Фазы в электричестве: Что такое ноль и фаза в электричестве и зачем он нужен?

Содержание

Что такое ноль и фаза в электричестве и зачем он нужен?

Очень немного людей  понимают суть электричества. Такие понятия как «электрический ток», «напряжение» «фаза» и «ноль» для большинства являются  темным лесом, хотя с ними мы сталкиваемся каждый день. Давайте же получим крупицу полезных знаний и разберемся, что такое фаза и ноль в электричестве. Для обучения электричеству с «нуля» нам нужно разобраться с фундаментальными понятиями. В первую очередь нас интересуют электрический ток и электрический заряд.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Электрический ток и электрический заряд

Электрический заряд – это физическая скалярная величина, которая определяет способность тел быть источником электромагнитных полей. Носителем наименьшего или элементарного электрического заряда является электрон. Его заряд равен примерно -1,6 на 10 в минус девятнадцатой степени Кулон.

Заряд электрона — минимальный электрический заряд (квант, порция заряда), который встречается в природе у свободных долгоживущих частиц.

Заряды условно делятся на положительные и отрицательные. Например, если мы потрем эбонитовую палочку о шерсть, она приобретет отрицательный электрический заряд (избыток электронов, которые были захвачены атомами палочки при контакте с шерстью).

Такую же природу имеет статическое электричество на волосах, только в этом случае заряд является положительным (волосы теряют электроны).

Кстати, о том, что такое ток, напряжение и сопротивление можно дополнительно почитать в нашей отдельной статье, посвященной закону Ома.

 

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц (носителей заряда) по проводнику. Само движение заряженных частиц возникает под действием электромагнитного поля – одного из фундаментальных физических полей.

Электрический ток может быть постоянным и переменным. При постоянном токе направление и величина тока не меняются. Переменный ток – это ток, изменяющийся во времени.

Источником постоянного тока является, например, батарейка. Но именно переменный ток используется в бытовых розетках, которые стоят в наших домах. Причина в том, что переменные токи гораздо проще получать и передавать на большие расстояния.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Основным видом переменного тока является синусоидальный ток. Это такой ток, который сначала нарастает в одном направлении, достигая максимума (амплитуды) начинает спадать, в какой-то момент становится равным нулю и снова нарастает, но уже в другом направлении.

 

Непосредственно о таинственных фазе и нуле

Все мы слышали про фазу, три фазы, ноль и заземление.

Простейший случай электрической цепи – однофазная цепь

. В ней всего три провода. По одному из проводов ток течет к потребителю (пусть это будет утюг или фен), а по другому – возвращается обратно. Третий провод в однофазной сети – земля (или заземление).

Провод заземления не несет нагрузки, но служит как бы предохранителем. В случае, когда что-то выходит из-под контроля, заземление помогает предотвратить удар электрическим током. По этому проводу избыток электричества отводится или «стекает» в землю.

Провод, по которому ток идет к прибору, называется фазой, а провод, по которому ток возвращается – нулем.

Итак, зачем нужен ноль в электричестве? Да за тем же, что и фаза! По фазному проводу ток поступает к потребителю, а по нулевому — отводится в обратном направлении. Сеть, по которой распространяется переменный ток, является трехфазной. Она состоит из трех фазовых проводов и одного обратного.

Именно по такой сети ток идет до наших квартир. Подходя непосредственно к потребителю (квартирам), ток разделяется на фазы, и каждой из фаз дается по нулю. Частота изменения направления тока в странах СНГ — 50 Гц.

В разных странах действуют разные стандарты напряжений и частот в сети. Например, в обычной домашние розетки в США подается переменный ток напряжением 100-127 Вольт и частотой 60 Герц.

Провода фазы и нуля нельзя путать. Иначе можно устроить короткое замыкание в цепи. Чтобы этого не произошло и Вы ничего не перепутали, провода приобрели разную окраску.

Каким цветом фаза и ноль обозначены в электричестве? Ноль, как правило, синего или голубого цвета, а фаза — белого, черного или коричневого. Провод заземления также имеет свой окрас — желто-зеленый.

 

Итак, сегодня мы узнали, что же значат понятия «фаза» и «ноль» в электричестве. Будем просто счастливы, если для кого-то эта информация была новой и интересной. Теперь, когда вы услышите что-то про электричество, фазу, ноль и землю, вы уже будете знать, о чем идет речь. Напоследок напоминаем, если вам вдруг понадобится произвести расчет трехфазной цепи переменного тока, вы можете смело обращаться в

студенческий сервис. С помощью наших специалистов даже самая дикая и сложная задача станет вам «по зубам».

Что такое фаза в электричестве

Что такое фаза и нуль в электричестве

В каждом современном доме есть электричество, благодаря которому работают розетки, лампочки и многие другие виды электрооборудования. Включая свет в комнате, пылесос в розетку или заряжая смартфон, мало кто задумывается, как же этот свет и зарядка в гаджете появляются. Что становится причиной работы лампочки и гула пылесоса? Вопросов, если подумать, много, но ответ один — электроэнергия

Фаза и нуль в электрике

Электроэнергия появляется в результате упорядоченного движения заряженных частиц в проводах — электронов. Рождаются эти электроны в огромных электростанциях — таких как, например, Волгоградская ГРЭС (гидроэлектростанция), Нововоронежская АЭС (атомная электростанция) и многих других в нашей стране. Далее по очень толстым проводам эта энергия передается на промежуточные подстанции (как правило, такие стоят по периферии городов), а от них — до местных КТП (комплектная трансформаторная подстанция), которые есть почти в каждом дворе.

Уровни напряжения в таких сетях варьируются от 750000 вольт до 380 вольт в конечной КТП. И именно последние делают так, что в розетке обычного дома появляется 220В. Казалось бы, все просто, но! В розетке находятся два провода. И из уроков физики каждый знает, что в электрике есть «фаза» и «нуль». Эти два слова дают нам свет, тепло, воду, газ и многое другое, чем мы пользуемся каждый день. Теперь по-порядку.

Фаза и нуль: понятия и отличие

Существует такое понятие, как напряжение. Это слово означает степень напряженности электрического поля в данной точке или цепи. Иначе его называют потенциалом. Если очень простыми словами, то это некий поршень, что дает толчок для электронов, чтобы они прошли по проводам и зажгли лампочку в люстре.

В общей цепи (фаза ноль), той, что приходит на люстру или розетку, есть два провода. Один из них и есть фаза. Именно этот провод находится под напряжением. Фаза в электротехнике сравнима с плюсом в автомобиле — это основное питание для сети.

Нуль — это провод, который не находится под напряжением (это именно то, чем отличается ноль от фазы). Он не перегружен в процессе отбора мощности, но, тем не менее, по нему так же течет электрический ток, только в направлении, обратном фазному. В отсутствии напряжения он является безопасным в плане поражения человека электротоком.

Зачем нужен ноль в электричестве

Нуль замыкает электрическую цепь. Без этого провода в цепи не может быть электрического тока, который и дает мощность для питания бытовых приборов. По сути, нулевой провод — это земля.

Откуда берется ноль в электросети

Начало свое нуль берет от комплектной трансформаторной подстанции 6(10)/0,4 кВ, где трансформатор своей нулевой шиной соединен с контуром заземления. Изначально именно земля является проводником с нулевым потенциалом, и именно поэтому многие путают нуль с землей. ВЛ (воздушная линия электропередачи), выходя из КТП, имеет 4 провода — 3 фазы и нуль, который в начале линии соединен с нулем трансформатора. На протяжении воздушной линии через одну опору производится повторное заземление, которое дополнительно связывает нуль линии с землей, что дает более полноценную связь цепи «фаза — нуль» для того, чтобы у конечного потребителя в розетке было не менее 220В.

Зачем нужен нуль

Основное назначение нулевого провода — замыкание цепи для создания электрического тока для работы любого электроприбора. Ведь для того, чтобы ток появился, необходима разность потенциалов между двумя проводами. Нуль потому так и называется, что потенциал на нем равен нулю. Отсюда и уровень напряжения 220В — 230В.

Как найти нуль и фазу

В домашних условиях, даже не имея специальных приборов и приспособлений, возможно определить в обычной розетке, какой из двух проводов является фазой, а какой нулем. В этом случае используются электролампа или индикаторная отвертка.

Проверка с помощью электролампы

Для поиска нуля и фазы достаточно взять обыкновенный патрон с лампочкой и прикрутить два провода на его штатные места. Затем один из этих проводов подключить к заземляющим ножам в розетке, а второй — к любому из двух силовых разъемов.

Фазным будет являться тот разъем, при подключении к которому лампочка будет загораться. Это происходит потому, что по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), в вводном электрощите нулевые провода всех розеток должны быть соединены с земляными проводами этих же розеток. А отдельно земляная шина должна быть соединена с защитным контуром заземления. Именно это и обеспечивает наличие надежного нуля во всей цепи энергоснабжения дома.

Обратите внимание! Самостоятельно подобные процедуры допустимо делать только в том случае, когда квалифицированной помощи ждать неоткуда, а также в случае аварийной ситуации (пожар, короткое замыкание, попадание человека под напряжение). Не стоит забывать, что электрический ток очень опасен. Не стоит рисковать своим здоровьем и своей жизнью из-за лампочки!

Индикаторная отвертка

Для того, чтобы определить фазу в сети переменного тока напряжением 220В — 230В, можно использовать бытовой указатель напряжения — индикаторную отвертку. Продается он практически в любом хозяйственном магазине и стоит (в зависимости от конструкции) очень недорого.

Как правило, инструкции к применению у подобных инструментов нет, поэтому, чтобы не получить электротравму, следует помнить несколько простых правил, применимых к любому инструменту, соприкасающемуся с токоведущими частями:

  1. Использовать инструмент только по назначению (запрещается применять указатель напряжения — индикаторную отвертку — в качестве обыкновенной отвертки для закручивания/откручивания винтов, саморезов, шурупов и т.д.)
  2. Перед использованием инструмента следует внимательно рассмотреть состояние изоляции на рукояти и жале (применимо для любых отверток, в том числе для индикаторных). Ни в коем случае не использовать приспособление, если изоляционное покрытие имеет сколы или вообще отсутствует.
  3. Проверять работоспособность индикаторных устройств необходимо на электроустановках, заведомо находящихся под напряжением (например, в удлинителе, в который включен работающий электроприбор).

В случае сомнения в работоспособности индикатора следует считать его неисправным, а электроустановку действующей.

Так же существуют более точные и безопасные приборы для определения наличия напряжения в сети — это мультиметры, токоизмерительные клещи, вольтамперфазометры (ВАФ) и другие.

Мультиметр

В быту, как правило, используются простые мультиметры. Они способны показать наличие напряжения в сети и его значение. Намного безопаснее использовать для определения фазы именно эти приборы, так как их щупы имеют диэлектрическую рукоятку. Принцип определения такой же, как и в случае с патроном — достаточно один щуп приложить к земляному контакту розетки, а второй накладывать на один из двух контактов розетки.

Важно! Как и правила дорожного движения, правила электробезопасности обязательно нужно соблюдать, ведь электрический ток невидим, неслышим и неосязаем, и именно этим он и опасен.

Электроэнергия (согласно второму закону Ньютона) не появляется из ниоткуда и не уходит в никуда. Она производится, транспортируется и потребляется на глазах. Нужно знать, откуда она берется, как к нам попадает и в каком виде. Каждый должен понимать, что в бытовом потреблении есть провода, которые могут нанести вред здоровью человека, а есть и такие, которые совершенно безвредны, поэтому необходимы небольшие знания и минимум приборов для определения и разграничения этих проводов. Но любые манипуляции с электричеством лучше доверять профессионалу — квалифицированному специалисту, чтобы избежать беды.

Что такое фаза тока?

Практически все новички и собственники домов часто сталкиваются с проблемой: что же такое фаза тока в обычной электрической проводке? Такие вопросы возникают чаще всего в процессе ремонта каких-то электроприборов.

При возникновении такой ситуации, в первую очередь, нужно думать и соблюдать технику безопасности. А знания и умения должны отойти на второй план. Глубокие познания об самых простых законах образования тока и различных процессов, которые происходят непосредственно в бытовых приборах. Эти знания не только могут помочь найти решение проблем множества неисправностей, которые возникают в электроприборах, но и решить их самым простым и надежным способом.

Практически все конструкторы и инженеры работают над тем, чтобы сократить количество несчастных случаев в процессе ремонтных работ с электросетью либо электроприборами. Основная цель потребителей – соблюдать четко прописанные нормы и стандарты.

Давайте детальнее поговорим о токе:

  • однофазном;
  • двухфазном;
  • трехфазном.

Однофазный ток.

Под однофазным током подразумевают – переменный ток, образующийся в процессе вращательных действий в области магнитного поля проводника либо целой совокупности проводников, которые объединяются общий поток.

Как вы уже знаете, однофазный ток передается с помощью двух проводов. Эти провода называют:

1.Один провод это, непосредственно, фаза;
2.Второй – ноль.

В этих проводах напряжение 220 В.

Однофазное электропитание можно охарактеризовать множеством способов. Ни для кого не секрет, что однофазный ток поступает к потребителю с помощью:

1.Двух проводов;
2.Трех проводов.

Первый вариант подачи однофазного тока – двухпроводной использует два провода, как это понятно уже исходя из названия. Один провод передает фазу, а второй предназначается для нулевого напряжения. На использовании такой системы ориентировались практически всегда при строительстве домостроений в СССР.

Использование второго предусматривает добавление еще одного провода. Он применяется для заземления. Основное предназначение такого провода – исключение варианта поражения людей электрическим током. Так же он нужен для отвода тока при утечке и исключение неполадок электроприборов.

Двухфазный ток.

Под понятием двухфазный электрический ток все понимают – слияние двух однофазных токов, которые имеют сдвиг по фазе друг к другу. Угол сдвига может быть Pi2 либо 90 °.

Рассмотреть образование двухфазного тока можно на примере. Необходимо взять две индуктивные катушки и разместить их в пространстветак, чтобы оси этих катушек были перпендикулярны друг у другу. Затем нужно подключить обе катушки к двухфазному току. В итоге мы будем иметь систему, в которой образовалось 2 обособленных магнитных поля. В результирующем магнитном поле вектор будет вращатьсяс одной и той же скоростью и под одинаковым углом. В результате такого вращения и образуется магнитное поле. Ротор с обмотками, которые произведены в форме короткозамкнутого «беличьего колеса» либо металлического цилиндра на валу, будут вращаться и тем самымприводить в движение различные частицы.
Передача двухфазного тока осуществляется при помощью двух проводов: двумя фазными и двумя нулевыми.

Трехфазный ток.

Под трехфазной системой электрических цепей – принято понимать систему, состоящую из трех цепей. В этих цепях имеются переменные, ЭДС с одинаковой частотой, которые одинаково сдвинуты по фазе и по отношению друг к другу на 1/3 периода(=2/3). Каждый отдельный кусочек такой цепи можно смело назвать его фазой. А совокупную систему принято считать трехфазным током. Трехфазный ток без особого труда можно передавать на достаточно большие расстояния. Паре фазных проводов свойственно напряжение 380В. Если в паре фаза и ноль – 220В.

Распределить трехфазный ток по домостроениям можно такими способами:

Четырехпроводное подключение – происходит с использованием трех фаз и одного нулевого провода. Такая система до распределительного щитка, после используют два стандартных провода – фазу и ноль, чтобы иметь напряжение 220В.

При пятипроводном подключении трехфазного тока к уже привычной схеме нужно добавить еще провод, который обеспечивает защиту и заземление. В трехфазной сети все фазы имеют одинаковую нагрузку, чтобы избежать перекоса фаз. От используемой в домостроении проводки зависит и возможность подключения к сети тех или иных электроприборов. Например, заземление просто необходимо если в сеть планируют включать достаточно мощные электроприборы, такие как холодильник, печь, обогреватель, компьютер, телевизор, джакузи, душевая кабинка. Трехфазный ток применяют как источник электропитания двигателей, которые пользуются большой популярностью у потребителей.

Как устроена бытовая проводка

Изначально электроэнергию получают на электростанциях. Потом с помощью промышленной электросети ее передают на трансформаторную подстанцию, а там уже и происходит преобразование напряжения в 380В. Обмотки понижающего трансформатора соединены по принципу «звезда»: все три контакта необходимо подключить к точке «0», а оставшиеся контакты к клеммам «A», «B» и «C».

Все контакты «0», которые были объединены необходимо подключить к заземленному проводу на подстанции. Именно на территории подстанции и происходит расщепление ноля на:

1.Рабочий ноль;
2.PE-проводник, который выполняет защитную функцию.

После выхода из понижающего трансформатора все нули и фазы тока поступают в распределительный щиток домостроения. В результате получается трехфазная система, которая распределяется по всем щиткам многоэтажки. К конечному потребителю попадает напряжение 220В, проводник РЕ выполняет именно эту защитную функцию.

Теперь давайте более детально рассмотрим, что же представляет собой ноль и фаза тока? Нулем принято считать проводник тока, который подключают к контуру заземления в понижающем трансформаторе. Он предназначен для образования нагрузки фазы тока. Присоединять проводник необходимо к обмотке трансформатора. Так же есть такое понятие «защитный ноль» — это именно РЕ-контакт, который мы описывали ранее. Основное его предназначение – отвод тока в случае возникновения поломок либо неисправностей в цепи.

Такой метод пользуется огромной популярностью при подключении к электросети многоэтажных домов. Пользуются им уже много десятилетий. Случаются случаи, когда в системе возникают неисправности. В основном, причиной этому служит низкое качество соединения в цепи либо порыв на линии.

Что происходит в нуле и фазе при обрыве провода.

Обрывы на линии достаточно часто возникают по вине мастеров – они забывают подключить фазу либо ноль. Такие поломки достаточно распространены. Так же довольно часто происходит процесс отгорания нуля на подъездном щитке например, из-за высокой нагрузки в системе.

Если происходит порыв на любом участке цепи, то прекращает функционировать вся цепь, т.к. она размыкается. В таких ситуациях совершенно не важно, какой провод поврежден – фаза или ноль.

То же самое случается и при порыве между распределительным щитом многоэтажки и щитком в подъезде. При таком порыве все потребители, которые были подключены к данному щитку, будут без электроэнергии.

Все ситуации, которые мы попытались описать выше, имеют место быть. Они могут показаться сложными, но не несут никакой опасности для человечества. Ведь обрыв произошел только одного провода, поэтому это совершенно не опасно.

Очень тревожная ситуация – когда пропадает контакт между контуром заземления на подстанции и средним пунктом, к которому поступает все напряжение внутридомового щитка.

Именно в таком варианте электрический ток движется по контурам AB, BC, CA. Совокупное напряжение этих контуров 380В. Именно по этой причине и возникает достаточно опасная ситуация – один щиток может вообще не иметь напряжения, потому что хозяин отключит все электроприборы, а на другом образуется очень высокий уровень напряжения, около 380В. Это может способствовать выходу из строя многих приборов, потому что для них необходимо напряжение в 220В.

Естественно, появление данной ситуации можно избежать. Имеется масса недорогого/дорогостоящего оборудования, которое защитит вашу технику от скачков напряжения.

К такому оборудованию относится и стабилизатор напряжения. Различают такие виды стабилизаторов:

Как же определить фаза это или ноль?

Для определения ноль это либо фаза рекомендуют пользоваться специальным оборудованием – отверткой-тестером.

Функционирует этот прибор по принципу проведения тока с низким напряжением через тело человека, который его использует. Отвертка имеет такие составляющие:

1.Наконечник, с помощью которого есть возможность подключаться к фазе в розетке;
2.Резистор, который снижает разницу электротока до достижения им безопасного уровня;
3.Светодиод, который загорается, если это фаза;
4.Плоский контакт, который способствует возникновению сети с участием тела оператора.

Помимо отверток-тестеров имеются и иные варианты определения какой именно из контактов в розетке имеет поломку. С помощью такого оборудования электрики и определяют фазу и ноль в розетке. Кому-то привычнее использовать более точный тестер, который функционирует как вольтметр.

По показателям вольтметра можно сказать:

1.О наличии напряжения 220В между нулем и фазой;
2.О напряжении между нулем и землей либо его отсутствии;
3.О напряжении между нулем и фазой либо его отсутствии.

Что такое фаза и ноль в электричестве

Электрическая фаза колебаний в электротехнике — это аргумент колебательной функции, то есть угол, на который смещены колебания значения ЭДС в пространстве относительно нуля.

Различают начальную фазу $φ_0$, описывающую начало колебательного процесса в нулевое время и полную фазу, описывающую состояние колебательного процесса в любой момент времени.

Пример уравнения c полной фазой, которое может описывать колебательный процесс: $cos(ωt + βx + φ_0)$. В момент времени, равный $t = 0$, угол колебаний составит $φ_0$, а если колебание начинается в точке с координатами $(0;0)$, то уравнение будет иметь вид типа $cos(φ_0)$.

Чаще всего для электроснабжения жилья используются трёхфазные системы электроснабжения, фазовый угол между генерируемыми ЭДС в которых равен $frac$ или $120°$.

Что такое фаза в электричестве — определение понятия

Фаза в электричестве — это разговорное название провода, находящегося под напряжением относительно другого, который называют нуль. Это название произошло из-за того что вырабатываемый на подстанциях ток, подающийся в дома, является переменным, то есть ЭДС, создаваемые на подстанциях, имеют одну и ту же частоту (для России и стран СНГ она составляет 50 Гц), но сдвинуты относительно друг друга во времени на определённый фазовый угол. В дома обычно подаются все три фазы и нет никакого значения, к какой фазе подключена ваша квартира.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Рисунок 1. Электрика и электричество – схематическое изображение фазы, нуля и земли

На рис. 1 схематично нарисована схема проведения электрического тока в квартиру от общей системы. Буквами $L1$, $L2$, $L3$ обозначены 1-3 фазы, а буквой $N$ — нулевой провод.

На рис. 2 показано схематическое подключение тока к квартире от трасформатора, буквой $L_T$ обозначена фаза на трансформаторе, буквой $L$ — фаза в квартире, а буква $R_H$ — это подключенный электроприбор, обладающий некоторым сопротивлением $R_H$.

От трансформатора идёт 2 провода, один — так называемый фазовый провод с напряжением, а другой – нулевой провод, от которого отведено заземление, осуществляемое помещением контакта в землю. Существуют и другие источники заземления помимо собственно земли, на данных рисунках заземление обозначено буквами $Змл$.

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

На рис. 3 изображён случай, когда нулевой заземлённый провод не проведён в квартиру от подстанции, а заземлён непосредственно в квартире. Напряжение $L_T$ между нулём и фазой будет одинаково для рисунков 2 и 3, однако, не рекомендуется заземлять напряжение от трансформатора непосредственно в квартире.

Что такое ноль в электричестве — определение

Ноль – это провод, необходимый для замыкания электрического контура, по нему ток возвращается к источнику.

Для чего нужен ноль в электричестве? Ноль в электричестве нужен для равномерного распределения напряжения между фазами. При отсутствии нулевого провода напряжение между фазовыми проводами будет распределяться неравномерно, в результате чего на одной фазе может быть повышенное напряжение, которое может привести к пожару, а на других – пониженное, с которым часть электроприборов может не работать или работать некорректно. Для ноля также используются другие названия – его называют нейтральным или нулевым контактом.

Что такое нулевая фаза в электричестве

Нулевая фаза – это ещё одно народное название нулевого провода, не стоит путать его с землёй.

Ток в нулевом проводе не всегда равен нулю, он будет ненулевым при подключении электроприборов.

Что такое «земля» в электричестве

«Земля» – это провод, отводимый от нулевого, используемый для безопасности. Суть в том, что в случае обрыва электрической цепи или отсутствия сопротивления ток направляется в землю, что помогает избежать удара током.

Напряжение $U$ между нулевым проводом и землёй равняется нулю, тогда как напряжение между нулём и фазой для обычной квартиры будет равно $220$ В.

Электрика для чайников: фаза и ноль – что это и как определить где что

В случае, когда вы имеете дело с проводкой, состоящей из двух проводов – один из них всегда будет фазой, а второй нулём. Для того чтобы определить где какой — достаточно воспользоваться специальной пластиковой отвёрткой с индикатором.

Для этого необходимо сначала отключить электричество и развести 2 имеющихся провода во избежание короткого замыкания.

Затем нужно включить электричество обратно и аккуратно, не прикасаясь голыми руками к оголённой части проводов, приложить конец индикаторной отвёртки к проводу. Тот, на котором сработает лампочка индикаторной отвёртки, является фазой, второй провод будет нулём.

В случае же если вам приходится иметь дело с трёхжильным проводом – определить где фаза, а где ноль будет несколько сложнее. Для этого используют специальные приборы, например, можно определить где земля, а где ноль с помощью вольтметра. Для этого сначала нужно измерить напряжение $U$ по очереди между каждым из двух неизвестных проводов и фазовым проводом. Напряжение $U$ на «земле» всегда будет больше, чем на нулевом. Также можно отличить замелю от нуля с помощью омметра — сопротивление на заземлении всегда будет достаточно небольшим и будет в районе 4 Ом.

Также нулевой провод, фаза и заземление обычно имеют разную расцветку. Для обозначения фазы используют чаще всего чёрную, коричневую или серую обмотку, для земли – жёлтую или зелёную, а для ноля – синюю или белую.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Что такое фаза и ноль в электричестве

Очень немного людей понимают суть электричества. Такие понятия как «электрический ток», «напряжение» «фаза» и «ноль» для большинства являются темным лесом, хотя с ними мы сталкиваемся каждый день. Давайте же получим крупицу полезных знаний и разберемся, что такое фаза и ноль в электричестве. Для обучения электричеству с «нуля» нам нужно разобраться с фундаментальными понятиями. В первую очередь нас интересуют электрический ток и электрический заряд.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Электрический ток и электрический заряд

Электрический заряд – это физическая скалярная величина, которая определяет способность тел быть источником электромагнитных полей. Носителем наименьшего или элементарного электрического заряда является электрон. Его заряд равен примерно -1,6 на 10 в минус девятнадцатой степени Кулон.

Заряд электрона — минимальный электрический заряд (квант, порция заряда), который встречается в природе у свободных долгоживущих частиц.

Заряды условно делятся на положительные и отрицательные. Например, если мы потрем эбонитовую палочку о шерсть, она приобретет отрицательный электрический заряд (избыток электронов, которые были захвачены атомами палочки при контакте с шерстью).

Такую же природу имеет статическое электричество на волосах, только в этом случае заряд является положительным (волосы теряют электроны).

Кстати, о том, что такое ток, напряжение и сопротивление можно дополнительно почитать в нашей отдельной статье, посвященной закону Ома.

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц (носителей заряда) по проводнику. Само движение заряженных частиц возникает под действием электромагнитного поля – одного из фундаментальных физических полей.

Электрический ток может быть постоянным и переменным. При постоянном токе направление и величина тока не меняются. Переменный ток – это ток, изменяющийся во времени.

Источником постоянного тока является, например, батарейка. Но именно переменный ток используется в бытовых розетках, которые стоят в наших домах. Причина в том, что переменные токи гораздо проще получать и передавать на большие расстояния.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Основным видом переменного тока является синусоидальный ток. Это такой ток, который сначала нарастает в одном направлении, достигая максимума (амплитуды) начинает спадать, в какой-то момент становится равным нулю и снова нарастает, но уже в другом направлении.

Непосредственно о таинственных фазе и нуле

Все мы слышали про фазу, три фазы, ноль и заземление.

Простейший случай электрической цепи – однофазная цепь. В ней всего три провода. По одному из проводов ток течет к потребителю (пусть это будет утюг или фен), а по другому – возвращается обратно. Третий провод в однофазной сети – земля (или заземление).

Провод заземления не несет нагрузки, но служит как бы предохранителем. В случае, когда что-то выходит из-под контроля, заземление помогает предотвратить удар электрическим током. По этому проводу избыток электричества отводится или «стекает» в землю.

Провод, по которому ток идет к прибору, называется фазой, а провод, по которому ток возвращается – нулем.

Итак, зачем нужен ноль в электричестве? Да за тем же, что и фаза! По фазному проводу ток поступает к потребителю, а по нулевому — отводится в обратном направлении. Сеть, по которой распространяется переменный ток, является трехфазной. Она состоит из трех фазовых проводов и одного обратного.

Именно по такой сети ток идет до наших квартир. Подходя непосредственно к потребителю (квартирам), ток разделяется на фазы, и каждой из фаз дается по нулю. Частота изменения направления тока в странах СНГ — 50 Гц.

В разных странах действуют разные стандарты напряжений и частот в сети. Например, в обычной домашние розетки в США подается переменный ток напряжением 100-127 Вольт и частотой 60 Герц.

Провода фазы и нуля нельзя путать. Иначе можно устроить короткое замыкание в цепи. Чтобы этого не произошло и Вы ничего не перепутали, провода приобрели разную окраску.

Каким цветом фаза и ноль обозначены в электричестве? Ноль, как правило, синего или голубого цвета, а фаза — белого, черного или коричневого. Провод заземления также имеет свой окрас — желто-зеленый.

Итак, сегодня мы узнали, что же значат понятия «фаза» и «ноль» в электричестве. Будем просто счастливы, если для кого-то эта информация была новой и интересной. Теперь, когда вы услышите что-то про электричество, фазу, ноль и землю, вы уже будете знать, о чем идет речь. Напоследок напоминаем, если вам вдруг понадобится произвести расчет трехфазной цепи переменного тока, вы можете смело обращаться в студенческий сервис. С помощью наших специалистов даже самая дикая и сложная задача станет вам «по зубам».

Что такое фаза в электричестве

При проведении электромонтажных работ дома или в квартире самостоятельно жильцы часто интересуются, что такое фаза, зачем она нужна, и какими способами можно ее обнаружить. Ниже рассмотрены понятия фаза и ноль в электрике.

Принцип работы сети переменного тока

Чтобы понять, что такое фаза в электричестве, нужно представлять особенности переменного тока. От постоянного он отличается периодическими изменениями, как по значению, так и по направлению. Его характеристики – напряжение в данный момент времени и частота (отношение числа циклов к единице времени). Переменный ток находится в розетках и прямых подключениях к электрическому щиту.

Однофазный ток

Он направляется от распределительного щитка по двум проводам (фазному и нулевому), между которыми находится 220-вольтное напряжение. В электричестве фаза – это провод, по которому электроток направляется к розетке или прибору. Что такое в электричестве ноль? Это, в свою очередь, кабель, идущий от розетки, по которому ток направляется обратно. Иногда вопросом, что такое ноль, интересуются в контексте заземления. Физически это разные провода, хотя их потенциалы совпадают. Однофазный ток можно подвести к потребителю как двумя проводами (без заземления), так и тремя (с ним). Заземление производится для отвода утечки, защиты жильцов от удара током и приборов – от перегрузок.

Двухфазный ток

Это сочетание двух однофазных, смещенных относительно друг друга на 90 °. Конструктивно это выглядит как сочетание двух проводов-фаз (с указанным сдвигом) и двух нулевых.

Трехфазный ток

Здесь конструкция состоит уже из трех фаз тока, каждая из последующих смещена относительно предыдущей на 120 °. По жилым домам такой ток распределяют четырьмя проводами (три фазы и ноль) либо пятью (указанные плюс заземление). После прохождения через распределительный щит розетки в квартире им питают через одну фазу и ноль.

Структура электросети, основные элементы

Электросеть является связующим звеном между генераторами и реципиентами электрической энергии. Источниками энергии во внутренних сетях производственных и жилых помещений являются ВРУ (вводно-распределительные устройства). К ним посредством коммутаторов и предохранителей подключаются кабели, осуществляющие запитку электрического оборудования либо группы приемников через шинопроводы и ящики коммутации.

Устройство бытовой электропроводки

Стандартная схема электрической проводки содержит следующие элементы:

  • многотарифный электросчетчик;
  • выключатель-автомат с номинальным значением тока 25 А;
  • механизм отключения, предохраняющий от короткого замыкания и перегрузок сети;
  • дифференциальный автоматический выключатель с порогом срабатывания 30 мА (ток утечки), он защищает розетки;
  • шкаф для монтажа с шинами (ноль и заземление) и дощечками для установки выключателей;
  • несколько автоматов для освещения с номинальным значением тока 10 А;
  • кабели с коробками распределения, направляющиеся к розеткам и приборам, освещающим помещения.

Часто владельцы квартир интересуются, фаза это плюс или минус, и в чем разница между нолем и землей. Поскольку электрическая фаза обладает переменным потенциалом, то показатель оного в проводе фазы становится то положительным, то отрицательным. Посему утверждать, что фаза это минус (либо плюс), будет некорректно – эти понятия лежат в разных плоскостях.

Теперь о том, чем нуль отличается от земли. Отличие в том, что через нулевой провод проходит ток и размыкается автоматами (к примеру, вводным). Для заземления в многоквартирном доме нужно подсоединиться к расположенной в стояке жиле, предназначенной специально для этого. Любое другое место, в том числе и щитковый корпус, применять для заземления строго запрещено – это грозит серьезными проблемами для здоровья жильцов.

Что происходит в нуле и фазе при обрыве провода

Если электропровод оборвался, соответствующая розетка или подсоединенный к ней прибор перестает функционировать. При этом не имеет значение, фазный или нулевой провод пострадал. Если разорвался кабель между щитами многоквартирного дома и одного из его подъездов, электричества лишатся все квартиры, подсоединенные к подъездному щиту. Если в трехфазном сочленении оборвался один из фазных проводов, ток, который был в нем до этого, возникает в нулевом проводе, при этом в двух оставшихся фазах ничего не меняется.

Способы определения фазных и нулевых проводов

Зная, что в электротехнике фаза – это провод, по которому к прибору идет электричество, пользователь может заинтересоваться, можно ли найти фазу и нуль без использования приборов. Способ это сделать есть, хотя он не особенно надежен, так как не всегда прокладчики сетей соблюдают стандарты цветовой маркировки разных типов проводов. По стандартам, изоляция нулевого кабеля должна иметь голубой или синий цвет, заземления – быть окрашенной в желтую и зеленую полоску. Для фазного провода расцветка не регламентируется, она может быть разной, но только отличающейся от остальных кабелей.

Найти фазу можно по напряжению, которое измеряется мультиметром. В настройках указывают переменное напряжение более 220 В. Устанавливают контакт двух щупов с гнездами V и COM. Щупом, расположенным в V, касаются проводов – при прикосновении к нулю прибор ничего не покажет, а в фазе обнаружит напряжение в 7-15 В.

Также можно воспользоваться автоматом и индикаторной отверткой. С проводов счищают 1-2 см изоляции. Включают автомат и подносят отвертку рабочей стороной к проводу, держа при этом палец на металлическом отрезке рядом с рукоятью. При поднесении к фазе лампочка загорается.

Важно! При этом способе нельзя прикасаться пальцем к рабочей стороне отвертки. Провода перед процедурой надо развести подальше друг от друга, чтобы не случилось короткого замыкания.

Зануление в квартире

Это соединение зануляющего кабеля с нулевым проводником электросети и корпусом прибора. Предполагается, что процедура обеспечивает ускорение отключения устройства от сети при прикосновении к опасному месту, если напряжение выше некоторого порога. Но она сопряжена с дополнительной опасностью: при разрыве нуля все приборы, подключенные в этот момент к сети квартиры, будут на поверхности иметь фазу (а не ноль), что создает существенную угрозу для здоровья жильцов. Поэтому проведение таких монтажных работ жестко регламентируется.

Знать, что именно называется фазой в электросети, и как ее обнаружить, чрезвычайно важно при проведении электромонтажных работ. В противном случае высок риск нанести ущерб здоровью квартирантов или состоянию электроприборов.

Видео

Что такое фаза и ноль в электричестве – просто о сложном

Передача электрического тока осуществляется по трехфазным сетям, при этом большинство домов имеет однофазные сети. Расщепление трехфазной цепи осуществляется с помощью вводно-распределительных устройств (ВРУ). Простым языком этот процесс можно описать следующим образом. К электрощитку дома подводится трехфазная цепь, состоящая из трех фазных, одного нулевого и одного заземляющего проводов. Посредством ВРУ цепь расщепляется – к каждому фазному проводу добавляется один нулевой и один заземляющий, получается однофазная сеть, к которой и подключаются отдельные потребители.

Что такое фаза и ноль

Попробуем разобраться, что такое ноль в электричестве и чем он отличается от фазы и земли. Фазные проводники используются для подачи электроэнергии. В трехфазной сети три токоподающих провода и один нулевой (нейтральный). Передаваемый ток сдвигается по фазе на 120 градусов, поэтому в цепи достаточно одного нуля. Фазовый проводник имеет напряжение 220 В, пара «фаза-фаза» – 380 В. Ноль не имеет напряжения.

Зачем нужно зануление

Человечество активно использует электричество, фаза и ноль – важнейшие понятия, которые нужно знать и различать. Как мы уже выяснили, по фазе электричество подается к потребителю, ноль отводит ток в обратном направлении. Следует различать нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники. Первый необходим для выравнивания фазового напряжения, второй используется для защитного зануления.

В зависимости от типа линии электропередач может использоваться изолированный, глухозаземленный и эффективно-заземленный ноль. Большинство ЛЭП, питающих жилой сектор, имеет глухозаземленную нейтраль. При симметричной нагрузке на фазных проводниках рабочий ноль не имеет напряжения. Если нагрузка неравномерна, ток небаланса протекает по нулю, и схема электропитания получает возможность саморегулирования фаз.

Электросети с изолированной нейтралью не имеют нулевого рабочего проводника. В них используется нулевой заземляющий провод. В электросистемах TN рабочий и защитный нулевой проводники объединены на всем протяжении цепи и имеют маркировку PEN. Объединение рабочего и защитного нуля возможны только до распределительного устройства. От него к конечному потребителю пускается уже два нуля – PE и N. Объединение нулевых проводников запрещается по технике безопасности, так как в случае короткого замыкания фаза замкнется на нейтраль, и все электроприборы окажутся под фазным напряжением.

Как различить фазу, ноль, землю

Проще всего определить назначение проводников по цветовой маркировке. В соответствие с нормами, фазный проводник может иметь любой цвет, нейтраль – голубую маркировку, земля – желто-зеленого цвета. К сожалению, при монтаже электрики цветовая маркировка соблюдается далеко не всегда. Нельзя забывать и вероятности того, что недобросовестный или неопытный электрик легко может перепутать фазу и ноль или подключить две фазы. По этим причинам всегда лучше воспользоваться более точными способами, чем цветовая маркировка.

Определить фазный и нулевой проводники можно с помощью индикаторной отвертки. При соприкосновении отвертки с фазой загорится индикатор, так как по проводнику проходит электроток. Ноль не имеет напряжения, поэтому индикатор загореться не может.

Отличить ноль от земли можно с помощью прозвонки. Сначала определяется и маркируется фаза, затем щупом прозвонки нужно прикоснуться к одному и проводников и клемме заземления в электрощитке. Ноль звониться не будет. При прикосновении к земле раздастся характерный звуковой сигнал.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

что это такое, описание и характеристики

Профессиональные электрики хорошо разбираются в понятиях фаза и ноль. Разобраться в терминологии и уметь определять параметры электрических сетей будет полезно простым обывателям и новичкам профессий, так или иначе связанных с электромонтажными работами. Подобные знания позволят безопасно подключить бытовые приборы, оборудование, розетки или осветительную арматуру.

Что такое фаза и ноль

Ток поступает в помещение от генераторов, установленных на подстанциях. Из агрегата выходят три фазы и один ноль. Движение электричества закольцовано. По фазовому проводу ток поступает к потребителям, а выходит обратно с помощью нулевого и возвращается в трансформатор. Если движение остановлено, то электроэнергия отсутствует.

Источник: avatars.mds.yandex.net

Приборы с помощью розетки включаются в это движение. Возникает вопрос, почему нулевой провод, по которому тоже проходит электричество, не опасен. Все дело в потенциале. Ноль имеет нулевой потенциал. Чтобы разобраться в этом понятии, можно представить два резервуара, один из которых установлен на земле, а второй – зафиксирован на высоте. Если пробить дно второй емкости, то жидкость из нее польется под напором. Потенциал и есть сила течения воды в данном случае. При повреждении дна резервуара, стоящего на земле, жидкость не польется, то есть потенциал будет нулевым. Движение потока из верхней емкости в нижнюю объясняется разницей потенциалов. Применимо к электротехнике, отличие между потенциалами ноля и фазы равно 220 Вольт (для России).

Тело человека обладает нулевым потенциалом. Нулевой провод заземлен, его потенциал сбрасывается в землю. При отсутствии разницы в потенциалах движение электрического тока отсутствует. Таким образом, человек не получает удара. Опоры электропередач и подстанции конструируют таким образом, чтобы потенциал с ноля сбрасывался в землю.

Источник: avatars.mds.yandex.net

Фаза предназначена для движения электрического тока. Когда электроприбор подключается с помощью розетки, цепь замыкается. В случае, когда нулевой провод сбрасывает этот потенциал на ближайшей опоре, а человек касается оголенного ноля этой точки, потенциал будет сбрасываться через проводник по пути наименьшего сопротивления, то есть через тело.

Источник: avatars.mds.yandex.net

По этой причине электрооборудование в обязательном порядке заземляется. В этом случае при повреждении проводки и протекания потенциала через корпус устройства, потенциал будет сбрасываться в землю, и не пройдет через человека при контакте. Фаза всегда обладает потенциалом, а нулевой провод только в том случае, когда есть соединение с фазовым кабелем через нагрузку, то есть подключенный потребитель, и до ближайшего места сброса этого потенциала в землю.

Варианты определения проводников «фаза»/«ноль»

Важно соблюдать технику безопасности для обозначения параметров электропроводки. Для этого необходимо использовать специальные приборы. Предварительно следует остановить движение тока, чтобы цепь не была замкнута нагрузкой. Ремонтируемый участок электропроводки отключается от общей цепи. Существует несколько простых способов отличить фазу и ноль в домашних условиях.

Как правило, провода обладают цветной маркировкой. Корректность выбора цвета определяется качеством работ и опытом специалиста. Поэтому доверять подобной индикации следует не всегда, лучше проверить самостоятельно фазу и ноль, либо поставить задачу опытному электрику.

Проверка с помощью электрической лампы

Способ достаточно прост для применения. Понадобиться стандартный патрон и лампочка. Два провода необходимо соединить со штатными местами подключения патрона. Один из проводников следует соединить с заземлением в розетке, а второй – подключить к любому силовому разъему. Если при подключении к разъему лампочка загорается, то найдена фаза.

Источник: rusenergetics.ru
Индикаторная отвертка

С помощью бытового указателя напряжения можно быстро обнаружить фазный провод  в электросети, напряжение в которой составляет 220-230 Вольт. Индикаторные отвертки представлены в богатом ассортименте и доступны в любом магазине с электротоварами.

Источник: rusenergetics.ru

При работе с любыми электроприборами необходимо соблюдать правила безопасности. Так как инструкция к индикаторной отвертке обычно отсутствует, следует руководствоваться полезными советами специалистов:

  1. Применять индикатор согласно его целевому назначению, то есть для электромонтажных работ.
  2. Перед тем как приступить к изысканиям, следует убедиться в целостности и надежности изоляционного материала, которым оснащены рукоять и жало инструмента.
  3. Убедиться в достоверности результатов измерений можно, если заранее испытать отвертку на электрических установках под напряжением.

Если пользователь сомневается в корректной работе индикаторной отвертки,  не следует доверять показаниям прибора. В этом случае целесообразно использовать профессиональный инструмент.

Мультиметр

Бытовые мультиметры представляют собой простые в эксплуатации приборы. С их помощью можно определить, находится ли сеть под напряжением, и каково его значение. Это наиболее безопасный способ определить фазу и ноль. Щупы инструмента оснащены диэлектрической рукояткой. Принцип работы устройства заключается в подключении одного щупа к земле розетке, а второго – к одному из двух контактов розетки.

Источник: rusenergetics.ru

Фаза в электричестве, определение понятия, характеристика

Понятие фазного провода связано с определением напряжения. Данная величина обозначает, насколько напряжено электрическое поле в рамках данной точки или цепи. По-другому, это потенциал. Под действием такой силы электроны движутся по проводникам. Один из проводов, которые подключаются к потребителям, называется фазой. Именно этот проводник находится под напряжением. Фазу в понимании электротехники можно сравнить с плюсом в автотранспорте, то есть фазный провод представляет собой основное питание для электрической цепи.

Источник: rusenergetics.ru

Что такое ноль в электричестве, определение

Нулевой провод отличается от фазы тем, что не находится под напряжением. Ноль не перегружается, когда происходит отбор мощности, но по проводнику также транспортируется электричество. Направление этого движения будет обратным фазному. Если в сети отсутствует напряжение, то ноль безопасен для человека и не способен поразить его электрическим током.

Зачем нужен ноль в электричестве

Нулевой провод необходим для замыкания электросети. С помощью ноля обеспечивается необходимая мощность для включения электрических приборов. При его отсутствии электричества будет отключено. По своей сути нулевой проводник представляет собой землю.

Основным назначением ноля является обеспечение электроснабжения объектов разного назначения. Нулевой провод замыкает электрическую цепь, таким образом, создается электрический ток, и работают электроприборы. Электричество появляется из-за разности потенциалов, которая возникает между двумя проводами. Ноль характеризуется нулевым потенциалом. Поэтому напряжение в цепи определяется, как 220 – 230 Вольт.

Что представляет собой петля «ноль/земля»

Нулевой провод выходит из трансформатора, который соединяется с помощью нулевой шины с заземлением, выполненным в виде контура. Вначале цепи именно земля представляет собой нулевой потенциал, что служит причиной путаницы при определении земли и ноля. Конструкция воздушной линии электропередачи, выходящей из комплектной трансформаторной подстанции, включает три фазных проводника и один ноль. Нулевой провод  на выходе подсоединяется к нулевому контакту трансформатора. Повторное заземление выполняется на каждой второй опоре, по которым проложена воздушная линия электропередачи. С его помощью производится дополнительное соединение ноля с землей. Такое решение является гарантией полноценной связи цепи «фаза – ноль», что обеспечивает потребителя электричеством с напряжением не менее 220 Вольт.

Источник: rusenergetics.ru

Элементарные знания электротехники необходимы не только для профессиональной деятельности, но и полезны для обывателя. Электричество питает разнообразные потребительские товары. Обеспечить бесперебойное электроснабжение можно, если правильно определять фазу и ноль при подключении инженерных коммуникаций. Подобная информация будет полезна также студентам политехнических вузов.

Если в процессе обучения возникают проблемы, всегда можно обратиться к специалистам сервиса Феникс.Хелп.

В чем разница между фазами электрического тока (фазы 1, 2, 3 )?

Часто можно слышать, как называют электрические сети трёхфазными, двухфазными, реже — однофазными, но иногда подразумевается под этими понятиями не одно и то же. Чтобы не запутаться, давайте разберёмся с тем, чем отличаются эти сети и что имеют в виду, когда говорят, например, про отличия трехфазного от однофазного тока.

Однофазные сети Двухфазные сети Трёхфазные сети
Прохождение тока возможно при замкнутой цепи. Поэтому ток нужно сначала подвести к нагрузке, а затем вернуть назад.

При переменном токе провод, подводящий ток — это фаза. Её схемное обозначение L1 (А).

Второй называют нулевым. Обозначение — N.

Значит, для передачи однофазного тока нужно использовать два провода. Называются они фазным и нулевым соответственно.

Между этими проводами напряжение 220 В.

Идёт передача двух переменных токов. Напряжение этих токов сдвинуто по фазе на 90 градусов.

Передают токи двумя проводами: двумя фазными и двумя нулевыми.

Это дорого. Поэтому теперь на электростанциях его не генерируют и по линиям электропередач (ЛЭП) не передают.

Передаётся три переменных тока. По фазе их напряжения сдвигаются на 120 градусов.

Казалось бы, для передачи тока нужно было задействовать шесть проводов, но, используя соединение источников по схеме «звезда», обходятся тремя (вид схемы похож на латинскую букву Y).

Три провода являются фазными, один — нулевой.

Экономична. Ток без труда передаётся на далёкие расстояния.

Любая пара фазных проводов имеет напряжение 380 В.

Пара фазный провод и нуль — напряжение 220 В.

Таким образом, электропитание наших домов и квартир может быть однофазным или трёхфазным.

Однофазное электропитание

Однофазноый ток подключают двумя методами: 2-проводным и 3-проводным.

  • При первом (двухпроводном) используют два провода. По одному течёт фазный ток, другой предназначен для нулевого провода. Подобным образом электропитание подведено почти во все, построенные в бывшем СССР, старые дома.
  • При втором — добавляют ещё один провод. Называется он заземление (РЕ). Его предназначение спасать жизнь человека, а приборы от поломки.

Трёхфазное электропитание

Распределение трёхфазного питания по дому выполняется двумя способами: 4-проводным и 5-проводным.

  • Четырёхпроводное подключение выполняется тремя фазными и одним нулевым проводом. После электрощитка для питания розеток и выключателей используют два провода — одну из фаз и нуль. Напряжение между этими проводами 220В.
  • Пятипроводное подключение — добавляется защитный, заземляющий провод (РЕ).

В трёхфазной сети фазы должны нагружаться максимально равномерно. Иначе произойдёт перекос фаз. Результат этого явления весьма плачевен и непредсказуем для человеческой жизни и техники.

От того, какая электропроводка в доме зависит и то, какое электрооборудование можно в неё включать.

Например, заземление, а значит и розетки с заземляющим контактом обязательны, когда в сеть включаются:

  • приборы с большой мощностью — холодильники, печи, обогреватели,
  • электронные бытовые приборы — компьютеры, телевизоры (оно необходимо для отвода статического электричества),
  • устройства, связанные с водой — джакузи, душевые кабины (вода проводник тока).

А для электропитания двигателей (актуальных для частного дома) нужен трёхфазный ток.

Сколько стоит подключение однофазного и трехфазного электричества?

Затраты на расходные материалы и монтаж оборудования планируются также, исходя из наиболее предпочтительного подключения. И если предсказать стоимость розеток, выключателей, светильников трудно (всё зависит от причуд вашей и дизайнерской фантазии), то цены на монтажные работы приблизительно одинаковы. В среднем это:

  • сборка электрощитка, в который устанавливаются автоматы защиты (12 групп) и счетчик стоит от 80$
  • монтаж выключателей и розеток 2-6$
  • установка точечных светильников 1,5-5$ за единицу.

***

Лично я также задумался про солнечные батареи — на http://220volt.com.ua поизучал немного, теперь пробую структурировать мысли, как и что делать с их подключением…

Фаза, ноль и земля – что это такое?

Электрическая энергия, которой мы пользуемся, вырабатывается генераторами переменного тока на электростанциях. Их вращает энергия сжигаемого топлива (угля, газа) на ТЭС, падающей воды на ГЭС или ядерного распада на АЭС. До нас электричество добирается через сотни километров линий электропередач, претерпевая по дороге преобразования с одной величины напряжения в другую. От трансформаторной подстанции оно приходит в распределительные щитки подъездов и далее – в квартиру. Или по линии распределяется между частными домами поселка или деревни.

Разберемся, откуда берутся понятия «фаза», «ноль» и «земля». Выходной элемент подстанции — понижающий трансформатор, с его обмоток низкого напряжения идет питание потребителю. Обмотки соединяются в звезду внутри трансформатора, общая точка которой (нейтраль) заземляется на трансформаторной подстанции. Отдельным проводником она идет к потребителю. Идут к нему и проводники трех выводов других концов обмоток. Эти три проводника называются «фазами» (L1, L2, L3), а общий проводник – нулем (PEN).

Система с глухозаземленной нейтралью

Поскольку нулевой проводник заземлен, то такая система называется «системой с глухозаземленной нейтралью». Проводник PEN называется совмещенным нулевым проводником. До выхода в свет 7-го издания ПУЭ ноль в таком виде доходил до потребителя, что создавало неудобства при заземлении корпусов электрооборудования. Для этого их соединяли с нулем, и это называлось занулением. Но через ноль шел и рабочий ток, и его потенциал не всегда равнялся нулю, что создавало риск поражения электрическим током.

Теперь из вновь вводимых трансформаторных подстанций выходят два нулевых проводника: нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ). Функции их разделены: по рабочему протекает ток нагрузки, а защитный соединяет подлежащие заземлению токопроводящие части с контуром заземления подстанции. На отходящих от нее линиях электропередачи нулевой защитный проводник дополнительно соединяют с контуром повторного заземления опор, содержащих элементы защиты от перенапряжений. При вводе в дом его соединяют с контуром заземления.

Напряжения и токи нагрузки в системе с глухозаземленной нейтралью

Напряжение между фазами трехфазной системы называют линейным, а между фазой и рабочим нулем – фазным. Номинальные фазные напряжения равны 220 В, а линейные – 380 В. Провода или кабели, содержащие в себе все три фазы, рабочий и защитный ноль, проходят по этажным щиткам многоквартирного дома. В сельской местности они расходятся по поселку при помощи самонесущего изолированного провода (СИП). Если линия содержит четыре алюминиевых провода на изоляторах, значит, используются три фазы и PEN. Разделение на N и РЕ в таком случае выполняется для каждого дома индивидуально во вводном щитке.

К каждому потребителю в квартиру приходит одна фаза, рабочий и защитный ноль. Потребители дома распределяются по фазам равномерно, чтобы нагрузка была одинаковой. Но на практике этого не получается: невозможно предугадать, какую мощность будет потреблять каждый абонент. Так как токи нагрузки в разных фазах трансформатора не одинаковы, то происходит явление, называемое «смещением нейтрали». Между «землей» и нулевым проводником у потребителя появляется разность потенциалов. Она увеличивается, если сечения проводника недостаточно или его контакт с выводом нейтрали трансформатора ухудшается. При прекращении связи с нейтралью происходит авария: в максимально нагруженных фазах напряжение стремится к нулю. В ненагруженных фазах напряжение становится близким к 380 В, и все оборудование выходит из строя.

В случае, когда в такую ситуацию попадает проводник PEN, под напряжением оказываются все зануленные корпуса щитов и электроприборов. Прикосновение к ним опасно для жизни. Разделение функции защитного и рабочего проводника позволяет избежать поражения электрическим током в такой ситуации.

Как распознать фазные и защитные проводники

Фазные проводники несут в себе потенциал относительно земли, равный 220 В (фазному напряжению). Прикосновение к ним опасно для жизни. Но на этом основан способ их распознавания. Для этого применяется прибор, называемый однополюсным указателем напряжения или индикатором. Внутри него расположены последовательно соединенные лампочка и резистор. При прикосновении к «фазе» индикатором ток протекает через него и тело человека в землю. Лампочка светится. Сопротивление резистора и порог зажигания лампочки подобраны так, чтобы ток был за гранью чувствительности человеческого организма и им не ощущался.

Конструкция однополюсного указателя напряжения
Конструкция однополюсного указателя напряжения
1корпус
2разъемное соединение
3пружина
4индикаторная неоновая лампа
5контакт для прикосновения
6изолированная часть
7резистор

Распознать фазные проводники можно по их расцветке, для них используются черный, серый, коричневый, белый или красный цвет. Сложнее всего со старыми электрощитами: в них проводники одного цвета. Но «фазу» с помощью индикатора определить можно всегда и без ошибок.

Нулевой рабочий проводник – синего (голубого) цвета, защитный маркируется желто-зелеными полосами. Напряжение на них отсутствует, но лучше без нужды их не касаться. Есть у электриков такой закон: если сейчас напряжения нет, то оно может появиться в любой момент.

Оцените качество статьи:

Разобраться в проводах и не «сдвинуться по фазе» ⋆ Geoenergetics.ru

Все мы привыкли к наличию электроэнергии в наших домах, и даже самый отъявленный гуманитарий знает, что ток в розетке переменный, частота у него 50 герц, а напряжение 220 вольт – можно считать это одним из самых больших достижений системы среднего образования. А вот те, кто любит путешествовать или делает по служебной необходимости, знают, что есть страны, в которых используется ток с частотой 60 герц – в частности, США.

Имеется даже более удивительный случай – Япония, в которой половина страны живет с частотой электротока в 50 герц, половина – с частотой 60 герц. Так уж сложилось исторически, а в наше время объединение, синхронизация энергосистемы страны с таким количеством населения и с такой развитой промышленностью стоит настолько огромных денег, что желающих их потратить не находится. Объявили такое удивительное разделение «национальной традицией», и живут спокойно, удивляя только туристов.

Неудачник Никола Тесла и неизвестный триумф Доливо-Добровольского

Но, несмотря на такие вот отличия с частотой, еще с какими-то параметрами, есть одно правило, единое для всех, от Арктики до Антарктики – для генерации и передачи энергии повсеместно используется система трёхфазного переменного тока – только так, и никак иначе. Мы знаем, что в каждом правиле имеются исключения, и только в случае трехфазного тока их нет: страна может быть большой или маленькой, мирной или воюющей, входящей в какие-то экономические союзы или совершенно нейтральной, у власти могут стоять капиталисты, коммунисты или анархисты – ток все равно трехфазный. Это – наиболее рационально, максимально выгодно и с точки зрения энерготехники, и с точки зрения экономической целесообразности.  А всегда ли электроэнергию передавали в таком виде?

Нет, далеко не всегда, не сразу. На заре становления электроэнергетики разные учёные и специалисты предлагали свои системы передачи тока, экспериментальным путем пытаясь выбрать оптимальную.  Существовали даже системы, состоящие из шести фаз, в которых напряжения и токи были сдвинуты относительно друг друга на 60 градусов. Как нетрудно понять, эта система избыточна – целых шесть проводов, и на каждый – свой комплект коммутационной аппаратуры. В общем, по количеству необходимого материала и оборудования невыгодно. Постепенно системы электроснабжения упрощались и пришли к логическому финалу – двухфазной системе передачи, предложенной в 1888 году Никола Тесла. Эта схема довольно проста. Как понятно из названия, для передачи энергии используется всего два провода… хотя нет, на самом деле обычно применяли четыре провода – по два в каждую фазу, для увеличения сечения проводников. Фазы напряжения и тока были сдвинуты в каждом проводнике данной схемы не на 180 градусов (то есть полностью в противофазу), как было бы логично предположить, а всего на 90.

Сдвиг фаз

Противофаза была бы только вредна: в какой-то момент в обоих проводниках системы могло вообще не оказаться напряжения, пусть и на короткое время. Стоит помнить о том, что электроэнергия передавалась не только для того, чтобы обеспечить свечение осветительных ламп – прежде всего она требовалась для обеспечения работы различных электродвигателей. Представим себе на минутку, что вращающийся электромотор вдруг на долю секунды остался без напряжения, а потом снова запустился. Привод, который вращается этим мотором, или просто скорость снизит, или остановится-дернется, чтобы тут же дернуться-запуститься снова – для обоих механизмов это станет кратчайшим путем к серьезной аварии.

Двухфазная система была всем хороша: простые схемы электроснабжения, очень удобные для анализа и разработки, а также, разумеется, и для монтажа. Но самое главное, что такая система обеспечивала очень плавный и мягкий пуск электродвигателей, что для электротехники конца 19 – начала 20 века было крайне важно. Теория электроснабжения тогда была, можно сказать, в зачаточном состоянии, и подобная система позволяла реализовывать на том технологическом уровне вполне приемлемые характеристики генераторов, моторов и систем передачи электроэнергии.

Система была успешно внедрена и активно развивалась на рубеже 20-го века в США. Это было безусловной победой Теслы над всеми, кто отстаивал целесообразность использования постоянного тока, и именно об этом так любят рассказывать нам все те, кто призывает считать сербского инженера самым выдающимся специалистом в электроэнергетике. Десятки книг и фильмов, сотни и тысячи статей – Никола Тесла и через много лет после своей смерти остается «медийным персонажем». Реальность, однако, куда как более сурова: в то же время по другую сторону Атлантического океана в той же отрасли энергетики жил и работал тот, по сравнению с которым Тесла оказался всего лишь неудачником.

М.О.Доливо-Добровольский

Увы, гениальный изобретатель Михаил Осипович Доливо-Добровольский оказался не нужен России, своей Родине. В 1881 году его, тогда двадцатилетнего студента Рижского политехнического института, «за участие в антиправительственной агитации» отчислили, причем с «волчьим билетом» — без права поступления в любой другой вуз Российской империи. И Михаил Осипович вынужден был уехать в Германию, где поступил в Дармштадское высшее техническое училище, закончил его и остался в своей альма-матер на преподавательской работе. Но однообразная работа на кафедре нашему герою быстро надоела, и М.О. Доливо-Добровольский ушёл в фирму AEG (уверен, многие и сейчас знают эту марку) по приглашению ее руководства. В этой фирме он дослужился в 1909 году до должности директора, в каковой проработал до 1919 года, до самой своей смерти.

Уже трудясь в фирме AEG, Михаил Осипович подробно ознакомился с разработками Никола Тесла в области двухфазной системы передачи энергии и творчески ее переработал, добавив к ней ещё одну фазу и сдвинув векторы напряжения и тока в фазах на 120 градусов. Оказалось, что такая схема более совершенна, чем двухфазная, несмотря на появление третьего, «лишнего» провода – она эффективнее в плане механической работы, экономичнее в энергетическом смысле и удобнее в реализации.

Три фазы

А предложенная в 1889 году Доливо-Добровольским конструкция трёхфазного асинхронного двигателя стала классической и до сих пор повсеместно используется практически без изменений. Также гению Доливо-Добровольского мы обязаны появлению трёхфазного трансформатора. Стоит ли говорить, что и эта конструкция тоже до сих пор везде применяется? Три важнейших изобретения Михаила Осиповича Доливо-Добровольского обеспечили победу трехфазного переменного электрического тока – система передачи, асинхронный электродвигатель и трехфазный трансформатор. Именно на них «стоит» вся современная электроэнергетика, а досужие журналисты и сценаристы без устали продолжают рассказывать нам о невероятной гениальности Никола Теслы. Удивительное – рядом.

Международная электро-техническая выставка во Франкфурте-на-Майне (Германия, 1981). С правой стороны виден искусственный водопад

Первая передача электроэнергии по системе трехфазного переменного тока частотой 50 Гц состоялась в 1891 году в Германии. В городке Лауфен на реке Неккар была построена гидроэлектростанция, передававшая выработанную энергию на гигантское по тем временам расстояние в 170 км в город Франкфурт-на-Майне, где на международной электротехнической выставке был устроен крупный искусственный водопад. Вода в нем подавалась насосом, приводившимся в движение асинхронным электродвигателем мощностью 100 лошадиных сил, который получал питание от той самой ГЭС. Всё оборудование системы электроснабжения: генераторы, повышающие и понижающие трансформаторы, линия электропередачи и двигатель, были разработаны М.О. Доливо-Добровольским. Выставка имела небывалый по тем временам успех, специалисты приезжали в Лауфен и после того, как она официально закрылась – специально для того, чтобы детально ознакомиться со всеми изобретениями Доливо-Добровольского. Пусть и не официально, но именно эта дата считается стартом всеобщей электрификации, которая стала набирать темп в одной стране за другой.

Видные посетители выставки у здания ГЭСГЭСТрехфазный генератор и карта прокладки кабеля от города Лауфен до Франкфурта-на-МайнеИскусственный водопад на Международной электро-технической выставке

М.О. Доливо-Добровольский, несмотря на то, что жил и работал в Германии, оставался русским по рождению и по духу, и всегда мечтал вернуться на Родину, несмотря на то, что она достаточно жестко с ним обошлась. В 1899 году открылся электромеханической факультет Санкт-Петербургского политехнического института, и Михаилу Осиповичу предложили место его первого декана. Увы, он не смог принять это предложение, поскольку работал по контракту с AEG. После начала Первой мировой войны Доливо-Добровольский, как имевший российское подданство, уехал в Швейцарию. После окончания войны Михаил Осипович вернулся в Германию вновь, но тут его подкосила давняя болезнь сердца. Увы, гениальный русский ученый-энергетик совсем немного не дожил до 58 лет. На наш взгляд, огромные достижения этого человека, его вклад в наступление «электрической эры», его биография более чем достойны для того, чтобы стать основой хороших книг и фильмов. Надеемся, что настанет время, когда наша творческая интеллигенция вспомнит незаслуженно забытое имя этого ученого и практика.

Сколько проводов нужны трехфазному току

Но вернемся в наши дни. С важнейшими особенностями линий электропередачи мы уже познакомились в предыдущих статьях этого цикла. Мы уже выяснили, что электроэнергия передаётся потребителям под очень высоким напряжением с использованием системы трёхфазного переменного тока. А теперь поговорим о частностях, которые могут пригодиться каждому из нас в повседневной жизни для того, чтобы на собственном опыте не убеждаться в верности старинного присловья электриков: «Постоянный ток отличается от переменного тем, что бьет постоянно, а переменный нет-нет, да как … ударит».

Теоретически мы уже выяснили, что воздушные линии разных классов напряжения должны использовать по три провода и отличаться друг от друга только количеством изоляторов, с помощью которых провода подвешиваются на опорах, у этих линий отличается радикально. Но это только в теории – достаточно присмотреться к любой линии электропередач, чтобы невооруженным глазом убедиться — проводов на них может быть не три, а меньше или больше! Давайте разберемся, в чем тут проблема, от чего зависит количество проводов линии, проложенных по опорам?

Самое очевидное — от того, какой носитель используется для передачи энергии. Если провод висит на опорах всего один, то это, скорее всего, не провод, а кабель. Мы уже выясняли, что кабели для прокладки воздушных линий вполне себе применяются. Тут, правда, есть ограничения. Поскольку кабель содержит сразу три или даже четыре токоведущих жилы, да к тому же покрытые «индивидуальной» и общей изоляцией, то он тяжелее обычных проводов такого же сечения, проложенных по изоляторам. Отсюда вывод: кабель для прокладки по опорам имеет ограничения по сечению, и, соответственно, по мощности, которую он может передать. Но, тем не менее, кабели для ВЛ находят применение, поскольку они менее подвержены ветровому и прочим внешним воздействиям. Кабель по своей конструкции более жесткий, чем провода ВЛ. К тому же отдельные жилы в нем собраны вместе и изолированы друг от друга, что исключает схлёстывание от воздействия ветра или КЗ от падения на линию посторонних предметов вроде веток деревьев или спортивных кедов расшалившихся школяров. В последнее время стало все чаще устраивают именно кабельные ВЛ для питания уличного освещения. Вновь монтируемые линии освещения обычно оснащаются светодиодными светильниками, мощность которых очень невелика по сравнению с ранее использовавшимися ртутными или натриевыми лампами. Не требуется слишком большая мощность – значит, не требуется и большое сечение в жилах кабеля, не будет слишком большим вес кабеля, не будет слишком велика его цена. Использование кабеля весьма существенно упрощает монтаж: для подвески кабеля применяются простые кронштейны без изоляторов, к тому же кронштейн нужен на каждой опоре всего один, а не четыре, как для обычной ВЛ с неизолированными проводами. Да, для подключения светильников к кабелю нужны специальные контактные системы, при монтаже проникающие внутрь жил кабеля, но таких систем сейчас выпускается большое количество разных конструкций.

А если ВЛ проложена не кабелем, а неизолированными проводами, то сколько проводов потребуется для такой линии? Простейшая логика подсказывает: как минимум три, поскольку по ВЛ передается переменный трехфазный ток. То есть каждая фаза пойдет по своему проводу. И это верно, но только для высоковольтных линий. Распределительные сети, подающие энергию к жилым домам, имеют четыре провода, убедиться в этом можно, просто подняв голову, возвращаясь с работы. Рассматривать носки ботинок далеко не всегда так интересно, как порой кажется, проверено на себе! Так зачем нужен ещё один провод, какую такую функцию он выполняет, ведь фазы всего три?

Дело в том, что по четвертому проводу ничего не передается, это «нейтраль», или, говоря правильнее, «нуль». В нормальном режиме работы системы электроснабжения в данном проводнике вообще нет напряжения. Больше того, в сетях 380 В «нуль» ещё и периодически заземляется: через определенное количество пролетов на опорах устраивается отдельный спуск проводника, который соединяет нулевой провод линии со стальным штырём, забитым в землю – электрики называют это «повторным заземлением». Периодичность монтажа повторного заземления вдоль ЛЭП устанавливается при проектировании ВЛ, в обязательном порядке оно монтируется у ввода к конечному потребителю и у выхода линии 380 В с понижающей подстанции. Так для чего нужен дополнительный провод, тем более что он не используется для передачи энергии?

Заземления много не бывает

Как устраивается подключение устройств, потребляющих не однофазный, а именно трёхфазный переменный ток, например, электродвигателей или трансформаторов? Катушки (они же – «обмотки») этих устройств должны, как больше ста лет назад придумал М.О. Доливо-Добровольский, соединяться строго определенным образом – «в звезду» или «в треугольник». Наиболее распространенным способом соединения фаз является так называемая «звезда». Вспомните эмблему автомобильной фирмы «Мерседес» — трёхлучевая звезда в круге. Мысленно убираем круг — и получим эту самую схему соединения, «звезду». К концам лучей звезды подается трёхфазный ток, на этих лучах находятся входные контакты обмоток двигателя или трансформатора, а выходные контакты соединены в центре звезды вместе. И нет, не стоит думать, что в центральной точке нашей схемы случится КЗ. Вся энергия будет потрачена в обмотках – она либо передается в случае трансформатора на его вторичные обмотки, либо полностью преобразуется в механическую работу в случае мотора. Поскольку энергия полностью будет израсходована в обмотках, то в средней точке «звезды» электрического напряжения нет. Совсем нет! Средняя точка называется «нейтралью», и ее можно смело заземлить. Большинство электроустановок, работающих в схеме «звезда», именно так и устроены, с заземленной средней точкой. Энергетики это называют «глухозаземленная нейтраль».

Анимированное изображение течения токов по симметричной трёхфазной цепи с соединением типа «звезда»

Тем не менее, в средней точке напряжение может появиться. Например, у электромотора в какой-нибудь из обмоток случилось межвитковое замыкание, из-за чего снизилось сопротивление этой обмотки, и, как следствие, расход электроэнергии в ней увеличился. В результате этого симметричность напряжений и токов в «звезде», свойственная нормальной работе электроустановки, нарушится – произойдет «перекос фаз», средняя точка сдвинется в сторону той фазы, где начал происходить больший расход энергии, а в центре «звезды» появится напряжение. Но это нештатный режим работы, при таком раскладе двигатель надо отключать и отремонтировать. Если в электроустановке всё нормально, она работает в штатном режиме, то в средней точке напряжения нет, и она заземлена.

Обычно в распределительных сетях 380 вольт средние точки обмоток понижающих трансформаторов, установленных на подстанциях (в трансформаторных будках), всегда заземлены. Однако четвертый провод ВЛ, тот самый «нуль», к средним точкам не подключен. Его наличие на опорах ВЛ необходимо вовсе не для того, чтобы попилить бюджеты на монтаже линий и не для подачи «нуля» потребителям. Нулевой проводник необходим для корректной работы защит ВЛ до 1000 В. Нюанс заключается в том, что схема «звезда с глухозаземленной нейтралью» при всех своих достоинствах обладает одним крайне неприятным (для энергетиков, конечно) недостатком – ток короткого замыкания (КЗ) между фазой и землей в такой схеме относительно невелик. Так это ж хорошо, подумает кто-нибудь: раз ток невелик, то и перегрузка сети от КЗ в линии не слишком большая. Так-то оно так, но тут появляется другая проблема: чувствительность защиты в сетях 380 В очень ограничена.

Например, линия 380 В имеет номинальный (максимально возможный) ток 600А. При КЗ где-нибудь на воздушной линии из-за её длины ток на подстанции поднимется максимум до 650-700А. Для защиты это всего лишь небольшой скачок нагрузки, на который она просто не реагирует, а в это время где-то на ВЛ провода от возникшей электрической дуги отгорают от контактов на опорах и падают на землю. Происходит это потому, что точка КЗ может находиться достаточно далеко от подстанции, ток от нее идет через землю, которая имеет вполне конкретное сопротивление. Наличие нулевого проводника позволяет возвращать ток от КЗ на подстанцию по тому самому проводу №4, сопротивление которого по сравнению с сопротивлением земли очень мало. В результате ток КЗ значительно увеличивается, и его начинает «чувствовать» защита. Хотя вот такое сознательное увеличение тока КЗ, на первый взгляд, выглядит странно, но в этом есть практический смысл – это самый простой и экономически самый оправданный способ обеспечить корректную работу систем защиты. Да, еще одна любопытная деталь: защита линий реагирует на силу тока, а не на его напряжение! Ну, вообще-то защиты есть разные, с разными контролируемыми параметрами, но для защит в распределительных сетях 380 В именно сила тока в линии или на устройстве является ключевым параметром, который и отслеживает защита, на изменение которого она так или иначе реагирует.

Тут некоторые читатели могут поинтересоваться: мы физику в школе уже давненько учили, а что же такое сила тока и напряжение, и почему их величины надо контролировать? Прежде всего потому, что сила тока и его напряжение — важнейшие параметры любой электроустановки, эти параметры влияют вообще на всё, что в ней происходит. Что касается наглядной аналогии понятий силы тока и его напряжения, то вполне можно использовать достаточно простую. Представьте себе водопроводный кран у себя в квартире. В нем всегда имеется давление воды — неважно, открыт кран или закрыт, вода при нормально работающей системе водоснабжения всегда давит с некоторой силой со стороны водопровода на запирающее устройство крана. Вот это самое давление воды приблизительно похоже на напряжение в электросети. Пока кран закрыт, вода из него не течет. Но стоит кран открыть, как из него с некоторой скоростью польется вода. Величина этой скорости – аналог силы тока. А электрическое сопротивление – это размер отверстия, через которое истекает вода. Чем меньше отверстие, тем ниже скорость истечения, и тем выше давление воды в отверстии крана. Ну чем не закон Ома (R = U / I, где R – сопротивление, U – напряжение и I – сила тока)? А ведь закон Ома – важнейший закон электротехники!

А теперь, после скучной теории, обратим внимание на электрощитки установленные на лестничных клетках жилых домов — ну, на эти большие железные ящики с запертыми дверцами. В них стоят вводные квартирные автоматы и счётчики, своими корпусами щитки соединены не только с заземлением, но и с нулевым проводником кабеля питания. В этом легко убедиться, открыв ту часть щитка, где выполнена разводка электричества по квартирам: подводящий кабель, как правило, четырёхжильный, и одна из его жил (обычно ее изоляция имеет окраску в виде продольных желтой и зеленой полосы) прямо соединена с корпусом щитка. Сделано это не для того, чтобы убить жильцов ударом тока: в нулевом проводнике кабеля нет напряжения, к тому же он, как мы только что выяснили, у ввода в дом принудительно заземлен. Впрочем, щиток может, и так часто бывает, иметь и дополнительное заземление. Соединение корпуса щитка с «нулём» называется «защитное зануление», а с землей – «защитное заземление».

Поскольку щиток на этаже занулён (и заземлён), а нулевой проводник кабеля питания имеет разводку по квартирам, то вполне можно соединить нулевой контакт квартирной розетки 220В с ее, розетки, заземляющим контактом. Ну, знаете, есть такие модные розетки и вилки с двумя металлическими полосками по бокам. И мы получим защитное зануление – аналог заземления. Не во всех домах есть проводка с отдельной заземляющей жилкой, и такой способ вполне допустим, например, для подключения стиральной машины, чтобы обезопасить себя от пробоя изоляции внутри неё. Определить нулевой проводник в розетке несложно, в этом поможет известная всем индикаторная отвёртка с лампочкой, загорающейся от прикосновения рукой при наличии напряжения. Если в розетке есть напряжение, то в одном из контактов индикатор светиться будет, а в другом – нет. И именно тот контакт, в котором индикатор не светится, является нулевым, его и следует соединять с заземляющим контактом розетки. Однако автор этих строк не рекомендовал бы применять данный метод защитного зануления. Дело в том, что даже если вы сделаете всё правильно, то есть определите в розетке «нуль», соедините его с заземляющим контактом, то в какой-то момент к вам в дом может прийти на обслуживание щитков электрик из управляющей компании.  Он, не предупредив вас, по своему усмотрению поменяет во вводе в вашу квартиру фазу и нуль местами, и в результате вы получите на корпусе своей стиральной машины 220В. В общем, лучше не рисковать, есть куда как более безопасные способы внезапно почувствовать бодрость во всем теле.

Собственно, а почему используется именно земля? В данном контексте следует понять, что имеется в виду не почва, а именно вся наша планета как таковая, то есть правильнее было бы писать «Земля». Дело в том, что, во-первых, Земля является хорошим проводником электричества, а во-вторых, Земля – это чудовищных размеров электроёмкость, гигантский электрический конденсатор, способный «переварить» в себе мощности на несколько порядков большие, чем те, которые человечество суммарно сейчас для себя вырабатывает. Такое важное электротехническое устройство грех не использовать в системах электроснабжения, вы не находите?

Энергетики слово «Земля» пишут с большой буквы

Добавим также немного важной информации о заземлении. Любой объект, на котором используется электричество, должен быть оборудован целой системой – контуром защитного заземления. Это стальные стержни, заглублённые в грунт на метр-полтора, и жёстко, обычно сваркой, соединенные вместе с помощью стальной же полосы. К контуру заземления подключается всё, что должно быть заземлено – корпуса электрощитов и электромоторов, конструкции, по которым проложены кабели, в общем, все металлические детали всего оснащения зданий и сооружений, на которые так или иначе может случайно или намеренно попасть электрическое напряжение. Контур обязательно есть у любого многоквартирного дома, подстанции, производственного цеха, офисного центра или торгово-развлекательного комплекса. Важным параметром контура заземления является его сопротивление току растекания. Эта величина жёстко регламентируется, для её измерения предназначен особый прибор. Называется он измерительным мостом, и имеет три проводника-электрода.

Измерительный мост

Один относительно короткий, длиной метров пять, с зажимом в виде струбцины на конце, а два других – длинные, по 30 метров, заканчивающиеся стальными метровыми кольями. Для проверки контура короткий провод присоединяется к нему зажимом, два других провода разматываются на максимальную длину, их колья до упора погружаются в грунт на расстоянии 15 метров друг от друга. После этого включается мост, который показывает сопротивление грунта, или, точнее, сопротивление току растекания, на дистанции от контура до кольев прибора. Сопротивление току растекания в контуре заземления жилого дома не должна превышать 4 Ом. Если потребитель ответственный, например, подстанция, электростанция, или иной важный/режимный объект, то сопротивление должно быть меньше 0,5 Ом. Если сопротивление контура больше указанных пределов, то следует увеличить количество забитых в грунт кольев контура заземления. При несоответствии сопротивления контура данным требованиям Энергонадзор запретит эксплуатацию объекта до приведения заземления к нормам. Мелочей тут не бывает! Кроме всего прочего, контуры заземления должны регулярно контролироваться с помощью описанного выше прибора и визуальным осмотром. Наружный осмотр проводится не реже раза в полгода, и не реже раза в 12 лет вокруг кольев вскрывается грунт для контроля подземной части контура. Измерение сопротивления контура выполняется для устройств до 1000В не реже одного раза в 6 лет, для устройств выше 1000В – не реже одного раза в 12 лет.

Итак, мы выяснили, что в сетях 380В для передачи электроэнергии используется четыре провода, один из которых – «нуль» — в нормальном режиме работы висит «пустым», без напряжения, зато имеет очень важную функцию – обеспечивает корректность работы защитных систем. Нулевой провод должен быть того же сечения, что и фазные. Кстати, термин «линия 380В» не очень точен. Энергетики применяют другое обозначение устройств и линий с таким напряжением – «до 1000В» или, чаще, «0,4кВ». Давайте далее использовать именно последний термин, прям как настоящие энергетики. На ВЛ-0,4 кВ провода обычно подвешены на опорах в шахматном порядке, и самый нижний из них – именно нулевой. Кстати, порядок фаз во всех электроустановках крайне важен. Их стандартно обозначают латинскими буквами «А», «В» и «С», и расцветкой – жёлтый, красный и зеленый цвет соответственно. Если фазы в присоединении перепутать, то можно в лучшем случае обнаружить, что электродвигатели вращаются не в ту сторону, а в худшем – устроить межфазное КЗ. Поэтому энергетики всегда тщательно следят за порядком фаз, об этом обязательно нужно помнить и тем, кто по какой-то причине занимается коммутацией электродвигателей к сети самостоятельно.

У пытливого читателя уже наверняка возник вопрос: а почему речь идет о напряжении в линии 380В, а в квартирах у нас обычно 220В? Тут нет ошибки или путаницы. 380В – это напряжение между двумя любыми фазами, а 220В – между любой фазой и нулём. 380В ровно на «квадратный корень из трёх» больше 220В. И если электрик перепутает, подав вам в квартиру вместо фазы и нуля две фазы, то вы получите в розетках не 220, а 380 вольт. В этом случае большинство из ваших устройств, особенно сложных, красиво сгорят, поскольку на такой поворот событий они не рассчитаны. Выдержат, скорее всего, эту неприятность только лампы накаливания да электрочайник, и то вряд ли. В общем, будьте бдительны!

Ну хорошо, с ВЛ-0,4кВ разобрались. Но почему у высоковольтных ВЛ провода всего три, неужели им не нужен «нуль»? Нет, не нужен. Их защиты обычно гораздо более сложны, чем в сетях 0,4кВ, и использовать нулевой проводник хоть и можно, но не имеет смысла. Поэтому практически все линии выше 1000В – трехпроводные.

Ладно, а ведь на опорах высоковольтных ЛЭП может быть и больше четырех или трех проводов, мы не редко это видим – если, конечно, присматриваемся к пейзажам, неотъемлемой частью которых вот уже много лет являются опоры и провода воздушных линий.  Совершенно верно, может. Проводов на опорах может быть восемь или шесть, поскольку по одним опорам проложено сразу две разные ВЛ, до и выше 1000В соответственно (мы ведь помним – линии до 1000В, как правило, имеют по четыре провода). Такая ВЛ с двумя независимыми линиями называется двухцепной, то есть на две независимых электроцепи. Если опоры достаточно прочные, а провода не слишком большого сечения и веса, то почему бы не использовать несущую способность опор для прокладки второй ВЛ? И место сэкономим, и время на монтаж, и материалы (опоры, поддерживающие конструкции, изоляцию). Энергетики, однако, подобные схемы не любят и называют их «опасным местом» — это официальный термин. Дело в том, что две параллельно идущие линии работают как трансформатор, только не навитый на сердечнике, а растянутый. И если одна линия отключена, а вторая под напряжением, то в отключенной линии будет наводиться напряжение от работающей линии. Напряжение небольшое, но достаточное, чтобы доставить неприятности. Кроме того, провода двухцепных линий обычно висят близко, и при работе на одной ВЛ, даже отключенной, есть риск случайно «влезть» в работающую ВЛ. Поэтому обычно двухцепные линии отключают полностью, и, если есть возможность, стараются избегать строительства подобных ВЛ.

Также высоковольтные линии вполне могут быть четырехпроводными. Как уже говорилось выше, по самому верху опор, над проводами под напряжением, обычно прокладывают провод, или, если использовать профессиональную терминологию, трос грозозащиты. Он заметно тоньше фазных проводов, висит без изоляторов над верхушками опор и обязательно самым тщательным образом на каждой опоре заземляется. Наличие троса грозозащиты позволяет уберечь саму ВЛ от попадания молнии.

Электротехника высоких напряжений

Ох уж, эти атмосферные явления! В энергетике им посвящена целая наука – техника высоких напряжений. Она изучает все процессы, связанные с молниями, попаданиями молний в линии электропередачи и мерами защиты от этих проблем. Сами проблемы имеют строго научное название – атмосферные перенапряжения. Название связано именно с крайне высоким электрическим напряжением, которое несёт молния. Порядок цифр в уровне напряжения обычной молнии – миллионы вольт. Понятно, что можно подобрать изоляцию ВЛ и подстанций, которая выдержит такие потенциалы, современные материалы весьма сильно продвинулись в части диэлектрической прочности. Но изоляция в любом случае получится чрезвычайно громоздкой, тяжелой и крайне дорогой. Гораздо дешевле как-то ограничить влияние атмосферных перенапряжений в электросетях. Вот один из способов ограничения и есть тот самый трос грозозащиты. Висит он всегда выше фазных проводов, сделано это умышленно — молния попадёт с большой вероятностью именно в него. Поскольку трос хорошенько заземлен, весь разряд тут же уйдет в землю, не причинив ВЛ никакого вреда.

Разрядники на ЛЭП

Но ведь может так случиться, что молния ударит мимо троса, в фазный провод линии. Как быть в этом случае? Для решения подобных вопросов служат особые устройства, которые имеются на любой ВЛ, от 0,4кВ до 500кВ и выше — разрядники. Как устроен разрядник? Обычно это пустотелый цилиндр из хорошего изолятора, как правило, фарфоровый. Нижняя часть разрядника заземлена, верхняя подключена к фазному проводу и постоянно находится под его напряжением. Внутри цилиндра имеется две важнейшие части устройства – искровой промежуток и вилитовые диски.  Начнём с последних. Вилит – особый материал, напоминающий чем-то по структуре и внешнему виду очень плотный мел. Интересен он тем, что его электрическое сопротивление тем меньше, чем больше приложенное к нему напряжение. Толщину слоя вилита можно выбрать так, что, например, в разряднике для линии 10кВ сопротивление этого материала будет таким же, как у обычной изоляции, при повышении напряжения до, скажем, 30кВ, снизится вполовину, а до 100кВ вообще станет очень незначительным. Становится понятно, что номинальное напряжение ВЛ-10кВ такой слой выдерживает как изолятор, а резкое повышение напряжения в линии от удара молнии делает его проводником, и разряд просто уйдет в землю. Вилит в разряднике уложен не в виде цельной детали, а столбиком из дисков, похожих на огромные таблетки. Обычно верхняя часть слоя вилита в случае срабатывания разрядника от дуги подгорает, поэтому горелый диск можно удалить, заменив его новым, а весь остальной слой оставить.

Вилитовые диски отделены от верхнего ввода в разрядник, находящегося под напряжением ВЛ, искровым промежутком. Его назначение простое: вилит при нормально работающей ВЛ не должен находиться постоянно под напряжением, он от этого портится, к тому же он при обычных условиях хоть и изолятор, но хуже фарфора. Напряжение на вилитовые диски должно подаваться только при перенапряжении. Искровой промежуток как раз и служит временным изолятором между напряжением фазы и вилитом. Он представляет собой своеобразный цилиндр, набранный из металлических колец особой формы с изоляционными прокладками между ними. Кольца находятся очень близко друг к другу, но всё-таки зазоры между ними достаточны для того, чтобы номинальное напряжение ВЛ их не пробивало. При перенапряжении в линии зазоры будут легко пробиты возникающей дугой, напряжение попадёт на вилитовые диски, которые потеряют сопротивление и уведут перенапряжение в землю. Вот и всё, разрядник выполнил своё назначение.

Наверняка многие из вас, уважаемые читатели, разрядники видели, просто не обращали на них особого внимания. Особенно их легко обнаружить на опорах, стоящих рядом с понижающей подстанцией. Обычно с последней (или первой) опоры в линии питания заводится в трансформаторную будку кабелем. Именно на этой опоре ставят разъединитель (о том, что это такое, мы говорили ранее), и тут же, рядом с разъединителем, монтируют три разрядника, по одному в каждой фазе. Кстати, ввод с ВЛ в подстанцию именно кабелем делается не только для удобства и безопасности (не надо делать двухэтажную подстанцию, чтобы высоковольтный ввод был как можно выше). Дело ещё и в том, что у кабеля и проводов линии разное так называемое волновое сопротивление – термин, пришедший в электротехнику из радиосвязи. Фронт волны атмосферного перенапряжения, набегающий по проводам воздушной линии, вполне может в месте перехода её в кабельную линию из-за различия в волновом сопротивлении отразиться от этого самого перехода и на подстанцию не попасть вообще. Именно поэтому подавляющее большинство современных подстанций на 10кВ делают с кабельным вводом – это и безопасно, и с перенапряжениями помогает бороться. Подстанции на 35кВ и выше из-за технической сложности монтажа и обслуживания кабелей на такое напряжение, а также их дороговизны, обходятся воздушным вводом и разрядниками на нём.

Кроме атмосферных перенапряжений, существуют ещё и коммутационные перенапряжения, образующиеся из-за возникновения резонансных явлений в линии при ее включении или отключении (откуда, собственно, и название). Природа и проявления таких перенапряжений чем-то похожи на гидроудар в водопроводе. Коммутационное перенапряжение появляется тогда, когда кто-то щёлкнул выключателем в неподходящий момент, причем неважно, включил он линию или устройство, или отключил. Наверняка многие с этим явлением и в быту сталкивались: бывало, включишь свет, а лампочка вдруг почему-то ррраз, и с выстрелом перегорела – происходит это именно из-за коммутационного перенапряжения. Величины напряжения при этом явлении не столь велики, как при ударах молнии, конечно, но они достаточны для пробоя ослабленной в каком-нибудь месте изоляции. Методы борьбы с коммутационными перенапряжениями такие же, как и для предотвращения последствий атмосферных перенапряжений — разрядники и кабельные вводы.

Разрядники используются не только для защиты от перенапряжений. На высоковольтных подстанциях очень часто можно обнаружить одинокий разрядник, включенный в цепь заземления средней точки первичной обмотки трансформатора. Средняя точка (нейтраль) схемы «звезда» может работать в двух режимах – с заземлением и без него. Выбор режима осуществляется с помощью включения разъединителя в цепи заземления нейтрали. Разъединитель включает заземление средней точки, это уже знакомый нам режим «глухозаземленная нейтраль». Параллельно разъединителю подключен разрядник, и если разъединитель отключить, то прямое электрическое соединение средней точки «звезды» с землей прервётся – разрядник в нормальном режиме ток не проводит. Такой режим называется «изолированная нейтраль». Включение и отключение нейтрали на подстанциях и, соответственно, режим работы этой нейтрали, исходя из параметров работы энергосистемы, задаётся ее оперативным руководителем – энергодиспетчером.

Об оперативном руководстве и важности диспетчерской работы мы поговорим позже, сейчас просто уясним себе этот факт. Энергодиспетчер прямо указывает персоналу каждой подстанции, в каком режиме должны работать нейтрали трансформаторов. Но на практике в большинстве случаев трансформаторы работают с глухозаземленной нейтралью практически повсеместно. Разрядник в цепи нейтрали нужен для того, чтобы она в нормальном режиме работы трансформатора и всех присоединениях после него была изолирована от земли. В случае возникновения нештатной ситуации и, как следствие, перекоса фаз (об этом явлении говорилось выше) на средней точке появилось бы напряжение, которое при определенном значении пробило бы разрядник и ушло в землю, защитив трансформатор от аварии.

Провода, Земля, разрядники – защита от неожиданной встречи с током должна быть надежной

Подведем итог. Количество проводов в ВЛ зависит от напряжения в ней. ВЛ-0,4кВ имеют, как правило, четыре провода – три фазных и один нулевой, в котором при нормальной работе напряжение не только отсутствует, но и в принципе появиться не должно, поскольку нулевой проводник прямо соединен с землей. Нулевой проводник крайне важен для корректной работы защит, поскольку короткое замыкание между фазой и землей может иметь очень небольшой ток, ниже чувствительности защиты. Линии выше 1000В трехпроводные, а тонкий провод, проложенный на высоковольтных ВЛ по самому верху опор не является токонесущим — это трос грозозащиты, предохраняющий линию от попадания молний. Кроме этого троса, для устранения проблем, связанных с ударами молний (атмосферными перенапряжениями) на ВЛ имеются также специальные устройства – разрядники. В нормальном режиме работы разрядник является изолятором и никак себя не проявляет, в случае появления в линии волны перенапряжения разрядник из-за особенностей используемого внутри него материала – вилита – становится проводником, и отводит перенапряжение в землю. Если дуга не успела сильно пожечь искровой промежуток внутри разрядника, то он тут же, сразу после срабатывания, опять становится изолятором и вновь готов к работе.

В энергетике широко используется Земля – не почва, а именно вся наша планета, используется планета и как отличный проводник электричества, и как гигантский электрический конденсатор. С Землей часто соединяют нейтраль – среднюю точку, к которой подключены обмотки электромотора или генератора, соединенные в схему «звезда». Соединение устройств и их частей с землей называется заземлением, и такое заземление является рабочим. Если с Землей соединяется устройство не для правильной работы, а исключительно для предотвращения от ударов током, например, обслуживающего персонала, то такое заземление называется защитным. В энергетике все (ВСЕ!) металлические части всех (ВСЕХ!) устройств, за исключением, конечно, самих проводников с током, в обязательном порядке тщательно заземляются. То есть обязательно заземлены будут корпуса трансформаторов и выключателей, несущие конструкции РУ, даже двери для входа на подстанцию и забор вокруг нее! И качество заземления будет обязательно и регулярно контролироваться осмотрами, а также специальным прибором.

Ну, и специально для тех, кто не понял излишне тонкого намека на толстые обстоятельства: Земля – это «гео», а энергетика и есть энергетика. И было бы очень странно, если бы вот эта статья не появилась на страницах Аналитического онлайн-журнала Геоэнергетика.ru, как, впрочем, и наоборот – если бы она появилась где-то в другом месте.

 

Подготовлено в соавторстве с Борисом Марцинкевичем

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Что такое фаза и ноль и что такое трехфазное электричество читайте определение в статье

Каждый из нас изучал тему “Электричество” в школьном курсе физики, но мало кто может объяснить, что такое электричество. В статье мы подробно рассмотрим этот вопрос, объясним понятия, связанные с электричеством, простым языком. Электричество Общие сведения Электричество обусловлено свойством атомов обладать электрическим зарядом. Заряд бывает положительным и отрицательным, и атомы, разноименно заряженные, притягиваются друг к другу, а одноименно заряженные — притягиваются. Атом может терять и приобретать электроны. В тот момент, когда он теряет электрон, то другие электроны стремятся заполнить его место, — это движение заряженных частиц и есть электричество.

Что значит фаза и ноль в электричестве

Мы плавно подошли к вопросу о том, что такое фаза и ноль в электричестве. Когда мы говорим не просто об абстрактном атоме, а об электрических проводах, то его контакты называются по-разному. Что такое фаза в электричестве — это отрицательно заряженный контакт электрического провода. Что такое ноль в электричестве — это положительно заряженный контакт электрического провода.

Три фазы в электричестве — что это такое? Что такое фаза в электричестве — определение. Мы уже разобрались, что такое фаза в электричестве — отрицательно заряженный контакт электрического провода. Всего существует три вида тока:

  • Однофазный.
  • Двухфазный.
  • Трехфазный ток. Поскольку самым распространенным является трехфазный ток, на нем работает большинство электростанций, то для подробного рассмотрения мы возьмем именно его.

Нулевая фаза в электричестве

Прежде, чем мы рассмотрим трехфазное электричество, стоит сказать о том, что такое нулевая фаза в электричестве. Нулевая фаза — это часть электрического провода, в которой нет напряжения, но есть электрический ток. Это — проводник электрического тока.

Что значит “трехфазное электричество”

Трехфазное электричество формируют четыре электрических провода: три фазы и один ноль. Что это с профессиональной точки зрения — трехфазное электричество?

Трехфазное электричество состоит из трех однофазных цепей с равной частотой и амплитудой. Эти однофазные провода смещены друг относительно друга на 1/3 периода. Каждая из таких цепей — фаза, и все они вместе формируют то, что мы называем трехфазным током.

Что такое противофаза в электричестве

Противофаза может возникнуть, когда синусоида колебаний одной фазы полностью копирует синусоиду другой фазы, но с противоположной полярностью. В таком случае возникает противофаза (или обратная фаза).

Подводим итоги

В статье мы рассмотрели множество важных вопросов об электричестве. Например, мы поговорили о том, что такое три фазы в электричестве, узнали, что трехфазное электричество сейчас используется чаще всего. Школьный курс физики дал нам необходимые базовые знания об электричестве, но со временем многое забывается, а кто-то, может, и вовсе пропускал информацию мимо ушей. Бывает такое, что учитель объясняет тему неинтересно, и это — одна из причин, почему многим людям физика дается сложно. Мы же говорим о сложных вещах простым языком. Фаза и ноль в электричестве, противофаза, трехфазный ток — все это только звучит сложно, а по итогу оказывается очень просто, если подобрать правильные слова. Также электрический ток генерируют подобные генераторы на разное кол-во квт http://arenda-samat.ru/category/all/generatori/

Объяснение трехфазного питания

| Объяснение трехфазного питания

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

Дополнительные ресурсы Raritan


Расшифровка:
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, которое поступает 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 мимо одного провода заставляет ток течь вперед и назад.Теперь мы собираемся покрутить магнит через 3 провода и посмотреть, как он влияет на ток в каждом из проводов.

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, а это 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 покрывает 30 градусов круга.Переход от 12 к 3 составляет 90 градусов, а переход от 12 к 4 — 120 градусов.

При генерации трехфазного питания медные провода расположены на расстоянии 120 градусов друг от друга. Итак, когда вы находитесь в позиции «четыре часа» в нашем примере, это 120 градусов от первой линии. А в положении «восемь часов» он находится на 120 градусах от обоих положений: «4 часа» и «12 часов». Три 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, и они не всегда движутся 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 оттолкнулись 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 при вращении магнита по кругу.Когда магнит вращается вокруг циферблата, на каждую из трех линий будет воздействовать либо северный, либо южный полюс, за исключением случаев, когда магнит перпендикулярен линии.

Давайте сосредоточимся на линии 1. Это пик 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 первую строку синего цвета, которая начинается с нуля. Это означает, что магнит перпендикулярен этой линии. По мере движения магнита вы можете видеть, как ток достигает своего пика.Затем, когда положительный полюс вращается мимо этого провода, ток начинает ослабевать, пока магнит снова не станет перпендикулярным, что приводит 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 зазор, 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 к пиковому положительному току, 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 текут от положительного пика к отрицательному, ток отображается как текущий 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. Фактически это 2 однофазные линии.

Итак, как вы рассчитываете 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 на 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 трех линий передает 230 вольт.

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

А сейчас позвольте дать вам простой обзор. Для трех фаз 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] соединить линию 3 с линией 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, почему 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.

О фазах переменного тока


Что такое фазы?

Если вы посмотрите на бытовую электрическую мощность переменного тока через осциллограф, вы бы увидели синусоидальную волну:

Вы увидите, как электроэнергия повторяет свой «цикл». В домашнем хозяйстве мощность это происходит 50 или 60 раз за одну секунду. Если у нас больше, чем одна из этих синусоидальных волн немного смещена, мы называем каждую из них отдельной «фазой».

В простой модели, приведенной выше, это показывает, что электрическая мощность увеличивается до значение «+» 170 вольт, а затем снова падает до нуля и меняется полярность. на «-» 170 вольт.Фактическая мощность, которую мы можем получить от этого, составляет 120 вольт, это потому, что мы используем измерение среднеквадратичной мощности на маршруте (RMS). Узнайте, как рассчитать Мощность RMS здесь>

Эта идеальная форма волны, конечно, теоретически, потому что в действительности что переходные процессы, гармоники, индукторы, все емкостные эффекты делают свое дело, искажая форму волны. Волна приведенная выше форма — однофазная и является той мощностью, которая у вас есть в домашнее хозяйство.Мощность увеличивается вверх и обратно до нуля и т. Д., Однако это не лучший вид мощности для передачи на большие расстояния. Инженеры выяснили, что мы можем получить больше энергии от генератора, если он разделен на три фазы. Как вы можете видеть ниже, три фазы создают почти постоянный поток мощности (аналогично мощности постоянного тока). Расчет мощности переменного тока, особенно трехфазное питание переменного тока требует сложных уравнений, поскольку оно описывает продвинутая физика.


Почему мы используем трехфазную систему сегодня?

Лайонел Бартольд, пионер инженерных систем, описывает почему мы используем 3 фазы.Он исследовал другие системы в своей компании. PTI и пришел к выводу, что 3 фазы по-прежнему являются лучшим способом транспортировка электроэнергии переменного тока на короткие расстояния (HVDC лучше для больших расстояний).

Генераторы:

Трехфазные генераторы имеют катушки под углом 120 градусов друг к другу, поэтому Для генераторов вполне естественно вырабатывать трехфазную мощность. Перед AC генераторы энергии нуждались в коммутаторе, чтобы исправить реверс мощности и сделать постоянный ток.

История:

Первый переменный ток был однофазным. Ипполит Pixii разработала первый генератор переменного тока, но рано изобретателям было сложно понять, как использовать созданную им силу, потому что власть меняла бы каждый цикл. Большинство изобретателей считали кондиционер бесполезным для совсем немного времени. В 1870-х годах Отто Блати, Микса Дери и Кароли Зиперновски был пионером в использовании переменного тока в Будапеште, Венгрия.Они сделали циклы так быстро, что появились огни постоянно гореть. Они использовали трансформаторы что может изменить напряжение для передачи на большие расстояния. Уильям Стэнли усовершенствовал полезный трансформатор, когда зажег Грейт-Баррингтон. в 1886 г. Он использовал однофазный генератор Сименса.

Однофазное питание переменного тока оказалось полезным в 1886 году с демонстрацией Стэнли, однако у него была главная проблема, заключающаяся в том, что он не мог приводить в действие двигатели. AC двигатели нужно было «подтолкнуть», чтобы начать работу.Без хорошего мотора AC не мог конкурировать с с системами постоянного тока, которые уже находились в тяжелом состоянии. использование на фабриках, тележках и коммерческих здания.

Полифазная электроэнергия была решением этой проблемы. Происхождение о многофазном питании не ясно, как писали в Европе еще в 1882 году. Николе Тесла сегодня уделяется наибольшее внимание полифазности, однако в то время он был не единственным сторонником многофазных систем.

В 1888 году решение большой проблемы с двигателями появилось, когда Двигатели переменного тока, когда Галилео Феррарис изобрел многофазный асинхронный двигатель. Этот двухфазный электродвигатель может запускаться как двигатель постоянного тока. Тесла придумал свою версию 8 месяцев спустя и быстро заработал на продаже патенты на Westinghouse. С этого началось несколько лет улучшений. Westinghouse использованные электростанции, такие как Эймс в Теллурайде для проверки 2-х фазных систем питания.

Первые трехфазные системы:

Мы можем приписать C.S. Bradley изобретение первых трех фаз. генератора в 1887 году, однако только в 1891 году мир увидел полную Функциональная 3-х фазная система питания. Франкфурт демонстрация, разработанная Добровольским, укрепила полезность Электропитание переменного тока и положило конец Войне токов.

Чарльз Стейнмец и Альберт Халл в исследовательской лаборатории GE экспериментировал с моноциклической мощностью переменного тока в 1908 и 1930-х годах, но пришли к такому же выводу, что 3 фазы были лучше.

С тех пор различные компании пытались экспериментировать с другими вариантами многофазного электроэнергии, однако это не оказывается рентабельным. Единственный система, которая действительно угрожает свергнуть доминирующую трехфазную систему, является HVDC. HVDC эффективно передает мощность на большие расстояния с одним сплошным кабелем вместо 3. Постоянный ток также может питать дома и экономия затрат, поскольку в проводниках используется только часть меди.Поскольку сырье продолжает дорожать, возникает идея мира постоянного тока. чтобы выглядеть более привлекательно. Читать далее о будущее в DC с этой статьей IEEE>

Назад к основам электричества

Связанные темы:

Трансмиссия


М. Уилан
Фото / Графика:
Технический центр Эдисона

Источники:
Интервью с В.Kornrumpf. Технический центр Эдисона. 2013
Интервью с Томом Блалоком. Технический центр Эдисона. 2014
Интервью с Лайонелом Бартольдом. Технический центр Эдисона. 2011
Школа физики UNSW, Сидней, Австралия
Интервью в Сан-Мигель Power Assc. Технический центр Эдисона. 2014 г.

Объяснение трехфазного электричества — инженерное мышление

объяснение трехфазного электричества

Как работает трехфазное электричество? В этой статье мы объясним, как работает трехфазное электричество, мы начнем с основ однофазного генератора переменного тока, а затем добавим вторую и третью фазы, чтобы понять, как работает трехфазное электричество.Мы также расскажем, почему и где используется трехфазное питание, а также почему мы не используем больше фаз. Прокрутите вниз, чтобы просмотреть обучающее видео

Простой генератор переменного тока (без катушек)

Итак, сначала давайте начнем с простого генератора переменного тока, мы начнем с одной фазы, чтобы понять, что происходит, а затем добавим другие фазы, пока не дойдем до трех фаз.

Обмотка катушки генератора переменного тока

Давайте возьмем медный провод и намотаем его на две катушки, затем разместим эти катушки друг напротив друга внутри статора и соединим концы вместе, чтобы создать законченную цепь.

Вращающееся магнитное поле внутри генератора

Теперь, если мы поместим магнит между этими катушками и начнем вращать магнит, то магнитное поле будет мешать свободным электронам внутри медной проволоки, и начнет течь электрический ток. Мы рассмотрели, как движутся свободные электроны в нашей предыдущей статье об основах электричества, поэтому, пожалуйста, проверьте это, если вы еще этого не сделали. щелкните здесь, чтобы просмотреть видео и статью о том, как работает электричество.

При вращении магнита меняется и полярность магнитного поля.Как вы можете видеть на иллюстрации, северный и южный полюсы вращаются, и, вращаясь, они проходят через катушки, которые заставляют электроны двигаться.

Магнитное поле нейтральное, минимальная и максимальная напряженность

Обратите внимание, что линии магнитного поля имеют овальную форму с каждой стороны и пересекаются через центральную ось магнита. Вы можете думать, что одна сторона является положительной, а другая — отрицательной, и между этими овалами магнитное поле нейтрально. Вы можете видеть, что интенсивность магнитного поля увеличивается с обеих сторон до центра, где оно достигает максимальной силы, а затем снова уменьшается, пока не вернется в нейтральную точку.

По мере того, как магнитное поле вращается через катушку, катушка будет испытывать возрастающую напряженность положительной половины магнитного поля. Во время этой возрастающей интенсивности свободные электроны в медной катушке будут выталкиваться и начнут двигаться все быстрее и быстрее в одном направлении, пока не достигнет максимальной точки магнитного поля, затем, когда магнитное поле уменьшается, начнется поток электронов. замедлить полностью, пока не достигнет нейтральной точки, где не будут течь электроны.Затем идет отрицательная сторона магнитного поля, поскольку оно проходит через свое намерение оттягивать свободные электроны назад. Снова поток электронов будет течь все быстрее и быстрее до точки максимума магнитного поля, а затем он вернется к нейтральной точке.

Вот почему электричество переменного тока называют переменным током, потому что ток электронов чередуется в направлении назад и вперед, как прилив на море.

Генератор синусоидального переменного тока

Если бы мы изобразили на графике скорость электронов, текущих во время вращения, то мы получили бы картину синусоидальной волны.В этой синусоидальной волне вы можете видеть, что электроны в начале неподвижны в нейтральной зоне, а затем скорость увеличивается через положительную половину до максимума. Затем он уменьшается полностью до нейтрального, где электроны снова не текут, а затем наступает отрицательная половина, где электроны ускоряются до максимальной точки, а затем замедляются, пока магнит не совершит 1 полный оборот, где это будет повторяться.

частота синусоидальной волны

Это полное вращение называется циклом, а количество циклов в секунду называется частотой, которая измеряется в герцах.Вероятно, вы видели, что на ваших электротоварах написано 50 Гц или 60 Гц, это означает, что генератор электростанции совершает полный оборот 50 или 60 раз в секунду. Направление тока меняется 50 или 60 раз в секунду. Когда это написано на электротехнической продукции, это просто говорит пользователю, к какому типу электричества он должен быть подключен.

Ток через генератор и лампу

Теперь вернемся к синусоиде, которую мы видели ранее. Этот график тока также представляет мощность, и если мы подключим лампу к цепи, мы увидим, что она будет увеличивать яркость вплоть до пика, а затем уменьшать яркость до нейтральной точки, где лампа выключена, поскольку ток не течет , но затем он снова становится ярче, поскольку электроны начинают течь через него в противоположном направлении, пока снова не достигнет нейтральной точки.

В нейтральной точке цикла лампа не излучает свет, в точках увеличения и уменьшения в цикле лампа тусклая. Лампа горит только полностью и ярко светится в максимальные моменты циклов. Это означает, что свет постоянно мигает и гаснет.

Двухфазный генератор переменного тока

Чтобы улучшить это, мы можем добавить еще один набор катушек или вторую фазу в генератор и разместить эти 120 градусов поворота от первого набора катушек, а затем подключить это к другой лампе.Это вращение означает, что катушки испытывают изменяющуюся напряженность магнитного поля в разные моменты времени. Первая катушка достигает максимального тока и яркости, и по мере ее уменьшения вторая катушка начнет увеличиваться.

Это улучшило освещение, но все еще есть зазор, который вызовет мерцание, поэтому мы можем добавить третий набор катушек или третью фазу, и это будет означать, что одна из ламп почти всегда имеет максимальную яркость, поэтому освещение почти постоянный.Это основы трехфазного электричества. Это означает, что передается больше мощности и достигается более стабильная скорость.

Трехфазный генератор переменного тока

Между фазами все еще есть небольшие промежутки, и вы можете продолжать добавлять все больше и больше фаз, чтобы заполнить эти промежутки, но становится все дороже и дороже поддерживать все эти кабели, поэтому трехфазное электричество стало широко распространенным, поскольку это хороший компромисс между предоставленной мощностью и стоимостью строительства.

В реальном мире вы не собираетесь использовать три лампы на разных фазах для создания освещения.Все лампы в ваших домах работают однофазно, но они мерцают, просто они включаются и выключаются так быстро, что человеческий глаз не сможет увидеть это, если вы не запишите лампу в замедленном темпе.

Более практичным применением является питание электрических асинхронных двигателей и другого коммерческого и промышленного оборудования, поскольку трехфазное питание этих элементов обеспечивает большую мощность, что означает, что вы можете качать воду выше и запускать двигатели быстрее.

Трехфазное распределение электроэнергии

Мощность обычно генерируется и распределяется по трем фазам, а для изменения напряжения используются трансформаторы. Если вы хотите узнать, как работают трансформаторы, мы также рассмотрели это, ссылки находятся в видеоописании ниже.

Одна из интересных вещей, связанных с трехфазным питанием, заключается в том, что вы можете подключаться ко всем трем фазам и питать большое промышленное оборудование, или вы также можете подключаться только к одной из фаз, а также питать небольшие электрические товары.

трехфазное распределение электроэнергии в здании

Обычно так большие многоэтажки и небоскребы распределяют электричество по зданию. Двигатели лифтов и насосы кондиционеров нуждаются в трехфазном питании, а компьютеры и офисное оборудование — в однофазном питании.Таким образом, они распределяют трехфазное питание по зданию, а затем отводят от него по мере необходимости.

То же самое и с распределением электроэнергии по городу. Дома будут подключаться только к одной фазе, потому что они не требуют большой мощности, тогда как большие здания будут подключены к трем фазам, поскольку им требуется много энергии.

Знайте разницу между трехфазным и однофазным питанием

По всей Северной Америке дома питаются от однофазного электричества напряжением 120 вольт.Типичная коробка автоматических выключателей в жилых помещениях показывает четыре провода, идущие в наши дома: два «горячих» провода, нейтральный провод и заземление. Два «горячих» провода несут 240 В переменного тока, который используется для тяжелых бытовых приборов, таких как электрические плиты и сушилки. Однако напряжение между горячим проводом и нейтральным проводом составляет 120 В переменного тока, от которого питается все остальное в наших домах.

Однако производственные предприятия по производству электроэнергии в Северной Америке передают трехфазную энергию сверхвысокого напряжения в диапазоне от 230 кВ до 500 кВ.При внимательном рассмотрении линий электропередач высокого напряжения можно обнаружить три отдельных проводника, каждый из которых проводит ток, а также нейтральный провод. Распределение трехфазной энергии обходится дешевле, потому что линии передачи для трехфазной энергии не нуждаются в медных проводах такого же диаметра, как в однофазной линии передачи. Кроме того, трехфазное соединение обеспечивает гибкость при подключении услуг и может предоставить клиентам не только обычную услугу 120 В переменного тока, но также и 208 В переменного тока. Практически каждое промышленное здание, включая ваше, получает трехфазное питание, так как оно имеет много преимуществ перед однофазным.

Проектирование или переоборудование центра обработки данных для использования трехфазного питания окупается, но некоторые центры не понимают преимуществ, которые дает трехфазное питание. Давайте посмотрим на различия между однофазным и трехфазным питанием, чтобы понять, почему трехфазное питание не только обеспечивает реальную экономию затрат, но и создает более эффективный центр обработки данных.

Проблема с однофазным двигателем

Обычная однофазная сеть на 120 В переменного тока, работающая при 60 Гц, не может обеспечить непрерывное питание.На этой частоте синусоидальная волна переменного тока пересекает нулевую точку 120 раз в секунду. Лучше всего понимать, что мощность измеряется в ваттах, а ватты — это произведение приложенного напряжения на амперы тока, протекающего в цепи (W = V x A).

Когда напряжение или ток пересекает нулевую точку, подаваемая электрическая мощность падает до нуля. На практике эти мгновенные падения до нуля не оказывают заметного влияния на оборудование в цепи. Например, если оборудование представляет собой двигатель, механическая инерция его вращающегося якоря «проезжает» через нулевые точки.(Однако эти пересечения нулевой точки действительно складываются. Двигатели, работающие от однофазного источника питания, имеют более короткий срок службы, чем двигатели, рассчитанные на трехфазное питание). Точно так же, если оборудование, находящееся под нагрузкой, представляет собой твердотельную электронику, сглаживающие конденсаторы в фильтре источника питания «буферизуют» эти нулевые точки.

Трехфазное питание, с другой стороны, состоит из трех синусоид, разделенных на 120 градусов. Эта форма мощности создается генератором переменного тока с тремя независимыми обмотками, каждая из которых находится на расстоянии 120 градусов друг от друга.Каждый ток (фаза) проходит по отдельному проводнику. Из-за фазового соотношения ни напряжение, ни ток, приложенные к IT-нагрузке, никогда не опускаются до нуля. Это означает, что трехфазное питание при заданном напряжении может обеспечить большую мощность. Фактически, это примерно в 1,7 раза больше мощности однофазного источника питания.

В последние годы увеличилась вычислительная мощность, которую можно сконфигурировать в одной стойке. Не так давно в стойке могло быть до десяти серверов, потребляющих 5 кВт. Теперь, из-за непрекращающейся миниатюризации и непрекращающегося развития технологий, одна и та же стойка может вмещать четыре или пять десятков серверов и потреблять более 15 кВт.

Для однофазного питания стойки мощностью 15 кВт при 120 В переменного тока требуется 125 А. Медь, необходимая для безопасного проведения этого тока, AWG 4, имеет диаметр почти четверть дюйма. [1] С ним сложно работать, и с ним дорого. Ясно, что однофазный режим для таких нагрузок нецелесообразен. Однако в трехфазной системе каждый проводник AWG 11 диаметром всего 0,09 дюйма может выдерживать только около 42 ампер. Если вы заинтересованы в более подробном изучении арифметики, стоящей за этим, прочтите наш блог «Трехфазные разветвители питания на 208 В (стоечные блоки распределения питания), раскрытие тайны, часть II: понимание емкости».

Как трехфазное питание может помочь

Ваш выбор энергосистемы может принести вам эффективность и экономию или негибкость и чрезмерные затраты. Однофазное питание идеально подходит для бытовых пользователей, у которых наибольшая нагрузка приходится на сушилку или электрическую плиту. Однако центрам обработки данных необходимо учитывать преимущества трехфазного питания. К ним относятся:

  • Может работать как с устройствами на 120 В переменного тока, так и на 208 В переменного тока от одного источника питания, при необходимости смешивая и согласовывая блоки PDU.
  • Трехфазный режим позволяет вам сегодня использовать все ваши устройства при напряжении 120 В переменного тока, но можно выполнить обновление до 208 В переменного тока, просто заменив блоки распределения питания, что можно сделать быстро и без значительных простоев.
  • Стоимость кабельной разводки резко падает, если трехфазное питание подается непосредственно в серверные шкафы.
  • Уменьшается как работа электриков, устанавливающих кабели переменного тока, так и общее время установки.

Если вы ищете способы обеспечить соответствие вашего центра обработки данных требованиям будущего, используя трехфазное питание, узнайте, как блоки распределения питания вписываются в набор необходимых вам решений.

Спонсором этого сообщения в блоге является Raritan.

Руководство по питанию (одно-, разделенное и трехфазное)

Для электрически ненастроенных, трехфазное и однофазное питание можно рассматривать по тем же принципам, что и механическое питание.Несмотря на различия, у них есть одна общая черта — они передают мощность с помощью давления и потока. Обсуждая электрическую мощность, давление относится к силе, а поток — к скорости.

Вы рассчитываете мощность, передаваемую через однофазную и трехфазную сети, следующим образом: давление, умноженное на расход, или сила, умноженная на скорость.

Когда дело доходит до механической мощности, люди используют несколько разных терминов вместо слов «сила» и «скорость». Например, термины «фут-фунты» и «фунты на квадратный дюйм» описывают силу.Между тем, термины «скорость вращения» и «галлоны в минуту» относятся к скорости.

Что касается электроэнергии, то терминология становится более ограниченной. Например, только один термин «напряжение» описывает силу. Между тем, только два термина — «ток» и «амперы» — описывают скорость.

В прошлые десятилетия стандартом подачи электроэнергии был постоянный ток (DC), при котором мощность текла в одном направлении. В современном мире стандартом подачи электроэнергии является переменный ток (AC), при котором поток энергии имеет переменное направление.

Стандарт мощности был изменен с постоянного тока на переменный, поскольку последний обеспечивает более эффективную подачу энергии на большие длины и расстояния. Частота переменного тока различается в зависимости от страны:

  • 60 Гц (циклов в секунду) — частота переменного тока в США.
  • 50 Гц (циклов в секунду) — это частота переменного тока во многих других странах.

В механической мощности уравнение мощности представляет собой произведение фут-фунта (давления) и скорости вращения (скорости).В электроэнергетике уравнение мощности представляет собой произведение напряжения (силы) на ток (расход).

В домах наиболее часто используемая силовая цепь состоит из однофазной двухпроводной сети переменного тока (AC), которая питает все, от компьютеров и бытовой техники до телевизоров, фенов и вентиляторов. Большинство установок имеют два провода — нейтральный и силовой. Питание проходит между двумя проводами, начиная с провода питания.

Что такое однофазный (двух- или двухфазный) и трехфазный?

Различия между однофазными, двухфазными и трехфазными системами сводятся к их конфигурациям, которые определяют уровень напряжения, подаваемого на оборудование на принимающей стороне.Чем тяжелее груз, тем выше требования.

Что такое однофазное питание?

Однофазная трехпроводная система — это система распределения мощности переменного тока, которая экономит материал проводов в однофазной системе. Для распределительного трансформатора требуется только одна фаза на стороне питания. Трансформатор, который питает трехпроводную распределительную систему, содержит однофазную первичную входную обмотку.

В США и других округах есть разные уровни стандартного напряжения.В США стандартное однофазное напряжение составляет 120 В. Во многих других странах стандартное однофазное напряжение составляет 230 В. Оба состоят из одного провода напряжения — 120 В или 230 В — и одного нейтрального провода.

Что такое двухфазное питание?

Двойная фаза — также известная как разделенная фаза — в основном то же самое, что и однофазная. Двойная фаза состоит из переменного тока (AC) с двумя проводами. В Соединенных Штатах типичная система электропитания в домах состоит из двух силовых проводов на 120 В — фазы A и фазы B, которые сдвинуты по фазе на 180 градусов.Многие предпочитают этот подход из-за его гибкости.

В нагрузках с низким энергопотреблением, таких как освещение, телевизор, стереосистема и компьютерная периферия, питание подается от одной из двух цепей питания на 120 В. В нагрузках, которые используют большое количество энергии, таких как стиральная машина, посудомоечная машина, кондиционер и обогреватели, одна силовая цепь 240 В действует как источник питания.

Что такое трехфазное питание?

Трехфазное питание — это силовая цепь, состоящая из трехпроводной цепи переменного тока.Большинство коммерческих зданий в Соединенных Штатах имеют трехфазную цепь питания. Схема питания обычно состоит из четырех проводов — 208 Y / 120 В — расположение считается наиболее плотным и гибким.

По сравнению с однофазным, трехфазный источник питания дает большие суммы мощности — в 1,732 раза больше, чем однофазный — при том же токе:

  • В нагрузках с низким энергопотреблением, таких как освещение, телевидение, радио, компьютер и сканер, питание может подаваться от любой из трех однофазных цепей питания на 120 В.
  • Для нагрузок со средней мощностью, таких как водонагреватели и осушители воздуха, питание может подаваться от любой из трех однофазных цепей питания на 208 В.
  • Нагрузки, требующие больших объемов энергии, включая обогреватели, кондиционеры и тяжелое гаражное оборудование, питаются от одной трехфазной цепи питания 208 В.

На большинстве промышленных предприятий США используются трехфазные четырехпроводные схемы питания, так как эта схема — 480 Y / 277 В — является самой плотной и мощной.По сравнению с трехфазным двигателем на 208 В трехфазный на 480 В обеспечивает значительно больший источник питания с таким же током или с пониженным на 43% током. Преимущества этой установки заключаются в следующем:

  • Снижение затрат на строительство благодаря меньшим размерам электрических устройств и схем.
  • Снижение затрат на электроэнергию за счет сохранения электрических токов, которые преобразуются в тепло, а не теряются.

Если учесть задействованное мощное оборудование, трехфазные системы ответственны за самые невероятные достижения архитектурной инженерии, которых когда-либо достигало человечество.

Разница между энергосистемой США и Европы

Энергетические системы в Северной Америке, Великобритании, континентальной Европе и Океании различаются.

Европейская энергосистема

В Европе в большинстве энергосистем используются трехфазные сети 230 В / 400 В. Основное исключение из этого правила — на фермах и в сельских деревнях, где для получения электроэнергии используются однофазные установки. Исключение связано с тем, что в сельской местности обычно имеется доступ только к одному высоковольтному проводу.

В Соединенном Королевстве федеральный закон требует, чтобы на строительных площадках электроинструменты и переносные фонари подавались через системы с центральным отводом напряжением 55 В. Подобные устройства используются с оборудованием на 110 В, для которого не требуется нейтральный провод. Цель здесь — снизить вероятность поражения электрическим током, который часто представляет собой серьезную угрозу на открытом воздухе, особенно в сырые и дождливые дни.

Одна из самых распространенных строительных машин в США.K. — переносной трансформатор, особенно тот, который преобразует энергию между однофазными 240 В и 110 В. Электропитание на строительных площадках обеспечивается напрямую через генераторные установки. Одним из дополнительных преимуществ такой компоновки является то, что лампы накаливания на 110 В — типичные для этой установки — имеют нити накаливания, которые более прочны и лучше приспособлены для выполняемой работы, чем нити нити ламп на 240 В.

В антиподном сообществе, которое предпочитает недорогие варианты, электрические сети обеспечивают однопроводные линии передачи с заземлением (SWER) для удаленных нагрузок.

Североамериканская энергосистема

Для жилых домов и небольших коммерческих объектов в США и Канаде трехпроводные однофазные системы являются наиболее распространенным источником электроэнергии. Установка позволяет работать двумя способами:

  • 120 В между нейтралью
  • 240 В от линии к линии

Первый из них подает питание на стандартные розетки и заземленные светильники. В более тяжелом оборудовании, таком как холодильники, духовки, посудомоечные машины, обогреватели и другие приборы, требующие более мощных источников энергии, используется второе.

Положение о коммутации управляющих двухфазных цепей. Обратный провод не имеет защиты автоматического выключателя. Таким образом, нейтральный провод должен использоваться исключительно цепями питания противоположной линии. Нейтраль может совместно использоваться двумя цепями противоположных линий, если имеется перемычка для подключения двух выключателей, поскольку это позволяет обоим срабатывать одновременно, а также предотвращает прохождение 120 В по цепям 240 В. В исключительном варианте терминологии 220 В называется однофазным в Соединенных Штатах, но не за рубежом.

Какие основные различия существуют между двухфазной и трехфазной электрической энергией?

В зданиях, где используются трехфазные источники питания, инженеры разработали электрические системы, обеспечивающие балансировку нагрузок. Это позволяет избежать дисбаланса в течение дня, поскольку разные стороны используют легкие, средние и тяжелые грузы. Инженеры применили тот же принцип к источникам питания, которые они распределяют по разным зданиям.

В Великобритании на одну фазу подается нейтраль при токах до 100А для отдельных объектов.В Германии и других странах Европы каждая недвижимость получает три фазы и нейтраль. Однако номинал предохранителя в Германии ниже, и он перетасовывается, чтобы предотвратить влияние, которое повышенные нагрузки могут оказать на первую фазу.

В США и Канаде часто наблюдается высокий уровень предложения дельты. В этой схеме одна обмотка имеет центральный отвод, что позволяет использовать три разных уровня напряжения. Основное назначение этого источника питания, подключенного по схеме треугольника, — обеспечить питание двигателей большой мощности, которым требуется вращающееся поле.

Однофазные нагрузки

За исключением систем с высоким перепадом треугольника, однофазная нагрузка может работать между любыми двумя фазами. Когда однофазные нагрузки распределяются по фазам системы, это сохраняет баланс нагрузок и создает более управляемую ситуацию для проводников. В сбалансированной системе звезды, состоящей из трех фаз и четырех проводов, три проводника и нейтраль системы имеют однородное напряжение.

Когда питающий трансформатор получает обратные токи из домов и зданий потребителей, эти токи совместно используют нейтральный провод.Если все возвращающие нагрузки равномерно распределены по каждой из трех фаз, нейтральный провод будет пропускать обратный ток, равный нулю. Однако использование мощности трансформатора может оказаться неэффективным, если вторичная сторона трансформатора имеет несимметричную фазную нагрузку.

Если в нейтрали питания возникает разрыв, напряжение между фазой и нейтралью не сохраняется. Более низкое напряжение будет на фазах с более высокими нагрузками, а более высокое напряжение будет на фазах с более низкими нагрузками.

Несбалансированные нагрузки

В трехфазной системе, где токи в проводах под напряжением не равны или не образуют идеального фазового угла 120 градусов, нагрузка несимметрична, поскольку потери мощности выше, чем в сбалансированной системе.

Электродвигатель относится к особому классу, когда речь идет о трехфазных нагрузках. Трехфазный асинхронный двигатель, применяемый в различных отраслях промышленности, обеспечивает высокую скорость и пусковой момент. Трехфазные двигатели, известные своей эффективностью, превосходят однофазные двигатели аналогичного номинала и напряжения.Трехфазный двигатель, требующий меньшего количества обслуживания и относительно низкую стоимость, служит дольше и меньше вибрирует, чем однофазный.

Трехфазные системы часто также обеспечивают питание электрического освещения, электрических котлов и других нагрузок резистивного отопления. По всей Европе к трехфазному питанию подходят бытовые электроплиты и отопительные приборы. Вы также можете подключить нагреватели между нейтралью и фазой, в которых отсутствует трехфазный доступ. В местах, где трехфазное питание недоступно, конфигурация с расщепленной фазой позволяет получить доступ к удвоенному значению напряжения для тяжелых нагрузок.

Двухфазная система использует два напряжения переменного тока, разделенных фазовым сдвигом на 90 градусов. Некоторые из первых общественных кондиционеров, а также самые первые генераторы на Ниагарском водопаде работали на двухфазных системах. Трансформатор Скотт-Т может использоваться для соединения двухфазных систем с трехфазными системами. Двухфазные системы в значительной степени были заменены трехфазными системами, но некоторые остатки двухфазных систем все еще существуют.

Какие бывают трехфазные конфигурации? Цепи звезда (Y) и треугольник (Δ)

Трехфазные цепи бывают двух конфигураций — звезда (Y) и треугольник (Δ).В звездообразной конфигурации используются три, а иногда и четыре провода, в то время как в треугольной конфигурации используются только три провода. В звездообразных конфигурациях дополнительный четвертый провод обычно заземляется и предлагается в качестве нейтрали.

Ни трехпроводный, ни четырехпроводной варианты не учитывают заземляющий провод, который проходит по линиям передачи с целью защиты от неисправностей. В нормальных условиях заземляющий провод даже не пропускает ток.

При одновременном использовании однофазной и трехфазной нагрузки вступает в силу четырехпроводная конфигурация «звезда».Примером этого может быть случай, когда источник питания питает свет, а также обогреватели. В местах, где муфты потребителей имеют общую нейтраль и имеют разное количество фазных токов, результирующие токи передаются по общей нейтрали.

Дельта соединяет обмотку между разными фазами в трехфазной конфигурации. Звезда соединяет каждую обмотку в источнике питания между фазой и нейтралью. В этих конфигурациях будет работать один трехфазный или три однофазных трансформатора.

В системе с открытым треугольником, также известной как V-система, конфигурация состоит из двух трансформаторов. Если трансформатор выходит из строя или становится злокачественным в замкнутом треугольнике, который состоит из трех однофазных трансформаторов, этот треугольник может работать как разомкнутый треугольник. Два трансформатора в разомкнутом треугольнике не только проводят ток для своих соответствующих фаз, но и пропускают ток третьей фазы.

Для того, чтобы система треугольника обнаруживала паразитные токи, необходимо заземление.Зигзагообразный трансформатор часто защищает дельта-конфигурацию от скачков напряжения. Зигзагообразный трансформатор возвращает токи короткого замыкания на землю.

Как проверить трехфазное напряжение

Чтобы иметь трехфазное электрическое питание, у вас должна быть установка с тремя проводами подключения для передачи. Электроэнергетические компании Северной Америки вырабатывают трехфазные токи, которые передают энергию по электрическим сетям, и это обеспечивает энергией города, поселки и пригороды на всей территории Соединенных Штатов и Канады.

В жилых домах и небольших офисных зданиях однофазное питание является наиболее распространенным источником энергии. На стадионах и промышленных предприятиях трехфазное питание является стандартным источником питания. Две схемы подключения трансформаторов, работающих от трехфазного тока, известны как треугольник и звезда. Между ними есть небольшая разница в напряжении, и все зависит от проводки.

Шаги, необходимые для проверки напряжения на двигателе, легко выполнить:

  • Выключите выключатель на двигателе.Снимите винты, которыми крышка крепится к разъединителю, и отложите крышку в сторону.
  • Переместите мультиметр на переменное напряжение. Присоединяемые провода зонда к следующим выводам подключаются — общий и вольтный. Если мультиметр имеет функцию автоматического выбора диапазона, переходите к следующему шагу. Если нет, выберите диапазон напряжения, который превышает предполагаемое напряжение.
  • Проверьте внутреннюю часть распределительной коробки двигателя. Должно быть два набора проводов. Однажды набор должен включать три входящих провода, а другой должен состоять из трех исходящих проводов.
  • Входящие провода должны быть подключены к клемме, имеющей следующие три символа — L1, L2 и L3. В качестве альтернативы терминал может перечислить их как Line 1, Line 2 и Line 3.
  • Выходящие провода следует подключить к клемме, имеющей следующие три символа — T1, T2 и T3. В качестве альтернативы терминал может перечислить их как «Нагрузка 1», «Нагрузка 2» и «Нагрузка 3».
  • Из трех фаз тока каждая фаза проходит по проводу и обозначена входом и выходом соответствующим номером.Например, L3 и T3 представляют третью фазу.
  • Испытайте L и T попарно с помощью щупов мультиметра. Поместите щуп на L1 и L2, затем посмотрите на отображение напряжения. Повторите этот шаг с комбинацией L1 и L3, а затем L2 и L3. Напряжение для каждой из этих пар должно быть одинаковым.
  • Когда вы запускаете этот тест на парах T — T1 и T2, T1 и T3, а также T2 и T3 — напряжение для каждой пары должно быть нулевым.
  • Включите размыкающий выключатель.Еще раз проверьте пары T. Напряжение для каждой пары должно быть таким же, как для пар L.

Если у вас есть свободная клемма нейтрали, проверьте однофазное напряжение между ней и L1. Повторите тест между нейтралью и L2 и нейтралью и L3. Тестируемое здесь напряжение должно составлять половину от того, что выходит для пар линий.

Во вращающемся фазовом преобразователе одна фаза трехфазного тока может иметь другое напряжение, чем остальные две. В условиях нагрузки, которые связаны с работающими двигателями, напряжение будет изменяться, но этого следовало ожидать.

Когда вы проводите проверку напряжения, обращайте пристальное внимание на то, что вы делаете, и не позволяйте себе отвлекаться. Проведение этих тестов может быть опасным.

На некоторых двигателях выключатель такой же, как выключатель. Следовательно, переключение разъединителя в положение «включено» фактически приведет к включению двигателя.

Дополнительная информация об электроэнергии

В сегодняшнем мире высоких технологий и высоких технологий доступ к электроэнергии в любое время и в любых условиях не является роскошью.Это обязательно. Global Electronic Services выполняет сервисные работы по полному спектру промышленной электроники, двигателей и другого высокомощного оборудования. Мы рекомендуем вам оставаться в курсе событий в области электроэнергетики на благо вашей компании.

Запросить цену

Что такое однофазные и трехфазные электрические системы? SESCOS

Это только этап!

Вы слышали термины однофазный и трехфазный , когда речь идет об электропроводке? Если вам интересно, что это такое и как они влияют на вашу электрическую проводку, больше не удивляйтесь.

Даже если вы никогда не задумывались, всегда полезно понять основные электрические концепции. Вот краткое описание различий между двумя типами электрических систем.

Что это за фазы?

Трехфазное питание и однофазное питание — это разные способы настройки электрических систем. Большинство жилых домов, небольших многоквартирных домов и малых предприятий работают от однофазного источника питания.

Промышленные предприятия, такие как заводы, склады и перерабатывающие предприятия, работают от трехфазного источника питания.Если вы собираетесь подключить дом или офис, вам необходимо настроить его с помощью системы правильного типа.

Что такое однофазная система?

Однофазная установка требует двух проводов. Один должен быть проводником, а другой — нейтральным. По проводнику проходит ток. Нейтральный провод возвращает его.

Однофазная установка:

  • Получает питание от одного источника.
  • Имеет напряжение 230.
  • Требуется два провода для замыкания цепи.
  • Он имеет переменный источник питания, который может падать до нуля.
  • Он менее эффективен, чем трехфазная система.
  • Может питать фонари, мелкую бытовую технику и большую часть электроники.

Трехфазная система

Трехфазная система имеет четыре провода. Три — проводники, а один — нейтраль. Вы можете настроить трехфазную систему как однофазную, но нельзя сделать наоборот.

Трехфазная система:

  • Получает питание от трех проводов.
  • Имеет напряжение 415.
  • Для замыкания цепи требуется четыре провода.
  • Идеально подходит для интенсивного коммерческого использования.
  • Имеет постоянный источник питания.
  • Это более экономично, чем однофазная установка.

Есть ли двухфазная система?

Нет, нет. Вы получите только один или три.

Это сбивает с толку, потому что некоторые более крупные бытовые приборы работают от 240 вольт. Как они работают в однофазной системе?

В случаях, когда вам нужно 240 вольт, в цепь подаются оба горячих провода.Это устройство с двойным питанием считается «полнофазной цепью» , потому что более мелкие приборы, работающие от 120 вольт, используют только один горячий провод. Вот почему однофазные системы иногда называют двухфазными.

Как узнать, какой у вас тип?

Спросите у профессионального электрика — это всегда лучший вариант, и вот два варианта, которыми они могут помочь:

Первый — открыть коробку и посмотреть, сколько проводов находится внутри изоляции. Помните, что однофазная система имеет два провода.В трехфазной системе их четыре.

Другой способ — проверить свое напряжение. Если у вас трехфазная система, вы увидите показания 120 вольт между горячим проводом и заземляющим проводом. Вы увидите 206 вольт между двумя горячими проводами.

Если ваша система однофазная, вы будете измерять 120 вольт между горячим проводом и заземляющим проводом. Вы также увидите 240 вольт между двумя горячими проводами.

На SESCOS установлены фазеры

Надеемся, вам понравилось узнать о фазах и схемах.

В SESCOS мы работаем с электрическими системами всех типов и размеров. Среди наших клиентов местные жители, малый бизнес и крупные коммерческие предприятия. Свяжитесь с нами, если вам нужно установить потолочный вентилятор, светильник для парковки или резервный генератор для вашего промышленного предприятия. Независимо от того, живете ли вы или работаете в Лисбурге, Рестоне или Винчестере, вы можете рассчитывать на SESCOS для всех ваших электрических нужд.

Однофазное и трехфазное питание. Объяснение

Однофазный источник питания используется в большинстве домов и на малых предприятиях, поскольку его установка относительно проста и недорога.Коммерческие и промышленные предприятия с более высокими потребностями в электроэнергии предпочитают трехфазное питание, поскольку оно более эффективно и менее затратно в эксплуатации. Но в чем именно разница между однофазным и трехфазным питанием?

Однофазное и трехфазное

Чтобы проиллюстрировать разницу между однофазным и трехфазным, представьте себе гребца-одиночки в каноэ. Он может двигаться только вперед, пока его весло движется по воде. Когда он поднимает весло из воды, чтобы подготовиться к следующему гребку, мощность, подаваемая на каноэ, равна нулю.

А теперь представьте ту же каноэ с тремя гребцами. Если их гребки синхронизированы, так что каждый из них разделен на 1/3 цикла гребка, каноэ получает постоянное и последовательное движение по воде. Подается больше мощности, и каноэ движется по воде более плавно и эффективно.

Однофазное питание
  • Однофазное электричество используется в большинстве домов и на малых предприятиях
  • Обеспечивает достаточную мощность для большинства небольших потребителей, включая дома и небольшие непромышленные предприятия
  • Подходит для работы двигателей мощностью до 5 лошадиных сил; Однофазный двигатель потребляет значительно больше тока, чем эквивалентный трехфазный двигатель, что делает трехфазное питание более эффективным выбором для промышленного применения

Трехфазное питание
  • Распространено в крупных компаниях, а также в промышленности и производстве по всему миру
  • Все более популярны в энергоемких центрах обработки данных с высокой плотностью данных
  • Дорогое преобразование существующей однофазной установки, но трехфазная позволяет использовать меньшую, менее дорогую проводку и более низкое напряжение, что делает ее безопаснее и дешевле в эксплуатации.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *