Мощность трехфазной сети и ее измерение

В цепи постоянного тока мощность определяется довольно просто – это произведение тока и напряжения. Они не изменяются во времени и есть постоянной величиной, соответственно и мощность является постоянной, то есть система уравновешена.

С сетями переменного напряжения все гораздо сложнее. Они бывают однофазные, двухфазные, трехфазные и т.д. Наибольшее распространение получили однофазные и трехфазные сети в силу своего удобства и наименьших затрат.

Рассмотрим трехфазную систему питания

Такие цепи, могут соединяться в звезду или в треугольник. Для удобства чтение схем и во избежание ошибок фазы принято обозначать U, V, W или  А, В, С.

Схема соединения звезда:

Схема соединения фаз в звезду

Для соединения звездой суммарное напряжение в точке N равно нулю. Мощность трехфазного тока в данном случае тоже будет постоянной величиной, в отличии от однофазного. Это значит что трехфазная система уравновешена, в отличии от однофазной, то есть мощность трехфазной сети постоянна. Мгновенно значение полной трехфазной мощности будет равно:

В данном типе соединения присутствуют два вида напряжения – фазное и линейное. Фазное – это напряжение между фазой и нулевой точкой N:

Фазное напряжение в цепи

Линейное – между фазами:

Линейное напряжение

Поэтому полная мощность трехфазной сети для такого типа соединения будет равна:

Но поскольку линейное и фазное напряжение отличаются между собой в , но считается сумма фазовых мощностей. При расчете трехфазных цепей такого типа принято пользоваться формулой:

Или:

Соответственно  для активной:

Для реактивной:

Схема соединения в треугольник

Схема соединения обмоток в треугольник

Как видим при таком виде соединения, фазное и линейное напряжение равны, из чего следует, что мощность для соединения в треугольник равна:

И соответственно:

Измерение мощности

Измерение активной мощности в сетях производится с помощью ваттметра

Цифровой ваттметрАналоговый ваттметр

В зависимости от схемы соединения нагрузки и его характера (симметричная или несимметричная) схемы подключения приборов могут разниться. Рассмотрим случай с симметричной нагрузкой:

Схема включения ваттметра при симметричной нагрузке

Здесь измерение проводится всего лишь в одной фазе и далее согласно формуле умножается на три. Этот способ позволяет сэкономить на приборах и уменьшить габариты измерительной установки. Применяется, когда не нужна большая точность измерения в каждой фазе.

Измерение при несимметричной нагрузке:

Схема включения ваттметра при несимметричной нагрузке

Этот способ более точный, так как позволяет измерить мощность каждой фазы, но это требует трех приборов, больших габаритных размеров установки и обработки показаний с трех приборов.

Измерении в цепи без нулевого проводника:

Схема включения ваттметра при отсутствии нулевого провода

Эта схема требует двух приборов. Этот способ основывается на первом законе Кирхгофа

I_A+I_B+I_C=0. Из этого следует, что сумма показаний двух ваттметров равна трехфазной мощности этой цепи. Ниже показана векторная диаграмма для данного случая:

Векторная диаграмма включения двух ваттметров при различных видах нагрузки

Мы можем сделать вывод, что показания приборов зависят не только от величины, но еще и от характера нагрузки.

Из диаграммы следует, что мы можем определить показание приборов аналитически:

Проанализировав полученный результат можем сделать вывод что, при преобладании активной нагрузки (φ=0) результаты измерения ваттметров тождественны (W₁=W₂). При активной и индуктивной (R-L)  показания W₁ меньше чем W₂ (W₁<W₂), при φ>60⁰ показания W₁ вообще отрицательные (W₁<0).

При активной и емкостной(R-C)  и W₁>W₂, а при φ<-60⁰ показания W₂ <0.

При современном развитии техники появились цифровые ваттметры. Они в отличии от аналоговых меньше в размерах, гораздо легче и менее габаритны. Более того цифровые ваттметры могут фиксировать ток, напряжение, измерять cosφ в сети и другое. Они позволяют в режиме реального времени отслеживать различные величины и выдавать предупреждения при их отклонении. Это очень удобно и не требуется проводить измерения тока, напряжения, а потом математически это все высчитывать. Цифровой ваттметр заключен в корпус и подключается (для бытовых потребителей) самым обычным способом – как и обычный потребитель — втыканием вилки в розетку.

Расчет номинального тока электродвигателя | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Решил написать статью о расчете номинального тока для трехфазного электродвигателя.

Этот вопрос является актуальным и кажется на первый взгляд не таким и сложным, но почему-то в расчетах зачастую возникают ошибки.

В качестве примера для расчета я возьму трехфазный асинхронный двигатель АИР71А4 мощностью 0,55 (кВт).

Вот его внешний вид и бирка с техническими данными.

Если двигатель Вы планируете подключать в трехфазную сеть 380 (В), то значит его обмотки нужно соединить по схеме «звезда», т.е. на клеммнике необходимо соединить выводы V2, U2 и W2 между собой с помощью специальных перемычек.

При подключении этого двигателя в трехфазную сеть напряжением 220 (В) его обмотки необходимо соединить треугольником, т.е. установить три перемычки: U1-W2, V1-U2 и W1-V2.

Если же Вы решите подключить этот двигатель в однофазную сеть 220 (В), то его обмотки также должны быть соединены треугольником.

Для информации: почитайте подробную статью о схемах соединения обмоток в «звезду» и «треугольник».

Для правильного выбора автоматического выключателя (или предохранителей) и тепловых реле для защиты двигателя, а также для выбора контактора для его управления, в первую очередь нам нужно знать номинальный ток двигателя для конкретной схемы соединения обмоток.

Обычно, номинальные токи указаны прямо на бирке, поэтому можно смело ориентироваться на них. Но иногда циферки не видны или стерты, а известна только лишь мощность двигателя или другие его параметры.

Такое очень часто встречается, но еще чаще бирка вообще отсутствует или так затерта, что на ней абсолютно ничего не видно — приходится только догадываться, что там изображено.

Но это отдельный случай и что делать в таких ситуациях, я расскажу Вам в ближайшее время.

В данной же статье я хочу акцентировать Ваше внимание на формулу по расчету тока двигателя, потому что даже не все «специалисты» ее знают, хотя может и знают, но не хотят вспомнить основы электротехники.

Итак, приступим.

Внимание! Мощность на шильдике двигателя указывается не электрическая, а механическая, т.е. полезная механическая мощность на валу двигателя. Об этом отчетливо говорится в действующем ГОСТ Р 52776-2007, п.5.5.3:

Полезную механическую мощность обозначают, как Р2.

Чаще всего мощность двигателя указывают не в ваттах (Вт), а в киловаттах (кВт). Для тех кто забыл, читайте статью о том, как перевести ватты в киловатты и наоборот.

Еще реже, на бирке указывают мощность в лошадиных силах (л.с.), но такого я ни разу еще не встречал на своей практике. Для информации: 1 (л.с.) = 745,7 (Ватт).

Но нас интересует именно электрическая мощность, т.е. мощность, потребляемая двигателем из сети. Активная электрическая мощность обозначается, как Р1 и она всегда будет больше механической мощности Р2, т.к. в ней учтены все потери двигателя.

1. Механические потери (Рмех.)

К механическим потерям относятся трение в подшипниках и вентиляция. Их величина напрямую зависит от оборотов двигателя, т.е. чем выше скорость, тем больше механические потери.

У асинхронных трехфазных двигателей с фазным ротором еще учитываются потери между щетками и контактными кольцами. Более подробно об устройстве асинхронных двигателей Вы можете почитать здесь.

2. Магнитные потери (Рмагн.)

Магнитные потери возникают в «железе» магнитопровода. К ним относятся потери на гистерезис и вихревые токи при перемагничивании сердечника.

Величина магнитных потерь в статоре зависит от частоты перемагничивания его сердечника. Частота всегда постоянная и составляет 50 (Гц).

Магнитные потери в роторе зависят от частоты перемагничивания ротора. Эта частота составляет 2-4 (Гц) и напрямую зависит от величины скольжения двигателя. Но магнитные потери в роторе имеют малую величину, поэтому в расчетах чаще всего не учитываются.

3. Электрические потери в статорной обмотке (Рэ1)

Электрические потери в обмотке статора вызваны их нагревом от проходящих по ним токам. Чем больше ток, чем больше нагружен двигатель, тем больше электрические потери — все логично.

4. Электрические потери в роторе (Рэ2)

Электрические потери в роторе аналогичны потерям в статорной обмотке.

5. Прочие добавочные потери (Рдоб.)

К добавочным потерям можно отнести высшие гармоники магнитодвижущей силы, пульсацию магнитной индукции в зубцах и прочее. Эти потери очень трудно учесть, поэтому их принимают обычно, как 0,5% от потребляемой активной мощности Р1.

Все Вы знаете, что в двигателе электрическая энергия преобразуется в механическую. Если объяснить чуть подробнее, то при подведенной к двигателю электрической активной мощности Р1, некоторая ее часть затрачивается на электрические потери в обмотке статора и магнитные потери в магнитопроводе. Затем остаточная электромагнитная мощность передается на ротор, где она расходуется на электрические потери в роторе и преобразуется в механическую мощность. Часть механической мощности уменьшается за счет механических и добавочных потерь. В итоге, оставшаяся механическая мощность — это и есть полезная мощность Р2 на валу двигателя.

Все эти потери и заложены в единственный параметр — коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, который обозначается символом «η» и определяется по формуле:

η = Р2/Р1

Кстати, КПД примерно равен 0,75-0,88 для двигателей мощностью до 10 (кВт) и 0,9-0,94 для двигателей свыше 10 (кВт).

Еще раз обратимся к данным, рассматриваемого в этой статье двигателя АИР71А4.

На его шильдике указаны следующие данные:

• тип двигателя АИР71А4
• заводской номер № ХХХХХ
• род тока — переменный
• количество фаз — трехфазный
• частота питающей сети 50 (Гц)
• схема соединения обмоток ∆/Y
• номинальное напряжение 220/380 (В)
• номинальный ток при треугольнике 2,7 (А) / при звезде 1,6 (А)
• номинальная полезная мощность на валу Р2 = 0,55 (кВт) = 550 (Вт)
• частота вращения 1360 (об/мин)
• КПД 75% (η = 0,75)
• коэффициент мощности cosφ = 0,71
• режим работы S1
• класс изоляции F
• класс защиты IP54
• название предприятия и страны изготовителя
• год выпуска 2007

Расчет номинального тока электродвигателя

В первую очередь необходимо найти электрическую активную потребляемую мощность Р1 из сети по формуле:

Р1 = Р2/η = 550/0,75 = 733,33 (Вт)

Величины мощностей подставляются в формулы в ваттах, а напряжение — в вольтах. КПД (η) и коэффициент мощности (cosφ) — являются безразмерными величинами.

Но этого не достаточно, потому что мы не учли коэффициент мощности (cosφ), а ведь двигатель — это активно-индуктивная нагрузка, поэтому для определения полной потребляемой мощности двигателя из сети воспользуемся формулой:

S = P1/cosφ = 733,33/0,71 = 1032,85 (ВА)

Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в звезду:

Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·380) = 1,57 (А)

Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:

Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·220) = 2,71 (А)

Как видите, получившиеся значения равны токам, указанным на бирке двигателя.

Для упрощения, выше приведенные формулы можно объединить в одну общую. В итоге получится:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η)

Поэтому, чтобы определить номинальный ток двигателя, необходимо в данную формулу подставлять механическую мощность Р2, взятую с бирки, с учетом КПД и коэффициента мощности (cosφ), которые указаны на той же бирке или в паспорте на электродвигатель.

Перепроверим формулу.

Ток двигателя при соединении обмоток в звезду:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·380·0,71·0,75) = 1,57 (А)

Ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·220·0,71·0,75) = 2,71 (А)

Надеюсь, что все понятно.

Примеры

Решил привести еще несколько примеров с разными типами двигателей и мощностями. Рассчитаем их номинальные токи и сравним с токами, указанными на их бирках.

1. Асинхронный двигатель 2АИ80А2ПА мощностью 1,5 (кВт)

Как видите, этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 380 (В), т.к. его обмотки собраны в звезду внутри двигателя, а в клеммник выведено всего три конца, поэтому:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 1500/(1,73·380·0,85·0,82) = 3,27 (А)

Полученный ток 3,27 (А) соответствует номинальному току 3,26 (А), указанному на бирке.

2. Асинхронный двигатель АОЛ2-32-4 мощностью 3 (кВт)

Данный двигатель можно подключать в трехфазную сеть напряжением, как на 380 (В) звездой, так и на 220 (В) треугольником, т.к. в клеммник у него выведено 6 концов:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·380·0,83·0,83) = 6,62 (А) — звезда

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·220·0,83·0,83) = 11,44 (А) — треугольник

Полученные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на бирке.

3. Асинхронный двигатель АИРС100А4 мощностью 4,25 (кВт)

Аналогично, предыдущему.

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·380·0,78·0,82) = 10,1 (А) — звезда

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·220·0,78·0,82) = 17,45 (А) — треугольник

Расчетные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на шильдике двигателя.

4. Высоковольтный двигатель А4-450Х-6У3 мощностью 630 (кВт)

Этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 6 (кВ). Схема соединения его обмоток — звезда.

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 630000/(1,73·6000·0,86·0,947) = 74,52 (А)

Расчетный ток 74,52 (А) соответствует номинальному току 74,5 (А), указанному на бирке.

Дополнение

Представленные выше формулы это конечно хорошо и по ним расчет получается более точным, но есть в простонародье более упрощенная и приблизительная формула для расчета номинального тока двигателя, которая наибольшее распространение получила среди домашних умельцев и мастеров.

Все просто. Берете мощность двигателя в киловаттах, указанную на бирке и умножаете ее на 2 — вот Вам и готовый результат. Только данное тождество уместно для двигателей 380 (В), собранных в звезду. Можете проверить и поумножать мощности приведенных выше двигателей. Но лично я же настаиваю Вам использовать более точные методы расчета.

P.S. А вот теперь, как мы уже определились с токами, можно приступать к выбору автоматического выключателя, предохранителей, тепловой защиты двигателя и контакторов для его управления. Об этом я расскажу Вам в следующих своих публикациях. Чтобы не пропустить выход новых статей — подписывайтесь на рассылку сайта «Заметки электрика». До новых встреч.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Мощность электрического тока трехфазной сети

Автор На чтение 19 мин. Опубликовано 12.12.2019

§ 64. МОЩНОСТЬ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА

Мощность, потребляемая нагрузкой от сети трехфазного тока, равна сумме мощностей, потребляемых отдельными фазами, т. е.

При равномерной нагрузке мощность, потребляемая каждой фазой,

где Uф — фазное напряжение,

cos j — коэффициент мощности нагрузки.

Мощность, потребляемая всеми тремя фазами,

При соединении приемников энергии звездой соотношение меж­ду линейными и фазными значениями напряжений и токов:

Следовательно, мощность, потребляемая нагрузкой от трехфазной

При соединении приемников энергии треугольником соотношение между линейными и фазными значениями напряжений и токов:

Следовательно, мощность, потребляемая нагрузкой,

Таким образом, при равномерной нагрузке мощность, потребляе­мая от трехфазной сети, независимо от схемы включения нагрузки, выражается следующей формулой:

Пример. Линейное напряжение трехфазной осветительной установки равно 220 в, а линейный ток 9,9 а. Определить, сколько ламп включено параллельно в каждую фазу нагрузки при соединении этих фаз треугольником и какова мощность всей установки, если каждая лампа потребляет ток 0,52 a .

Решение. Фазное напряжение равно линейному, т. е

Число ламп, включенных параллельно в каждой фазе,

,

т. е. всего включено ламп

Мощность всей установки, имея в виду, что при осветительной нагрузке cos j=1, находим по следующей формуле:

При неравномерной нагрузке мощности в фазах различный (P_AP_BP_C) и суммарная мощность, потребляемая нагрузкой, равна:

Для измерения мощности применяют специальные измерительные приборы, называемые ваттметрами. При симметричной нагрузке мощность, потребляемая от трехфазной системы, может быть определена одним однофазным ваттметром. В четырехпроводной системе (с нулевым проводом) токовая обмотка ваттметра включается последовательно в один из линейных проводов, а обмотка напряжения — между тем же линейным и нулевым проводами. При таком включении показание ваттметра определит мощность в одной фазе Рф, а так как при равномерной нагрузке мощности всех фаз одинаковы, то суммарная мощность трехфазной системы Р = 3 Рф.

В трехпроводной системе обмотка напряжения ваттметра включена на линейное напряжение сети, а по токовой его обмотке протекает линейный ток. Поэтому мощность трехфазной системы в раз больше показания ваттметра P_ω, т. е. Р=Рω.

При несимметричной нагрузке одного ваттметра для определений мощности трехфазной системы недостаточно.

В четырехпроводной системе при несимметричной нагрузке необходимо включение трех ваттметров, обмотки напряжений которых включаются между нулевым и соответствующим линейным проводом. Каждый ваттметр измеряет мощность одной фазы и суммар­ная мощность трехфазной системы равна сумме показаний трех ваттметров, т. е. Р = Р₁ + Р₂ + Р₃.

В трехпроводной системе при несимметричной нагрузке наиболее часто используют схему двух ваттметров, которая не может быть использована в четырехпроводной системе. В схеме двух ваттметров обмотки напряжений каждого ваттметра соединены с входным зажимом обмотки тока и линейным проводом, оставшимся свободным. Полная мощность трехфазной системы равна сумме показа­ний ваттметров, т. е. Р=Р₁+Р₂

В лабораторной практике для этой схемы измерения мощности применяют один ваттметр и специальный переключатель, который без разрыва цепи тока дает возможность включать этот ваттметр как в один, так и в другой линейный провод.

При больших углах сдвига фаз между напряжением и током по­казания одного из ваттметров могут оказаться отрицательными и для измерения мощности необходимо изменить направление тока в обмотке тока, переключив ее. В этом случае суммарная мощность равна разности показаний ваттметров, т. е. Р = Р₁ — Р₂.

Энергия в трехфазной системе измеряется как однофазными, так и трехфазными счетчиками электрической энергии. Включение одно­фазных счетчиков в трехфазную сеть подобно включению ваттмет­ров, описанному выше.

Трехфазные счетчики составляются из двух или трех однофаз­ных, размещенных в одном корпусе и имеющих общий счетный ме­ханизм, и называются соответственно двухэлементными и трехэле­ментными. В трехпроводной системе (без нулевого провода) при­меняют двухэлементные, а в четыре проводной системе (с нулевым проводом) —трехэлементные счетчики. Схема включения счетчика электрической энергии указывается на съемной крышке, которой закрывается панель зажимов.

Расчет мощности трехфазной сети

Трёхфазнаянагрузка называется равномерной, когда по всем фазным проводникам протекает одинаковый ток. При этом сила тока в нулевом проводнике равна нулю. Примером равномерной (симметричной) нагрузки являютсятрёхфазныеэлектродвигатели. В этом случае мощность потребителя рассчитывается по формуле

P = 3*Uф*I* cos(φ) = 1,73Uл*I* cos(φ) (1)

Когда по фазным проводникам протекают различные по величине токи, нагрузка называется неравномерной или несимметричной. В случае несимметричной нагрузки по нулевому (нейтральному) проводу протекает ток. В данном случае мощность определяется по формуле:

Pобщ = Ua*Ia* cos(φ1) + Ub*Ib* cos(φ2) + Uc*Ic* cos(φ3) (2)

Пример 1

Какой ток протекает в цепи трехфазного электродвигателя мощностью 1,45 КВт и cos(φ)=0,76? Напряжение сети Uф/Uлин = 220/380 В

Решение: 3-х фазные электродвигатели являются симметричной нагрузкой. Используя формулу (1), после преобразований, получаем:

I = P/3*Uф* cos(φ) = 1450/3*220*0,76 = 2,9 А

Пример 2

Какую мощность потребляет коттедж с трёхфазным вводом, если по фазным проводам протекают токи величиной 4,2; 5,1 и 12 А? Принять cos(φ) = 1

Решение: Используя формулу (2), имеем:

Робщ = (4,2 + 5,1+12)*220 = 21,3*220 = 4,7 КВт

Расчет величины переменного электрического тока при однофазной нагрузке.

Предположим, что нас обычный дом или квартира в которой имеется электрическая сеть переменного тока напряжением 220 вольт.

В доме имеются электроприборы:

Для освещения дома установлены 5 электролампочек по 100 ватт каждая и 8 электролампочек мощностью 60 ватт каждая. 2. Электродуховка, мощностью 2 киловатта или 2000 ватт. 3. Телевизор, мощностью 0,1 киловатт или 100 ватт. 4. Холодильник, мощностью 0,3 киловатта или 300 ватт. 5. Стиральная машина мощностью 0,6 киловатт или 600 ватт. Нас интересует, какой ток будет протекать на вводе в наш дом или квартиру при одновременной работе всех вышеперечисленных электроприборов и не повредится ли наш электросчетчик, рассчитанный на ток 20 ампер?

Трёхфазная система электроснабжения — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей переменного тока, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. В трёхфазной системе этот угол равен 2π/3 (120°).

Многопроводная (шестипроводная) трёхфазная система переменного тока изобретена Николой Теслой. Значительный вклад в развитие трёхфазных систем внёс М. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил трёх- и четырёхпроводную системы передачи переменного тока, выявил ряд преимуществ малопроводных трёхфазных систем по отношению к другим системам и провёл ряд экспериментов с асинхронным электродвигателем.

Описание

Каждая из действующих ЭДС находится в своей фазе периодического процесса, поэтому часто называется просто «фазой». Также «фазами» называют проводники — носители этих ЭДС. В трёхфазных системах угол сдвига равен 120 градусам. Фазные проводники обозначаются в РФ латинскими буквами L с цифровым индексом 1…3, либо A, B и C^[1].

Распространённые обозначения фазных проводов:

Анимированное изображение течения токов по симметричной трёхфазной цепи с соединением типа «звезда»
Векторная диаграмма фазных токов. Симметричный режим.
Графическое представление зависимости фазных токов от времени

Преимущества

Возможная схема разводки трёхфазной сети в многоквартирных жилых домах

• Экономичность.
  • Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
  • Меньшая материалоёмкость 3-фазных трансформаторов.
  • Меньшая материалоёмкость силовых кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными цепями).
• Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок её службы.
• Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других электротехнических устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.
• Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».
• Возможность резкого уменьшения мерцания и стробоскопического эффекта светильников на люминесцентных лампах путём размещения в одном светильнике трёх ламп (или групп ламп), питающихся от разных фаз.

Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространены в современной электроэнергетике.

Схемы соединений трехфазных цепей

Звезда

Звездой называется такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или нейтралью. Концы фаз обмоток потребителя (M) также соединяют в общую точку.

Провода, соединяющие начала фаз генератора и потребителя, называются линейными. Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.

Трёхфазная цепь, имеющая нейтральный провод, называется четырёхпроводной. Если нейтрального провода нет — трёхпроводной.

Если сопротивления Za, Zb, Zc потребителя равны между собой, то такую нагрузку называют симметричной.

Линейные и фазные величины

Напряжение между фазным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя фазными проводами (UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

IL=IF;UL=3×UF{\displaystyle I_{L}=I_{F};\qquad U_{L}={\sqrt {3}}\times {U_{F}}}

Несложно показать, что линейное напряжение сдвинуто по фазе на π/6{\displaystyle \pi /6}

Мощность трехфазной цепи и способы ее измерения

⇐ ПредыдущаяСтр 20 из 23Следующая ⇒

Активная и реактивная мощности трехфазной цепи, как для любой слож­ной цепи, равны суммам соответствующих мощностей отдельных фаз:

,

,

где I_A, U_A, I_B, U_B, I_C, U_C – фазные значения токов и напряжений.

В симметричном режиме мощности отдельных фаз равны, а мощность всей цепи мо­жет быть получена путем умножения фазных мощностей на число фаз:

,

,

.

В полученных выражениях заменим фазные величины на линейные. Для схемы звезды верны соотношения ; , тогда получим:

.

Для схемы треугольника верны соотношения: U_ф=U_л ; I_ф=I_л / , тогда получим:

Следовательно, независимо от схемы соединения (звезда или треуголь­ник) для сим­метричной трехфазной цепи формулы для мощностей имеют оди­наковый вид:

[Вт],

[вар],

[ВА].

В приведенных формулах для мощностей трехфазной цепи подразумева­ются линей­ные значения величин U и I, но индексы при их обозначениях не ставятся.

Активная мощность в электрической цепи измеряется прибором, назы­ваемым ватт­метром, показания которого определяется по формуле:

, где U_w, I_w — векторы напряжения и тока, подведенные к обмоткам прибора.

Для измерения активной мощности всей трехфазной цепи в зависимости от схемы со­единения фаз нагрузки и ее характера применяются различные схемы включения измери­тельных приборов.

Для измерения активной мощности симметричной трехфазной цепи при­меняется схема с одним ваттметром, который включается в одну из фаз и изме­ряет активную мощ­ность только этой фазы (рис. 99). Активная мощность всей цепи получается путем умножения показания ваттметра на число фаз: . Схема с одним ваттметром мо­жет быть использована только для ориентированной оценки мощности и неприменима для точных и коммерческих измерений.

Для измерения активной мощности в четырехпроводных трехфазных це­пях (при на­личии нулевого провода) применяется схема с тремя приборами (рис. 100), в которой произво­дится измерение активной мощности каждой фазы в отдельности, а мощность всей цепи оп­ределяется как сумма показаний трех ваттметров:

.

Для измерения активной мощности в трехпроводных трехфазных цепях (при отсутст­вии нулевого провода) применяется схема с двумя приборами (рис. 101).

При отсутствии нулевого провода линейные (фазные) ток связаны между собой урав­нением 1-го закона Кирхгофа: . Сумма показаний двух ваттметров равна:

Таким образом, сумма показаний двух ваттметров равна активной трех­фазной мощно­сти, при этом показание каждого прибора в отдельности зависит не только величины на­грузки но и от ее характера.

На рис. 102 показана векторная диаграмма токов и напряжений для сим­метричной на­грузки. Из диаграммы следует, что показания отдельных ваттмет­ров могут быть определены по формулам:

,

.

Анализ полученных выражений позволяет сделать следующие выводы. При активной нагрузке (φ = 0), показания ваттметров равны (W₁ = W₂).

При активно-индуктивной нагрузке(0 ≤ φ ≤ 90⁰) показание первого ватт­метра меньше, чем второго (W₁ < W₂), а при φ>60⁰ показание первого ваттметра становится отрицательным (W₁<0).

При активно-емкостной нагрузке(0 ≥ φ≥ -90⁰) показание второго ватт­метра меньше, чем первого (W1>W2), а при φ<-60⁰ показание второго ватт­метра становится отрицательным.

8.Вращающееся магнитное поле

Одним из важнейших достоинств трехфазной системы является возмож­ность получе­ния с ее помощью кругового вращающегося магнитного поля, ко­торое лежит в основе ра­боты трехфазных машин (генераторов и двигателей).

Для получения кругового вращающегося магнитного поля необходимо и достаточно выполнить два условия. Условие первое: необходимо 3p одинако­вых катушки (p =1, 2, 3,….) расположить в пространстве так, чтобы их оси были расположены в одной плоскости и сдви­нуты взаимно на равные углы ∆α=360^o/3p. Условие второе: необходимо пропустить по ка­тушкам равные по амплитуде и сдвинутые во времени на ∆t=T/3 или ∆ωt = 360^o/3=120^o пере­мен­ные токи (симметричный трехфазный ток). При соблюдении указанных усло­вий в про­странстве вокруг катушек будет создано круговое вращающееся маг­нитное поле с постоян­ной амплитудой индукции В_max вдоль его оси и с посто­янной угловой скоростью вращения ω_п.

На рис. 103 показано пространственное расположение трех (p = 1) одина­ковых катушек под равными углами в 120^o согласно первому условию.

По катушкам, по направлению от их начал (A, B, C) к концам (X, Y, Z) протекает сим­метричный трехфазный ток:

i_A = I_m×sin(wt+0),

i_B = I_m×sin(wt-120⁰),

i_C = I_m×sin(wt+120⁰).

Магнитное поле, создаваемое каждой катушкой в отдельности, пропор­ционально току катушки (B = k×i), следовательно магнитные поля отдельных катушек в центре коорди­нат образуют симметричную трехфазную систему В_(t):

B_A = B_m×sin(wt+0),

B_B = B_m×sin(wt-120⁰),

B_C = B_m×sin(wt+120⁰).

Положительные направления магнитных полей каждой катушки (векто­ров B_A, B_B, B_C) в пространстве определяются по правилу правоходового винта согласно принятым положи­тельным направлениям токов катушек (рис. 103).

Результирующий вектор индукции магнитного поля B для любого мо­мента времени может быть найден путем пространственного сложения векто­ров B_A, B_B, B_Cотдельных катушек. Определим значение результирующего век­тора индукции магнитного поля B для нескольких моментов времени ωt = 0⁰; 30⁰; 60⁰. Пространственное сложение векторов вы­полним графически (рис. 104а, б, в ). Результаты расчета сведены в отдельную таблицу:

Анализ таблицы показывает, что результирующий вектор индукции маг­нитного поля имеет постоянную амплитуду (В_max=3/2×B_m) и равно­мерно вращается в пространстве в положительную сторону по направлению ка­тушки А к катушке В с угловой скоростью ω_п , равной угловой частоте тока ω. В общем случае угловая скорость вращения магнитного поля зависит еще и от числа катушек:

[рад/с] или [с^-1].

В технике для характеристики вращения магнитного поля пользуются по­нятием час­тоты вращения:

[об/мин].

С изменением числа p пространственная картина магнитного поля изме­няется: при p=1 магнитное поле имеет два полюса (или одну пару полюсов), при p=2 – четыре полюса (или 2 пары полюсов) и т.д. (рис. 105). По этой при­чине число p = 1, 2, 3,… называют числом пар полюсов магнитного поля.

Частоту вращения магнитного поля можно изменять плавно изменением частоты пи­тающего тока f, и ступенчато — изменением числа пар полюсов p. В промышленных условиях оба способа регулирования частоты вращения поля являются технически и экономически малоэффективными. При постоянной частоте промышленного тока f=50 Гц шкала синхрон­ных частот вращения маг­нитного поля в функции числа пар полюсов выглядит следующим образом:

Для изменения направления вращения магнитного поля достаточно изме­нить порядок следования фаз питающего тока или, попросту, поменять местами две любые фазы источ­ника между собой.

Читайте также:





ТОЭ Лекции- №40 Мощность трехфазной цепи и способы ее измерения

Активная и реактивная мощности трехфазной цепи, как для любой сложной цепи, равны
суммам соответствующих мощностей отдельных фаз:

где IA, UA, IB, UB, IC, UC – фазные значения токов и напряжений.

В симметричном режиме мощности отдельных фаз равны, а мощность всей цепи может быть
получена путем умножения фазных мощностей на число фаз:

В полученных выражениях заменим фазные величины на линейные. Для схемы звезды верны
соотношения Uф/Uл/√3, Iф=Iл, тогда получим:

Для схемы треугольника верны соотношения: Uф=Uл ; Iф=Iл / √3 , тогда получим:

Следовательно, независимо от схемы соединения (звезда или треугольник) для
симметричной трехфазной цепи формулы для мощностей имеют одинаковый вид:

В приведенных формулах для мощностей трехфазной цепи подразумеваются линейные
значения величин U и I, но индексы при их обозначениях не ставятся.

Активная мощность в электрической цепи измеряется прибором, называемым ваттметром,
показания которого определяется по формуле:

где Uw, Iw — векторы напряжения и тока, подведенные к обмоткам прибора.

Для измерения активной мощности всей трехфазной цепи в зависимости от схемы
соединения фаз нагрузки и ее характера применяются различные схемы включения измерительных приборов.

Для измерения активной мощности симметричной трехфазной цепи при-меняется схема с
одним ваттметром, который включается в одну из фаз и измеряет активную мощность только этой фазы (рис.
40.1). Активная мощность всей цепи получается путем умножения показания ваттметра на число фаз:
P=3W=3UфIфcos(φ). Схема с одним ваттметром может быть использована только для ориентированной оценки
мощности и неприменима для точных и коммерческих измерений.

Для измерения активной мощности в четырехпроводных трехфазных цепях (при на¬личии
нулевого провода) применяется схема с тремя приборами (рис. 40.2), в которой произво¬дится измерение
активной мощности каждой фазы в отдельности, а мощность всей цепи оп¬ределяется как сумма показаний трех
ваттметров:

Для измерения активной мощности в трехпроводных трехфазных цепях (при отсутствии
нулевого провода) применяется схема с двумя приборами (рис. 40.3).

При отсутствии нулевого провода линейные (фазные) ток связаны между собой
урав¬нением 1-го закона Кирхгофа: IA+IB+IC=0. Сумма показаний двух ваттметров равна:

Таким образом, сумма показаний двух ваттметров равна активной трехфазной мощности,
при этом показание каждого прибора в отдельности зависит не только величины нагрузки но и от ее
характера.

На рис. 40.4 показана векторная диаграмма токов и напряжений для сим¬метричной
нагрузки. Из диаграммы следует, что показания отдельных ваттметров могут быть определены по
формулам:

Анализ полученных выражений позволяет сделать следующие выводы. При активной
нагрузке (φ = 0), показания ваттметров равны (W1 = W2).

При активно-индуктивной нагрузке(0 ≤ φ ≤ 90°) показание первого ватт-метра меньше,
чем второго (W1 < W2), а при φ>60° показание первого ваттметра становится отрицательным (W1 < 0).

При активно-емкостной нагрузке(0 ≥ φ≥ -90°) показание второго ватт-метра меньше,
чем первого (W1 больше W2), а при φ(меньше)-60 ° показание второго ватт-метра становится
отрицательным.

3-фазное питание, значения напряжения и тока

Последние новости

• Прирост до 93% — открытие официального магазина электротехники — Купить сейчас!
• Скидка 25% на рубашки для электротехники. Ограниченная серия … Забронируйте здесь
• Получите бесплатное приложение для Android | Загрузите приложение «Электрические технологии» прямо сейчас!

• ОФИЦИАЛЬНЫЙ МАГАЗИН
• НАПИСАТЬ ДЛЯ ET
• РЕКЛАМА
• ПОЛИТИКА КОНФИДЕНЦИАЛЬНОСТИ
• СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ

• Главная
• Учебники
• ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
• Новое
• Электропроводка и установка панели солнечных батарей

Схемы подключения батарей

• 1-фазная и 3-фазная проводка
• Электропроводка и управление Trending

0 BASIC

• Basic Concepts

Basic Основы

• Базовая электроника
• Электрические формулы и уравнения
• Монтаж электропроводки
• Основы переменного тока
• Переменный ток
• MCQs с пояснительными ответами
• Вопросы / ответы EE

МАШИНЫ

• Все двигатели переменного тока
• Трансформатор

POWER

• Энергетическая система
• Коэффициент мощности
• Воздушные линии
• Защита
• Возобновляемая и экологически чистая энергия
• Система солнечных панелей

CONTROL Каким образом

000

000 Устранение неисправностей

000 Защита

Ремонт

Электропитание и управление двигателем

EE-Tools, Instruments, Devices, Components & Measurements

ELECTRONICS

• All
• Basic Electronics
• Boolean Algebra & Logic Families
• Combinational Di gital Circuits
• Цифровая электроника
• Logic Gates
• Цепи последовательной логики
• Сигналы

Еще

• АНАЛИЗ ЦЕПЕЙ
  • Цепи постоянного тока 3
  • Электронные схемы
  • AC
  • Электрические цепи
  • Однофазные цепи переменного тока
  • Программное обеспечение
  • Электрические / электронные символы
  • Калькуляторы EE
• Резисторы
  • Конденсаторы
  • Индуктивность и магнетизм
  • Электрические / электронные символы
  • Электрическое проектирование
• Светоизлучающие диоды
• Green Energy
• Электроэнергия
• Освещение

• Искать
• Switch skin

• Menu

ELECTRICAL TECHNOLOGY

• Search for
• Switch skin

Home > Трехфазные цепи переменного тока > Соединение звездой (Y): трехфазная мощность, значения напряжения и тока Основы переменного токаАнализ электрических цепейПримечания и статьи по электричеству и электроникеЭлектрические формулы и уравненияТрехфазные цепи переменного токаЭлектротехника

3 4 минуты на прочтение

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

Содержание

Трехфазные уравнения питания

Большая часть электроэнергии переменного тока сегодня производится и распределяется как трехфазное питание, при котором три синусоидальных напряжения генерируются в противофазе друг с другом.При однофазной сети переменного тока существует только одно синусоидальное напряжение.

Фактическая мощность

Линейное напряжение:

Вт _{приложено} = 3 ^1/2 U _ll I cos Φ

= 3 ^1/2 U _ll I PF (1)

где

Вт _{приложено} = активная мощность (Вт, Вт)

U _ll = линейное напряжение (В, вольт)

I = ток (А, амперы)

PF = cos Φ = коэффициент мощности (0.7 — 0,95)

Линия-нейтраль:

Вт _{приложено} = 3 U _ln I cos Φ (2)

где

U _ln = линейное напряжение = линейное напряжение (В, вольт)

Для чисто резистивной нагрузки: PF = cos Φ = 1

• резистивные нагрузки преобразует ток в другие формы энергии, такие как тепло
• индуктивные нагрузки используют магнитные поля как двигатели , соленоиды и реле

Коэффициент мощности

Типичные коэффициенты мощности:

Пример — Чистая резистивная нагрузка

Для чисто резистивной нагрузки и коэффициента мощности = 1 фактическая мощность при напряжении 400/230 (от линии к линии / линии к нейтрали) 20 ампер Цепь можно рассчитать как

Вт _{приложено} = 3 ^1/2 (400 В) (20 A) 1

= 13856 Вт

= 13.9 кВт

Общая мощность

Вт = 3 ^1/2 UI (2)

Тормозная мощность

Вт _л.с. = 3 ^1/2 UI PF μ 746 (3)

где

Вт _л.с. = тормозная мощность (л.с.)

μ = КПД устройства

Объяснение трехфазной мощности | Описание трехфазного питания

В этом видео подробно рассматривается трехфазное питание и объясняется, как оно работает.Трехфазную мощность можно определить как общий метод выработки, передачи и распределения электроэнергии переменного тока. Это разновидность многофазной системы, которая является наиболее распространенным методом передачи электроэнергии в электрических сетях во всем мире.

Дополнительные ресурсы Raritan

Расшифровка стенограммы:
Добро пожаловать в это анимированное видео, в котором быстро объясняется трехфазное питание. Я также объясню загадку того, почему 3 линии электропередачи разнесены на 120 градусов, потому что это важный момент для понимания трехфазного питания.

Питание, поступающее в центр обработки данных, обычно представляет собой трехфазное питание переменного тока, что означает трехфазное питание переменного тока.

Давайте посмотрим на упрощенный пример того, как генерируется трехфазная мощность.

Этот пример отличается от того, что я использовал бы для описания того, как трехфазный двигатель использует мощность. В видео с переменным током мы показали, как вращение магнита по одному проводу заставляет ток течь вперед и назад. Теперь мы собираемся вращать магнит через 3 провода и смотреть, как это влияет на ток в каждом проводе.

В этом примере с тремя фазами северный положительный конец магнита направлен прямо вверх по линии один.

Чтобы облегчить объяснение концепции, давайте воспользуемся циферблатом и скажем, что первая линия находится в позиции двенадцати часов. Электроны в строке 1 будут течь к северному полюсу магнита. Что происходит, когда магнит теперь поворачивается на 90 градусов?

Как мы видели на видео с переменным током, поскольку магнит перпендикулярен линии 1, электроны в линии 1 перестанут двигаться.Затем, когда магнит поворачивается более чем на 90 градусов и южный полюс магнита приближается к линии один, электроны меняют направление, что означает, что направление тока изменится. Это было подробно описано в видео по переменному току. Если вы нажали на это видео, не понимая, что такое переменный ток, сначала просмотрите это видео.

Глядя на диаграмму, вы можете понять, почему я выбрал аналоговый циферблат. Круг составляет 360 градусов, и часы делят круг на 12 частей, так что каждый час охватывает 30 градусов круга.Переход от 12 к 3 составляет 90 градусов, а от 12 к 4 — 120 градусов.

При генерации 3-х фазной мощности медные провода расположены на расстоянии 120 градусов друг от друга. Итак, когда вы находитесь в позиции четырех часов в нашем примере, это 120 градусов от линии один. А в положении «восемь часов» он находится на 120 градусах от обоих положений: «4 часа» и «12 часов». 3 линии равномерно расположены по кругу.

Если северный полюс находится ближе к одному из трех проводов, электроны движутся в этом направлении.Чем ближе южный полюс подходит к каждому проводу, тем больше электроны удаляются от южного полюса. В каждой из трех линий электроны движутся вперед и назад, но не всегда в том же направлении или с той же скоростью, что и две другие линии.

Давайте еще раз посмотрим на пример. Когда магнит вращается, когда северный полюс находится в положении 1 часа, он становится перпендикулярным линии 2, поэтому, конечно, электроны перестают двигаться по линии 2. Но они все еще движутся по линии 1, привлеченные более близким северным полюсом, и они движущиеся по линии 3 отталкиваются от южного полюса.Когда северный полюс магнита смотрит на 2 часа, тогда на линии 1 и [линию] 2 воздействует северный полюс, но южный полюс находится прямо напротив линии 3, так что теперь у него пиковый ток. В 3 часа магнит перпендикулярен линии 1, поэтому электроны перестают двигаться, но на линию 2 влияет северный полюс, а на линию 3 — южный полюс, поэтому ток течет по линиям 2 и 3.

Надеюсь, это Пример показывает, как в любое время ток всегда течет как минимум по 2 линиям. Он также показывает взаимосвязь между 3 линиями, когда магнит вращается по кругу.Когда магнит вращается вокруг циферблата, на каждую из 3 линий будет воздействовать либо северный, либо южный полюс, за исключением случаев, когда магнит перпендикулярен линии.

Давайте сосредоточимся на линии 1. Она находится на пике тока, когда северный полюс указывает на 12 и 6 часов. Это при нулевом токе, когда северный полюс указывает на 3 и 9 часов. Только 1 из 3 линий всегда находится на пике, но поскольку есть 3 линии, есть 3 положительных пика и 3 отрицательных пика для каждого цикла.В 6 различных положениях на циферблате одна из линий находится на пике. Позиции 12 и 6 — это чередующиеся пики линии 1, позиции 2 и 8 — чередующиеся пики линии 3, а 4 и 10 — чередующиеся пики линии 2.

Теперь давайте объясним те запутанные формы сигналов, которые часто используются для изображения трех фаз. Если вы посмотрите на пример формы волны, вы увидите, что первая линия синего цвета, она начинается с нуля. Это означает, что магнит перпендикулярен этой линии. Когда магнит движется, вы можете видеть, как ток достигает своего пика.Затем, когда положительный полюс проходит мимо этого провода, ток начинает ослабевать, пока магнит снова не станет перпендикулярным, что приведет к нулевому току. Когда отрицательный полюс начинает приближаться, ток меняет направление и движется в другом направлении к другому пику, прежде чем вернуться к нулевому току. Это завершает 1 полный цикл для этой линии.

Для того, чтобы двухмерная диаграмма показывала взаимосвязь между линиями, теперь на ней отображается промежуток, который означает время, за которое магнит вращается на 120 градусов.Это когда красная линия имеет нулевой ток. По мере того как магнит продолжает вращаться, красная линия будет двигаться в сторону максимального положительного тока, затем вернется к нулю, после чего ток изменит направление. График также показывает, что третья линия начнется при нулевом токе через 120 градусов после второй строки. Итак, если вы посмотрите на эти 3 линии, вы увидите, что, когда одна линия находится на пике, другие 2 линии все еще генерируют ток, но они не на полную мощность, то есть они не на пике. Таким образом, когда электроны перетекают от положительного пика к отрицательному, ток отображается как переходящий от положительных значений к отрицательным.Помните, что положительные и отрицательные стороны не отменяют друг друга. Положительный и отрицательный оттенки используются только для описания чередования тока.

В трехфазной цепи вы обычно берете одну из трех токоведущих линий и подключаете ее к другой из трех токоведущих линий. Одно исключение из этого описано в видео «Дельта-звезда».

В качестве примера возьмем трехфазную линию на 208 В. Каждая из 3 линий будет передавать 120 вольт. Если вы посмотрите на диаграмму, вы легко увидите выходную мощность любых двух линий.Если одна линия на пике, другая линия не на пике. Вот почему в трехфазной цепи неправильно умножать 120 вольт на 2, чтобы получить 240 вольт.

Итак, если вам интересно, почему у вас дома есть 110/120 вольт для обычных розеток, но у вас также есть приборы на 220/240 вольт, что дает? Что ж, это не трехфазное питание. На самом деле это 2 однофазные линии.

Итак, как вы рассчитаете мощность объединения двух линий в трехфазную цепь? Формула рассчитывается как умножение вольт на квадратный корень из 3, который округляется до 1.732. Для 2 линий, каждая по 120 вольт, вычисление для этого составляет 120 вольт, умноженное на 1,732, и результат округляется до 208 вольт.

Вот почему мы называем это трехфазной цепью на 208 вольт или трехфазной линией на 208 вольт. Трехфазная цепь на 400 вольт означает, что каждая из 3 линий передает 230 вольт.

Последняя тема, о которой я расскажу в этом видео: почему компании и центры обработки данных используют 3 фазы?

Сейчас позвольте дать вам простой обзор. Для трехфазного подключения вы подключаете линию 1 к линии 2 и получаете 208 вольт.В то же время вы [можете] подключить линию 2 к линии 3 и получить 208 вольт. И вы [можете] подключить линию 3 к линии 1 и получить 208 вольт. Если провод может выдавать 30 ампер, то передаваемая мощность составляет 208 вольт, умноженное на 30 ампер, умноженное на 1,732, при общей доступной мощности 10,8 кВА.

Для сравнения, для однофазной 30-амперной цепи с напряжением 208 В вы получите только 6,2 кВА. Обычно 3 фазы обеспечивают большую мощность.

Существуют и другие факторы, по которым гораздо лучше подавать трехфазное питание в стойку центра обработки данных, чем использовать однофазное питание, и эти факторы обсуждаются в видео в зависимости от напряжения и силы тока, а также в видео с напряжением 208 и 400 вольт.

Разница между однофазным и трехфазным режимами со сравнительной таблицей

Системы электроснабжения в основном подразделяются на два типа: однофазные и трехфазные. Однофазный используется там, где требуется меньшая мощность и для работы с небольшими нагрузками. Эти три фазы используются в крупных отраслях промышленности, на заводах и в производственных цехах, где требуется большое количество энергии.

Одно из основных различий между однофазной и трехфазной состоит в том, что одна фаза состоит из одного проводника и одного нейтрального провода, тогда как трехфазное питание использует три проводника и один нейтральный провод для замыкания цепи.Некоторые другие различия между ними объясняются ниже в сравнительной таблице.

Сравнительная таблица: однофазное напряжение / напряжение трехфазное

Определение одной фазы

Для одиночной фазы требуется два провода для завершения цепи, то есть провод и нейтраль. По проводнику проходит ток, а нейтраль — это обратный путь тока. Однофазный питает напряжение до 230 вольт. В основном он используется для работы небольших приборов, таких как вентилятор, холодильник, кофемолка, обогреватель и т. Д.

Определение трех фаз

Трехфазная система состоит из четырех проводов, трех проводов и одной нейтрали.Провода не в фазе и на расстоянии 120º друг от друга. Трехфазная система также используется как однофазная система. При низкой нагрузке от трехфазного источника питания можно взять одну фазу и нейтраль.

Трехфазное питание непрерывно и никогда полностью не падает до нуля. В трехфазной системе питание может потребляться по схеме звезды или треугольника. Соединение звездой используется для передачи на большие расстояния, потому что оно имеет нейтраль для тока короткого замыкания.

Соединение в треугольник состоит из трех фазных проводов и без нейтрали.

Ключевые различия между однофазными и трехфазными

1. При однофазном питании мощность протекает по одному проводнику, тогда как трехфазное питание состоит из трех проводов для питания.
2. Для однофазного источника питания требуется два провода (одна фаза и одна нейтраль) для завершения цепи. Три фазы требуют трех фазных проводов и одного нулевого провода для завершения цепи.
3. Однофазный источник питания обеспечивает напряжение до 230 В, а трехфазный источник питания — до 415 В.
4. Максимальная мощность передается через три фазы по сравнению с однофазным питанием.
5. Однофазная двухпроводная сеть упрощает сеть, тогда как трехфазная сеть сложна, так как состоит из четырех проводов.
6. Однофазная система имеет только один фазный провод, и если в сети происходит неисправность, то питание полностью прекращается.Но в трехфазной системе сеть состоит из трех фаз, и если неисправность происходит на одной из фаз, две другие будут непрерывно подавать питание.
7. Эффективность однофазной сети меньше по сравнению с трехфазной. Потому что для трехфазного питания требуется меньше проводников по сравнению с однофазным питанием для эквивалентной схемы.
8. Однофазный источник питания требует большего обслуживания и становится более дорогим по сравнению с трехфазным питанием.
9. Однофазный источник питания в основном используется в доме и для работы с небольшими нагрузками.Трехфазное питание используется в крупных отраслях промышленности и для работы с большими нагрузками.

Соединение трех фаз звездой позволяет использовать два разных напряжения (т. Е. 230 В и 415 В). Питание 230 В осуществляется через однофазный и один нейтральный провод, а трехфазное питание подается между любыми двумя фазами.

Глава 24. Генерация трехфазного напряжения

Конспект лекции ELE A6

Примечания к лекциям EE A6 Рамадан Эль-Шатшат Трехфазные цепи 12.09.2006 EE A6 Трехфазные цепи 1 Трехфазные цепи 12.09.2006 EE A6 Трехфазные цепи 2 Преимущества трехфазных цепей Smooth

Дополнительная информация

Трехфазные цепи

Трехфазные цепи ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ ТРЕХФАЗНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА 1.Номинальная мощность трехфазных двигателей и номинальная мощность трехфазных трансформаторов в кВА на 150% выше, чем у однофазных двигателей

Дополнительная информация

Глава 12: Трехфазные схемы

Глава 12: Трехфазные цепи 12.1 Что такое трехфазная цепь? 12.2 Уравновешивание трехфазных напряжений 12.3 Уравновешивание трехфазного соединения Y-Y 12.4 Прочие балансные трехфазные соединения 12.5 Мощность в

Дополнительная информация

Определение распределения питания переменного тока

ОБЩИЕ КОНФИГУРАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПИТАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Входное напряжение, необходимое для питания электронного оборудования, указывается производителем в технических характеристиках продукта. Соответствие данного требования объекту

Дополнительная информация

Возвращение к расчетам трехфазного переменного тока

AN110 Dataforth Corporation Страница 1 из 6 ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ? Никола Тесла (1856-1943) приехал в США в 1884 году из Югосиавии.Он прибыл во время битвы течений между Томасом Эдисоном, который

Дополнительная информация

Глава 12 Трехфазная цепь

Глава 12 Трехфазная цепь 馮 武 雄 教 授 長 庚 大 學 電 子 系 1 Глава 12 Трехфазная цепь 12.1 Что такое трехфазная цепь? 12.2 Уравновешивание трехфазного напряжения 12.3 Уравновешивание трехфазного подключения 12.4 Питание

Дополнительная информация

СБАЛАНСИРОВАННЫЕ ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ

СБАЛАНСИРОВАННЫЕ ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ Напряжения в трехфазной системе питания вырабатываются синхронным генератором (Глава 6).В сбалансированной системе каждое из трех мгновенных напряжений равно

Дополнительная информация

Генераторы переменного тока. Базовый генератор

Генераторы переменного тока Базовый генератор Базовый генератор состоит из магнитного поля, якоря, контактных колец, щеток и резистивной нагрузки. Магнитное поле обычно представляет собой электромагнит. Арматура — любое число

Дополнительная информация

Тестовые питатели с радиальным распределением

Отчет подкомитета по анализу системы распределения тестовых фидеров с радиальным распределением Резюме: Для анализа радиальных распределительных фидеров доступно множество компьютерных программ.В 1992 г. вышла статья

Дополнительная информация

Руководство пользователя датчика мощности

Руководство пользователя датчика мощности Том 1 Руководство пользователя датчика мощности Том 1 Применение датчиков мощности Том 1 Стр. I. Зачем нужна мощность монитора? … 1 II. Начало определений … 3 III. Основные концепции AC

Дополнительная информация

Цепи трехфазного переменного тока

Электричество и новая энергия Трехфазные цепи переменного тока Пособие для учащихся 86360-F0 Номер заказа.: 86360-00 Версия: 10/2014 Персоналом Festo Didactic Festo Didactic Ltée / Ltd, Квебек, Канада 2010

Дополнительная информация

ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ

ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ A. ​​ПОДГОТОВКА 1. Трехфазные напряжения и системы 2. Определение чередования фаз 3. Теорема Блонделя и ее последствия 4. Ссылки B. ЭКСПЕРИМЕНТ 1. Список оборудования 2.

Дополнительная информация

ОПАСНОСТЬ! ОПАСНОСТЬ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Инструкции по подключению датчика импульсов WattNode, кВт · ч Для использования с регистраторами данных серий HOBO h31, h32, U30, UX90 и UX120, а также узлами данных HOBO. Относится к этим датчикам импульсов WattNode, кВт · ч: Начало, часть

Дополнительная информация

Банк вопросов теории сети

Блок-I банка вопросов по теории сети JNTU SYLLABUS: Трехфазные цепи Трехфазные цепи: Фазовая последовательность Соединение звездой и треугольником Соотношение между линейными и фазными напряжениями и токами в симметричном

Дополнительная информация

Цепи трехфазного переменного тока

Цепи трехфазного переменного тока Этот рабочий лист и все связанные файлы находятся под лицензией Creative Commons Attribution License, версия 1.0. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/1.0/,

Дополнительная информация

7.1 ПИТАНИЕ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ГЛАВА 7 МОЩНОСТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Цель этой главы — познакомить учащихся с простыми расчетами мощности переменного тока, а также с выработкой и распределением электроэнергии. Глава построена на материале

Дополнительная информация

СБАЛАНСИРОВАННАЯ ТРЕХФАЗНАЯ ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

БААНСИРОВАННОЕ ТРЕХФАЗНОЕ AC CRCUT Сбалансированные трехфазные источники напряжения Соединение треугольником Соединение звездой Сбалансированное трехфазное соединение Соединение треугольником Соединение звездой Питание в симметричной фазной цепи Производство трех

Дополнительная информация

Трехфазные инверторы

В документе о выпрямителях с частотно-регулируемым приводом объясняется, как перейти от трехфазного напряжения переменного тока к напряжению постоянного тока с помощью схемы выпрямления.Трехфазный мостовой инвертор с шестью диодами казался хорошей отправной точкой для преобразования переменного тока в постоянный. В этой статье описывается обратный процесс. Когда доступен источник постоянного тока (напряжения или тока), можно использовать инвертор для преобразования энергии в источник переменного тока. Когда источником является источник постоянного тока, необходим инвертор источника тока, когда это источник постоянного напряжения, может использоваться инвертор источника постоянного или переменного напряжения. Источник постоянного тока имеет не так много применений, поэтому описывать его не будем.

Принцип
Чтобы преобразовать напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока, необходимо выполнить процесс, противоположный процессу выпрямления. Проблема здесь в том, что естественные процессы коммутации недоступны, и поэтому использование пассивных полупроводников, таких как диоды, невозможно. Для объяснения процесса используются идеализированные переключатели. Это означает отсутствие потерь при переключении, неограниченную частоту переключения, отсутствие задержки переключения и так далее. В реальной схеме доступно несколько вариантов в зависимости от необходимой частоты, мощности или других важных характеристик нагрузки.Есть несколько методов управления инверторным мостом, но здесь описание сужается до принципа инвертора 180 °. В инверторе 180 ° в каждый момент времени три переключателя замкнуты и три разомкнуты. Принцип показан на следующем рисунке.

Конечно, три замкнутых переключателя никогда не находятся в одной половине моста. Следующие графики, формулы и комментарии относятся к симметричной трехфазной нагрузке, такой как асинхронный двигатель. Чтобы перейти к графикам на следующем рисунке, необходимо сделать несколько шагов.

Линейный провод один, обозначенный L ₁ , никогда не может быть соединен одновременно с положительным и отрицательным потенциалом, потому что это, очевидно, приводит к короткому замыканию. Название 180 ° -inverter указывает, что переключатели в один период замкнуты на 180 ° и логически разомкнуты на оставшиеся 180 °. С учетом этого можно найти график u _L1 . Он дает потенциал от линии L ₁ относительно отрицательного полюса источника напряжения постоянного тока. Принцип состоит в том, чтобы получить симметричный процесс без коротких замыканий или точек, где три переключателя одной и той же половины моста вместе замкнуты.Здесь процесс переключения других линий аналогичен, но ход напряжения u _L2 смещен на 120 °, а курс напряжения u _L3 смещен на 240 ° согласно u _L1 С учетом этого три линейных напряжения можно определить. Напряжение сети u _{L1 L2} — это потенциал между линейным проводом L ₁ и линейным проводом L ₂ или, может быть, более легко увидеть разницу между u _L1 и u _L2 Напряжениями сети u _{L2 L3} и u _{L3 L1} определены аналогом как разница между u 1,2 и u1,3, соответственно, разница между u _L3 и u _L1 Как показано на нижних графиках рисунка klklk, линейные напряжения имеют форму блоков.Нумерация переключателей стандартная и аналогична нумерации диодов в выпрямителе. При этом каждый момент три последовательных переключателя находятся в проводящем состоянии.

Форма волны напряжения
Симметричная нагрузка на трехфазном выходе инвертора может быть нагрузкой по схеме звезды или треугольником. Для нагрузки по схеме треугольник фазные напряжения нагрузки идентичны линейным напряжениям инвертора. Но когда нагрузка представляет собой звездообразную нагрузку, форма линейных напряжений больше не является блочной.Легко увидеть, что линейные напряжения приобретают ступенчатый характер. Это напряжение лучше подходит для реальной пазухи. Далее на основе рисунка можно произвести определение фазных напряжений графически. Например, когда ситуация 0

u _c1 = 1/3 U _t , u _c2 = 2/3 U _t , u _c3 = 1/3 U _t ,

Возможные уровни напряжения в катушках:

± (U _т /3) или ± (2U _т /3)

Там катушки двигателя являются индуктивными нагрузками, форма тока будет экспоненциальной, когда напряжение имеет ступенчатую форму.Поскольку соединение двух переключателей в одной фазе приведет к короткому замыканию, а переключатели (даже если они электронные) не идеальны, мертвое время t _d между размыканием одного и замыканием другого составляет необходимо.

Гармоники
Поскольку напряжение имеет блокированный или ступенчатый характер, содержание гармоник в сигналах велико. Эти сигналы можно найти на основе теоремы Фурье. Заблокированный курс симметричен во времени (симметрия по ординате) и симметричен по полупериоду.Тем самым анализ Фурье включает только косинусные, нечетные члены. Далее выведите формулу, выполните следующие шаги:

Часть между скобками становится нулевой для членов, кратных двум или трем, так что остаются только члены с n = 6k ± 1 и основной гармоникой. Для этих членов часть в скобках становится ± √3. Это дает конечную формулу:

Для ступенчатого курса можно сделать аналогичный подход. По той же причине существуют только нечетные косинусы.Амплитуда различных членов следующая:

Часть в круглых скобках становится нулем для членов, кратных двум или трем, так что остаются только члены с n = 6k ± 1 и основной гармоникой. Для этих членов часть в круглых скобках становится ± 3. Это дает конечную формулу:

Широтно-импульсная модуляция
Из предыдущей главы ясно, что поворот моста инвертора на 180 ° вызывает слишком много гармоник. Таким образом, управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения частоты поворота на 180 ° не является идеальным решением.Другой возможностью является изменение ширины импульса для лучшего приближения синусоидальной волны. Этот метод называется широтно-импульсной модуляцией. Работа инвертора с широтно-импульсной модуляцией, часто сокращенного до ШИМ, может быть объяснена с помощью следующего рисунка.

В этом примере треугольная волна с частотой f _d сравнивается с симметричной трехфазной системой синусоидальных волн. Пересечения треугольной волны, также называемой несущей, с синусоидальными волнами определяют управление мостом трехфазного инвертора.На рисунке пересечения A, C, E, G и I указывают, когда переключатель 1 должен замкнуться, а переключатель 4 открыт. Пересечения B, D, F и H указывают, когда переключатель 1 должен разомкнуться, а переключатель 4 должен замкнуться после мертвого времени t _d . Та же процедура применяется к другим синусоидальным сигналам и переключателям. Напряжения u _x и u _y дают линейные напряжения на L ₁ и L ₂ . Ширина импульсов в этих сигналах напряжения соответствует синусоиде. Это синусоидальный ШИМ.Сигналы x и Y называются модуляторами, потому что их частота f ₁ модулирует частоту фазных напряжений. Соотношение между частотой треугольной волны и синусом модулятора называется номером импульса:

N = f _d / f ₁

Отношение между амплитудой синусоидального модулятора u _M и амплитудой треугольной волны U _d составляет глубину модуляции:

m = u _M / U _d

Выходное линейное напряжение U _{L1 L2} можно сформулировать в зависимости от глубины модуляции следующим образом:

U _{L1 L2} = м (√3U _t / 2√2)

Пока 0

(√3 / 2√2) U _t ≈ 0.