Свързване на трифазен измервателен уред в частна къща. Трифазни и монофазни мрежи в къщата. Схема, мощност, изчисляване на трифазни и еднофазни мрежи.

Модерна визияНевъзможно е да си представим живота без електричество и ползите, произтичащи от него. Липсата на природен газ лесно се компенсира с топлоизточници на твърдо гориво, вода също има, но без електричество идва истинският „край на света“.

По-голямата част от съвременните електроцентрали генерират трифазен , Сред неговите предимства трябва да се отбележи специално лекотата на производство и последващи трансформации, висока надеждност и простота на дизайна на предназначения за него трифазен ток. е най-разпространеният вид електричество в света.

Използвайте в конкретен случайпредпазителите са със закъснение, докато при магнитотермичните превключватели тези, които имат крива на забавяне с характеристичната крива. По-долу има таблица с ориентировъчни стойности за предпазители.

Високите температури водят до по-бързо разграждане на материалите и следователно влияят на средния живот на продукта. Специфичните продуктови стандарти определят най-доброто допустими температурипри номинални работни условия за различните части на трансформатора според материалите, т.е. температурен класпосочено на табелката: използването на устойчиви на температура материали обикновено съответства на по-високи постижими температури от трансформатора. Единична изолация и двойна изолация: конструкцията на трансформатора изисква прилагането на основна изолация, за да се осигури защита от опасни активни частиот преки и непреки контакти.

Трифазна електрическа система е комбинация от три вериги монофазен токс еднаква честота и амплитуда, но изместени един спрямо друг на 120 градуса (или, което е същото, 1/3 от периода). Всяка от тези вериги се нарича фаза, съответно и трите форми трифазен ток.

Теоретична основадоста просто: метална рамкасе върти в магнитно поле, пресичайки линии на напрежение. За да се получи в съответствие със закона за електромагнитната индукция, достатъчно е да свържете товар към неговите клеми и да създадете верига. Ако е необходим трифазен ток, устройството става по-сложно: механизмът съдържа три еднакви рамки, изместени една спрямо друга на 120 градуса. Резултатът е генерирането на три В стандартните електроцентрали скоростта на въртене е постоянна.

Трансформаторите за управление и управление изпълняват проста изолация между намотките и намотките и земята. Трансформаторите за безопасност и изолация осигуряват двойна изолация между първичната и вторичната намотка. Мобилните трансформатори трябва да са устойчиви на късо съединение. Символите, които се появяват в каталога за различните серии, са стандартите за различни видоветрансформатори.

Изолационно напрежение: Напрежението, приложено между намотките и земята по време на тест за твърдост; зависи от работното напрежение и вида на изолацията. За тази цел трябва да се използват магнитни превключватели или предпазители за защита вторични намоткитрансформатор. Защитата на линията, която захранва трансформатора, трябва да бъде проектирана като функция на защита от късо съединение и по такъв начин, че да се избегне прекъсване на магнитотермичния или предпазния превключвател по отношение на входния ток; Когато се постави трансформатор, действително се създава много висок пиков ток в първичната верига в рамките на час и половина.

На практика изпълнението е малко по-различно от теорията. Създава се трифазен ток специални машини- генератори. При тях намотките на фазовите вериги са неподвижни (сравнете с теорията) и са разположени по определен начин върху полюсите на статора (неподвижната част на машината). Роторът създава въртящо се магнитно поле. Моментът на въртене му се съобщава от енергията на падащата вода във водноелектрическите централи, въздушна турбинав атомни електроцентрали и др.

Таблиците за трансформатори показват стойностите на коефициента, който ви позволява да изчислите тока на вмъкване. За да избегнете неуспешна намеса защитно устройствонеобходимо е тази стойност на вмъкване да се сравни с работната крива на устройството. В случай на един трансформатор и една линия може да се постигне пълна защита нагоре по веригата с устройство за късо съединение и надолу по веригата от едно претоварване. За да проверите правилния избор на устройството за защита от късо съединение в най-лошия случай, като първо приближение се прилага следната формула.

Една от характеристиките на веригите, използващи трифазен ток, е използването само на три или четири проводника от страна на потребителя - трифазен и неутрален. Това може да се постигне благодарение на метода за свързване на намотките на генератора - звезда или триъгълник.

Връзката звезда означава, че краищата на трите намотки се събират в една нулева точка. Въз основа на закона на Кирхоф следва, че сумата от всички токове в тази точка (възел) е равна на нула, така че не възниква късо съединение. Неутрален проводник се извежда от нулевата точка. Измереното напрежение между този проводник и всеки от трите линейни проводника е 1,73 пъти по-малко от напрежението между самите линейни проводници. В първия случай се получава фазовото напрежение, а във втория линейно.

В случай на по-голяма защита, те трябва да бъдат избирателни, тоест да не се намесват едновременно. Тя трябва да бъде разделена на различни линии. Токът на късо съединение може да се изчисли по следния начин. Екранът намалява смущенията, изкривяванията и пренапреженията, които се филтрират и разреждат към земята и подобряват основната изолация. Използването на екран в допълнение към основната изолация за получаване на двойна изолация не е разрешено за трансформатори, свързани към електропровода с помощта на гнездо.

Празно = Напрежение сек. . Приемайки едновременна скорост от 70% от захранваните уреди, първоначалната мощност, получена преди това, не трябва да бъде по-малка от необходимата за захранване на 70% от работните товари и потребителите с непрекъсната работа.

Важна характеристикаЗа звездни връзки е необходимо да се избягва дисбаланс на фазите, т.е. да се контролира, че токовете, протичащи в клоните, са приблизително еднакви. Тази малка неизбежна разлика води до появата на малък ток в нулевия проводник, но той е малък.

Напълно различен тип свързване на намотките на генератора - триъгълник - ви позволява да премахнете нулевия проводник. При прилагането му всеки край на намотката е свързан с началото на следващия, като по същество образува триъгълник, а напреженията се отстраняват от върховете му. При този метод фазата и са равни. Също така е необходимо да се контролира равенството на токовете в клоните, тъй като ако това се игнорира общо значениетокът в затворена верига може да стане прекомерен, което да доведе до нагряване на генератора и повреда.

Трансформаторите трябва да се използват за захранване на управляващите и контролните вериги; Трансформатори не са необходими за машини с един стартер и до 2 устройства за управление и наблюдение. Един от начините за защита срещу непреднамерена работа в резултат на повреда на изолацията може да се постигне чрез свързване на едната страна на управляващата верига, управлявана от трансформатора, към еквипотенциална защитна верига, с контролни устройства, свързани в съответствие със стандартите.

В конфигурация трифазна звездане е много подходящ за приложения с небалансирани товари. В много случаи използването на трансформатор не е номинален постоянен товар при стандартни и определени условия заобикаляща среда. Типовите изпитвания на трансформатори изискват тези плочи да се наблюдават при 6% захранващо напрежение и номинална мощност. За периодично обслужване в съответствие с предварително определен работен цикъл може да се изчисли коефициент на амортизация. Формулата е само ориентировъчна: желателно е да се извърши полеви тестове, предоставяйки най-лошите сценарии и тествайки пълната функционалност, включително защита.

Мнозинство електродвигатели, предназначени за трифазна мрежа, осигуряват избор на метод за свързване на намотките към звезда или триъгълник. Това ви позволява да изберете работното напрежение. Така че при свързване на товарните намотки със звезда изчисленото напрежение ще бъде 1,73 пъти по-малко, отколкото при триъгълник.

Предимствата на трифазния ток са очевидни само за електроспециалистите. Какво е трифазен ток е много неясно за обикновения човек. Нека да изясним несигурността.

Могат да издържат на следните временни претоварвания, без да превишават допустимото прегряване, ако не се използват на пълна мощност по време на непрекъсната работа. Връзката звезда позволява използването на неутрала, докато връзката триъгълник позволява затихване на третия хармоничен ток и подобрява баланса на напрежението в случай на небалансирани товари, зигзагът е комбинация от двете. Комбинираното използване на звезда и триъгълник води до постепенно премахване на входното и изходното напрежение. Можете да преминете от трифазна линия към двуфазна, например.

Трифазен променлив ток

Повечето хора, с изключение на електротехниците, имат много неясна представа за това какво е така нареченият "трифазен" променлив ток и по отношение на силата на тока, напрежението и електрическия потенциал, както и мощност, често се бъркат.

Да опитаме на прост езикдайте някакви първоначални идеи за това. За да направите това, нека се обърнем към аналогиите. Да започнем с най-простия - поток постоянен токв проводници. Може да се сравни с воден поток в природата. Водата, както знаем, винаги тече от по-висока точка на повърхността към по-ниска. Винаги избира най-икономичния (най-краткия) път. Аналогията с протичането на ток е пълна. Освен това количеството вода, протичаща за единица време през определен участък от потока, ще бъде подобно на силата на тока в електрическа верига. Височината на всяка точка от коритото на реката спрямо нулевата точка - морското равнище - ще съответства на електрически потенциалвсяка точка от веригата. И разликата във височината на всеки две точки на реката ще съответства на напрежението между двете точки на веригата.

Трансформатор, създаден да работи при 50 Hz, също работи при 60 Hz при еднакво напрежениеи загубите на желязо намаляват. Обратно, трансформатор, създаден да работи само при 60 Hz, обикновено няма да работи при 50 Hz. Двойни са. Инвариантите, от друга страна, имат противоположно поведение в сравнение с индуктивността на трансформаторите по отношение на честотата: явно се изисква честотна работа, различна от 50 Hz, тъй като тя определя специфичния размер на индуктивната стойност на сърцевината.

Особено важно е да се уточни типът мощност на трансформаторите или индукторите, особено когато това не съответства на синусоидални вълнови форми при 50 Hz, тъй като несинусоидалните вълнови форми или тези, получени от интерполации на дължини на вълните, могат да въведат явления на насищане, проблеми или прекомерно пренапрежение в непланирани ядра. По-ниските загуби на желязо съответстват на по-нисък вакуумен ток, подобрено качество на листа и по-ниска работна индукция. Изтичащото желязо също се нарича празно, защото е независимо от товара: сърцевината достига своята работна температура дори ако товарът не е приложен при условия на номинално напрежение.

Използвайки тази аналогия, можете лесно да си представите в ума си законите на протичането на постоянен електрически ток във верига. Колкото по-високо е напрежението - разликата във височината, толкова по-голяма е скоростта на потока и, следователно, количеството вода, течаща по реката за единица време.

Воден поток, точно като електричествопо време на движението си изпитва съпротивлението на речното корито - по каменисто речно корито водата ще тече бурно, променяйки посоката си, нагрявайки се малко от това (бурни потоци дори в много студеноне замръзвайте поради нагряване от съпротивлението на канала). В гладък канал или тръба водата ще тече бързо и в резултат на това за единица време каналът ще премине много повече водаотколкото криволичещ и скалист канал. Съпротивлението на водния поток е точно същото като електрическото съпротивление във веригата.

Загубите на мед също се наричат къси съединенияпропорционално на натоварването. По-ниските загуби на мед съответстват на по-ниско пренапрежение и обикновено по-нисък спад на напрежението. Материалите са подбрани и избрани сред най-добрите електрически, диелектрични, механични и топлинни свойства и импрегнации, подобрявайки техните изолационни, механични свойства и устойчивост на неблагоприятни климатични условия. Термичните устройства могат да разширят употребата в много мокри условия. Функциите на двата кондензатора са концептуално взаимозаменяеми и често и двата присъстват.

Сега си представете затворена бутилка, в която е налята вода. Ако започнем да въртим тази бутилка около напречна ос, тогава водата в нея ще тече последователно от гърлото към дъното и обратно. Това представяне е аналогия на променливия ток. Изглежда, че една и съща вода тече напред-назад, какво от това? Този редуващ се воден поток обаче може да върши работа.

За да разрешим съмнението, е полезно да имаме някакъв математически пасаж относно механизма на производство на въртящи се магнитно полемонофазен двигател. Ако индукционното разпределение е последвано от косинусовиден закон. След това, замествайки напред и назад, формулата на магнитната вълна се движи в еднофазен асинхронен двигател.

Лесно е, чрез основните гониометрични отношения, да се развие косинусното произведение в сбор от косинусите. Двата термина представляват елементарно класическа форма, с което може да бъде представена от вълна от всякакво физическо естество. В разглеждания случай двете вълни са две синусоидални вълни, движещи се с противоположни синхронни скорости Ω и -Ω, които обикновено се наричат "полярни колела".

Откъде идва концепцията за променлив ток?

Да, откакто човечеството научи, че движението на магнит близо до проводник предизвиква електрически ток в проводника. Това е движението на магнита, което причинява тока; ако магнитът е поставен до жицата и не се движи, той няма да предизвика никакъв ток в проводника. След това искаме да получим (генерираме) ток в проводника, за да го използваме в бъдеще за някаква цел. За да направим това, ще направим намотка от Меден проводники започнете да движите магнита близо до него. Магнитът може да се движи близо до бобината, както желаете - движете го по права линия напред-назад, но за да не местите магнита с ръцете си, създаването на такъв механизъм е технически по-трудно, отколкото просто да започнете да го въртите близо до намотка, подобно на въртене на бутилка вода от предишния пример. По този начин - по технически причини - получихме синусоидален променлив ток, който сега се използва навсякъде. Синусоида е разширено във времето описание на въртене.

Всяко от двете полярни колела може да "дърпа" ротора в собствената си посока на въртене чрез индуциране на роторни токове, които от своя страна създават съответно роторно полярно колело. Тъй като двете "полюсни" полюсни колела са равни и се въртят чрез въртене, общият ефект е нулев въртящ момент върху ротора, така че той няма завъртане за завъртане.

Ако роторът в момента се задвижва в дадена посока, той ще продължи да се движи в тази посока, защото едното от двете магнитни взаимодействия става по-интензивно от другото. За да се произведе този „първоначален импулс“, едното от двете полета трябва да бъде „укрепено“ за сметка на другото. Допълнителната намотка има тази цел: да създаде ново допълнително поле, което помага в директното поле и е полезно както при стартиране, така и при шофиране. Тъй като и в двата случая има различни теченияи напрежението на спомагателната намотка, стойността на капацитета, необходима за получаване на оптималното начален въртящ момент, обикновено се различава от стойността, необходима за нормална работа.

По-късно се оказа, че законите на потока променлив токвъв верига се различават от потока на постоянен ток. Например, за да тече постоянен ток, съпротивлението на намотката е просто равно на омичното съпротивление на проводниците. А за променлив ток съпротивлението на телената намотка се увеличава значително поради появата на така нареченото индуктивно съпротивление. Постоянният ток не преминава през зареден кондензатор, за него кондензаторът е отворена верига. И променливият ток може да тече свободно през кондензатор с известно съпротивление. Освен това беше открито, че променливият ток може да се преобразува с помощта на трансформатори в променлив ток с други напрежения или токове. Постоянният ток не се поддава на такава трансформация и ако свържем който и да е трансформатор към мрежа с постоянен ток (което е абсолютно невъзможно), той неизбежно ще изгори, тъй като постоянният ток ще бъде съпротивляван само от омичното съпротивление на проводника , който е направен възможно най-малък, и през първична намоткав режим на късо съединение ще тече голям ток.

В началото изисква много повече капацитет, отколкото в работно състояние. Един от възможни решенияе да се използват само оптимизирани стартов кондензатор, който може да бъде проектиран за периодично обслужване със значителни спестявания. суха, електролитни кондензаториможе да бъде например компактен и икономичен. Този кондензатор трябва да бъде изключен след стартиране на двигателя. Друго решение е да се използват два различни кондензатора, както на фиг.

Тъй като електролитните кондензатори не са подходящи за продължителна работа, кондензаторите трябва да се използват в импрегнирана хартия, когато се използват. И накрая, можете да изберете един постоянно вкаран кондензатор, който работи както в стартово, така и в работно състояние. Стойността на капацитета ще бъде междинна, както и производителността. Типът кондензатор винаги е в импрегнираната хартия. Три фази монофазен двигателЗа управление на монофазни трифазен двигателможете да използвате диаграмата на фиг.

Имайте предвид също, че електрическите двигатели могат да бъдат проектирани да работят както с постоянен, така и с променлив ток. Но разликата между тях е следната - електрическите двигатели с постоянен ток са по-трудни за производство, но ви позволяват плавно да променяте скоростта на въртене с конвенционален реостат, който регулира силата на тока. А електродвигателите с променлив ток са много по-прости и по-евтини за производство, но се въртят само с една скорост, определена от конструкцията. Следователно и двете се използват широко в практиката. В зависимост от дестинацията. За контрол и регулиране се използват постояннотокови двигатели и като електроцентрали- AC двигатели.

Стойността на капацитета, която трябва да се използва, се определя от формулата. Това максимизира производителността в номиналната точка. Еквивалентната последователност на директна последователност е показана на фиг. За да определите стойността на параметрите, можете да извършите празен и блокиран тест. Това е за измерване на напрежение, ток, активна входна мощност на една фаза на двигателя в две различни случаиколянов вал и двигател с блокиран ротор. Този последен тест може да се извърши и при ниско напрежение.

И в двата случая входният импеданс е валиден. Тогава ще се използват приблизителни съотношения. За получаване на неизвестни параметри. Измерванията на съпротивлението на статора обаче трябва да се извършват отделно с тест за ток-напрежение. Що се отнася до намаляването на мощността, трябва да вземем предвид надеждно намаляване на мощността, която двигателят може да осигури с поне 50%.

Освен това идеята за дизайн на изобретателя на генератора се движеше приблизително в тази посока - ако е най-удобно да се използва въртенето на магнит до намотка за генериране на ток, тогава защо вместо това да не поставите няколко намотки около въртящ се магнит на една генераторна намотка (има толкова много място наоколо)?

Веднага ще получите нещо, което изглежда като няколко генератора, захранвани от един въртящ се магнит. Освен това променливият ток в намотките ще се различава във фаза - максималният ток в следващите намотки ще бъде малко забавен спрямо предишните. Тоест текущите синусоиди, ако бъдат изобразени графично, ще изглеждат изместени помежду си. Това важна собственост- фазово изместване, което ще разгледаме по-долу.

Разсъждавайки приблизително по този начин, американският изобретател Никола Тесла първо изобретява променлив ток, а след това и трифазна система за генериране на ток с шест проводника. Той постави три намотки около магнит на равни разстояния под ъгли от 120 градуса, ако оста на въртене на магнита се приеме за център на ъглите.

(Броят на намотките (фазите) всъщност може да бъде всякакъв, но за да се получат всички предимства, които осигурява многофазната система за генериране на ток, са достатъчни минимум три).

След това руският електроинженер Михаил Осипович Доливо-Доброволски разработи изобретението на Н. Тесла, като за първи път предложи три- и четирипроводна система за предаване на трифазен променлив ток. Той предложи свързването на единия край на всичките три намотки на генератора към една точка и предаване на електричество само чрез четири проводника. (Икономиите от скъпи цветни метали са значителни). Оказа се, че когато симетрично натоварваневсяка фаза (равно съпротивление) токът в този общ проводник е нула. Тъй като при сумиране (алгебрично, като се вземат предвид знаците) токове, изместени във фаза на 120 градуса, те взаимно се компенсират. Това общ проводникТака му викаха - нула. Тъй като токът в него възниква само когато натоварванията на фазите са неравномерни и числено е малък, много по-малък от фазовите токове, стана възможно да се използва проводник с по-малко напречно сечение като "нулев" проводник, отколкото за фаза жици.

По същата причина (фазово изместване със 120 градуса) трифазните се оказаха много по-малко материалоемки, тъй като взаимното поглъщане на магнитните потоци се извършва в магнитната сърцевина на трансформатора и може да се направи с по-малък напречен раздел.

Днес трифазна електрозахранваща система се осъществява от четири проводника, три от които се наричат фаза и се обозначават с латински букви: при генератора - A, B и C, при потребителя - L1, L2 и L3. Нулевият проводник е обозначен с 0.

Напрежението между нулевия проводник и всеки от фазовите проводници се нарича фаза и в потребителските мрежи е 220 волта.

Между фазови проводнициИма и напрежение и много по-високо от фазовото напрежение. Това напрежение се нарича линейно и е 380 волта в консуматорските вериги. Защо е по-голям от фазата? Да, всичко това се дължи на фазово изместване от 120 градуса. Следователно, ако на единия проводник например в даден момент потенциалът е равен на плюс 200 волта, то на другия фазов проводникв същия момент потенциалът ще бъде минус 180 волта. Напрежението е потенциалната разлика, тоест ще бъде + 200 - (-180) = +380 V.

Възниква въпросът дали неутрален проводниктокът не тече, възможно ли е да се премахне изобщо?Мога. И ще получим трипроводна система за захранване. При свързването на потребителите в така наречения „триъгълник“ - между фазовите проводници. Трябва обаче да се отбележи, че при неравномерно натоварване на страните на „триъгълника“ генераторът ще бъде подложен на разрушителни натоварвания, следователно тази системаможе да се използва с огромен брой потребители, когато неравномерните натоварвания са изравнени. Пренос на електроенергия от големи електроцентрали при висока фаза и линейни напрежения(стотици хиляди волта) се извършват по този начин. Защо се използва такова високо напрежение? Отговорът е прост - да се намалят топлинните загуби в проводниците. Тъй като нагряването на проводниците (загубата на енергия) е пропорционално на квадрата на протичащия ток, желателно е протичащият ток да е минимален. Ами за трансфера необходимата мощностпри минимален ток трябва да увеличите напрежението. (електропроводи) се обозначават по този начин, например електропровод - 500 е електропровод с напрежение 500 киловолта.

Между другото, загубите в проводниците на електропроводите могат да бъдат допълнително намалени чрез използване на високоволтов пренос на постоянен ток (капацитивният компонент на загубите, действащ между проводниците, престава да работи), дори такива експерименти са провеждани, но такава система не все още стават широко разпространени, очевидно поради по-големите спестявания на проводници с трифазна система за генериране.

Изводи: предимства на трифазна система

В края на статията нека обобщим - какви предимства предоставя трифазната система за генериране и захранване?

Спестяване на броя на проводниците, необходими за предаване на електричество. Имайки предвид значителните разстояния (стотици и хиляди километри) и факта, че цветни метали с ниска специфична електрическо съпротивление, спестяванията са доста значителни.
Трифазни трансформатори, с еднаква мощностпри монофазните имат значително по-малки размери на магнитопровода. Това ви позволява да постигнете значителни спестявания.
Много е важно трифазната електропреносна система да създава, когато потребителят е свързан към три фази, вид въртящо се електромагнитно поле. Отново поради фазово изместване. Това свойство направи възможно създаването на изключително прости и надеждни трифазни електрически двигатели, които нямат комутатор, а роторът всъщност е обикновена „заготовка“ в лагери, към която не е необходимо да се свързват проводници. (Всъщност конструкцията на ротора с катерица има свои собствени характеристики и изобщо не е празна) Това са т.нар. трифазни асинхронни електродвигателис ротор с катерица. Много разпространени днес като електроцентрали. Прекрасен имотна такива двигатели е способността да се променя посоката на въртене на ротора към противоположната чрез просто превключване на всеки два фазови проводника.
Възможност за получаване трифазни мрежидве работни напрежения. С други думи, променете мощността на електрическия мотор или отоплителна инсталациячрез просто превключване на захранващите проводници.
Възможността за значително намаляване на трептенето и стробоскопичния ефект на лампите, използващи флуоресцентни лампи, чрез поставяне на три лампи в лампата, захранвани от различни фази.

Благодарение на тези предимства трифазни системидоставките на електроенергия са широко разпространени в света.