряжения: линейное и фазное. Давайте разберемся более подробно, что это такое.

  • Фазное напряжение возникает при подключении к нулевой жиле и одной из трех фаз цепи;
  • Линейное напряжение образуется при подключении к любым двум фазам. Электрики его называют межфазным, что ближе по методу измерения.

Теперь давайте разберемся, в чем заключается отличие этих двух определений.

В нормальных условиях показатели линейного напряжения одинаковы между любыми фазами и при этом в 1,73 раза превышают показатели фазного. Говоря по-простому, в соответствии с отечественными стандартами линейное напряжение равняется 380 вольт, а фазное – 220В. Такие особенности трехфазных линий нашли свое применение в обеспечении бесперебойным электроснабжением как промышленных, так и бытовых потребителей.

Стоит отметить, что данные особенности имеет только трехфазная четырехпроводная цепь, номинальное напряжение которой маркируется как 380/220В. Из этого обозначения становится понятным, что к данной линии существует возможность подключить широкий спектр потребителей, рассчитанных на номинальный ток как 380В, так и 220 вольт.

 

Обратите внимание! Важно знать, что при проседании (падении) линейного напряжения, изменяется и фазное. Причем показатель фазного напряжения легко высчитывается, если известны линейные значения. Для этого из линейных показателей нужно извлечь квадратный корень из трех. Полученные данные будут равняться фазному напряжению.

 

Благодаря вышеописанным особенностям и разнообразию возможных подключений, именно четырехпроводниковая трехфазная цепь получила широкое распространение. Сфера применения такой схемы подачи электроэнергии универсальна. Поэтому применяется для питания больших объектов с мощными потребителями, жилых, офисных и административных зданий и других сооружений.

При этом совсем необязательно подключать оба вида потребителей на 380В и 220В. Например, в жилых домах чаще всего используются только бытовые приборы, рассчитанные на 220 вольт. В этом случае, важно обеспечить равномерную нагрузку на все три фазы, правильно распределив мощность подключения каждой отдельной линии. В многоквартирных домах это обеспечивается шахматным порядком подключения квартир к фазным жилам. В частном же доме (при наличии ввода на 380В) распределять нагрузку по выделенным линиям придется самостоятельно.

Теперь вы знаете, какие виды напряжений можно получить из трехфазной цепи, какие способы подключения к четырехжильному кабелю для этого используются. Эти знания будут полезны как электрикам, так и рядовым потребителям.

HydroMuseum – Фазное напряжение

Фазное напряжение

Фазное напряжение – элементы трехфазной цепи

Трехфазный генератор

В настоящее время электрическая энергия переменного тока вырабатывается, передается и распределяется между отдельными токоприемниками в системе трехфазных цепей.

Системой трехфазных цепей называют такую совокупность электрических цепей, в которой токоприемники получают питание от общего трехфазного генератора.


Рис. 1. Схема трёхфазного генератора

Трехфазным называется такой генератор, который имеет обмотку, состоящую из трех частей. Каждая часть этой обмотки называется фазой. Поэтому эти генераторы и получили название трехфазных.

Следует отметить, что термин «фаза» в электротехнике имеет два значения:

  1. в смысле определенной стадии периодического колебательного процесса;
  2. как наименование части электрической цепи переменного тока (например, часть обмотки электрической машины).

Для уяснения принципа действия трехфазного генератора обратимся к модели, схематически изображенной на рисунке 64. Модель состоит из статора, изготовленного в виде стального кольца, и ротора — постоянного магнита. На кольце статора расположена трехфазная обмотка с одинаковым числом витков в каждой фазе. Фазы обмотки смещены в пространстве одна относительно другой на угол 120°.

Представим себе, что ротор модели генератора приведен во вращение с постоянной скоростью против движения часовой стрелки. Тогда, вследствие непрерывного движения полюсов постоянного магнита относительно проводников обмотки статора, в каждой ее фазе будет наводиться ЭДС

Применяя правило правой руки, можно убедиться, что ЭДС, наводимая в фазе обмотки северным полюсом вращающегося магнита, будет действовать в одном направлении, а наводимая южным полюсом — в другом. Следовательно, ЭДС фазы генератора будет переменной.

Крайние точки (зажимы) каждой фазы генератора всегда размечают: одну крайнюю точку фазы называют началом, а другую — концом. Начала фаз обозначают латинскими буквами A, B, C, а концы их соответственно — X, Y, Z. Наименования «начало» и «конец» фазы дают, руководствуясь следующим правилом: положительная ЭДС генератора действует в направлении от конца фазы к ее началу.

ЭДС генератора условимся считать положительной, если она наведена северным полюсом вращающегося магнита. Тогда разметка зажимов генератора для случая вращения его ротора против движения часовой стрелки должна быть такой, как показано на рисунке 1.

При постоянной скорости вращения полюсов ротора амплитуда и частота ЭДС, создаваемых в фазах обмотки статора, сохраняются неизменными. Однако в каждое мгновение величина и направление действия ЭДС одной из фаз отличаются от величины и направления действия ЭДС двух других фаз. Это объясняется пространственным смещением фаз. Все явления во второй фазе повторяют явления в первой фазе, но с опозданием. Говорят, что ЭДС второй фазы отстает во времени от ЭДС первой фазы. Они, например, в разное время достигают своих амплитудных значений. Действительно, наибольшее значение ЭДС, – наведенной в какой-либо фазе, будет в тот момент, когда центр полюса ротора проходит середину этой фазы. В частности, для момента времени, соответствующего расположению ротора, показанному на рисунке 1, электродвижущая сила первой фазы генератора будет положительной и максимальной. Положительное максимальное значение ЭДС второй фазы наступит позже, когда ротор повернется на угол 120°. Поскольку за один оборот двухполюсного ротора генератора происходит полный цикл изменения ЭДС, то время T одного оборота является периодом изменения ЭДС Очевидно, что для поворота ротора на 120° необходимо время, равное одной трети периода (T/3).

Следовательно, все стадии изменения ЭДС второй фазы наступают позже соответствующих стадий изменения ЭДС первой фазы на одну треть периода. Такое же отставание в периодическом изменении ЭДС наблюдается в третьей фазе по отношению ко второй. Само собой разумеется, что по отношению к первой фазе периодические изменения ЭДС третьей фазы совершаются с опозданием на две трети периода (2/3 T).

Путем придания соответствующей формы полюсам магнитов можно добиться изменения ЭДС во времени по закону, близкому к синусоидальному.

Рис. 2. Кривые мгновенных значений трёхфазной системы ЭДС

Следовательно, если изменение ЭДС первой фазы генератора происходит по закону синуса

e1 = Eмsinωt ,

то закон изменения ЭДС второй фазы может быть записан формулой

e2 = Eм sinω (t − T/3) ,

а третьей — формулой

e3 = Eм sinω (t − 2/3 T) ,

Сказанное иллюстрирует график рисунка 2.

Таким образом, можно сделать следующий вывод: при равномерном вращении полюсов ротора во всех трех фазах генератора наводятся переменные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, периодические изменения которых по отношению друг к другу совершаются с запаздыванием на 1/3 периода.

Трехфазные токоприемники

Трехфазный генератор служит источником питания как однофазных, так и трехфазных электрических устройств. Однофазные токоприемники, как известно, имеют два внешних зажима. К ним относятся, например, осветительные лампы, различные бытовые приборы, электросварочные аппараты, индукционные печи, электродвигатели с однофазной обмоткой.

Трехфазные устройства в общем случае имеют шесть внешних зажимов. Каждое такое устройство состоит из трех, обычно одинаковых, электрических цепей, которые называются фазами. Примерами трехфазных токоприемников могут служить электрические дуговые печи с тремя электродами или электродвигатели с трехфазной обмоткой.

Способы соединения фаз генератора и токоприемника

Несвязанная и связанная трехфазные цепи

Рис. 3. Схема несвязанной трёхфазной цепи

Трехфазную цепь называют несвязанной, если каждая фаза генератора независимо от других соединена двумя проводами со своим токоприемником (рис. 3). Основной недостаток несвязанной трехфазной цепи заключается в том, что для передачи энергии от генератора к приемникам нужно применять шесть проводов. Число проводов может быть уменьшено до четырех или даже до трех, если фазы генератора и токоприемников соединить между собой соответствующим способом. В этом случае трехфазную цепь называют связанной трехфазной цепью.

На практике почти всегда применяют связанные трехфазные цепи, как более совершенные и экономичные. Существует два основных способа соединения фаз генератора и фаз приемников: соединение звездой и соединение треугольником.

При соединении фаз генератора звездой (рис. 4, а) все «концы» фазных обмоток X, Y, Z соединяют в одну общую точку 0, называемую нейтральной или нулевой точкой генератора.

На рисунке 4, б схематически показаны три фазы генератора в виде катушек, оси которых смещены в пространстве одна относительно другой на угол 120°.

Напряжение между началом и концом каждой фазы генератора называют фазным напряжением, а между началами фаз — линейным.

Поскольку фазные напряжения изменяются во времени по синусоидальному закону, то линейные напряжения также будут изменяться по синусоидальному закону. Условимся за положительное направление действия линейных напряжений считать то направление, когда они действуют: от зажима A первой фазы к зажиму B второй фазы; от зажима B второй фазы к зажиму C третьей фазы; от зажима C третьей фазы к зажиму A первой фазы. Эти три условно положительных направления действия линейных напряжений на рисунке 4, б показаны стрелками.

Рис. 4. Трёхфазная обмотка, соединённая звездой: а – схема соединения; б – схема обмотки.

Расчеты и измерения показывают, что действующее значение линейного напряжения генератора, три фазы которого соединены в звезду, в √3 раз больше действующего значения фазного напряжения.

Соединение фаз токоприемников звездой

Для передачи энергии от генератора, соединенного звездой, к однофазным или трехфазным токоприемникам, в общем случае нужны четыре провода. Три провода присоединяют к началам фаз генератора (A, B, C). Эти провода называют линейными проводами. Четвертый провод соединяют с нейтральной точкой (0) генератора и называют нейтральным (нулевым) проводом.

Трехфазная цепь с нейтральным проводом дает возможность использовать два напряжения генератора. Приемники в такой цепи можно включать между линейными проводами на линейное напряжение или между линейными проводами и нейтральным проводом на фазное напряжение.

Рис. 5. Четырёхпроводная трёхфазная цепь

На рисунке 5 показана схема включения токоприемников, рассчитанных на фазное напряжение генератора. В этом случае фазы токоприемников будут иметь общую точку соединения — нейтральную точку 0′, а токи в линейных проводах (линейные токи) будут равны токам в соответствующих фазах нагрузки (фазным токам).

Каждая фаза нагрузки может быть образована как одним токоприемником, так и несколькими токоприемниками, включенными между собой параллельно (рис. 6).

Если фазные токи и углы сдвига фаз этих токов по отношению к фазным напряжениям одинаковы, то такая нагрузка называется симметричной. Если хотя бы одно из указанных условий не соблюдается, то нагрузка будет несимметричной.

Симметричная нагрузка может быть создана, например, лампами накаливания одинаковой мощности. Допустим, что каждая фаза нагрузки образована тремя одинаковыми лампами (рис. 7).

Рис. 6. Схема включения однофазных токоприёмников в четырёхпроводную сеть


Рис. 7. Схема соединения симметричной нагрузки звездой

Путем непосредственных измерений можно убедиться, что при включении нагрузки звездой с нейтральным проводом напряжение на каждой фазе нагрузки Uф будет меньше линейного напряжения Uл в √3 раз, подобно тому, как это было при включении звездой фаз обмоток генератора

Uл = √3Uф.

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

Uл = 380 В; Uф = 220 В

или

Uл = 220 В; Uф = 127 В.

Из рисунка 70 видно, что ток в линейном проводе (Iл) равен току в фазе (Iф)

Iл = Iф.

Величина тока в нейтральном проводе при симметричной нагрузке равна нулю, в чем можно убедиться также путем непосредственного измерения.

Но если ток в нейтральном проводе отсутствует, то зачем же нужен этот провод?

Для выяснения роли нейтрального провода проделаем следующий опыт. Допустим, что в каждой фазе нагрузки имеется по три одинаковых лампы и одному вольтметру, а в нейтральный провод включен амперметр (см. рис. 7).


Рис. 8. Схема осветительной сети жилого дома при соединении фаз нагрузки звездой

Когда в каждой фазе включены по три лампы, то все они находятся под одним и тем же напряжением и горят с одинаковым накалом, а ток в нейтральном проводе равен нулю. Изменяя число включенных ламп в каждой фазе нагрузки, мы убедимся в том, что фазные напряжения не изменяются (все лампы будут гореть с прежним наклоном), но в нейтральном проводе появится ток.

Отключим нейтральный провод от нулевой точки приемников и повторим все изменения нагрузки в фазах. Теперь мы заметим, что большее напряжение будет приходиться на ту фазу, сопротивление которой больше других, то есть, где включено меньшее количество ламп. В этой фазе лампы будут гореть с наибольшим накалом и даже могут перегореть. Это объясняется тем, что в фазах нагрузки с большим сопротивлением происходит и большее падение напряжения.

Следовательно, нейтральный провод необходим для выравнивания фазных напряжений нагрузки, когда сопротивления этих фаз различны.

Благодаря нейтральному проводу, каждая фаза нагрузки оказывается включенной на фазное напряжение генератора, которое практически не зависит от величины тока нагрузки, так как внутреннее падение напряжения в фазе генератора незначительно. Поэтому напряжение на каждой фазе нагрузки будет практически неизменным при изменениях нагрузки.

Если сопротивления фаз нагрузки будут равными по величине и однородными, то нейтральный провод не нужен (рис. 7). Примером такой нагрузки являются симметричные трехфазные токоприемники.

Обычно осветительная нагрузка не бывает симметричной, поэтому без нейтрального провода ее не соединяют звездой (рис. 8). Иначе это привело бы к неравномерному распределению напряжений на фазах нагрузки: на одних лампах напряжение было бы выше нормального и они могли бы перегореть, а другие, наоборот, находились бы под пониженным напряжением и горели бы тускло.

По этой же причине никогда не ставят предохранитель в нейтральный провод, так как перегорание предохранителя может вызвать недопустимые перенапряжения на отдельных фазах нагрузки (см. рис. 8).

Рис. 9. Трёхпроводная трёхфазная цепь

Соединение фаз токоприемников треугольником

Если три фазы нагрузки включить непосредственно между линейными проводами, то мы получим такое соединение фаз токоприемников, которое называется соединением треугольником (рис. 9). Допустим, что первая фаза нагрузки R1 включена между первым и вторым линейными проводами; вторая R2 — между вторым и третьим проводами, а третья R3 — между третьим и первым проводами. Нетрудно видеть, что каждый линейный провод соединен с двумя различными фазами нагрузки.


Рис. 10. Схема осветительной сети жилого дома при соединении фаз нагрузки треугольником

Соединять треугольником можно любые нагрузки. На рисунке 9 дана более общая схема соединения фаз нагрузки треугольником. Соединение треугольником осветительной нагрузки жилого дома показано на рисунке 10. При соединении фаз нагрузки треугольником напряжение на каждой фазе нагрузки равно линейному напряжению

Uл = Uф.

Это соотношение сохраняется и при неравномерной нагрузке.

Линейный ток при симметричной нагрузке фаз, как показывают измерения, будет больше фазного тока в √3 раз

Iл = √3·Iф.

Однако следует иметь в виду, что при несимметричной нагрузке фаз это соотношение между токами нарушается.

Рис. 11. Схема включения однофазных токоприёмников в трёхпроводную сеть

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 √3 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 машины. Именно поэтому фазы трехфазных генераторов почти всегда соединяют звездой.

Приемники электрической энергии независимо от способа соединения обмоток генератора могут быть включены либо звездой, либо треугольником. Выбор того или иного способа соединения определяется величиной напряжения сети и номинальным напряжением приемников.

⚡ Фазное и линейное напряжение: определения, отличия, расчёт соотношения

С трёхфазными линиями электропередач сталкивались многие. И если в многоквартирных домах в основном используется напряжение 220 В, то в частном секторе в большинстве своём владельцы подключают 380 В. Такие трёхфазные линии позволяют использовать электродвигатели для станков и иное оборудование, которое в квартире не установить. Подавляющее большинство не знает, чем отличается фазное напряжение от линейного, а значит необходимо исправить это упущение. Именно об этом и пойдёт речь в сегодняшней статье.

Содержание статьи

Что такое фазное и линейное напряжение

Для некоторых людей, далёких от электротехники, определяющим словом здесь является «напряжение», однако на самом деле всё не так. Рассмотрим основные определения этих терминов.

Фазным называется напряжение между любым из трёх токоведущих проводников и нулём. Оно равно 220 В.

ФОТО: prezentacii.infoФазное прикосновение – замыкание на нулевой и фазный провод

Линейным называют напряжение между двумя фазными проводниками. Оно равно 380 В, т.е. в 1.73 раза выше фазного. Что касается обозначений, то линейное напряжение можно определить по двум литерам (по наименованию фазы) после U (напряжение). Например UAB, UBC, или UCA, либо просто Uл.

ФОТО: prezentacii.infoЛинейное замыкание между двумя фазными проводниками

Использование трёхфазных линий в многоквартирных домах

Не все знают, что в многоквартирные дома также подведено 380 В. Именно это позволяет работать магазинам и различным мастерским на первых или цокольных этажах. В подъездных щитах трёхфазная цепь распределяется поквартирно, в результате чего на каждую из них приходится одна фаза и ноль. Именно они и обеспечивают фазное напряжение 220 В.

 

ФОТО: prezentacii.infoТак трёхфазная сеть разбивается на три однофазных

При необходимости подключения в квартире оборудования, требующего напряжения 380 В, владелец может обратиться с заявлением в управляющую компанию. Специалист определит возможность подобного подключения, после чего можно будет провести в квартиру трёхфазную линию, предварительно заменив прибор учёта электроэнергии на соответствующий.

ФОТО: vseinstrumenti.ruТрёхфазный прибор учёта электроэнергии значительно крупнее однофазного

Вычисление соотношения между фазным и линейным напряжением

Для расчёта соотношения следует знать линейные параметры. Все вычисления производятся по формуле: 1\2UAB=UA cos 30˚, либо UAB=2√3/2×UA=√3×UA. Таким образом, делаем вывод, что окончательная формула выглядит следующим образом – Uл=√3×UФ.

На первый взгляд может показаться, что формулы слишком сложны, однако это не так. С другой стороны, домашнему мастеру практически нет смысла заниматься подобными расчётами. Достаточно обычной проверки напряжения на каждой из фаз обычным мультиметром.

ФОТО: stanok.guruМультиметр незаменим при электромонтажных работах

Для чего требуется проверка напряжения фаз перед включением

При подключении оборудования, требующего напряжения 380 в (к примеру, асинхронного электродвигателя) следует проверить напряжение на каждой из трёх фаз и сравнить показатели. Особенно это касается частных секторов, где напряжение нестабильно или электромонтёры имеют недостаточную квалификацию. Дело в том, что в деревнях часто не обращают внимания на распределение нагрузки. В результате подобных действий одна из фаз может быть перегружена при минимальной нагрузке на остальные. Вкупе с устаревшими трансформаторами это приводит к перекосу фаз. Получается, что на одной из фаз напряжение значительно снижается. Это приводит к перегреву трёхфазных двигателей или иного оборудования и выходу его из строя.

ФОТО: piccy.infoТакой перекос явно не пойдёт на пользу оборудованию, работающему от трёх фаз

Схемы подключения трёхфазных двигателей

Существует два способа подключения к трёхфазной сети, причём это касается не только электродвигателей. Нагревательные элементы также можно подключить «звездой» или «треугольником». Попробуем понять, в чём заключается различие между ними.

ФОТО: siemens-com.ruЭлектродвигатель можно подключить двумя способами

«Звезда» и её особенности

Соединение «звезда» представляет собой следующее: к началу каждой обмотки подключается фазный провод, а все концы соединяются между собой. При этом в месте соединения образуется «технический ноль». Он крайне нестабилен, а потому не используется в электрической цепи.

Подобное соединение не позволяет двигателю выйти на полную мощность, однако это способствует увеличению срока службы оборудования. Также, в защиту подобного соединения можно сказать, что пуск двигателя будет очень плавным, оборудование сможет переносить кратковременные перегрузки и меньше нагреваться. Поэтому, если максимальная мощность электромотора не требуется, лучше всего выбрать именно способ подключения «звездой».

ФОТО: rusenergetics.ruСоединение «звезда» поможет увеличить срок службы электромотора

«Треугольник»: плюсы и минусы способа подключения

Здесь обмотки соединяются последовательно. Начало одной из них коммутируется с концом другой. Такой вариант имеет определённые недостатки, такие, как высокие пусковые токи и перегрев при длительной работе. Однако есть здесь и значительные преимущества перед соединением «звезда». Оборудование, при подобном подключении, выдаёт максимальную мощность, что зачастую становится решающим критерием при выборе способа монтажа. Электродвигатели, подключённые «треугольником» развивают максимальный крутящий момент. Чаще всего соединение «треугольник» используют для подключения агрегатов с большой мощностью, например, станков в промышленных цехах.

ФОТО: infourok.ruСоединение «треугольник» позволяет использовать максимальную мощность оборудования

Комбинированный вариант соединения

В некоторых случаях используется комбинированный вариант «звезда-треугольник». Электродвигатель мягко запускается на соединении «звезда», а после того, как набирает необходимые обороты, реле переключает его на «треугольник». Однако не все двигатели можно подключить подобным образом. К примеру, существуют электромоторы, имеющие всего 3 вывода в контактной группе. Они изначально изготовлены под соединение «звезда» и подключить их «треугольником» невозможно.

ФОТО: meganorm.ruКомбинированное соединение подойдёт не для всех типов двигателей

Если объединить распространённые типы включения в трёхфазную сеть, можно увидеть следующую картину.

ФОТО: birmaga.ruНаиболее распространённые типы включения в трёхфазную сеть

Подведём итог

Из всего изложенного можно сделать вывод, что фазное напряжение в сети 0.4 кВ всегда равно 220 В, в то время как линейное 380 В. Однако не стоит считать, что если значения фазного напряжения ниже, оно становится менее опасным. Редакция Homius со всей ответственностью заявляет, что поражение электрическим током может привести к летальному исходу независимо от того, линейное напряжение в цепи или фазное. Ведь поражение тканям и органам наносит не само напряжение, а сила тока. К примеру, 220 В трансформированные в 36 В становятся даже опаснее. Ведь человек практически не чувствует столь низкого напряжения, а в это время ток поражает органы. Поэтому при электромонтажных работах не следует забывать о технике безопасности.

ФОТО: metodist.siteПамятка начинающему электрику

Надеемся, что изложенная информация будет полезна начинающим электромонтажникам и домашним мастерам. При возникновении вопросов можете смело излагать их в обсуждениях ниже. Редакция Homius с удовольствием ответит на них как можно более развёрнуто и быстро. Там же Вы можете изложить своё мнение о статье, оставить комментарий или поделиться личным опытом в подключении трёхфазного оборудования. Если понравилась статья, не забываем её оценивать. А мы напоследок предлагаем Вашему вниманию короткий видеоролик, который позволит более полно раскрыть сегодняшнюю тему.

Предыдущая

ИнженерияКак выбрать правильную печь для гаража: изучаем современные виды обогревательного оборудования

Следующая

ИнженерияМойка для кухни: как выбрать раковину, на что обратить внимание

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО:

ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:

Чем фазное напряжение отличается от линейного?

Прежде чем браться за ответ на вопрос выше потребуется проделать целую экскурсию в историю и обустройство силовых электрических сетей переменного тока. Также важно понимать, что рассматриваемые термины имеют чётко определённый смысл лишь в описываемом ниже контексте.

С чего всё началось

Первую коммерческую попытку передачи электроэнергии потребителям предпринял Т.Эдисон, используя для этого сеть постоянного тока — однако быстро выяснилось, что предложенная им архитектура построения сети очень материалоёмка и неудобна, а сколько-нибудь эффективное преобразование одного постоянного напряжения в другое по величине на стороне потребителя энергии попросту невозможно (в то время в принципе ещё не существовало ни электронных ламп, ни транзисторов, на которых можно было бы построить нужные устройства-преобразователи).

Т.Эдисон

Тогда же свою альтернативную систему, базирующуюся на синусоидальном переменном токе, начал продвигать Д.Вестингауз (синусоидальная форма вызвана не тем, что кому-то она «особенно понравилась» — просто ток/напряжение именно этой формы получались в типовом генераторе в силу естественных физических причин). Очевидный плюс использования переменного тока выражался в том, что его можно легко и эффективно (КПД до ~99%) преобразовывать по напряжению с помощью простого электромагнитного устройства — трансформатора (в нём есть как минимум две обычно электрически разделённых обмотки/катушки, при этом находящихся на общем магнитопроводе, обеспечивающем сильную индуктивную связь между ними).

Д.Вестингауз

Многофазные электрические сети

Для усовершенствования оборудования сетей переменного тока Д.Вестингауз пригласил Н.Тесла, который изобрёл и теоретически обосновал работу многофазных электрических сетей и машин, положив начало использования в США двухфазной сети переменного тока и попутно предложив трёхфазную систему, использующую для передачи электроэнергии шесть проводов. В свою очередь М.Доливо-

Добровольский предложил существенное усовершенствование трёхфазной системы Н.Тесла, в которой для передачи электроэнергии достаточно всего четырёх или даже вообще трёх проводов — чем положил начало силовым трёхфазным сетям практически в том виде, в каком нам они сейчас известны.

Соединение обмоток звезда-звезда

Как это устроено и работает

Простую однофазную систему можно представить как два провода, в одном из которых присутствует меняющееся синусоидальному закону напряжение, а второй провод служит «землёй», куда это напряжение может стекать при подключении потребителя (нагрузки).

Поскольку напряжение фазы меняется по закону синуса, легко представить два других провода под напряжением, в которых запаздывает или опережает по фазе электрических колебаний рассмотренное в первой линии на 120 градусов — тогда получится полностью взаимно-симметричная система (ведь в окружности ровно 360 градусов!), где любая из выбранных фаз опережает либо отстаёт от соседней точно на 120 градусов — и в такой системе может быть выделена одна-единственная «земля» и три разных фазных провода (именно эту схему в итоге и предложил М.Доливо-Добровольский).

Очевидно, что электрическую нагрузку в такой системе можно подключать двояко: либо между любой выбранной фазой и «землёй» (нейтралью), либо между фазными проводами (попутно отметим, что «истинно трёхфазные», симметричные потребители электроэнергии вроде асинхронных электродвигателей могут работать в подобной системе вовсе без нейтрали).

Важно то, что при этом действующее на нагрузку напряжение будет существенно различаться (~в 3 раз): если между отдельной фазой и нейтралью переменное напряжение составляет ~220 вольт, то между фазными проводами будет ~380 вольт. Напряжение синусоидальной формы между любой из фаз и выделенной нейтралью здесь называется «фазным», а между любыми двумя фазами — «линейным».

Сходства/отличия

Итак, резюмируем:

  1. Как фазное, так и линейное напряжения являются синусоидальными и сосуществуют рядом в вышеописанной промышленной трёхфазной системе с выделенной нейтралью.
  2. Фазное напряжение замеряется между фазой и нейтралью (в штатно функционирующей, без перекоса фаз трёхфазной системе фазные напряжения разных фаз практически идентичны по величине).
  3. Линейное напряжение замеряется между соседними фазами (и также в случае отсутствия перекоса фаз практически идентично в любой из выбранных пар).
  4. Порядковая величина различия между фазным/линейным напряжением в существующей трёхфазной системе весьма существенна — линейное больше фазного в √3 раз.

Что такое линейное и фазное напряжение 🚩 Естественные науки

Линейным называют напряжение между двумя фазными проводами, иногда его упоминают как межфазное или междуфазное. Фазным считается напряжение между нулевым проводом и одним из фазных. В нормальных условиях эксплуатации линейные напряжения одинаковы и превосходят фазные в 1,73 раза.

Трехфазные цепи обладают рядом преимуществ по сравнению с многофазными и однофазными, с их помощью можно легко получить вращательное круговое магнитное поле, которое обеспечивает работу асинхронных двигателей. Напряжение трехфазной цепи оценивают по ее линейному напряжению, для отходящих от подстанций линий его устанавливают 380 В, что соответствует фазному напряжению в 220 В. Для обозначения номинального напряжения трехфазной четырехпроводной сети используют обе величины — 380/220 В, подчеркивая этим, что к ней могут подключаться не только трехфазные устройства, рассчитанные на номинальное напряжение 380 В, но и однофазные — на 220 В.

Фазой называют часть многофазной системы, имеющую одинаковую характеристику тока. Вне зависимости от способа соединения фаз существуют три одинаковых по действующему значению напряжения трехфазной цепи. Они сдвинуты относительно друг друга по фазе на угол, составляющий 2π/3. У четырехпроводной цепи, помимо трех линейных напряжений, есть также три фазные.

Самыми распространенными номинальными напряжениями приемников переменного тока являются 220, 127 и 380 В. Напряжения 220 и 380 В чаще всего используются для питания промышленных устройств, а 127 и 220 В — для бытовых. Все они (127, 220 и 380 В) считаются номинальными напряжениями трехфазной сети. Их наличие в четырехпроводной сети дает возможность подключать однофазные приемники, которые рассчитаны на 220 и 127 В или 380 и 220 В.

Наибольшее распространение получила трехфазная система 380/220 В с заземленной нейтралью, однако встречаются другие способы распределения электроэнергии. Например, в ряде населенных пунктов можно найти трехфазную систему с незаземленной изолированной нейтралью и линейным напряжением 220 В.

В данном случае нулевой провод не требуется, а вероятность поражения электрическим током при нарушении изоляции снижается за счет незаземленной нейтрали. Трехфазные приемники подключаются к трем фазным проводам, а однофазные — на линейное напряжение между любой парой фазных проводов.

Что такое линейное и фазное напряжение трансформатора? | by Grace jia

Трансформатор, такой как масляный трансформатор, представляет собой своего рода напряжение, которое может стабилизировать напряжение в цепи и обеспечить стабильность напряжения и тока в цепи. Для трансформатора это своего рода электрооборудование, которое играет огромную роль в различных схемах и различных схемах. Множество преимуществ. Трансформаторы имеют собственное напряжение и ток. Существует два типа трансформаторов напряжения: линейное и фазное.Это два разных напряжения в трансформаторе. Они связаны и разные. Так какие отношения между ними?

Линейное напряжение - это фазное напряжение, умноженное на 3 корня, которое представляет собой напряжение между горячими линиями.

Фазное напряжение - это напряжение между каждой фазой и нейтралью. Это напряжение между каждой линией под напряжением и нейтралью.

Под линейным напряжением понимается напряжение от выводной линии трехфазного трансформатора. Фазный ток относится к току, протекающему через фазную катушку трехфазного оборудования, а фазное напряжение - это напряжение, приложенное к отдельному набору катушек.Фазовое напряжение - это напряжение между фазной линией и нейтралью. Для соединения треугольником линейное напряжение равно фазному напряжению, а линейный ток равен 3-кратному корню из фазного тока; для соединения звездой линейный ток равен фазному току, а линейное напряжение равно 3-кратному корню из фазного напряжения. Для практического трехфазного оборудования, такого как трансформаторы, двигатели и т. Д., Измерение линейного тока и линейного напряжения легче реализовать, чем измерение фазного тока и фазного напряжения, поэтому на паспортной табличке указаны линейный ток и линейное напряжение.

Ток нагрузки вторичной стороны трансформатора: линейный ток = фазный ток, линейное напряжение между тремя фазами, фаза и напряжение любой фазы из трех фаз.

В симметричной трехфазной цепи для расчета можно использовать фазное или линейное напряжение, но формула отличается.

Используйте формулу расчета сетевого напряжения:

P = 1,732 × U × I

Используйте формулу расчета фазного напряжения:

P = 3 × U × I

Введение двух напряжений трансформатора и связанных Здесь будут представлены методы расчета.Для двух напряжений трансформатора функции и различные преимущества должны проявляться в большей степени для обеспечения стабильности напряжения трансформатора и обеспечения безопасности трансформатора. И стабильная работа!

Компания в основном производит: масляные силовые трансформаторы , сухие трансформаторы, коробчатые подстанции, распределительные устройства высокого и низкого напряжения и различные специальные трансформаторы. Подъемное, инструментальное и испытательное оборудование укомплектовано.Наша компания прошла сертификацию системы менеджмента качества международного стандарта ISO9001–2015. Все показатели производительности продукции соответствуют национальным и международным стандартам.

Если вы хотите узнать больше о продукте, пожалуйста, нажмите здесь .

Другие продукты, пожалуйста, просмотрите Hifactory .

Типы электрических услуг и напряжения

На этой странице описаны различные типы коммунальных электросетей и напряжения питания.Номинальное напряжение питания системы, указанное ниже, может изменяться на ± 10% или более. Модели счетчиков WattNode ® доступны в семи различных версиях, которые охватывают весь спектр типов электрических услуг и напряжений. Новый WattNode Wide-Range Modbus охватывает 100-600 В переменного тока, звезда и треугольник, однофазный и трехфазный с одной моделью. Измерители и трансформаторы тока предназначены для использования в системах с частотой 50 или 60 Гц.

Классификация электрических услуг

Системы распределения электроэнергии переменного тока можно классифицировать по следующим признакам:

  • Частота: 50 Гц или 60 Гц
  • Количество фаз: одно- или трехфазное
  • Количество проводов: 2, 3 или 4 (без учета защитного заземления)
  • Нейтраль присутствует:
    • Соединенные звездой системы имеют нейтраль
    • Delta системы, подключенные к сети, обычно не имеют нейтрали
  • Классы напряжения: (ANSI C84.1-2016)
    • Низкое напряжение: 1000 В или менее
    • Среднее напряжение: более 1000 вольт и менее 100 кВ
    • Высокое напряжение: больше 100 кВ, но равно или меньше 230 кВ
    • Сверхвысокое напряжение : более 230 кВ, но менее 1000 кВ
    • Сверхвысокое напряжение : не менее 1000 кВ

Напряжение звезда-нейтраль Линейное напряжение звезды или треугольника
120 208
120 1 240
230 400
240 415
277 480
347 600
  • Линейное напряжение в трехфазных системах обычно равно 1.В 732 раза больше напряжения между фазой и нейтралью:
  • В симметричной трехфазной электрической системе напряжения между фазой и нейтралью должны быть одинаковыми, если нагрузка сбалансирована.
  • Примечание: 120 1 Относится к трехфазной четырехпроводной схеме подключения по схеме «треугольник».

Общие электрические услуги и нагрузка

  • На следующих чертежах символы катушек представляют вторичную обмотку сетевого трансформатора или другого понижающего трансформатора. Нормы электрических правил в большинстве юрисдикций требуют, чтобы нейтральный проводник был соединен (подключен) с заземлением на входе в электрические сети.

Однофазный трехпроводной

Также известна как система Эдисона, с расщепленной фазой или нейтралью с центральным отводом. Это наиболее распространенная услуга по проживанию в Северной Америке. Линия 1 к нейтрали и линия 2 к нейтрали используются для питания 120-вольтного освещения и подключаемых нагрузок. Линия 1 - линия 2 используется для питания однофазных нагрузок на 240 вольт, таких как водонагреватель, электрическая плита или кондиционер.

Трехфазная четырехпроводная звезда

Самый распространенный в Северной Америке электроснабжение коммерческих зданий - это звезда на 120/208 вольт, которая используется для питания 120-вольтных нагрузок, освещения и небольших систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.В более крупных объектах напряжение составляет 277/480 вольт и используется для питания однофазного освещения на 277 вольт и больших нагрузок HVAC. В западной Канаде распространено напряжение 347/600 В.

Трехфазный трехпроводной треугольник

Используется в основном на промышленных предприятиях для обеспечения питания нагрузок трехфазных электродвигателей, а также в системах распределения электроэнергии. Номинальное рабочее напряжение составляет 240, 400, 480, 600 и выше.

Загрузить: Типы электрических служб и напряжение (AN-129) (PDF, 3 страницы)

Необычные электрические услуги

Трехфазный, четырехпроводной, треугольник

Также известна как система дельт с высоким или диким участком.Используется на старых производственных предприятиях с нагрузкой в ​​основном трехфазными двигателями и примерно 120-вольтовым однофазным освещением и розетками. Подобно трехфазной трехпроводной схеме, описанной выше, но с центральным ответвлением на одной из обмоток трансформатора для создания нейтрали для однофазных нагрузок на 120 вольт. Двигатели подключаются к фазам A, B и C, а однофазные нагрузки подключаются к фазе A или C и к нейтрали. Фаза B, высокий или дикий полюс, не используется, так как напряжение на нейтрали составляет 208 вольт.

Трехфазный двухпроводной, заземленный в угол треугольник

Используется для снижения затрат на электромонтаж за счет использования служебного кабеля только с двумя изолированными проводниками, а не с тремя изолированными проводниками, используемыми в обычном трехфазном служебном входе.

Международные системы распределения электроэнергии

Описание L – N Vac L – L Vac Страны Модели с ватт-узлом (звезда или треугольник)
1-фазный, 2-проводный 120 В с нейтралью 120 США 3Y-208
1-фазный, 2-проводный 230 В с нейтралью 230 ЕС, прочие 3Y-400
1-фазный, 2-проводный 208 В (без нейтрали) 208 США 3Д-240
1-фазный, 2-проводный 240 В (без нейтрали) 240 США 3Д-240
1-фазный, 3-проводный 120/240 В 120 240 США 3Y-208
3-фазный, 3-проводный, 208 В, треугольник (без нейтрали) 208 США 3Д-240
3-фазный, 3-проводный 230 В, треугольник (без нейтрали) 230 Норвегия 3Д-240
3-фазный, 3-проводный, 400 В, треугольник (без нейтрали) 400 ЕС, прочие 3Д-400
3-фазный, 3-проводный 480 В, треугольник (без нейтрали) 480 США 3Д-480
3-фазный, 3-проводный, 600 В, треугольник (без нейтрали) 600 США, Канада нет 1
3 фазы, 4 провода 208Y / 120 В 120 208 США 3Y-208, 3Д-240
3 фазы, 4 провода 400Y / 230 В 230 400 ЕС, прочие 3У-400, 3Д-400
3 фазы, 4 провода 415Y / 240 В 240 415 Австралия 3У-400, 3Д-400
3-фазный, 4-проводный 480Y / 277 В 277 480 США 3Y-480, 3Д-480
3 фазы, 4 провода 600Y / 347 В 347 600 США, Канада 3Y-600
3-фазный 4-проводный треугольник 120/208/240 Дикая фаза 120, 208 240 США 3Д-240
3-фазный 4-проводный треугольник 240/415/480 Дикая фаза 240, 415 480 США 3Д-480
Трехфазное соединение, заземленное треугольником 208/240 240 США 3Д-240
Трехфазное соединение, заземленное треугольником 415/480 480 США 3Д-480
  • 1 Используя трансформаторы напряжения (ТТ), счетчики WattNode могут измерять дельта-сигнал 600 В, а также сети среднего и высокого напряжения.

Вопросы

  • Появляются ли 3Y-600 и 3D-600 в США или только в Канаде?
    • Да, в обеих странах используются звезды и треугольник на 600 вольт, но в США они менее распространены.
  • Какие услуги используются в Канаде?
    • В основном обслуживает звезду на 208/120 вольт и 600Y / 347 вольт, а иногда и на треугольник с напряжением 600 вольт.

См. Также

Трехфазное питание, значения напряжения и тока

Трехфазное соединение звездой: линия, фазный ток, напряжения и мощность в конфигурации Y

Что такое соединение звездой (Y)?

Звездное соединение ( Y ) Система также известна как Трехфазная четырехпроводная система ( 3-фазная 4-проводная ) и является наиболее предпочтительной системой для распределения мощности переменного тока, а для передачи - Delta соединение обычно используется.

В системе соединения Star (также обозначается как Y ) начальные или конечные концы (аналогичные концы) трех катушек соединяются вместе, образуя нейтральную точку. Или

Звездное соединение получается путем соединения вместе одинаковых концов трех катушек, либо «Пуск», либо «Завершение». Остальные концы присоединяются к линейным проводам. Общая точка называется нейтральной или звездной точкой , которая представлена ​​номером N .(Как показано на рис. 1)

Звездное соединение также называется трехфазной 4-проводной (3-фазной, 4-проводной) системой.

Также читайте:

Если балансная симметричная нагрузка подключена к трехфазной системе параллельно, то три тока будут течь по нейтральному проводу, количество которых будет одинаковым, но они будут отличаться на 120 ° (не в фазе) , следовательно, векторная сумма этих трех токов = 0. т.е.

I R + I Y + I B = 0 …………….Victorially

Напряжение между любыми двумя клеммами или напряжение между линией и нейтралью (точка звезды) называется фазным напряжением или напряжением звезды, обозначаемым V Ph . Напряжение между двумя линиями называется линейным напряжением или линейным напряжением и обозначается V L .

Соединение звездой (Y) Трехфазное питание, значения напряжения и тока

Значения напряжения, тока и мощности при соединении звездой (Y)

Теперь мы найдем значения линейного тока, линейного напряжения, фазного тока, фазы Напряжения и мощность в трехфазной системе переменного тока звездой.

Линейные напряжения и фазные напряжения при соединении звездой

Мы знаем, что линейное напряжение между линией 1 и линией 2 (из рис. 3a) составляет

В RY = V R - V Y …. (Разность векторов)

Таким образом, чтобы найти вектор V RY , увеличьте вектор V Y в обратном направлении, как показано пунктирной линией на рисунке 2 ниже. Аналогичным образом на обоих концах вектора V R и Vector V Y образуют перпендикулярные пунктирные линии, которые выглядят как параллелограмм, как показано на рис. (2).Диагональная линия, разделяющая параллелограмм на две части, показывает значение V RY . Угол между векторами V Y и V R составляет 60 °.

Следовательно, если

V R = V Y = V B = V PH

, то

V RY = 2 x V PH x Cos (60 ° / 2)

= 2 x V PH x Cos 30 °

= 2 x V PH x (√3 / 2) …… Так как Cos 30 ° = √3 / 2

V RY = √3 V PH

Аналогично

V YB = V Y - V B

V YB = √3 V PH

V

V = V B - V R

V BR = √3 V PH

Следовательно, доказано, что V RY = V YB = V BR является линейные напряжения (V L ) при соединении звездой , следовательно, при соединении звездой;

V L = √3 V PH или V L = √3 E PH

Линейные и фазовые напряжения при соединении звездой

Из рисунка 2 видно, что;

  • Линейные напряжения отстоят друг от друга на 120 °
  • Линейные напряжения на 30 ° выше соответствующих фазных напряжений
  • Угол Ф между линейными токами и соответствующими линейными напряжениями составляет (30 ° + Ф), т.е.е. каждый линейный ток отстает (30 ° + Ф) от соответствующего сетевого напряжения.

Связанный пост: Осветительные нагрузки, соединенные звездой и треугольником

Линейные токи и фазные токи при соединении звездой

Из рис. (3a) видно, что каждая линия соединена последовательно с отдельной фазной обмоткой, поэтому значение Линейный ток такой же, как и в фазных обмотках, к которым подключена линия. т.е.

  • Ток в линии 1 = I R
  • Ток в линии 2 = I Y
  • Ток в линии 3 = I B

Поскольку текущие токи во всех трех линиях одинаковы, и поэтому индивидуальный ток в каждой строке равен соответствующему фазному току;

I R = I Y = I B = I PH ….Фазный ток

Линейный ток = Фазный ток

I L = I PH

Проще говоря, значения линейных токов и фазных токов одинаковы в Star Connection .

Соединение звездой (Y): значения линейных токов и напряжений и фазных токов и напряжений
Мощность при соединении звездой

В трехфазной цепи переменного тока полная истинная или активная мощность является суммой трехфазной мощности.Или сумма всех трех фазных мощностей - это полная активная или истинная мощность.

Следовательно, полная активная или истинная мощность в трехфазной системе переменного тока;

Общая истинная или активная мощность = 3-фазная мощность

Или

P = 3 x V PH x I PH x CosФ … .. уравнение… (1)

Мы знаем, что значения фазного тока и фазного напряжения при соединении звездой;

I L = I PH

V PH = V L / √3 ….. (От В L = √3 V PH )

Ввод этих значений в уравнение мощности ……. (1)

P = 3 x (V L / √3) x I L x CosФ …….…. (V PH = V L / √3)

P = √3 x√3 x (V L / √3) x I L x CosФ….… {3 = √3x√3 }

P = √3 x V L x I L x CosФ

Следовательно, доказано;

Питание звездой ,

P = 3 x V PH x I PH x CosФ или

P = √3 x V L x I L x CosФ

То же самое объясняется в MCQ трехфазной цепи с пояснительным ответом (MCQ No.1)

Аналогично,

Общая реактивная мощность = Q = √3 x V L x I L x SinФ

Где Cos Φ = коэффициент мощности = фазовый угол между фазным напряжением и фазным током, а не между линейным током и линейным напряжением.

Полезно знать : Реактивная мощность индуктивной катушки принимается как положительная (+), а у конденсатора - как отрицательная (-).

Также полная полная мощность трех фаз;

Полная полная мощность = S = √3 x V L x I L Или,

S = √ (P 2 + Q 2 )

Также читается:

9 .3: Трехфазные соединения - Engineering LibreTexts

Можно сконфигурировать системы, использующие источники, подключенные треугольником или Y, с нагрузками, подключенными треугольником или Y. Следует отметить, что системы с треугольным соединением всегда представляют собой трехпроводные системы, в то время как системы с соединением по схеме Y могут использовать четвертый нейтральный провод (общая точка, к которой подключаются все три источника).

Однородные системы

Самые простые системы - это дельта-дельта и Y-Y. Мы будем называть их однородными системами, поскольку конструкции генератора и нагрузки схожи.Примеры показаны на рисунках \ (\ PageIndex {1} \) и \ (\ PageIndex {2} \) соответственно.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): генератор, подключенный по схеме треугольник, с нагрузкой, подключенной по схеме треугольник (треугольник-треугольник). Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): генератор с подключением по схеме Y и нагрузкой с подключением по схеме Y (ГГ). Показан дополнительный четвертый нейтральный провод от центра к центру.

В этих конфигурациях каждая ветвь нагрузки соответствует соответствующей ветви генератора. В конфигурации дельта-дельта на рисунке \ (\ PageIndex {1} \) должно быть очевидно, что напряжение на любом плече нагрузки должно равняться напряжению соответствующего плеча генератора.Например, импеданс нагрузки, подключенной между \ (A '\) и \ (B' \), должен соответствовать напряжению, подаваемому генератором, расположенным между \ (A \) и \ (B \), потому что \ (A \) непосредственно соединен с \ (A '\) так же, как \ (B \) с \ (B' \). Точно так же для конфигурации YY на рисунке \ (\ PageIndex {2} \) ток через любую ветвь нагрузки должен быть равен току, протекающему через связанную ветвь генератора, поскольку нет других путей для тока между \ (A \) и \ (A '\), \ (B \) и \ (B' \), а также \ (C \) и \ (C '\).

Поскольку нагрузка уравновешена и ветви генератора идентичны, за исключением фазы, напряжение и ток (и, следовательно, мощности) для каждой ветви нагрузки должны быть одинаковыми, за исключением фаза.Это верно как для конфигурации Y-Y, так и для конфигурации дельта-дельта. Сложность здесь заключается в разнице между током или напряжением источника (или нагрузки) и линейным током или напряжением.

\ [\ text {Линейное напряжение - это величина напряжения между любыми двумя проводниками, соединяющими источник с нагрузкой, за исключением земли или общего провода.} \ Nonumber \]

\ [\ text {Линейный ток - это величина тока, протекающего в любом проводнике, соединяющем источник с нагрузкой, за исключением земли или общего провода.} \ nonumber \]

Рассмотрим систему дельта-дельта на рисунке \ (\ PageIndex {1} \). Мы уже установили, что напряжение, развиваемое генератором \ (A, B \), должно быть таким же, как напряжение на нагрузке \ (A ', B' \). Таким образом, напряжение, измеренное от проводника A, A 'к проводнику B, B', должно быть таким же, как напряжения источника и нагрузки. Другими словами, в конфигурации треугольник-треугольник все напряжения источника, нагрузки и линии одинаковы.

Мы также обнаружили, что токи источника и нагрузки должны быть одинаковыми для конфигурации дельта-треугольник, однако это не означает, что ток, протекающий через провод, соединяющий \ (A \) с \ (A '\), должен быть такой же, как ток, протекающий через генератор или нагрузку.В конце концов, к \ (A '\) подключаются два провода нагрузки, а не только один. По определению, ток, протекающий через этот провод, является линейным током, и поэтому в конфигурации треугольник-треугольник линейный ток не совпадает с токами источника или нагрузки. Чтобы избежать путаницы, напряжение или ток, связанные с одной ветвью, называют фазным напряжением или током в зависимости от линейного напряжения или тока.

Обращаясь к конфигурации Y-Y на рисунке \ (\ PageIndex {2} \), мы видим противоположную ситуацию.Источник, нагрузка и линейный ток будут одинаковыми. С другой стороны, линейное напряжение состоит из двух генераторов, а не одного (например, от \ (A \) до \ (B \) или от \ (B \) до \ (C \)). Таким образом, для конфигурации Y-Y напряжения источника и нагрузки одинаковы, но они не равны линейному напряжению (и не в два раза, благодаря фазовому сдвигу).

Определение линейного напряжения и тока

Чтобы определить линейное напряжение для генератора, подключенного по схеме Y (и аналогично, линейный ток для генератора, подключенного по схеме треугольника), полезно изучить векторную диаграмму напряжений отдельных генераторов.Это показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \). У нас есть три напряжения одинаковой амплитуды, единственная разница между ними - их фаза. Каждый вектор отделен от других на 120 градусов. Далее, каждый отдельный генератор соединен из общей точки с одной из внешних точек \ (A \), \ (B \) и \ (C \). Линейное напряжение определяется как потенциал, существующий между любыми двумя этими тремя точками. Хотя можно просто вычесть напряжение одного генератора из другого, чтобы получить разницу, есть хорошее графическое решение, из которого мы можем вывести точную формулу для линейного напряжения с учетом напряжения генератора.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): фазорная диаграмма Y-связанного генератора

Мы начнем с сосредоточения внимания на втором и третьем квадрантах векторной диаграммы. Этот раздел перерисован на рисунке \ (\ PageIndex {4} \). В действительности для следующего доказательства можно использовать любые два вектора, но эта пара оказывается особенно удобной по ориентации.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Решение для линейного напряжения генератора с Y-соединением.

Для удобства использования приведем величину напряжения генератора к единице.Мы видим, что векторы \ (B \) и \ (C \) идеально разделяются горизонтальной осью; то, что находится над осью, идеально отражается под ней. В верхней части мы находим прямоугольный треугольник с гипотенузой единицы (темно-красный). Угол, который он образует с горизонталью, должен составлять половину угла между ним и вектором \ (C \). Это половина 120 градусов или 60 градусов. Поскольку сумма внутренних углов треугольника должна составлять 180 градусов, это означает, что третий угол должен составлять 30 градусов. Горизонтальный отрезок треугольника (темно-желтый или, может быть, «острая горчица») может быть определен, потому что мы знаем и гипотенузу, и противоположный угол.2} \ nonumber \]

\ [\ text {vertical} = \ sqrt {\ frac {3} {4}} \ nonumber \]

\ [\ text {vertical} = \ frac {1} {2} \ sqrt {3} \ nonumber \]

Вертикальная ножка идеально отражается под горизонтальной осью. Следовательно, интервал от \ (B \) до \ (C \) должен быть в два раза больше этого значения, или \ (\ sqrt {3} \). Поскольку напряжение, развиваемое на каждой ножке генератора, называется фазным напряжением генератора, мы можем сказать:

\ [\ text {Линейное напряжение для генератора, подключенного по схеме Y, в} \ sqrt {3} \ text {умножено на его фазное напряжение.} \ label {9.1} \]

Например, если фазное напряжение генератора, подключенного по схеме Y, составляет 120 вольт, линейное напряжение будет в \ (\ sqrt {3} \) раз больше, или примерно 208 вольт.

Для генератора, соединенного треугольником, то же самое верно для фазных и линейных токов, с доказательством, оставленным в качестве упражнения. То есть

\ [\ text {Линейный ток генератора, соединенного треугольником, равен} \ sqrt {3} \ text {умноженному на его фазный ток.} \ Label {9.2} \]

Те же самые отношения справедливы как для нагрузок, так и для источников, e.g., ток в ветви нагрузки, подключенной по схеме Y, будет таким же, как и линейный ток, а его фазное напряжение будет в \ (\ sqrt {3} \) раз меньше, чем линейное напряжение.

\ [\ text {В итоге: для конфигураций треугольником (генератор или нагрузка) фазное напряжение равно линейному напряжению, а линейный ток больше фазного тока на} \ sqrt {3} \ text {. Для конфигураций Y фазный ток равен линейному току, а линейное напряжение} \ sqrt {3} \ text {больше, чем фазное напряжение.} \ nonumber \]

Для однородных систем, поскольку генератор и нагрузка имеют одинаковую конфигурацию, фазные напряжения и токи нагрузки должны быть идентичны фазам генератора. Полезное средство запоминания состоит в том, что мощность, рассеиваемая в системе, должна равняться генерируемой мощности.

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Генератор с трехфазным соединением треугольником питает нагрузку с трехфазным соединением треугольником, как в системе, показанной на рисунке \ (\ PageIndex {1} \). Предположим, что фазное напряжение генератора составляет 120 В переменного тока (среднеквадратичное значение).Груз состоит из трех одинаковых ножек по 50 \ (\ Omega \) каждая. Определите линейное напряжение, напряжение фазы нагрузки, ток фазы генератора, линейный ток, ток фазы нагрузки и общую мощность, подаваемую на нагрузку.

Поскольку это однородная (треугольник-треугольник) система, напряжение и ток фазы нагрузки такие же, как у генератора. Следовательно, напряжение фазы нагрузки также должно быть 120 вольт. Во-вторых, в конфигурации треугольником линейное напряжение равно фазному напряжению, снова 120 вольт.Ток фазы нагрузки определяется по закону Ома и будет среднеквадратичным значением, потому что напряжение равно среднеквадратичному значению:

.

\ [i_ {phase} = \ frac {v_ {phase}} {Z_ {load}} \ nonumber \]

\ [i_ {phase} = \ frac {120 V} {50 \ Omega} \ nonumber \]

\ [i_ {phase} = 2,4 A \ nonumber \]

Фазный ток генератора должен быть одинаковым, поскольку генератор и нагрузка имеют одинаковую конфигурацию. Для дельта-конфигураций линейный ток в \ (\ sqrt {3} \) раз больше, чем фазный ток, таким образом,

\ [i_ {line} = \ sqrt {3} \ times i_ {phase} \ nonumber \]

\ [i_ {line} = \ sqrt {3} \ times 2.2 \ раз 50 \ Омега \ nonumber \]

\ [P_ {total} = 864 Вт \ nonumber \]

Это эквивалентно примерно 1,2 л.с. Мы также могли бы вычислить фазную мощность нагрузки, используя квадрат фазного напряжения, деленный на сопротивление нагрузки, или умножая фазное напряжение на фазный ток. Поскольку это чисто резистивная нагрузка, здесь нет фазового угла и, следовательно, нет коэффициента мощности, о котором нужно было бы беспокоиться.

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Трехфазный генератор с Y-подключением питает трехфазную нагрузку с Y-подключением, аналогично системе, показанной на рисунке \ (\ PageIndex {2} \).Предположим, что фазное напряжение генератора составляет 220 В переменного тока (среднеквадратичное значение). Груз состоит из трех одинаковых ножек по 100 \ (\ Omega \) каждая. Определите линейное напряжение, напряжение фазы нагрузки, ток фазы генератора, линейный ток, ток фазы нагрузки и общую мощность, подаваемую на нагрузку.

Это однородная (Y-Y) система, поэтому напряжение и ток фазы нагрузки такие же, как у генератора. Следовательно, напряжение фазы нагрузки должно быть 220 вольт. В конфигурации Y линейное напряжение равно фазному напряжению, умноженному на \ (\ sqrt {3} \).

\ [v_ {line} = \ sqrt {3} \ times v_ {phase} \ nonumber \]

\ [v_ {line} = \ sqrt {3} \ times 220V \ nonumber \]

\ [v_ {line} \ приблизительно 381 V \ nonumber \]

Ток фазы нагрузки определяется по закону Ома и будет среднеквадратичным значением, поскольку напряжение является среднеквадратичным. Это то же самое, что и фазный ток генератора, и линейный ток.

\ [i_ {phase} = \ frac {v_ {phase}} {Z_ {load}} \ nonumber \]

\ [i_ {phase} = \ frac {220 V} {100 \ Omega} \ nonumber \]

\ [i_ {phase} = 2.2A \ nonumber \]

Полная мощность может быть найдена с использованием основного закона мощности, поскольку нагрузка является чисто резистивной, и у нас есть среднеквадратичные значения. В этом случае мы будем использовать ток, умноженный на напряжение, для изменения темпа.

\ [P_ {total} = 3 \ times i_ {фаза} \ times v_ {фаза} \ nonumber \]

\ [P_ {total} = 3 \ умножить на 2,2 А \ умножить на 220 В \ nonumber \]

\ [P_ {total} = 1452 Вт \ nonumber \]

Это всего-навсего 2 ХП. Опять же, это чисто резистивная нагрузка и фазовый угол отсутствует.Таким образом, коэффициент мощности равен единице, причем действительная и кажущаяся мощности одинаковы.

Пример \ (\ PageIndex {3} \)

Для системы, показанной на рисунке \ (\ PageIndex {5} \), определите полную полную и активную мощность, подаваемую на нагрузку. Также найдите напряжение в сети. Фазовое напряжение источника составляет 240 вольт (среднеквадратичное значение) при 60 Гц.

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Схема для примера \ (\ PageIndex {3} \).

Учитывая тот факт, что все три опоры нагрузки находятся вместе в одной общей точке (земле), это должна быть система Y-Y.Следовательно, мы знаем, что линейное напряжение должно быть в \ (\ sqrt {3} \) раз больше фазного напряжения генератора.

\ [v_ {line} = \ sqrt {3} \ times v_ {phase} \ nonumber \]

\ [v_ {line} = \ sqrt {3} \ times 240 В \ nonumber \]

\ [v_ {line} \ около 416 В RMS \ nonumber \]

Это однородная система (Y-Y), поэтому мы также знаем, что напряжение нагрузки равно напряжению генератора или 240 вольт RMS. Отсюда мы можем найти ток нагрузки (линейный ток должен быть того же значения, потому что это нагрузка, подключенная по схеме Y).2 \ times R_ {load} \ nonumber \]

\ [P = 3 \ times 4.8A 2 \ times 40 \ Omega \ nonumber \]

\ [P = 2765W \ nonumber \]

Компьютерное моделирование

Схема примера \ (\ PageIndex {3} \) достойна моделирования. Первое, что нужно сделать, это определить подходящее значение индуктивности для достижения реактивного сопротивления \ (j40 \ Omega \). Учитывая частоту источника 60 Гц, получается примерно 80 мГн. Схема построена, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {6} \).Среднеквадратичное фазовое напряжение источника 240 вольт эквивалентно пиковому напряжению приблизительно 340 вольт. Положения катушки индуктивности и резистора в каждой ножке поменялись местами по причине, которая вскоре станет очевидной.

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Эквивалентная система, показанная на рисунке \ (\ PageIndex {5} \) в симуляторе.

Непосредственный интерес представляет проверка временных сдвигов и амплитуд фазных напряжений. Они соответствуют узлам 1, 2 и 3. В этой конфигурации напряжение фазы нагрузки равно фазному напряжению генератора, поэтому они должны быть пиковыми 340 вольт и разделены на 120 градусов или 1/3 цикла.

Выполняется анализ переходных процессов с нанесением на график интересующих узловых напряжений. Результат показан на рисунке \ (\ PageIndex {7} \). Напряжения в точности такие, как ожидалось, и график отлично согласуется с теоретическим графиком на рисунке 9.2.4.

Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): три напряжения нагрузки, смоделированные из рисунка \ (\ PageIndex {6} \).

Теперь проверяем сетевое напряжение. Было вычислено, что это среднеквадратичное значение 416 вольт, или примерно 588 вольт пикового значения. Постпроцессор используется для отображения результата: напряжение узла 1 минус напряжение узла 2.Это показано на рисунке \ (\ PageIndex {8} \). Опять же, результаты такие, как ожидалось, с пиком чуть ниже 600 вольт.

Наконец, мы исследуем истинную мощность нагрузки. Возможно, самый простой способ сделать это - определить напряжение на резистивной части нагрузки. Из предыдущих работ мы знаем, что истинная мощность связана только с сопротивлением, а не с реактивным сопротивлением. Таким образом, все, что нам нужно сделать, это измерить пиковое напряжение на резисторе. Отсюда мы находим его эквивалент RMS, возводим его в квадрат и делим на номинал резистора.Это дает нам истинную мощность нагрузки на одну ногу. Для общей мощности просто утроим результат. Получить напряжение на резисторе легко, если резистор заземлен. В этом случае это просто напряжение на узле, к которому подключен резистор. Вот почему позиции индуктора и резистора были поменяны местами при моделировании. Поскольку они включены последовательно, это не имеет никакого значения для общего импеданса нагрузки, однако новая схема позволяет нам получать напряжение резистора напрямую, вместо того, чтобы полагаться на дифференциальное напряжение, полученное через постпроцессор.

Выполняется еще один анализ переходных процессов, на этот раз строится график напряжения на одном из нагрузочных резисторов; а именно узел 4. Результат показан на рисунке \ (\ PageIndex {9} \). Пик этой формы волны составляет 271,5 вольт, или около 192 вольт (среднеквадратичное значение). Если возвести это в квадрат и разделить на 40 \ (\ Omega \), получим чуть более 921 Вт на каждую ногу, в общей сложности около 2765 Вт, как и ожидалось.

Рисунок \ (\ PageIndex {8} \): одно из линейных напряжений, смоделированное из рисунка \ (\ PageIndex {6} \). Рисунок \ (\ PageIndex {9} \): моделируемое напряжение на одном из нагрузочных резисторов на рисунке \ (\ PageIndex {6} \).

Гетерогенные системы

Системы, сконфигурированные как дельта-Y и Y-дельта, кажутся немного более сложными, чем однородные системы. Мы будем называть их гетерогенными системами, так как структуры генератора и нагрузки противоположного типа. Примеры показаны на рисунках \ (\ PageIndex {10} \) и \ (\ PageIndex {11} \) соответственно.

Рисунок \ (\ PageIndex {10} \): генератор, соединенный треугольником, с нагрузкой, соединенной треугольником (треугольник-Y). Рисунок \ (\ PageIndex {11} \): генератор, соединенный треугольником, с нагрузкой, соединенной треугольником. (Ydelta).

Эти системы вовсе не так сложны, как думают некоторые; все, что вам нужно сделать, это запомнить операторы \ ref {9.1} и \ ref {9.2}. Действительно, здесь стоит повторить суммирование:

\ text {Для конфигураций треугольником (генератор или нагрузка) фазное напряжение равно линейному напряжению, а линейный ток больше фазного тока на} \ sqrt {3} \ text {. Для конфигураций Y фазный ток равен линейному току, а линейное напряжение} \ sqrt {3} \ text {больше, чем фазное напряжение.} \ nonumber \]

Вы можете рассматривать анализ этих систем как двухэтапный процесс. Сначала определите линейное напряжение и ток от генератора или нагрузки; и во-вторых, переход от линии к другой стороне (нагрузке или генератору). Если возникнет путаница, помните, что генерируемая мощность должна равняться мощности рассеиваемой или доставленной.

На рисунке \ (\ PageIndex {10} \) линейное напряжение равно фазному напряжению генератора. Нагрузка подключена по схеме Y, поэтому на каждой ветви напряжение линии делится на \ (\ sqrt {3} \).Исходя из этого, можно вычислить каждое плечо тока нагрузки. Обратите внимание, что линейный ток равен току нагрузки. Фазный ток генератора равен линейному току, деленному на \ (\ sqrt {3} \).

На рисунке \ (\ PageIndex {11} \) линейное напряжение равно \ (\ sqrt {3} \), умноженному на фазное напряжение генератора. Нагрузка подключена по схеме треугольника, поэтому на каждой ножке отображается линейное напряжение. Зная это, можно вычислить каждое плечо тока нагрузки. Кроме того, линейный ток равен фазному току генератора, а фазный ток нагрузки будет равен линейному току, деленному на \ (\ sqrt {3} \).{\ circ} \) \ (\ Omega \), определяет фазный ток генератора, линейное напряжение, фазное напряжение нагрузки, фазный ток нагрузки и общую мощность, подаваемую на нагрузку.

Генератор подключен по схеме треугольника, поэтому линейное напряжение равно фазному напряжению генератора, или 230 вольт. Нагрузка, подключенная по схеме Y, будет видеть фазное напряжение, уменьшенное в \ (\ sqrt {3} \) раз.

\ [v_ {load} = \ frac {v_ {line}} {\ sqrt {3}} \ nonumber \]

\ [v_ {load} = \ frac {230 В} {\ sqrt {3}} \ nonumber \]

\ [v_ {load} \ около 132.{\ circ} \ Omega} \ nonumber \]

\ [i_ {load} \ приблизительно 0,664 A RMS \ nonumber \]

При Y-соединении линейный ток должен быть таким же, как ток фазы нагрузки, или 0,664 ампера. Для соединений треугольником линейный ток в \ (\ sqrt {3} \) раз больше, чем фазный ток, поэтому фазный ток генератора должен быть в \ (\ sqrt {3} \) раз меньше.

\ [i_ {gen} = \ frac {i_ {line}} {\ sqrt {3}} \ nonumber \]

\ [i_ {gen} = \ frac {0.664A} {\ sqrt {3}} \ nonumber \]

\ [i_ {gen} \ около 0.2 \ times 200 \ Omega \ nonumber \]

\ [P_ {total} = 264 Вт \ nonumber \]

Для перекрестной проверки вырабатываемая мощность составляет:

\ [P_ {total} = 3 \ times i_ {gen} \ times v_ {gen} \ nonumber \]

\ [P_ {total} = 3 \ умножить на 0,383A \ умножить на 230 В \ nonumber \]

\ [P_ {total} = 264 Вт \ nonumber \]

Выработанная мощность равна рассеиваемой мощности.

Пример \ (\ PageIndex {5} \)

Система Y-треугольник, подобная показанной на рисунке \ (\ PageIndex {11} \), имеет фазное напряжение генератора 100 В (среднеквадратичное значение) при 60 Гц.Если нагрузка имеет величину 50 \ (\ Omega \) с запаздывающим коэффициентом мощности 0,8, определите ток фазы генератора, линейное напряжение, напряжение фазы нагрузки, ток фазы нагрузки и общую истинную мощность, подаваемую на нагрузку. .

Генератор, соединенный по схеме Y, создает линейное напряжение, равное напряжению фазы генератора, умноженному на \ (\ sqrt {3} \). Это также напряжение фазы нагрузки, поскольку оно соединено треугольником.

\ [v_ {line} = \ sqrt {3} \ times v_ {phase} \ nonumber \]

\ [v_ {line} = \ sqrt {3} \ times 100 V \ nonumber \]

\ [v_ {line} \ около 173.2В RMS \ nonumber \]

Нагрузка, подключенная по схеме треугольника, будет видеть фазное напряжение, равное линейному напряжению, или 173,2 вольт. Отсюда мы можем определить ток нагрузки.

\ [i_ {load} = \ frac {v_ {phase}} {Z_ {load}} \ nonumber \]

\ [i_ {load} = \ frac {173.2V} {50 \ Omega} \ nonumber \]

\ [i_ {load} \ приблизительно 3,464A RMS \ nonumber \]

Поскольку нагрузка подключена по схеме треугольника, линейный ток равен времени тока нагрузки \ (\ sqrt {3} \). Фазный ток генератора будет таким же, как и линейный ток.2 \ times 40 \ Omega \ nonumber \]

\ [P_ {total} = 1440 Вт \ nonumber \]

Мы также можем найти полную мощность и использовать коэффициент мощности.

\ [P_ {total} = 3 \ times v_ {load} \ times i_ {load} PF \ nonumber \]

\ [P_ {total} = 3 \ умножить на 173,2В \ умножить на 3,464 А \ умножить на 0,8 \ nonumber \]

\ [P_ {total} = 1440 Вт \ nonumber \]

Для перекрестной проверки сравните рассеиваемую мощность с генерируемой.

\ [P_ {total} = 3 \ times v_ {gen} \ times i_ {gen} \ times PF \ nonumber \]

\ [P_ {total} = 3 \ умножить на 100В \ умножить на 6А \ умножить на 0.8 \ nonumber \]

\ [P_ {total} = 1440 Вт \ nonumber \]

Как рассчитать межфазное напряжение

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: S. Hussain Ather

Множество способов использования электроэнергии означает, что она может принимать различные формы. Вы можете задаться вопросом, чем электричество, подаваемое в ваш дом, отличается от электричества электростанций. Изучение свойств, лежащих в основе электрических сигналов, позволяет выяснить, как возникают такие функции, как линейное напряжение. Это может помочь вам лучше понять формы, которые принимает электричество во всем мире.

Трехфазное напряжение

Хотя однофазные источники питания гораздо более распространены во всем мире, источники электроэнергии, которые имеют форму трех фаз, можно найти в электрических генераторах. Это позволяет электростанциям производить в три раза больше электроэнергии, чем они могли бы в противном случае, поскольку они посылают электричество по трем проводам вместо двух.

Хотя вы не будете использовать его в домашних условиях, в промышленных целях используются двигатели и другие устройства, которые используют плавный характер трехфазного напряжения.

Формула расчета трехфазного напряжения показывает, как это напряжение определить количественно. Для трех проводов, a, b и c, линейные напряжения составляют v ab , v bc и v ca для представления изменений. по проводам от первого индекса до второго. Например, v ab - это разница между проводами a и b.

Линейное напряжение - это напряжение или потенциал между двумя проводами.Для двух значений напряжения, которые имеют общий провод, вы можете сравнить их как

v_ {ac} = v_ {ab} -v_ {cb}

или, сложив два напряжения как

v_ {ac} = v_ {ab } + v_ {bc}

Обозначение этих различий в напряжении позволяет рассчитать напряжение между фазой и землей. Это разница напряжений между определенной фазой трехфазного источника питания и землей. Если вам известно напряжение между одной фазой a и землей, а также между проводом b и проводом a, вы можете обозначить первое как v ae , а второе как v ba. .Вы можете использовать это для расчета разности фаз другого провода b и земли как

v_ {be} = v_ {ba} + v_ {ae}

Пример тиристорного выпрямителя

Тиристорный выпрямитель может имеют входное линейное напряжение

\ begin {align} & v_ {ab} = \ sin {(\ omega t)} \\ & v_ {bc} = \ sin {(\ omega t-120)} \\ & v_ { ca} = \ sin {(\ omega t-240)} \ end {align}

для угловой частоты "омега" ω = 2πf и частоты f во времени t. Частота измеряет, сколько форм сигналов входного источника электроэнергии проходит через заданную точку каждую секунду.Эти выпрямители используются при переключении между источниками питания больших электрических нагрузок.

На принципиальной схеме шести тиристорных устройств показано их расположение в два ряда по три для переключения между каждым из трех проводов в том или ином направлении. Разница в 120 ° указывает на то, что каждый провод не совпадает по фазе с другими проводами на 120 ° в одном направлении и 120 ° в другом направлении.

Формула линейного тока

Так же, как вы можете записать падение напряжения на различных частях трехфазных устройств, используйте закон Ома В = IR для напряжения В , ток I и сопротивление R для перезаписи напряжений и токов.Однако в случае цепей с трехфазным напряжением вы измеряете импеданс, а не сопротивление. Это означает, что вы можете переписать определенное падение напряжения между двумя точками x и y как v xy . Таким образом, это равно I xy x Z xy для тока между двумя точками и их полного сопротивления.

Использование трехфазных источников напряжения означает, что вы должны знать и учитывать фазы напряжения для различных элементов электрической цепи.Вы можете использовать линейное напряжение, чтобы проиллюстрировать эти отношения.

Соединение звездой в трехфазной системе - соотношение между фазой и линией, напряжением и током

В схеме Star Connection одинаковые концы (начало или конец) трех обмоток подключены к общей точке, называемой звездой или нейтральной точкой. Трехлинейные проводники отходят от оставшихся трех свободных клемм, называемых линейными проводниками .

Провода подводятся к внешней цепи, образуя трехфазные трехпроводные системы, соединенные звездой.Однако иногда четвертый провод проводится от точки звезды к внешней цепи, называемый нулевым проводом , , образуя трехфазные четырехпроводные системы, соединенные звездой.

Состав:

Соединение звездой показано на схеме ниже:

Учитывая приведенный выше рисунок, оконечные клеммы a 2 , b 2 и c 2 трех обмоток соединены так, чтобы образовать звезду или нейтраль. Три проводника, обозначенные как R, Y и B, отходят от оставшихся трех свободных клемм, как показано на рисунке выше.

Ток, протекающий через каждую фазу, называется Фазный ток I ph , а ток, протекающий через каждый линейный провод, называется Line Current I L . Точно так же напряжение на каждой фазе называется Phase Voltage E ph , а напряжение на двух линейных проводниках известно как Line Voltage E L .

Зависимость между фазным напряжением и линейным напряжением при соединении звездой

Подключение звездой показано на рисунке ниже:

Поскольку система сбалансирована, сбалансированная система означает, что на всех трех фазах, т.е.е., R, Y и B, через них протекает равное количество тока. Следовательно, три напряжения E NR , E NY и E NB равны по величине, но электрически смещены друг от друга на 120 °.

Диаграмма Phasor звездообразного соединения показана ниже:

Стрелки на ЭДС и токе указывают направление, а не их фактическое направление в любой момент.

Сейчас,

Между любыми двумя линиями есть двухфазные напряжения.

По следам петли НРИН

Чтобы найти векторную сумму ENY и –ENR, мы должны перевернуть вектор ENR и сложить его с ENY, как показано на векторной диаграмме выше.

Следовательно,

Аналогично

Следовательно, при соединении звездой линейное напряжение в 3 раза больше фазного напряжения.

Соотношение между фазным током и линейным током при соединении звездой

Тот же самый ток течет через фазную обмотку, а также в линейный провод, поскольку он включен последовательно с фазной обмоткой.

Где будет фазный ток:

Линейный ток будет:

Следовательно, в трехфазной системе звездообразного соединения линейный ток равен фазному току.

Происходит испытание

- Блог Teledyne LeCroy: дополнительные сведения о синусоидальном напряжении трехфазного переменного тока

Рисунок 1: В трехфазном соединении типа звезда
нейтраль присутствует, но
иногда недоступна
В нашей последней публикации в этой серии об основных принципах питания были рассмотрены основы трехфазных напряжений: их состав из трех векторов напряжения, как они генерируются, как они измеряются (линейная линия или фаза-нейтраль) и преобразование линейных значений в линейно-нейтральные значения.Здесь мы продолжим обсуждение трехфазного переменного напряжения.

Существуют различные конфигурации подключения для трехфазных линий, две из которых являются конфигурациями звезда (Y) и треугольник (Δ). Первый (рисунок 1), вероятно, является наиболее распространенной конфигурацией. В соединении звездой вы увидите три катушки с клеммой и нейтралью, прерванной катушкой, как в трансформаторе. Нейтраль всегда присутствует в соединении звездой, но во многих случаях недоступна.

Рисунок 2: Трехфазные соединения треугольником
обычно не обеспечивают наличие нейтрали
в обмотке
Между тем, соединение треугольником (рис. 2) обычно не имеет нейтрального вывода.Однако некоторые производители коммунального оборудования, которые строят системы Delta, создают где-нибудь нейтральную обмотку, чтобы сделать возможным разделение обмоток. Иногда это можно увидеть в двигателях, но не в трансформаторах.
Измерения линейного напряжения

Важно понимать, что вы часто будете видеть напряжение, обозначаемое как V AC , но на самом деле присутствует V RMS . Номинальные значения переменного напряжения всегда указаны для значений линейного напряжения; типичное значение в США - 480 В.

Рисунок 3: На этом графике показаны линейно-линейные измерения
трех фаз
сетевого напряжения 480 В
Эти три фазы обычно называются A, B и C, с линейными напряжениями A-B (V A-B ), BC (V B-C ) и C-A (V C-A ).Иногда вы видите эти напряжения, называемые фазными напряжениями. Для трехфазных систем вы можете рассчитать пиковое и размах напряжения. Для бывшего

V ПИК (L-L) = √2 * V L-L

, а для последнего -

V ПИК (L-L) = 2 * V ПИК (L-L)


На рисунке 3 показано трехфазное «общее» напряжение 480 В, переменного тока, , причем все три фазы показаны как линейные напряжения.В этом случае пиковое напряжение составляет около 680 В, а размах напряжения почти вдвое больше, чем около 1400 В.
Измерение напряжения фаза-нейтраль
Рисунок 4: На этом графике показаны измерения между фазой и нейтралью трех фаз
сетевого напряжения 480 В
Если нейтральная линия присутствует в данной конфигурации проводки, мы можем измерить трехфазные напряжения как напряжения между фазой и нейтралью. Уравнения для этих расчетов следующие:
  • В ЛИНИЯ-НЕЙТРАЛЬ (V L-N ) = V L-L / √3 (в данном случае 277 В AC RMS)
  • В ПИК = √2 * V L-N (в данном случае 392 В)
  • В ПК-ПК = 2 * В ПИК

Несмотря на то, что конфигурация как таковая описывается как система на 480 В переменного тока, в данном случае это фактически 277 В (рисунок 4).Если вы должны увидеть или услышать ссылку на «480 277», это потому, что ссылка на линию-линия или линия-нейтраль. Приведенные выше расчеты во многом аналогичны расчетам между линиями, поэтому пиковое напряжение составляет почти 400 В, а размах напряжения - почти 800 В.


Если все три фазы выпрямить, отфильтровать и суммировать, вы получите значение постоянного тока 679 В, используя:

V DC = √2 * V L-N * √3 = V ПИК * √3


Практическое максимальное отфильтрованное напряжение шины постоянного тока меньше суммы векторов.Обратите внимание, что на рис. 4 показан постоянный ток, добавленный после выпрямления, но он не отфильтрован.

Сравнение рисунков 3 и 4 (линейное напряжение и линейное напряжение нейтраль соответственно) показывает разницу в величинах между ними. Также есть небольшая разница фаз около 30 °.

Возможно, вы слышали ссылки на классы напряжения переменного тока в электросети, которые определены организациями по стандартизации, такими как ANSI в США и IEC в Европе. Следующие определения соответствуют стандарту ANSI C84.1-1989.

Во-первых, низковольтный класс 50 В на самом деле не «класс» как таковой, а скорее показатель безопасности. Пятьдесят вольт считаются безопасными для неизолированных проводов.

Низковольтный класс 600 В - это класс распределительного напряжения, который охватывает:

  • Однофазные напряжения 100/110/120 В, 208 В и 220/240 В для жилых помещений, небольшие коммерческие предприятия.
  • Трехфазное напряжение 380/400 В, 440/480 В, 575/600 В и максимум 690 В (600 В + 15%)

Определение средних напряжений для производства, распределения и передачи электроэнергии включает «классы» 5 кВ, 15 кВ, 25 кВ, 35 кВ и 69 кВ.

В следующей статье мы начнем рассматривать синусоидальные линейные токи переменного тока.

Предыдущие публикации в этой серии:

Назад к основам: основы питания
Назад к основам: основы электропитания переменного тока (часть II)
Назад к основам: трехфазные синусоидальные напряжения

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *