Однофазный потребитель в трехфазной сети

Трехфазно-однофазные сети

В сельском хозяйстве электрическую энергию распределяют по трехфазным сетям напряжением, как правило, 10 кВ с трансформаторными потребительскими пунктами. Эта система распределения без особых изменений взята из коммунальной практики электроснабжения небольших городов и пригородов с малоэтажной застройкой. Однако в сельских условиях плотность электрической нагрузки значительно ниже, чем в городах, и поэтому современная система распределения электроэнергии ведет во многих случаях к значительному перерасходу металла проводов.

Серьезным ее недостатком являются тяжелые сети напряжением 380 В. Вследствие сравнительно крупной мощности трансформаторных пунктов (в среднем 63 — 100 кВА) каждый трансформатор обслуживает значительный район, что требует применения проводов больших сечений в сетях напряжением 380 В. В результате этого обычно расходуется металла проводов в 2 — 3 раза больше, чем в сетях 10 кВ.

Расход проводов в низковольтных сетях можно уменьшить, увеличив число трансформаторных пунктов и снизив их среднюю мощность и радиус обслуживания. Однако трехфазный трансформаторный пункт представляет собой сравнительно дорогое сооружение, стоимость которого мало снижается при уменьшении мощности установленного трансформатора. Поэтому уменьшение средней мощности трансформаторного пункта ниже 40 или 63 кВА в трехфазных сетях приводит к чрезмерному увеличению общей стоимости трансформаторных пунктов. Следовательно, такой путь сокращения расхода проводов в сетях низкого напряжения не всегда экономичен.

С другой стороны, при трехфазном распределении электроэнергии часто приходится подводить к мелким потребителям три провода сети напряжением 10 кВ. Сечения проводов при этом берут выше потребных, исходя из условий потери напряжения, так как их выбирают минимально допустимыми по механической прочности. В результате в сети высокого напряжения расходуют излишний металл.

С целью устранения недостатков существующей системы распределения электроэнергии была разработана смешанная трехфазно-однофазная система распределения электроэнергии .

Сущность смешанной системы распределения электроэнергии заключается в следующем.

1. Применяют смешанные трехфазно-однофазные линии напряжением 10 кВ, в которых основные магистрали трехфазные и к ним подключены все крупные, в том числе силовые, потребители. Мелкие потребители, в первую очередь освещение и бытовая нагрузка, питаются от однофазных ответвлений линий напряжением 10 кВ.

2. Для питания однофазных потребителей используют одно фазные трансформаторные пункты небольшой мощности.

Примерная схема сети с трансформаторными пунктами, выполненной по смешанной трехфазно-однофазной системе, показана на рисунке 1.

Рис. 1. Пример схемы смешанной трехфазно-однофазной сети

Как видно из этой схемы, крупные потребители с преимущественно силовой нагрузкой имеют трехфазное питание, а мелкие потребители, в первую очередь жилые дома, питаются от однофазных трансформаторных пунктов. Однофазные трансформаторы включают на междуфазное напряжение.

Как показывают сравнительные расчеты, применение смешанной системы позволяет уменьшить расход металла в проводах высокого и низкого напряжений на 25 — 35 % по сравнению с обычной трехфазной системой. Первоначальная стоимость сети при существующих ценах и типах оборудования может быть снижена путем применения смешанной системы лишь в пределах до 5 — 10 %.

В сети высокого напряжения, выполненной по смешанной системе, однофазные трансформаторы включают в треугольник на линейное напряжение 6 или 10 кВ, как это показано на рисунке 1.

Было доказано, что в неравномерно нагруженной трехфазной сети сумма линейных потерь напряжения при данных нагрузках остается неизменной независимо от распределения нагрузок между фазами, то есть dUab + dUbc + dUca = const.

В практике всегда есть значительное количество подключенных к магистрали однофазных нагрузок. Эти нагрузки можно распределить так, чтобы междуфазные потери напряжения до конечных точек были примерно равны между собой: dUab ≈ dUbc ≈ dUca

В этом случае пропускная способность неравномерно нагруженной линии такая же, как и трехфазной равномерно нагруженной линии с теми же параметрами. Во всех других случаях пропускная способность ниже.

Очевидно, что при проектировании сети по смешанной системе нужно, распределяя соответствующим образом нагрузки, добиваться выполнения условия равенства междуфазных потерь напряжения. При этом потери напряжения в трехфазной магистрали определяют по формулам для симметричной нагрузки, и они имеют наименьшее возможное значение. Расчет в этом случае значительно упрощается.

Однофазные ответвления от сети напряжением 10 кВ обладают в 2 — 6 раз меньшей пропускной способностью, чем трехфазные того же сечения. Однако при малой мощности трансформаторных пунктов очень часто сечение проводов ответвлений определяют минимумом, допустимым из механических соображений. В этом случае однофазные, ответвления имеют вместо трех два провода того же сечения и экономия металла проводов составляет 33 %.

Однофазную сеть низкого напряжения по смешанной системе выполняют трехпроводной со средним проводом. Напряжение между средним и крайними проводами 220 В (рис. 2), а между крайними проводами 440 В. Средний провод заземляют так же, как нулевой провод в системе 380 В с заземленной нейтралью, и так же соединяют с ним металлические части оборудования. Осветительную нагрузку включают между средним и крайними проводами, а силовую — между крайними проводами. Малые трансформаторы мощностью 2 кВА имеют два вывода низкого напряжения — 220 или 127 В.

Однофазные трансформаторные пункты выполняют по принципиальной схеме, изображенной на рисунке 2.

Трансформаторы подвешивают на обычную промежуточную опору сети напряжением 10 кВ. Присоединяют их к сети высокого напряжения через разъединитель, устанавливаемый на соседней опоре. От коротких замыканий трансформаторы защищают предохранителями высокого напряжения.

На стороне низкого напряжения устанавливают рубильник и плавкие предохранители, помещаемые в небольшом ящике.

Линии напряжением до 1 кВ при смешанной системе выполняют, как в обычных сетях. При совпадении трасс целесообразно подвешивать их на одних опорах с линиями высокого напряжения.

В подавляющем большинстве случаев при смешанной системе используют обычно трехфазные асинхронные двигатели, питаемые от трехфазных линий. Однофазные электрические двигатели небольшой мощности применяют в местах, где есть только однофазное питание, например двигатель вентилятора переносного горна на полевом стане, двигатель насоса на железнодорожном разъезде и т. п. Обычно мощность таких двигателей составляет 1 — 2 кВт и редко 3 — 4 кВт.

Лучше всего использовать в однофазных сетях специальные асинхронные электродвигатели с пусковыми конденсаторами. При отсутствии специальных двигателей можно применить стандартные трехфазные электродвигатели напряжением 380/220 В с пусковыми устройствами в виде конденсаторов или даже активных сопротивлений.

Пусковой момент двигателя с активным пусковым сопротивлением при напряжении 440 В составляет около 0,4 номинального момента двигателя в трехфазном режиме, что соответствует 0,65 — 1,0 номинального момента в однофазном режиме.

Если для рабочей машины пусковой момент должен быть больше 0,5Мн, выбирают двигатель большей мощности или же включают его по схеме с емкостью. При включении пусковой емкости момент двигателя примерно равен номинальному моменту в трехфазном режиме.

При питании от трансформатора мощностью 10 кВА можно запускать двигатели с номинальной мощностью в трехфазном режиме до 4,5 кВт.

Однофазные двигатели как специального исполнения, так и переоборудованные из трехфазных в 1,5 — 2 раза дороже трехфазных той же мощности. Однако удорожание двигателей незначительно по сравнению с экономией, которую получают при строительстве и эксплуатации сети, применяя смешанную систему распределения электроэнергии.

Соотношение между однофазной и трехфазной мощностями в высоковольтной сети зависит от характера нагрузки и условий ее размещения.

Для большинства сельских районов однофазные высоковольтные линии напряжением 10 кВ получают распространение преимущественно в двух случаях:

1) на окраинах крупных селений с преобладающей нагрузкой жилых домов,

2) в качестве ответвлений к отдельным небольшим населенным пунктам, где не предусматривается в ближайшее время развитие силового электропотребления.

Применение однофазного питания следует считать экономически целесообразным, когда достигается существенная экономия металла проводов без увеличения стоимости сети. Это условие, как правило, выполнимо в тех случаях, когда применение однофазной схемы не влечет за собой значительного увеличения протяженности высоковольтной сети.

Трехфазные и однофазные сети в доме. Схема, мощность, расчет трехфазных и однофазных сетей

Многие слышали такие загадочные слова, как одна фаза, три фазы, ноль, заземление или земля, и знают, что это важные понятия в мире электричества. Однако не все понимают, что они обозначают и какое отношение имеют к окружающей действительности. Тем не менее знать это обязательно.

Не углубляясь в технические подробности, которые не нужны домашнему мастеру, можно сказать, что трехфазная сеть — это такой способ передачи электрического тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по одному возвращается назад. Вышесказанное надо немного пояснить. Любая электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному ток идет к потребителю (например, к чайнику), а по другому возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти не будет. Вот и все описание однофазной сети (рис. 1).

Рис. 1. Схема однофазной цепи

Тот провод, по которому ток идет, называется фазовым, или просто фазой, а по которому возвращается — нулевым, или нолем. Трехфазная цепь состоит из трех фазовых проводов и одного обратного. Такое возможно потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120 °C (рис. 2). Более подробно на этот вопрос поможет ответить учебник по электромеханике.

Рис. 2. Схема трехфазной цепи

Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно экономически — не нужны еще два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток разделяется на три фазы, и каждой из них дается по нолю. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя иногда трехфазная сеть заводится прямо в дом. Как правило, речь идет о частном секторе, и такое положение дел имеет свои плюсы и минусы. Об этом будет рассказано позднее.
Земля, или, правильнее сказать, заземление — третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предохранителем.
Это можно объяснить на примере. В случае когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток электричества в буквальном смысле слова уходит в землю (рис. 3).

Смотрите так же:  Номинальные токи трансформатора напряжения

Рис. 3. Простейшая схема заземления

Еще один пример. Допустим, в работе электродвигателя стиральной машины возникла небольшая поломка и часть электрического тока попадает на внешнюю металлическую оболочку прибора. Если заземления нет, этот заряд так и будет блуждать по стиральной машине. Когда человек прикоснется к ней, он моментально станет самым удобным выходом для данной энергии, то есть получит удар током. При наличии провода заземления в этой ситуации излишний заряд стечет по нему, не причинив никому вреда. В дополнение можно сказать, что нулевой проводник также может быть заземлением и, в принципе, им и является, но только на электростанции.

Некоторые умельцы, полагаясь на начальные знания по электротехнике, устанавливают нолевой провод как заземляющий. Никогда так не делайте. При обрыве нолевого провода корпуса заземленных приборов окажутся под напряжением 220 В.

В 99 % случаев для квартиры устанавливается однофазная сеть. Отличить ее от трехфазной очень просто. Если во входящем кабеле 3 или 2 провода, то сеть однофазная, когда 5 или 4 — трехфазная (рис. 4).

Рис. 4. Четырехжильным или двухжильным кабель становится, если убирается заземляющий провод

Как известно, по проводам, передающим энергию на расстояние, течет трехфазный ток — так выгоднее. В квартиру он заходит однофазным. Расщепление трехфазной цепи на 3 однофазных происходит во ВРУ. Туда входит пятижильный кабель, а выходит трехжильный (рис. 5).

Рис. 5. Схема расщепления трехфазной сети на однофазные потребители

На вопрос, куда деваются еще 2, ответ простой: питают другие квартиры. Это не значит, что квартир только 3, их может быть сколько угодно, лишь бы кабель выдержал. Просто внутри щита выполняется схема разъединения трехфазной цепи на однофазные (рис. 6).

Рис. 6. Однофазная электрическая сеть

К каждой фазе, отходящей в квартиру, добавляются ноль и заземление, так и получается трехжильный кабель.
В идеале в трехфазной сети только один ноль. Больше и не надо, поскольку ток сдвинут по фазе относительно друг друга на одну треть. Ноль — это нейтральный проводник, в котором напряжения нет. Относительно земли у него нет потенциала в отличие от фазового, в котором напряжение равно 220 В. В паре «фаза — фаза» напряжение 380 В. В трехфазной сети, к которой ничего не подключено, в нейтральном проводнике нет напряжения. Самое интересное начинает происходить, когда сеть подключается к однофазной цепи. Одна фаза входит в квартиру, где стоят 2 лампочки и холодильник, а вторая — где 5 кондиционеров, 2 компьютера, душевая кабина, индукционная плита и т. д. (рис. 7).

Рис. 7. Трехфазная электрическая сеть

Понятно, что нагрузка на 2 эти фазы неодинакова и ни о каком нейтральном проводнике речи уже не идет. На нем тоже появляется напряжение, и чем неравномернее нагрузка, тем оно больше.

Фазы уже не компенсируют друг друга, чтобы в сумме получился ноль.
В последнее время ситуация с некомпенсацией токов в такой сети усугубилась тем, что появились новые электроприборы, которые называются импульсными. В момент включения они потребляют намного больше энергии, чем при нормальной работе. Эти импульсные приборы вкупе с разной нагрузкой на фазы создают такие условия, что в нейтральном проводнике (ноле) возникает напряжение, которое может быть раза в 2 больше, чем на любой фазе. Однако нейтраль такого же сечения, что и фазовый провод, а нагрузка больше.
Вот почему в последнее время все чаще возникает явление, называемое отгоранием ноля — нейтральный проводник просто не справляется с нагрузкой и перегорает. Бороться с таким явлением непросто: надо либо увеличивать сечение нейтрального провода (а это дорого), либо распределять нагрузку между 3 фазами равномерно (что в условиях многоквартирного дома невозможно). На худой конец можно купить понижающий разделительный трансформатор, он же стабилизатор напряжения.

В частном доме ситуация получше, поскольку хозяин один и распределить электроэнергию по фазам намного проще. Это даже увлекательное занятие — рассчитать мощность электроприборов и распределять их по фазам, чтобы нагрузка была одинаковой. Все расчеты делаются примерно, и вовсе не значит, что надо включать свет и 2 телевизора, а если заработал столярный станок на улице — это перебор. Все зависит от желания хозяина дома: провести трехфазную сеть или однофазную. Здесь есть свои плюсы и минусы.

Минусов трехфазной сети 2.

1. Напряжение на отдельном участке сильно зависит от работы других. Если перегружена одна из фаз, остальные могут работать некорректно. Проявиться это может как угодно. Чтобы такого не происходило, нужен стабилизатор — вещь недешевая.
2. Необходимо оборудование в щит, рассчитанное именно под трехфазную сеть, а также расходы на устройство трехфазной сети. Они будут больше, нежели для однофазной. Кроме того, нужно знать правила эксплуатации трехфазных сетей.

Плюсов трехфазной сети тоже 2.

1. Трехфазная сеть позволяет получить больше мощности. Если однофазная сеть при суммарной мощности приборов в 10 кВт уже испытывает перегрузки, то трехфазная прекрасно справляется и с 30 кВт. Пример очень простой. Если с линии ЛЭП в дом заходит всего 1 фаза, то при сечении входящего проводника 16 мм2 максимальная мощность составит всего 14 кВт, а если все 3 фазы — то уже 42 кВт. Разница весьма ощутимая.
2. Необычайно просто становится подключать электроприборы, имеющие трехфазное питание (электрические плиты). Самое главное в случае с частным домом — трехфазные электрические двигатели, которые стоят на многих станках.

Чем опасен обрыв нулевого провода в электрической сети?

Даже те, кто не имеет электротехнического образования, наверняка слышали о такой аварийной ситуации, как перекос фаз. В некоторых предыдущих публикациях мы уже упоминали, чем грозит обрыв нуля, и кратко упоминали о способах защиты от несимметрии фазных напряжений. Сегодня мы более подробно рассмотрим данную тему.

Что такое обрыв нуля?

Для полноценного ответа на этот вопрос необходимо привести примеры штатной работы трехфазной схемы ввода электроснабжения. В качестве примера приведем упрощенный вариант с вводом для этажного распределительного щита.

Схема 1. Штатная работа системы

Как видно из рисунка, каждая из квартир на этаже запитана от отдельной фазы (L1 – L3) и общего нуля. Что формирует в бытовой сети каждой квартиры фазное напряжение 220 вольт (L1N=L2N=L3=220 В.). В данном случае используется схема питания TN-C-S, где задействована шина заземления PE, соединяемая в РУ здания с нулем. Приведенная система сбалансированная, поскольку ток нагрузки в фазных проводах суммируется через нулевую линию, что снижает вероятность перекоса фазных напряжений.

Заметим, что полностью исключить данное явление довольно сложно, поскольку сопротивление нагрузок на каждой фазе может различаться. К примеру, в квартире_1 включен кондиционер и стиральная машина, в квартире_2 хозяин запустил бойлер и электропечку, а в квартире_3 жильцы отсутствуют и все бытовые приборы отключены от сети. По итогу, в трехфазной системе питания возникнет несимметрия напряжений.

Теперь рассмотрим работу сети в нештатном режиме, когда происходит отгорание нуля.

Что происходит в электросети при обрыве нуля?

Рассмотрим отдельно, изменение режима работы трехфазной сети при обрыве магистрального нуля и как поведет себя однофазная электрическая проводка, если отгорание нулевого проводника произойдет на вводе.

Отгорание нуля в трехфазной сети

Внесем изменения в рисунок 1, вызванные аварией, а именно отключением нуля .

Оборвался нулевой магистральный проводник

В данном случае обрыв общего нулевого провода приведет к тому, что движение электрического тока по нему прекратиться. В результате все квартиры R1-R3 будут запитаны по типу подключения «звезда без нулевой магистрали». Другими словами, при обрыве нуля на каждую квартиру будет поступать не фазное, а линейное напряжение.

Контур из квартир 1 и 2

Для примера предлагаем рассмотреть, как сложится ситуация в квартирах 1 и 2. Нагрузка электрических приборов суммируется в данном контуре при прохождении через него тока I12. Соответственно, уровень напряжения для квартир установится в зависимости от нагрузки подключенных к сети приборов. То есть: U1 = I12*R1, а U2 = I12* R2. Из этого следует, что суммарная величина силы тока составит I12 = U12 / (R1+R2) :

Обратим внимание, что суммарное напряжение контура будет равно линейному в данной электросети, то есть U12 = 380 вольт. Но при этом показатели U1 и U2 могут варьироваться в диапазоне 0-380 вольт и, естественно, существенно отличаться друг от друга. На данные значения может влиять как нагрузка подключенных приборов в каждой из квартир, так и ее активная и пассивная составляющая.

В результате если произойдут проблемы с нейтралью трансформатора (нулем источника), велика вероятность выхода из строя подключенных к сети приборов. Причина – повышение уровня напряжения в сети.

Обрыв нуля в однофазной сети

В данной ситуации последствия будут не такими печальными, как в описанном выше случае, но, тем не менее, если отгорает вводный ноль в системе TN-C, это может представлять серьезную опасность для жизни человека.

Смотрите так же:  Полуавтомат 220 или 380

Отгорание нуля в схеме однофазного потребителя

Для однофазных нагрузок обрыв нуля будет аналогичен отключению напряжения, за исключением того фактора, что на фазном проводе останется потенциал, представляющий опасность для жизни. Причем, он также проявится там, где был ранее защитный ноль в контактах розеток. Если корпуса электроприборов заземлялись рабочим нулем, то весьма велика вероятность негативных последствий. В системах TN-C-S фактор риска существенно сокращается, за счет использования PEN проводника.

Как защититься?

Узнав об опасности, представляемой потерей нуля, предлагаем рассмотреть варианты защиты от данного явления:

  • Начать необходимо с грамотного монтажа электропроводки. Если для питания объекта планируется задействовать трехфазную схему электроснабжения, то ее расчет должен быть произведен таким образом, чтобы минимизировать вероятность перекоса фаз. То есть, необходимо планомерно распределить нагрузку на каждую линию.
  • Следует задействовать в управлении сетью приборы, выравнивающие нагрузку на каждую из фаз. Причем, в идеале, эта работа должна осуществляться без привлечения операторов, то есть, выполняться автоматически при обрыве нуля.
  • Должна иметься возможность оперативного изменения схемы подключения потребителей. Это позволяет внести корректировки, если на этапе проектирования не была должным образом учтена нагрузка на каждый участок или увеличилась мощность потребления в связи с вводом новых объектов. То есть, при возникновении критической ситуации должна иметься возможность изменения мощности. В качестве примера можно привести вариант, когда многоквартирный дом переводится на линию с большей нагрузкой для «разбавления» перекоса фаз, возникающего при обрыве нуля.

В приведенных выше вариантах мы рассматривали защиту от перекосов в глобальных масштабах, конечный потребитель может обеспечить должный уровень защиты значительно проще. Для этого достаточно установить реле контроля напряжения, в котором указать допустимый минимальный и максимальный уровень. Как правило, это ±10% от нормы.

Подведем итоги

Безусловно, что вероятности аварий носят случайный характер, максимум, что можно сделать в таких ситуациях, – принять необходимые меры для обеспечения защиты. Но помимо этого не будет лишним вовремя определить аварийную ситуацию по характерным признакам. В первую очередь отгорание нулевого магистрального провода приводит к перенапряжению сети. Обнаружив первые признаки этого явления, следует отключить все электроприборы.

Сделать это оперативно и самостоятельно практически нереально. Временной промежуток для этого слишком коротким, поэтому следует установить на электрическом щитке специальные приборы, реагирующие на обрыв нуля. Как только напряжение выйдет за установленные пределы, реле контроля напряжения произведет защитное отключение.

Полностью доверять системе защиты не стоит. Может случиться так, что при наличии характерных признаков перепадов напряжения, отключение питания не произойдет. Поэтому имеет смысл перечислить наиболее вероятные проявления для данного явления:

  • Мерцание ламп накаливания. Они наиболее чувствительны к перепаду уровня напряжения, возникающего при обрыве нуля. Энергосберегающие осветительные приборы и светодиодные лампы не настолько реагируют на изменения.
  • Электронные приборы, имеющие встроенную защиту, как правило, отключаются от сети питания. Или не запускаются. Такие действия предусмотрены реакцией защиты импульсных БП на броски напряжения. Характерно, что такая реакция может сработать раньше, чем реле напряжения. Но это, во многом зависит от производителя и схемы реализации защиты электросетей, а также надежности электрического соединения.
  • Еще один характерный признак – повышение температуры выключателя. Даже если Вы не обратили внимания на мерцание ламп, то данное проявление должно вызвать опасения.
  • Искрение, при попытке подключения электроприбора, может говорить об обрыве нуля на вводе однофазного потребителя. Даже, если оно вызвано другим фактором, а не обрывом нуля, это очень нехороший признак.
  • Самопроизвольные срабатывания вводных автоматов, также могут указывать на перенапряжение. Такая реакция на обрыв нуля характерна при включении электронагревательных приборов, например электропечи, бойлера, чайника и т.д.
  • Характерные звуки во вводном электрическом щите также могут указывать на перепады напряжения. В такой ситуации рекомендуется отключить ввод питания и дождаться приезда аварийной бригады. Велика вероятность, что авария обрыва нуля имела место в электросети поставщика.
  • Обязательно установите на вводе электрической сети реле напряжения. В идеале желательно продублировать данную систему стабилизатором напряжения для дома или квартиры. Такое устройство, работая в паре с реле, позволит поддерживать заданный уровень напряжения, не отключая питание.

Собственно, только многоуровневая защита может обеспечить максимальную безопасность.

Однофазная и трехфазная электрическая сеть

Вступление

Здравствуй Уважаемый читатель сайта Elesant.ru. Электрический ток «доставляется» до потребителя по высоковольтным линиям электропередач. Электрический ток линий электропередач имеет высокое напряжение и напрямую не может использоваться потребителями. Для повседневного использования электрического тока доставленного ЛЭП его напряжение нужно понизить.

Для этого возле потребителей устанавливаются специальные трансформаторные подстанции. Трансформаторные подстанции понижают высоковольтное напряжение до номинальных значений пригодных для использования. Остановимся немного на подстанциях.

Трансформаторная подстанция

Трансформаторные подстанции это электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электроэнергии от линий электропередач.

Состоят подстанции из понижающего трансформатора, распределительного устройства (РУ) и устройств управления.

По способу строительства и расположения подстанции подразделяются на пристроенные, встроенные, внутрецеховые. Для загорода наиболее распространены мачтовые и столбовые подстанции.

Основным элементом подстанции является понижающий трансформатор. Понижающие трансформаторы могут быть трехфазные и однофазные. Однофазные трансформаторы используются в комплексе с трехфазными трансформаторами и в основном в сельской местности.

Понижается напряжение в трансформаторах до номинального рабочего напряжения 380 или 220 вольт. Называются эти напряжения линейным и фазным соответственно. А питание потребителей называется соответственно трехфазным и однофазным. Рассмотрим виды питания потребителей подробнее.

Однофазное электрическое питание

Однофазное электропитание запитывает потребителя от одной фазной линии и линии нулевого рабочего провода. Линии для однофазного питания называют однофазными электрическими сетями. Номинальное рабочее напряжение однофазных электрических сетей составляет 220 вольт.

Сами однофазные сети тоже можно разделить в зависимости от рабочих проводников.

Однофазная двухпроводная сеть

В однофазных двухпроводных сетях для электропитания используются два провода: фазного(L) и нулевого (N). Такая электрическая сеть не предусматривает заземление электроприборов. Двухпроводная электрическая сеть была да и остается самой распространенной в старом жилом фонде.

Если у вас дома проводка выполнена проводами с алюминиевыми жилами, скорее всего у вас двухпроводная электрическая сеть.

Пример схемы: однофазная двухпроводная сеть в квартире

Однофазная трехпроводная сеть

В однофазных трехпроводных сетях используются три провода: фазного(L), нулевого (N) и защитного, заземляющего. Третий заземляющий провод предназначен для дополнительной защиты человека от поражений электрическим током. Соединение заземляющего провода с корпусами электроприборов (заземление), позволяет отключать электропитание при замыкании фазного провода на корпус прибора (короткого фазного замыкания). Обозначается PE.

Заземление защищает не только человека от поражений электротоком, но и спасает сами электроприборы от перегораний.

Пример схемы:однофазная трехпроводная сеть в квартире

Трехфазное электрическое питание

При трехфазном питании в электрощит квартиры или ВРУ дома заводится три питающие фазы(L1;L2;L3) и нулевой рабочий проводник(N). Номинальное рабочее напряжение между любыми фазными проводами составляет 380 вольт. Напряжение между любым фазным проводом и рабочим нулем составляет 220 вольт. От электрощита проводка, распределяется по квартире или дому, согласно схеме электропроводки, обеспечивая 220 вольтовое или з80 вольтовое питание для электроприборов.

При расчете трехфазной электросети важно правильно распределить нагрузку между тремя фазами. Неравномерное распределение нагрузки между фазами приведут к перекосу фаз, сильный перекос фаз приведет к аварийной ситуации вплоть до обгорания одной из фаз.

Распределить трехфазное питание по квартире или дому можно электрокабелями с четырьмя или пятью проводами

Трехфазная четырехпроводная электрическая сеть

При четырехпроводной электропроводки электропитание происходит от трех фазных проводов и рабочего нуля. От электрощитка или распределительной коробки проводка распределяется по розеткам и светильникам двумя проводами: каждым фазным и нулевым(L1-N; L2-N; L3-N).Напряжением 220 вольт. На схемах фазы могут обозначаться А, В, С.

Пример схемы: трехфазная четырехпроводная сеть в квартире

Трехфазная пятипроводная электрическая сеть

В трехфазной пятипроводной электрической сети «появляется» пятый заземляющий провод, выполняющий защитные функции. Обозначается (PE)

Важно! Во всех трехфазных сетях важно равномерное распределение нагрузки (потребляемой мощности) между фазами. Опредилять нагрузку сети при трехфазном питании нельзя по основному закону электротехники, зокону Ома. Для расчетов нужно учитывать коэффициент мощности(cosф) и коэффициент спроса (Кспроса). Обычно для квартир cosф=0,90-0,93;Кспроса=0,8. Значение 0,8 принимается, если потребителей более 5.

Однофазный или Трехфазный

Чтобы определиться с типом стабилизатора, нужно знать тип напряжения вашей сети, однофазная или трехфазная

Однофазная сеть – сеть с одним фазным проводом (с нагрузкой) и одним нулевым. Такая сеть имеет номинал мощности 220В.

Трехфазная сеть – сеть, состоящая из трех однофазных проводов (с нагрузкой) и одного нулевого. Сеть с номиналом мощности 380В. При этом на каждой из трех фаз номинальная мощность в 220В.

По типу напряжения стабилизаторы делятся на: однофазные (220 В) и трехфазные (380 В).
Однофазный стабилизатор – стабилизатор, подключаемый к однофазной сети с одним фазным и одним нулевым проводами с номинальной нагрузкой 220В. Они бывают электромеханическими и цифровыми.
Трехфазный стабилизатор – стабилизатор, подключаемый к трехфазной сети с тремя фазными и одним нулевым проводами, с номинальной нагрузкой в 380В. Они бывают только электромеханические и состоят из трех однофазных стабилизаторов одинаковой мощности, соединенных общей цепью.

В однофазной сети нужен однофазный стабилизатор без других вариантов, достаточно определиться какого вида стабилизатор нужен – цифровой или электромеханический по колебаниям сети, определиться с видом исполнения напольный или настенный и правильно посчитать мощность потребителей.

В трехфазной сети есть несколько вариантов подключения стабилизатора, можно подключить один трехфазный стабилизатор или подключить три однофазных стабилизатора, по одному стабилизатору на каждую фазу.
Далее мы рассмотрим более подробно оба варианта подключения к трехфазной сети, плюсы-минусы и варианты исполнения.

Смотрите так же:  Подогреватель тосола 220 вольт

Первый вопрос который нужно задать, это будет ли у Вас трехфазный потребитель. Если «да» то следует выбирать трехфазный стабилизатор. Если же не планируется использование трехфазного потребителя то можно использовать как один трехфазный, так и несколько однофазных стабилизаторов. При чем можно поставить как три однофазных стабилизатора на каждую фазу так скажем и один или два стабилизатора на самые потребляемые направления. Причем компоновка однофазных стабилизаторов может быть различной как по мощности на каждую фазу, так и варианты их исполнения и вид стабилизатора.
Например:
1 фаза – 10 кВт (Цифровой стабилизатор напольный), 2 фаза – 8 кВт (Электромеханический стабилизатор), 3 фаза – 12 кВт (Цифровой стабилизатор настенный). Общая мощность 30кВт которую Вы распределили исходя из потребителей по каждой фазе.
Тогда как трехфазный номиналом те же 30 кВт будет иметь вид:
1 фаза – 10 кВт (Электромеханика), 2 фаза – 10 кВт (Электромеханика), 3 фаза – 10 кВт (Электромеханика). При чем на одной фазе в 12 кВт мы получаем перегруз стабилизатора что как следствие может привести к частому перегреву и отключению, а возможно и к более быстрому выходу из строя стабилизатора. Соответственно придется брать более мощный трехфазный стабилизатор.

Преимущества подключения трех однофазных стабилизаторов в трехфазной сети:
можно подобрать стабилизаторы индивидуальной мощности на каждую фазу.
можно подобрать индивидуальный тип и вид стабилизатора в зависимости от ситуации на каждой из фаз.
цена, в большинстве случаев, трех однофазных стабилизаторов дешевле нежели одного трехфазного.
транспортировка однофазных стабилизаторов более удобна.
при сервисном обслуживание вам достаточно отключить только тот стабилизатор который нуждается в обслуживание.
не потребуется подключения к трехфазной сети что как правило могут сделать только специалисты.
Недостатки подключения трех однофазных стабилизаторов в трехфазной сети:
возможность подключения трехфазного потребителя существенно ограниченна, а в большинстве случаев не возможна.

Преимущества подключения трехфазного стабилизатора в трехфазной сети:
возможность подключения трехфазного потребителя.
Недостатки подключения трехфазного стабилизатора в трехфазной сети
трехфазные стабилизаторы бывают только электромеханическими что при частых скачках напряжения не очень хорошо.
более сложная транспортировка. Перевозить стабилизаторы нужно только в вертикальном положении! они имеют более существенный вес и габариты.
нету возможности распределить мощность по фазам исходя из потребителей мощности на каждой фазе, и как следствие избежать перекоса фаз.

В некоторых очень редких случаях систему электропитания можно составить из нескольких различных по мощности однофазных и трехфазных стабилизаторов.

Трехфазные и однофазные сети

2016-10-02 Статьи Один комментарий

Трехфазная сеть — это способ передачи электрического тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по одному возвращается назад. Те провода, по которым ток идет, называются фазными, а по которому возвращается — нулевым.

Трехфазная цепь состоит из трех фазных проводов и одного нулевого. Такое возможно потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120°. Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно с экономической точки — не нужны еще два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток распределяется на три фазы, и каждой из них дается по нулевому проводу. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя в частном секторе нередко трехфазная сеть заводится прямо в дом.

Любая однофазная электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному проводу ток поступает к потребителю, а по другому возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти не будет. Вот и все описание однофазной цепи.

Земля, или, правильнее сказать, заземление — третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предохранителем. Это можно объяснить на примере. В случае когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток электричества в буквальном смысле слова уходит в землю.

От трансформаторной понижающей подстанции до ВРУ (Вводно-распределительное устройство, где происходит прием, учет и распределение электрической энергии) приходит трехфазная сеть пятижильным проводом, а в наши квартиры приходит уже трехжильный. На вопрос, куда деваются еще 2, ответ простой: питают другие квартиры. Это не значит, что квартир только 3, их может быть сколько угодно, лишь бы кабель выдержал. Просто внутри ВРУ выполняется схема разъединения трехфазной цепи на однофазные.

К каждой фазе, отходящей в квартиру, добавляются ноль и заземление, так и получается трехжильный кабель. В идеале в трехфазной сети только один ноль. Больше и не надо, поскольку ток сдвинут по фазе относительно друг друга на одну треть. Ноль — это нейтральный проводник, в котором напряжения нет. Относительно земли у него нет потенциала в отличие от фа-
зного провода, в котором напряжение (фазное напряжение между фазой и нулем) равно 220 В. Между фазами (так называемое линейное напряжение между любыми из трех фаз) напряжение 380 В. Фазные провода в трехфазной сети обычно маркируются так: фаза А — желтый, фаза B — зеленый, фаза C — красный.

В трехфазной сети, к которой ничего не подключено, в нейтральном проводнике нет напряжения. Самое интересное начинает происходить, когда сеть подключается к однофазной цепи. Одна фаза входит в квартиру, где стоят 2 лампочки и холодильник, а вторая где 5 кондиционеров, 2 компьютера, душевая кабина, индукционная плита и т. д. Понятно, что нагрузка на 2 эти фазы неодинакова, происходит перекос фаз и ни о каком нейтральном проводнике речи уже не идет. На нем тоже появляется напряжение, и чем неравномернее нагрузка, тем оно больше. Фазы уже не компенсируют друг друга, чтобы в сумме получился ноль.

На данный момент ситуация усугубляется еще тем, что большинство домашних электроприборов являются импульсными. По этой причине возникают дополнительные импульсные токи, которые не компенсируются в средней точке. Эти импульсные приборы вместе с разной нагрузкой на фазы создают такие условия, что в нейтральном проводнике может оказаться ток равный или превышающий ток одной из фаз. Однако нейтраль такого же сечения, что и фазный провод, а нагрузка больше.

Вот почему в последнее время все чаще возникает явление, называемое «отгоранием» или обрывом нулевого проводника — нейтральный проводник просто не справляется с нагрузкой, перегревается и отгорает.

Для защиты от такой неприятности надо либо увеличивать сечение нейтрального провода (а это дорого), либо распределять нагрузку между 3 фазами равномерно (что в условиях многоквартирного дома невозможно). Поэтому оптимальным решением я считаю использование реле контроля напряжения, которое отключит питание квартиры в случае выхода напряжения за допустимые пределы. Тем самым оно защитит ваши электроприборы.

Какую сеть лучше провести в частном доме?

Если у вас в доме есть трехфазное оборудование, то ответ очевиден. Также к плюсам трехфазной сети можно отнести то, что на ввод можно использовать кабель меньшего сечения, чем при однофазной, так как в трехфазной сети мощность распределяется по трем фазам, благодаря чему на каждую фазу приходится меньшая нагрузка.

К минусам трехфазного ввода можно отнести более высокие расходы на покупку трехфазных автоматов, УЗО, счетчика, габариты распределительного щита будут больше чем однофазного, а также при трехфазной сети необходимо грамотно распределить нагрузку по фазам во избежании перекоса фаз — несимметрии токов и напряжений.

Что касается мощности, то здесь в основном все зависит от максимально разрешенной мощности, указанной в технических условиях на подключение. Если у вас на даче небольшой летний домик или бытовка и разрешенная мощность предположим 5квт, то вполне достаточно будет однофазного ввода, а вот при наличии большого загородного дома со множеством потребителей, или своей мастерской с трехфазными потребителями, то здесь конечно уже не обойтись без трехфазной сети.

Похожие статьи:

  • Иэк узо 25а ИЭК УЗО ВД1-63 2Р 25А 30мА Warning: Last items in stock! УЗО ИЭК - устройство защиты от дифференциального тока ВД1-63 быстродействующий электромеханический защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток (ток утечки), без […]
  • Магнитный пускатель пме схема Магнитный пускатель пме 211 схема подключения Выбор и схема подключения магнитного пускателя Магнитный пускатель является коммутационным аппаратом для включения нагрузки. Правильное подключение и выбор магнитного пускателя сэкономит […]
  • Диаметр провода для щитка Сечение провода для разводки в щитке Какого сечения провод нужно использовать для разводке в щитке после автомата 63А? 10 или 6кв? LAErt00 написал : в щитке после автомата 63А А разрешённая мощность какая? 10 гнуть дюже тяжело. 2*6 и две […]
  • Узо характеристика а Выключатели автоматические УЗО-Д63 Назначение. Двухполюсные автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током со встроенной защитой от сверхтоков типа УЗО-Д63 устанавливаются в однофазных электрических сетях переменного тока […]
  • Советские автоматы электрические Про электрические аппараты защиты для "чайников": автоматические выключатели Многие помнят советские автоматические выключатели - пробки. Они вворачивались вместо обычных керамических пробок в щиток электросчётчика. Это было […]
  • Магнитный пускатель 2 но 2 нз Магнитный пускатель EasyPact TVS Cерия пускателей на токи от 6 до 630 А EasyPact TVS –простота и гибкость Серия EasyPact TVS, включающая в себя контакторы, промежуточные реле, тепловые реле перегрузки и автоматические выключатели, […]