220 и 380 вольт в чем разница

220 и 380 вольт в чем разница

При подключении частного дома к электросети часто приходится слышать вопрос от владельца о том, чем трехфазный ток отличается от однофазного. Прежде всего, различия касаются такого ряда параметров, как – номинал, мощность и равномерность распределения нагрузки. В этом обзоре расскажу, что такое 3-х- и 1-фазная сеть, чем они различаются, каковы их плюсы и минусы, когда лучше выбрать тот или иной вариант, а также как правильно выполнить подключение.

Фазное и линейное напряжение – что это такое, чем различаются

Для начала выделю такой главный момент, что поступающая в дом с линии электропередач электроэнергия вырабатывается 3-х-полюсным энергогенератором. В упрощенной форме можно сказать, что взаимодействие статора с ротором, приводит к образованию на выходе каждого из 3-х модулей собственной разности потенциала.

Ввиду того, что их всего 3, каждый из них образует отдельный контакт, вырабатывающий ток. Однако электроток возникает из одного генератора, и каждый из 3-х сегментов занимает ровно 120° в окружности обмотки. Поэтому все 3 фазы вырабатываемого переменного электричества имеют сдвиг относительно друг друга ровно на 120 градусов.

В 1-фазной сети потенциал меняется от 0 до 220 вольт 50 раз в течение 1 секунды (графически это отображается синусоидой). Для маломощных бытовых приборов это некритично. Другое дело – большая мощность потребления. Тогда применяется 3-фазная цепь. В ней такой недостаток компенсируется всеми 3-мя фазами – то есть пока одна фаза затухает, тут же возрастает 2-ая, в то же время как 3-яя уже на пике.

Именно в этом и заключается главное отличие однофазного тока от трехфазного – при этом первое носит название фазного (220 В «фаза + ноль»), второе линейного напряжения (380 В «фаза + фаза»).

По заявке владельца сегодня к частному дому можно подключить 3 фазы. Нужно это не только для эксплуатации электрооборудования на 380 В. По факту получается 3 отдельные фазы на 220 вольт, к которым потом можно будет подключить все бытовые приборы для эффективного распределения нагрузки. Однако делать это нужно грамотно, чтобы не возникало перекоса фаз.

Плюсы и минусы

В принципе, в современных частных владениях используются как 1-фазные, так и 3-фазные схемы. В каждом случае есть свои особенности.

Так, в 1-фазных сетях я нашел следующие преимущества:

1. Доступность. В большинстве случаев бытовые сети предоставляют напряжение 220 В.
2. Безопасность. Угроза поражения исходит только от 1-го проводника, при этом его номинал не такой высокий, как в 3-фазном варианте.
3. Упрощенный монтаж. При прокладке проводки и подключении оборудования не обязательно применять профессиональные приспособления – достаточно специального щупа.

Главный недостаток сводится к ограниченности мощности потребления. Как правило, 10 кВт – это уже предел для 1-фазных цепей. В отличие от сети на 220 вольт электроцепь на 360–380 вольт (или 3 фазы) позволяет подключать столько оборудования, сколько вообще может потребоваться на бытовом уровне. Естественно, с учетом ограничений входного устройства и сечения питающего кабеля.

Кроме того, выделю еще несколько положительных сторон 3-фазной схемы:

• Экономический фактор – для передачи электроэнергии требуется меньше проводов, что особенно актуально для ЛЭП длиной сотни и тысячи километров.
• Трансформаторы характеризуются минимальными размерами магнитопроводной части – по сравнению с аналогами для 1-фазной цепи.
• Для подключения приборов одинаковой мощности в 3-фазной сети требуется проводник с меньшим сечением, чем в 1-фазной.
• Возможность изготовления и функционирования 3-х-фазных асинхронных электродвигателей. Моторы проще, надежнее и мощнее моделей, требующих подключения 1-ой или 2-х фаз.
• При необходимости в цепи можно переключать номинал напряжения, изменять количество подключенных фаз и менять мощность оборудования.

• Для каждой люминесцентной лампы в пределах одного осветительного прибора можно подключить отдельную фазу. В результате это существенно понизит мерцание и избавит от стробоскопического явления.
• Равномерное распределение механической нагрузки в энергогенераторе, и увеличение срока его службы.

Недостатки проявляются в том, что для подключения придется приобретать более дорогостоящее электрооборудование. Кроме того, напряжение между любыми двумя фазами в цепи всегда равно 380 вольт, а это само по себе уже смертельно опасно – что при нечаянном контакте с неизолированными частями, что при пробое тока на корпус.

Мощность электрооборудования в 3-х-фазной сети по большому счету ограничена площадью сечения питающих проводников. Однако на бытовом уровне для частного потребителя существует предел, контролируемый договором и вводным щитком, например, 15 кВт.

Правила выбора – что лучше 1 или 3 фазы

При выборе типа домашней сети – между 1-фазной и 3-х-фазной, рекомендую руководствоваться следующими принципами:

• Мощность потребления всего электрооборудования не превышает 10 кВт. Для питания достаточно одной фазы и нулевого провода. Подходит для вариантов, когда жилище имеет альтернативный тип обогрева (дрова, газ, уголь), и не применяется мощная техника.
• Потребительский предел выше 10 кВт. Потребуется 3-х-фазная система электроснабжения. Как правило, такие условия возникают при установке в доме электрокотла, наличии сопутствующего электрооборудования на участке, в гараже, мастерской.
• Наличие 3-х-фазных установок. Например, если планируется пользоваться мотором на три фазы, лучше сразу подключать дом к сети электричества с напряжением на 380 вольт – так как разница в КПД будет ощутимее и расходы ниже, чем при питании его в 1-фазной цепи, то есть на 220 В.

Видео о том, что такое 3-фазный переменный ток:

• В цепи большое количество 1-фазных потребителей с суммарной мощностью свыше 15 кВт. В таком случае нужно выбирать 3-фазное подключение с последующим равномерным распределением нагрузки по каждой фазе. В противном случае потребуются расходники с нереальными параметрами. Например, для нагрузки в 15000 ватт в 1-фазной цепи понадобится медный кабель сечением 10 мм² и автомат на 70 А.

Главный недостаток 3-фазной цепи с распределением нагрузки по отдельным фазам выражается в ограничении потребительской мощности. К примеру, если выделяется всего 15 кВт, значит, на каждую ветку пойдет по 5 кВт. Поэтому перед подключением нужно тщательно продумать схему распределения.

Варианты подключения

Контакты обмоток трансформатора или генератора в сетях с 3-фазного напряжения объединяются 2-мя способами:

1. Звезда. Концы обмоток стыкуются в единую точку.
2. Треугольник. Соединение обмоток выполняется таким образом, чтобы конец 1-ой стыковался с началом 2-ой, а конец 2-ой с началом 3-ей, и конец 3-ей с началом 1-ой.

Видео о том, что лучше для дома 1 или 3 фазы:

При этом подключить потребителя к сети можно по следующим вариантам схем:

• Звезда-звезда – с применением нейтрального проводника.
• Звезда-звезда – без нулевого провода.
• Звезда-треугольник.
• Треугольник-звезда.
• Треугольник-треугольник.

Наличие такого разнообразия вариантов подключения в системе трехфазного переменного тока обуславливается тем, что как источник, так и потребитель можно подключать звездой или треугольником. При этом в каждом случае будет возникать свои линейные и фазные соответствия.

Особенности подключения двигателя

Если вы хотите подключить 3-х-фазный электродвигатель асинхронного типа, и при этом получить максимальный КПД, советую соединять контакты его обмотки по схеме «треугольник». При этом надо учесть, что в таком случае включение мотора в качестве нагрузки будет иметь следующие особенности:

1. Потребляемая мощность возрастает в 1,5 раза.
2. Ввиду усилия, требуемого для раскрутки, сила пускового тока повышается в 6-7 раз по сравнению с рабочим значением.
3. При внезапном возрастании сопротивления вращающегося вала происходит резкий скачок силы тока.

Видео-обзор о том, как выполняется подключение «звезда» и «треугольник» на примере асинхронного двигателя:

Всего этого можно избежать, если подключить электропривод по схеме «звезды». Ценой некоторого понижения КПД удастся исключить риск перегрева и рывок при запуске, обеспечив плавное нарастание оборотов до рабочего уровня. Благодаря этому оборудование будет работать хотя и слабее, но надежнее и дольше без риска поломки.

В зависимости от схемы подключения обмоток различаются 2 вида электротока – фазное и линейное. Так, когда ток трехфазной цепи на 380 В циркулирует по обмотке потребителя или генератора, речь идет о межфазном или фазном напряжении. Когда же передача идет через проводник от источника к нагрузке, говорят о линейной разновидности.

Видео-советы по тому, что лучше для дома – 1 или 3 фазы:

Коротко о главном

Трехфазный переменный электрический ток вырабатывается энергогенератором, обмоточный контур которого равномерно разделен на 3 сектора. Из-за этого все 3 фазы смещены относительно друг друга на 120 градусов. На практике это дает возможность взаимной компенсации перепадов, и, как результат, более стабильные общие характеристики.

Потенциал между фазой и нейтралью равен 220 В и называется фазным напряжением, а между фазами – линейным и соответствует 380 В. 1-фазные сети более доступны и просты в эксплуатации, однако весьма ограничены по мощности. 3-фазные цепи, напротив, не ограничены по мощности потребления, позволяют экономить на проводниках и трансформаторах, а также дают возможность более оптимально подключать и эксплуатировать оборудование. Минусы – более дорогостоящее оборудование и опасность.

При выборе подключения домашней сети между 1 и 3 фазами нужно учесть ряд аспектов:

• При мощности оборудования ниже 10 кВт достаточно 1 фазы.
• Если потребительская мощность выше 10 кВт, лучше использовать 3 фазы.
• 3-х-фазные установки для оптимизации работы лучше подключать на 380 В, а не на 220 В.
• При наличии в цепи большого числа 1-фазных приборов с суммой мощности от 15 кВт лучше использовать 3 фазы с равномерным распределением по фазам.

Трехфазное электричество можно подключать 2 способами – «звезда» и «треугольник». Правило касается как потребителя, так и источника. При выборе схемы для асинхронного мотора нужно учесть особенности запуска, возрастание мощности и возможный рост силы тока при перегрузках.

Напишите в комментариях, используете ли в своем домашнем хозяйстве 3-х-фазную электросеть, или она вам не нужна?

Объясните дураку: Чо такое трехфазный ток, и чем он отличается от однофазного

Возьмем три катушки (обмотки) и расположим их на окружности под углом 120 градусов, теперь поместим между ними магнит на оси и начнем его вращать. Сначала возникает ток в одной обмотке, потом в другой, затем в третьей. Таким образом мы получим три источника переменного ( в форме синусоиды) тока, фазы которых будут сдвинуты на 120 градусов. каждая из фаз может использоваться отдельно, это и будет однофазный ток. Использование трехфазного тока позволяет упростить конструкцию электродвигателей, сделать их меньше и легче. Достигается это за счет того, что к приводу подводится большая мощность без увеличения силы тока. Три фазы обеспечивают наилучшее соотношение между мощностью и расходами на материалы, провода, ЛЭП, арматура и др. Кстати в в вентиляторах для компьютеров применяются двигатели на 6-12 фаз.

(Ну, вообще-то не по трем проводам, а по четырем — но ноль на всяк случай, нормально по нему — нииичего. )
Изобретатели переменного тока как-то вот поняли, что неудобно это — ток ведь то есть, а то нет: переменный. К ротору генератора мощность вроде подводится все время, постоянно, а снимается — то больше, то меньше, то вообще ничего. И так 100 раз в секунду. А на другом конце — потребитель. Тоже потребляет все время(ну хоть в течение одной секунды) одну и ту же мощность, а подводится — то больше, то меньше. Решили добавить другой провод — по одному меньше, а по другому больше, в сумме вроде . но получилось, что надо не два, а три.

Ну как мог, объяснил. На пальцах. А по науке тут и так уже все расписали.

Однофазный ток, это переменный ток, который идёт по двум проводам: «земля» и «фаза». Трёхфазный ток — это переменный ток, который идёт по четёрым проводам: «земля» и три «фазы».

Колебания тока в каждом из фазных проводов сдвинуты относительно соседнего на треть.

Зачем это нужно? Дело в том, что три фазы — это минимальное необходимое количество фаз для того, чтобы проще всего создать вращающееся магнитное поле, что используется в электродвигателях. Соответственно, самый простой генератор электричества, который конструктивно представляет собой тот же электродвигатель, только работающий наоборот, вырабатывает три фазы тока.

Можно было бы брать только одну из них, но зачем? Почему не брать все три, раз уж они всё равно вырабатываются? Кроме того, имея три фазы, проще всего запитать какой-нибудь электродвигатель.

В общем, получается, что три фазы — это конструктивно-оптимальное решение. Электростанция вырабатывает три фазы, но в те места, где все три не нужны, отправляют только одну.

единственное что могу добавить, ноль — это весчь абстрактная, т.к. его не существует, есть 3 фазы и земля! ноль от земли отличается только тем что нулевой провод землится непосредственно на распределительной (трансформаторной) подстанции, а заземление, непосредственно, на объекте установки эл. оборудования! иногда разность потенциалов ноля относительно земли может достигать 15-20 вольт.

конечному потребителю поставляются так-же 3 фазы (в эл. щитах поездов их 3. ), но т.к. они ему нафиг ненужны, то в розетки подают всего одну, причем в каждую квартиру только одну, если на площадке 3 квартиры, то каждая питается от своей фазы! и нагрузка распределяется равномерно, иначе из-за длинны кабеля может возникнуть перекос фаз, к примеру если на одной нагрузка будет больше, то напруга на ней падает, но, при ентом она начинает возрастать на двух других, где нагрузка меньше, соответственно напряжение относительно земли повышается, что черевато выходом из строя аппаратуры. этим-же опасно и отгорание ноля в элеваторе (проподание токовой земли).
для понятия основ рекомендую почитать учебники для электриков (есть такие в библиотеках), т.к. на пальцах объяснить довольно сложно почему и как достигается сдвиг фаз, почему ток переменный, и почему частота 50 герц. тут надо рисовать картинки, а енто делать некогда. да и на компе не очень-то охото — больно муторно, проще от руки, но сканить негде. да и в 2х словах не объяснишь.

Трехфазное напряжение. Чем трехфазное напряжение отличается от однофазного

Любой дом или квартира перед вводом в эксплуатацию подключается к местной электросети. Такая сеть может быть однофазной или трехфазной. При однофазном подключении к дому подводится два провода, фаза и ноль, между которыми напряжение 220 В. Трехфазная же сеть характеризуется наличием четырех проводов: трех фаз и ноля. Между каждой фазой и нолем напряжение 220 В, а между самими фазами 380 В (как показано на изображении).

Для учета электроэнергии в такой сети необходим трехфазный счетчик, который устанавливается местным РЭСом. Типичным примером такого счетчика является INCOTEX Меркурий 231 АМ-01, предназначенный для учета активной электроэнергии.

Чем три фазы отличаются от одной?

В обоих видах питания присутствует рабочий нулевой проводник (НОЛЬ). Про защитное заземление я подробно рассказал здесь, это обширная тема. По отношению к нулю на всех трёх фазах – напряжение 220 Вольт. А вот по отношению этих трёх фаз друг к другу – на них 380 Вольт.

Напряжения в трёхфазной системе

Так получается, потому что напряжения (при активной нагрузке , и ток) на трёх фазных проводах отличаются на треть цикла, т.е. на 120°.

Подробнее можно ознакомиться в учебнике электротехники – про напряжение и ток в трехфазной сети, а также увидеть векторные диаграммы.

Получается, что если у нас есть трехфазное напряжение, то у нас есть три фазных напряжения по 220 В. И однофазных потребителей (а таких – почти 100% в наших жилищах) можно подключать к любой фазе и нулю. Только делать это надо так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.

Система распределения электроэнергии

Исходно напряжение всегда является трехфазным. Под “исходно” я подразумеваю генератор на электростанции (тепловой, газовой, атомной), с которого напряжение в много тысяч вольт поступает на понижающие трансформаторы, которые образуют несколько ступеней напряжения. Последний трансформатор понижает напряжение до уровня 0,4 кВ и подаёт его конечным потребителям – нам с вами, в квартирные дома и в частный жилой сектор.

На крупных предприятиях с потреблением мощности более 100 кВт обычно существуют собственные подстанции 10/0,4 кВ.

Трехфазное питание – ступени от генератора до потребителя

На рисунке упрощенно показано, как с генератора G напряжение (везде речь идёт про трехфазное) 110 кВ (может быть 220 кВ, 330 кВ или другое) поступает на первую трансформаторную подстанцию ТП1, которая понижает напряжение в первый раз до 10 кВ. Одна такая ТП устанавливается для питания города или района и может иметь мощность порядка от единиц до сотен мегаватт (МВт).

Далее напряжение поступает на трансформатор ТП2 второй ступени, на выходе которого действует напряжение конечного потребителя 0,4 кВ (380В). Мощность трансформаторов ТП2 – от сотен до тысяч кВт. С ТП2 напряжение поступает к нам – на несколько многоквартирных домов, на частный сектор, и т.п.

Такие ступени преобразования уровня напряжения необходимы для того, чтобы уменьшить потери при транспортировке электроэнергии. Подробнее о потерях в кабельных линиях – в другой моей статье.

Схема упрощённая, ступеней может быть несколько, напряжения и мощности могут быть другие, но суть от этого не меняется. Только конечное напряжение потребителей одно – 380 В.

Трехфазное питание: преимущества

Наличие трех фаз несет массу преимуществ владельцу частного дома или дачи. Вот некоторые из них:

1. Увеличенный объем мощностей

С каждым годом количество бытовых электроприборов в каждом доме увеличивается, а значит увеличивается их суммарная мощность и нагрузка, которую они передают на электросеть. На сегодняшний день в России местные Облэнерго предлагают возможность оформления договора на потребление 5 кВт для однофазных сетей и 15 кВт для трехфазных.

Предположим у вас одна фаза и суммарная мощность всех электроприборов в вашем доме составляет 4 кВт. Но прошло время, и вы решили приобрести себе сварочный аппарат мощностью 3 кВт. Кстати о том, какой купить сварочный аппарат, можете прочитать здесь. В этом случае суммарная мощность составит 7 кВт, и одновременно все приборы вы использовать никак не сможете. А если в будущем планируется установка насосного оборудования или электрической отопительной системы, тогда стоит задуматься о подключении трехфазной сети.

1. Равномерное распределение нагрузки

Благодаря работе одновременно трех фаз есть возможность равномерно распределить между ними нагрузку, чтобы избежать перекоса. Например, если вы регулярно занимаетесь сваркой в гараже, лучше всего это делать не на той фазе, к которой подключен телевизор, компьютерная техника или лампочки в доме. Можно подсчитать нагрузку по каждому бытовому прибору и пропорционально распределить их по фазам.

Также бывают случаи, когда из-за повышенной нагрузки (не по вашей вине) на определенных фазах происходит падение напряжения до 170 В или даже ниже. Зачастую это бывает, если дом находится на большом расстоянии от трансформаторной подстанции, и перед ним десятки других потребителей. В этом случае оборудование можно временно переключить на менее загруженную фазу, а когда перекос «уйдет», вернуть все на место.

1. Работа трехфазного оборудования

Хотя большинство бытовых приборов работают от 220 В, все же существует оборудование для трехфазных сетей в 380 В. Можно выделить следующие виды такого оборудования:

• Насосные станции. Для некоторых глубинных и поверхностных насосных станций требуется 380 В.
• Трансформаторные сварочные аппараты.
• Отопительные котлы. Большинство отопительных электрических котлов имеют номинальную мощность в 7 — 9 кВт — однофазная сеть просто-напросто его бы не потянула. Например, для одноконтурного котла ЭВАН Warmos-IV-9.45 мощностью 9.45 кВт обязательно требуется три фазы.

1. Возможность установки автоматов и УЗО с меньшими номинальными значениями

Благодаря тому, что на каждом фазном проводе в трехфазной сети будет меньшая нагрузка, чем на одной фазе в случае исполнения однофазного ввода, есть возможность установки автоматов защиты и УЗО с меньшими показателями токовой нагрузки. Например, если на каждой из фаз будут размещены приборы суммарной мощностью по 3 кВт, то для каждой фазы потребуются автомат, способный выдержать такую нагрузку:

3000/220 = 13.6 А (нагрузка по фазе)

Ближайший автомат по номиналу на 16 А. Для однофазного же питания при максимально возможной мощности в 5 кВт, потребуется автомат мощнее. То же правило действует и для устройств защитного отключения. Мы уже писали о том, как выбрать УЗО по мощности, поэтому не будем на этом останавливаться.

Недостатки трехфазного питания

У трехфазного питания существует также и несколько неприятных моментов, которые стоит учитывать перед подключением:

1. Расходы на подключение и покупку оборудования

Если у вас уже заведен в дом однофазный ввод, то переподключение на трехфазный потребует дополнительных растрат. В такие растраты включается:

• Оформление договора. Согласно текущему законодательству оформление договора на установку трехфазного ввода и счетчика стоит 550 рублей.
• Покупка счетчика и проводов. Средняя стоимость трехфазного счетчика, внесенного в госреестр, составляет 1500 рублей. Также для ввода понадобится примерно 20 м изолированного кабеля СИП сечением 16 мм2, стоимостью 1200 рублей. Еще стоит учесть необходимость организации проводки внутри дома для трехфазного дома. Этот показатель сложно просчитать, так как все дома разные по площади.
• Дополнительные автоматы. Для каждой фазы потребуется свой автомат. Также потребуется установка реле контроля напряжения, чтобы можно было всегда «мониторить» напряжение по каждой фазе и в случае перекосов, переключаться между фазами.

Чтобы электромонтеры подключили вас к трехфазной сети, придется стать в очередь и пару недель подождать. Если не хотите ждать, то придется отдельно заплатить за срочность. В итоге подключение трехфазного питания выльется своему владельцу в кругленькую сумму.

1. Увеличенные размеры щитовой

Для подключения трехфазного питания необходимо смонтировать крупногабаритную щитовую. Это обусловлено наличием дополнительного защитного и распределительного оборудования. Обычно такой силовой шкаф или щитовая устанавливается на улице, чтобы не занимала много места в доме.

Стоит отметить, что для распределительных щитов энергосбыт предъявляет определенные требования. Например, защита щитовой от пыли и грязи должна быть не ниже стандарта IP31, а во влажных помещениях IP54. Для некоторых владельцев дачных участков или частного дома поиск подходящего места для шкафа или монтаж такой конструкции может стать настоящим испытанием.

1. Перепланировка проводки в доме

Если изначально в доме была одна фаза, то подключение еще двух потребует от хозяина глобальной перепланировки проводки. Так изначально все розетки и лампочки были «посажены» на одну фазу. С трехфазным подключением необходимо будет эти розетки переносить, а это означает немалый ремонт в доме, так как придется штробить стены под проводку. Естественно эта работа требует дополнительных затрат времени и денег.

Особенности

Чтобы снизить вероятность перегрузки фазы, нагрузку распределяют на фазы равномерно. Несоблюдение этого условия так же, как и отгорание «нулевой» жилы или её плохой контакт, приведут к разнице в напряжении на фазных жилах в большую или меньшую сторону.

Таким образом, преобразованное однофазное питание (220 В) приведёт к неисправности подключённых к нему электропотребителей. Произойдёт это из-за того, что на одни приборы будет приходить повышенное напряжение (240-270 В), на другие – пониженное (160-200 В).

Важно! При неравномерном распределении нагрузки по фазам, на не чувствительных к перекосам счётчиках, произойдёт повышенный расход электроэнергии.

Возникновение концепции трёхфазного напряжения

Отцом трёхфазного напряжения считают Доливо-Добровольского в России и Николу Теслу – в остальном мире. События, относящиеся к эпохе возникновения предмета спора, происходили в 80-е годы XIX века. Никола Тесла продемонстрировал первый двухфазный двигатель, работая на компанию, где налаживал электрические установки разнообразного назначения. Заинтересованность явлением электризации шерсти домашнего кота привела учёного к великим открытиям. Прогуливаясь в парке с приятелем, Никола Тесла осознал, что сумеет реализовать на практике теорию Араго о вращающемся магнитном поле, причём понадобятся:

1. Две фазы.
2. Сдвиг между ними на угол 90 градусов.

Чтобы показать великое значение открытия, заметим, что трансформатор Яблочкова в указанное время не обрел массовой известности, а опыты Фарадея по магнитной индукции благополучно забыли, записав лишь формулу закона. Мир не хотел знать про:

• переменный ток;
• фазу;
• реактивная мощность.

Генераторы (альтернаторы) и динамо спрямляли напряжение при помощи механического коммутатора. Подобным образом прозябала вся скудная на тот момент отрасль электричества. Эдисон лишь начинал изобретать, никто пока толком не знал про лампочку накала. Кстати, в РФ считают, что устройство изобрёл Лодыгин.

Идея Теслы выглядела революционной, неизвестным оставалось, как получить две фазы с заданным межфазным сдвигом. Молодого учёного мало интересовал вопрос. Он читал про обратимость электрических машин и излучал уверенность, что легко построит генератор, соответствующим образом расположив обмотки. По приводу затруднений не возникало. На начало 80-х годов активно использовался пар, демонстрационную модель предполагалось питать от динамо.

Изображение 3 фаз

Тесла не задавался необходимостью получить определённую частоту. Исследования не проводились, требовалось просто заставить ротор вращаться. Идея реализовалась через токосъёмные кольца. На тот момент коллекторные двигатели постоянного тока снабжались подобными контактами, вывод Теслы неудивителен. Интереснее объяснить выбор количества фаз.

Трехфазные цепи. Как подается напряжение в них

В трехфазной цепи напряжение может быть фазным или линейным. Векторная диаграмма выглядит следующим образом:

На графике присутствуют три вектора напряжений (фаз) – Uа, Ub и Uс. Величина угла между ними равна 120°. Это соблюдается между обмотками в простейшем электрооборудовании. Для того, чтобы знак вектора Ub изменился на противоположный, его нужно отразить таким образом, чтобы векторное начало и конец поменялись местами, при этом первоначальный угол наклона был сохранен. После установки векторного начала Ub в конец Uа полученное расстояние и будет рассматриваться, как вектор линейного напряжения (Uл).

Где используется напряжение в 220B, а где в 380B

В большинстве жилых объектов (квартирах, домах, коттеджах и на дачах) установлены и используются однофазные электросети, в которых напряжение составляет стандартные 220B. Это обоснуется тем, что уровень потребления в обычном доме или квартире не превышает, как правило, 10 кВт.

Трехфазная электросеть проводится на объекты, где планируемый уровень потребления мощностей превышает значение в 10 кВт, а также установлены и используются электрические установки, которые требуют именно трехфазную подачу напряжения для обеспечения корректного функционирования. К примеру, если для запуска трехфазного двигателя использовать лишь одну фазу с применением конденсатора, это существенно понизит КПД электроустановки и в то же время увеличит расход электрической энергии.

С другой стороны, если уровень максимально потребляемой мощности в частном домохозяйстве не превышает 9-ти кВт, допускается использование на вводе двужильного медного кабеля с сечением 6мм и установку автомата на 40A.

В случае, когда максимальная нагрузка предположительно равняется 15кВт, для провода одной фазы величина проходящего тока составит 70A. Следовательно, обязательной будет прокладка медного провода с 10-милиметровым сечением и силового автоматического выключателя. Однако стоимость такой сети намного дороже. А потому выходом из ситуации может стать монтаж обычной трехфазной сети и распределение эффективной нагрузки поровну между фазами, то есть – по 5 кВт. На сегодняшний день подобные решения по обеспечению электропитанием используются большинством магазинов, предприятий и офисов.

По каким схемам потребители подключаются к трехфазным электросетям

Для подключения электродвигателей, нагревателей и других трехфазных мощностей используется схема «звезда» или «треугольник». Большинство установок оснащены перемычками, которые в зависимости от положения обмоток формируют вышеуказанные схемы.

Схема предусматривает соединение концов обмоток генерирующего устройства в одну точку и подключение к началу этих же обмоток нагрузки. В электродвигателях получается, что линейное напряжение в 380B, при условии соединения обмоток по схеме звезды, прикладывается к двум обмоткам для каждой фазной пары.

В этой схеме предусмотрено прикладывание линейного напряжения к каждой обмотке. Эти элементы, как правило, рассчитаны именно на такие подключения.

Указанные способы подключения имеют и плюсы, и недостатки.

Варианты подключения 3-х фазного двигателя к электросети

Асинхронные трехфазные двигатели распространены в производстве и быту. Особенность заключается в том, что подсоединить их можно как к трехфазной, так и однофазной сети. В случае с однофазными моторами это невозможно: они работают только при питании от 220В. А какие существуют способы подключения двигателя 380 Вольт? Рассмотрим, как соединять статорные намотки в зависимости от количества фаз в электросети с использованием иллюстраций и обучающего видео.

Использование 3-х фаз

Если вы проживаете в многоквартирном доме, то к нему уже подведено 3 фазы, которые с целью оптимального распределения нагрузок разведены по отдельным квартирам. На каждом этаже стоят распределительные щиты, откуда можно завести в квартиру недостающие две фазы. Но для этого потребуется разрешение.

При желании вы можете получить разрешение у энергоснабжающей компании или согласовать с Энергонадзором обустройство трёхфазного питания в вашей квартире. При этом потребуется установить трёхфазный счётчик электроэнергии.

Использование электродвигателя

Вы наверно знаете, что ротор обычного трёхфазного двигателя после запуска продолжает вращаться после отключения одной фазы. Оказывается, что между выводом отключенной обмотки и задействованными выводами имеется ЭДС.

Сдвиг фаз между обмотками статора зависит только от их расположения. В трёхфазном двигателе эти катушки расположены под углом 120º, а значит они обеспечивают такой же угол сдвига фаз. Это обстоятельство наталкивает на мысль, что асинхронный трёхфазный двигатель можно использовать для получения 380 вольт от обычной однофазной сети. Простая схема подключения электромотора изображена на рисунке 3. Конденсатор на схеме нужен только для запуска двигателя. После запуска его можно отключить. Конденсатор берём типа МБГО, МБГП, МБГТ или К42-4, рабочее напряжение которого должно быть не менее 600 В. Можно применить конденсатор К42-19, с рабочим напряжением минимум 250 В.

Трехфазный ввод и увеличение мощности в квартире

Для повышения уровня комфорта в квартире в первую очередь надо выйти на требуемую величину выделенной мощности на квартиру. Понять эту величину, можно сделав расчет мощности исходя из подобранного оборудования. Практически всегда квартира оборудована однофазным вводом, а для мощного современного оборудования необходим трехфазный ввод. Наконец надо получить недостающую мощность, ввести новую электроустановку квартиры в эксплуатацию и подать напряжение. Все эти вопросы решаемы, но требуют серьезного систематического подхода. Первым делом надо обратиться в эксплуатирующую организацию (УК, ТСЖ, ДЕЗ), получить справку о величине выделенной на квартиру мощности и выяснить возможностьувеличения мощности. Возможны любые варианты, но почти всегда мощность есть, но за нее придется заплатить. В новых домах специально при строительстве закладывают резерв на продажу, в старых домах это обеспечивается запасом прочности с советских времен. Стоимость увеличения мощности родится в результате переговоров с эксплуатирующей организацией, при этом надо учитывать, что никаких законных прав на получение дополнительной мощности у потребителя нет. Не стоит ругаться с эксплуатирующей организацией, так как она может просто вам отказать, сославшись на несогласие использовать свою сеть или назначить непомерно высокую цену. Надо понимать, что электросеть вашей квартиры подключена к электросети другого балансодержателя (УК, ТСЖ, ДЕЗ), который имеет полное право отказать вам в дополнительном использовании своей сети и не давать вам новую точку присоединения к своей сети. К сожалению практически невозможно подключить квартиру непосредственно к сети электросетевой компании (к трансформаторной подстанции или вводному устройству), так как это чрезвычайно дорого и сложно из-за малой величины присоединяемой мощности. Получив согласие эксплуатирующей организации необходимо заключить договор купли продажи электрической мощности и получить разрешение на присоединение мощности к сетям электросетевой компании. В разрешении на присоединение мощности обязательно надо прописать трехфазный ввод, если вы рассчитываете подключать трехфазное оборудование. По новым законам стоимость получения мощности по договору купли продажи мощности является ничтожной для бытовых потребителей до 15 киловатт. Мощность свыше 15 киловатт оплачивается по высоким тарифам для юридических лиц. Желательно договориться с эксплуатирующей организацией, чтобы точка присоединения новой мощности находилась как можно ближе к квартире (в стояке на лестничной площадке). Это сэкономит средства при прокладке новой кабельной линии. В худшем случае придется тянуть новую кабельную линию до ВРУ здания, которое может находиться в подвале другого подъезда. При наличии разрешения на присоединение и выполненных работ по подводу дополнительной мощности энергосбытовая компания заключит с вами новый договор электроснабжения без дополнительных условий. Проект электроснабжения в данном случае не требуется. Единственным условием энергосбытовой компании является наличие положенного прибора учета электроэнергии. При наличии специальных знаний, возможно, самостоятельно выполнить бумажную часть данного комплекса работ, но в любом случае для владельца квартиры результаты переговоров будут намного хуже в денежном выражении, чем для организаций-посредников. Выгоднее поручить весь комплекс работ одной уполномоченной организации и получить скидку за комплекс работ.

Напряжение между двумя фазами

В этой краткой статье, не вдаваясь в историю сетей переменного тока, разберемся в соотношениях между фазными и линейными напряжениями. Ответим на вопросы о том, что такое фазное напряжение и что такое линейное напряжение, как они соотносятся между собой и почему эти соотношения именно таковы.

Ни для кого не секрет, что сегодня электроэнергия от генерирующих электростанций подается к потребителям по высоковольтным линиям электропередач с частотой 50 Гц. На трансформаторных подстанциях высокое синусоидальное напряжение понижается, и распределяется по потребителям на уровне 220 или 380 вольт. Где-то сеть однофазная, где-то трехфазная, однако давайте разбираться.

Действующее значение и амплитудное значение напряжения

Прежде всего отметим, что когда говорят 220 или 380 вольт, то имеют ввиду действующие значения напряжений, выражаясь математическим языком — среднеквадратичные значения напряжений. Что это значит?

Это значит, что на сомом деле амплитуда Um (максимум) синусоидального напряжения, фазного Umф или линейного Umл, всегда больше этого действующего значения. Для синусоидального напряжения его амплитуда больше действующего значения в корень из 2 раз, то есть в 1,414 раза.

Так что для фазного напряжения в 220 вольт амплитуда равна 310 вольт, а для линейного напряжения в 380 вольт амплитуда окажется равной 537 вольт. А если учесть, что напряжение в сети никогда не бывает стабильным, то эти значения могут быть как ниже, так и выше. Данное обстоятельство всегда следует учитывать, например выбирая конденсаторы для трехфазного асинхронного электродвигателя.

Фазное сетевой напряжение

Обмотки генератора соединены по схеме «звезда», и объединены концами X, Y и Z в одной точке (в центре звезды), которая называется нейтралью или нулевой точкой генератора. Это четырехпроводная трехфазная схема. К выводам обмоток A, B и C присоединяются линейные провода L1, L2 и L3, а к нулевой точке — нейтральный провод N.

Напряжения между выводом A и нулевой точкой, B и нулевой точкой, С и нулевой точкой, — называются фазными напряжениями, их обозначают Ua, Ub и Uc, ну а поскольку сеть симметрична, то можно просто написать Uф — фазное напряжение.

В трехфазных сетях переменного тока большинства стран стандартное фазное напряжение равно приблизительно 220 вольт — напряжение между фазным проводом и нейтральной точкой, которая обычно заземляется, и ее потенциал принимается равным нулю, потому она и называется еще нулевой точкой.

Линейное напряжение трехфазной сети

Напряжения между выводом A и выводом B, между выводом B и выводом C, между выводом C и выводом A, — называются линейными напряжениями, то есть это напряжения между линейными проводниками трехфазной сети. Их обозначают Uab, Ubc, Uca, или можно просто написать Uл.

Стандартное линейное напряжение в большинстве стран равно приблизительно 380 вольт.

Легко заметить в данном случае, что 380 больше 220 в 1,727 раза, и, пренебрегая потерями, ясно, что это квадратный корень из 3, то есть 1,732.

Безусловно, напряжение в сети все время в ту или другую сторону колеблется в зависимости от текущей загруженности сети, но соотношение между линейными и фазными напряжениями именно таково.

Откуда взялся корень из 3

В электротехнике часто применяют векторный метод изображения синусоидально изменяющихся во времени величин напряжений и токов. Метод основан на положении, что при вращении некоторого вектора U вокруг начала координат с постоянной угловой скоростью ω, его проекция на ось Y пропорциональна синусу ωt, то есть синусу угла ω между вектором U и осью Х, который в каждый момент времени определен.

График зависимости величины проекции от времени есть синусоида. И если амплитуда напряжения — это длина вектора U, то проекция, которая меняется со временем — это текущее значение напряжения, а синусоида U(ωt) отражает динамику напряжения.

Так вот, если теперь изобразить векторную диаграмму трехфазных напряжений, то получится, что между векторами трех фаз одинаковые углы по 120°, и тогда если длины векторов — это действующие значения фазных напряжений Uф, то чтобы найти линейные напряжения Uл, необходимо вычислить РАЗНОСТЬ любой пары векторов двух фазных напряжений. Например Ua – Ub.

Выполнив построение методом параллелограмма, увидим, что вектор Uл = Uа + (-Ub), и в результате Uл = 1,732Uф. Отсюда и получается, что если стандартные фазные напряжения равны 220 вольт, то соответствующие линейные будут равны 380 вольт.

Фазное и линейное напряжения

Напряжение между фазой и нолем называется фазным. На одной фазе напряжение всегда 220 В, а на ноле, соответственно, 0. Так как разница между ними составляет 220 В, то значит фазное напряжение всегда будет 220 В (в бытовой сети бывают скачки и падения, поэтому напряжение может немного меняться).

Но если фазным напряжением все предельно ясно, то с линейным не все так просто. Линейным напряжением называется напряжение между двумя фазами. Мы знаем, что оно составляется 380 В, но откуда оно получается?

Все дело в работе генератора, который генерирует электроэнергию, и установлен на подстанции. Обратите внимание на иллюстрацию ниже. Обмотки (фазы А, В и С) генератора расположены под углом 120о относительно друг друга. Внутренний индуктор или магнит (обозначенный буквами С и Ю) вращаясь, создает электромагнитное поле. Но так как фазы расположены под углом 120о относительно друг друга, то вращение индуктора по отношению к каждой фазе смещено на 1/3 цикла. В итоге, когда магнит проходит возле одной фазы, то он максимально возбуждает обмотку до 220 В, а в это же время другая фаза возбуждена лишь на -160. В данном случае линейное напряжение составит Uл = 220 — (-160) = 380 В.

Также для четырехпроводной системы проводки при соединении трехфазного генератора звездой существует такая формула: Uл = квадратный корень из 3*Uф, где Uф — это фазное напряжение, которое равняется 220 В. В итоге получаем Uл = 1,73 *220 = 380 В.

Как бы вы ни решили проводить вычисления, вы придете к показателю в 380 В.

Отличия линейного и фазного напряжения

Трехфазная цепь электрического питания зданий и промышленных объектов популярна в РФ, так как имеет преимущества — экономичность (по использованию материалов) и способность передачи большего количества электроэнергии по сравнению с однофазной цепью электроснабжения.

Трехфазное подключение дает возможность включения в работу генераторов и электродвигателей повышенной мощности, а также возможность работы с разными параметрами напряжения, это зависит от вида включения нагрузки в электрическую цепь. Для работы в трехфазной сети надо понимать соотношение ее элементов.

Вычисление соотношения между фазным и линейным напряжением

Для расчёта соотношения следует знать линейные параметры. Все вычисления производятся по формуле: 12UAB=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.

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.

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.

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.

ИБП GIGALINK: Из трех в одну

Каждый день человек так или иначе сталкивается с электричеством. Современный мир построен и работает благодаря электричеству и электрическим сигналам, но, к сожалению, не всегда мы вдаемся в подробную деятельность этой невидимой энергии, которая окружает нас в таинственных проводах.

Давайте рассмотрим трехфазное напряжение, т.к. в повседневной жизни мы сталкиваемся с ним нечасто, и приведем некоторые факты.

По отношению к нулю на всех трех фазах – напряжение 220 Вольт. А вот по отношению этих трех фаз друг к другу – на них 380 Вольт.

Получается, что если у нас есть трехфазное напряжение, то у нас есть три фазы с напряжением на каждой 220 В. Как же получается, что при сложении фаз напряжение 380 Вольт, а не 440? А все потому, что эти напряжения сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120 градусов, а сумма их сложения не арифметическая, а геометрическая. Между любой парой фазных проводов действует линейное (или межфазное) напряжение, а между любым из фазных и нулевым – фазное. При нормальных эксплуатационных условиях линейное напряжение в 1,73 раза больше фазного. Так, если линейное напряжение 380 В, то фазное – 220 В.

Преимущества трехфазной сети:

Недостатки трехфазной сети 380 В:

Плюсы однофазной сети 220 В

Минусы однофазной сети 220 В

Практически все здания построены под электросеть 220 В, которая ограничивает входную мощность 15 кВт, и переходить на трехфазную сеть не всегда представляется возможным, т.к. это потребует полной замены электропроводки в здании. Конечно, можно попытаться распределить трехфазную сеть между потребителями, но не всегда это удается сделать достаточно хорошо, и очень часто приходится сталкиваться с перекосом фаз.

Для решения этой проблемы существуют различные устройства на рынке, и мы с вами рассмотрим одно из них – это трехфазный ИБП, у которого на выходе одна фаза. Данные модели выпускаются, начиная от 10 кВА и заканчивая 20 кВА. Давайте поближе рассмотрим героя сегодняшнего повествования – источник бесперебойного питания GIGALINK GL-UPS-OL20-3-1 .

Данный ИБП с двойным преобразованием может справляться с нагрузкой до 18 кВт. Данная модель трехфазная, и поэтому эффективно разгружает нейтральный провод от гармоник тока и способствует надежной работе потребителей.

Конструкция «двойное преобразование» несет в себе главное преимущество – время переключения на питание от батарей составит 0 секунд. Подобные модели из-за больших размеров инверторов не позволяют комплектовать в ИБП батареи, и поэтому к ней необходимо приобретать батарейные блоки или внешние АКБ большой емкости. А благодаря функции горячей замены батарейных блоков можно производить обслуживание АКБ без необходимости отключать ИБП. Время работы от батарей зависит только от их количества и емкости.

Также есть возможность запуска от аккумуляторов даже при отсутствии входного электропитания. Жидкокристаллический дисплей как облегчит понимание статуса работы ИБП, так и поможет быстро выявить и понять возникшие проблемы. При этом его оснастили различными функциями защиты – защита от перегрузки, защита от короткого замыкания, защита от перегрева и защита от обратных токов.

Подводя итоги, следует отметить, что пользователь при выборе модели ИБП должен принимать в расчет не только наличие необходимых потребительских свойств и соотношение цена/качество, но и надежность, удобство и стоимость сервисного обслуживания ИБП.