Линейное и фазное напряжения — определение, измерение, схемы и описание типов
Без электричества сегодня представить жизнь современного человека крайне сложно. Вот только в тонкостях, которые касаются непосредственно процесса снабжения городов, предприятий и домов, разбираются лишь единицы.
И это большое упущение. Поскольку в жизни может возникнет ситуация, когда подобные знания действительно пригодятся. Поэтому попробуем разобраться в данном вопросе.
Содержание
Особенности напряжения в трехфазных сетях
Для того чтобы снабдить объекты электричеством, используются сети из 3-х фаз. Конечно, существуют и другие генераторы. Например, шестифазные. Но их применяют крайне редко.
Объясняется подобное необходимостью минимизировать затраты, которые возникают в процессе создания вращающегося магнитного поля. Эти затраты в любом случае возникают во время генерации электричества.
Хотя избежать их невозможно, но свести к минимуму вполне реально. И поэтому предпочтение отдается именно сетям с 3-х фазных напряжением.
В трехфазной сети выделяют три основных элемента:
- генератор;
- линии электропередач;
- нагрузка.
Под термином «нагрузка» принято подразумевать непосредственно потребителя. Фаза же представляет собой одну электрическую цепь в многофазной системе электрических цепей.
Важно! Данный вид подключения предоставляет возможность использовать сразу два вида напряжения.
Теперь поговорим о том, что представляют собой фазное и линейное напряжение. Ведь именно эти два термина в данном случае играют ключевую роль.
Итак, фазное напряжение должно определяться непосредственно между началом и концом фазы. Линейное напряжение измеряют между 2-мя фазами. То есть, между выводами разных фаз.
В этом заключается основное отличие этих двух понятий. И о нем ни в коем случае нельзя забывать. Особенно тем, кто в будущем все-таки планирует устроиться на работу по специальности электрик.
Поскольку фазное и линейное напряжения отличаются на 60%, то появляется возможность при линейном напряжении в 380 вольт, получить 220 вольт фазного напряжения. Именно по этой причине делать разводку сетей достаточно просто.
Необходимость сделать это часто возникает в случае, когда на первых этажах многоквартирных домов компания начинает оборудовать собственные офисы. Ведь тогда напряжения, доступного для рядовых потребителей, оказывается недостаточно.
Соотношение линейного и фазного напряжения
Универсальным и приемлемым соотношением этих двух видов напряжения является такая цепь – 380/220 вольт нулевым проводом.
Если приборам для нормального функционирования требуется напряжение 220 вольт, то их необходимо подсоединить к двум проводам фазного напряжения, которые будут питаться от линейного напряжения.
Следует отметить тот факт, что приборы, которые запитываются от 3-х фазной сети, могут функционировать исключительно в том случае, если они были подсоединены к трем выводам разных фаз.
Важно! Использовать заземление в таком случае вовсе необязательно. Однако, если изоляционный материал, покрывающий провод, будет поврежден, то вероятность удара током возрастет.
Как определить линейное и фазное напряжение
Чтобы правильно определить эти два вида напряжения, нужно вспомнить о некоторых тонкостях.
Ведь зачастую эти два понятия многие попросту путают. И поэтому правильно определить их величину становятся сложно.
Во-первых, линейное напряжение следует определять исключительно между двумя фазами.
Во-вторых, фазное напряжение по определению нужно вычислять непосредственно между фазой и нулем. Поэтому нельзя пытаться определить фазное напряжение между двумя фазами.
Типы соединения
Чтобы запустить генератор, часто используют именно линейное и фазное напряжение. Если говорить о запуске именно трехфазного генератора, то следует отметить один важный факт.
Состоит такой прибор не только из первичных, но и вторичных обмоток. Эти обмотки нужно правильно соединить и для этого существует два самых распространенных способа.
Только благодаря тому, что все обмотки будут правильно соединены, можно добиться определенных улучшений:
- Увеличение мощности передачи – это важнейшая задача, которую нужно решить, но сделать это следует без увеличения напряжения. И сделать это можно благодаря использованию определенных типов соединений.
- Снижение пульсаций напряжения – если в блоках питания наблюдаются постоянные колебания напряжения, это может стать причиной выхода из строя, подключенных к ней приборов. Поэтому устранение данного недочета с помощью разных соединений является первостепенной задачей.
- Уменьшение количества проводов – при подключении к сети нужно минимизировать количество соединений, чтобы улучшить качество работы приборов. Именно по этой причине использование двух упрощенных схем для подключения настолько важно.
Звезда
Сначала рассмотрим данный тип подключения. Чтобы его выполнить, нужно соединить начало всех мотков в одной точке.
Эту точку принято называть нулевой. В некоторых печатных руководствах упоминается другое обозначение – нейтральная точка.
Иногда встречается соединение нулевой точки и нулевым источником питания. И поэтому ошибочно юные и начинающие электрики считают его обязательным. Но это не так, такое соединение могут использовать в некоторых случаях, и оно не является обязательным.
Важно! Если такое соединение присутствует, то систему правильно называть 4-проводной. В том случае, если оно отсутствует, то соединение считается трехпроводным.
Треугольник
Для выполнения соединения используют схему, отличную от той, которая была описана выше. Ведь нужно соединить одну обмотку с другой.
Свое название соединение получило из-за внешнего сходства с треугольником.
Его особенностью является то, что все обмотки соединяются в строгой последовательности. А поскольку общая точка соприкосновения отсутствует, такая система может быть только одного вида, а именно – трехпроводная.
Нюансы выбора типа соединения
В настоящее время оба типа соединения, звезда и треугольник, активно используются. Однако, подобное вовсе не означает, что можно по собственному усмотрению выбрать тот способ, который больше понравится.
Существуют определенные требования и общие рекомендации, следуя которым можно избежать ошибок.
Нужно запомнить, что при линейном напряжении в 220 вольт подключение двигателя по схеме звезда невозможно.
Для такого напряжения идеально подходит схема треугольник.
С другой стороны, если в сети напряжение выше 220 вольт, к примеру 380, то оптимальным вариантом станет использование именно звезды.
Если запомнить это простое правило, удастся в будущем избежать ошибок при подключении генераторов и других приборов.
Фото схем и формул измерения линейного и фазного напряжения
Об авторе: эксперт в области электроники и деревообработки
Задать вопрос
Есть несколько способов точно определить, какой из проводов в розетке или разводке фазный.
Для чего нужно знать, где фаза?
Определение фазного проводника необходимо в таких случаях:
- Монтаж выключателей. Выключатели на свет размыкают исключительно фазу. Если перепутать и посадить на выключатель ноль, тогда патрон всегда будет находиться под напряжением и замена лампочек или ремонт патрона может быть опасной для жизни человека.
- Монтаж автоматов. Обычно автоматы применяются одноконтактные, и на них заходит только фаза. Ноль же остается неразмыкаемым. Поэтому, чтобы не перепутать и не завести ноль на автомат, необходимо четко определить фазный провод.
Находим фазу индикаторной отверткой
Проще всего отыскать фазный проводник индикаторной отверткой. Она есть практически в каждом доме. А если нет, то ее можно купить за 50 — 100 рублей. Возьмите контрольку от Stanley — она точно и быстро сигнализирует о наличие фазы.
Для определения фазы стоит сделать следующее:
- Убедиться, что розетка, удлинитель или автомат находятся под напряжением. В нашем случае мы будем проверять удлинитель.
- В один из контактов вставляем жало отвертки.
- Сверху пальцем дотрагиваемся до металлической «пятки».
- Если светодиод внутри горит (может гореть разными цветами), мы попали на фазу, а если нет — на нулевой проводник.
Каждая индикаторная отвертка должна четко реагировать на фазный проводник. Теоретически светодиод должен загореться, даже если в сети будет напряжение в 50 В, но на практике каждая контролька показывает себя по-разному.
Также обратите внимание на то, что существуют индикаторные отвертки на батарейках. В их случае не нужно зажимать контактную пластину пальцем — просто вставляем жало в контакт, и светодиод должен загореться. Контактная пластина здесь нужна лишь для проверки работоспособности самой отвертки, и если нажать на нее пальцем, то светодиод будет светиться всегда.
Находим фазу мультиметром
Если у вас еще нет мультиметра, советуем узнать, как выбрать хороший прибор из этой статьи. Для определения фазного проводника мультиметром важно выполнить следующие действия:
- Переводим регулятор в режим измерения переменного напряжения (как показано на картинке). Обратите внимание, что измерение может производиться в диапазоне от 1 до 200 В и от 1 до 750 В. Выбираем второй режим, так как в нашей сети 220 В.
- Один из щупов вставляем в контакт, а второй зажимаем двумя пальцами — на приборе должно отображаться показание напряжения.
- Если отображается до 10 — 15 В, скорее всего вы попали на нулевой провод. Если же напряжение от 100 до 230 В, это фаза.
- Также можно не зажимать пальцами щуп, а прикоснуться им к стене рядом с розеткой или к заземленной металлической поверхности.
Для подобных замеров подойдет даже самый недорогой прибор. Например, DT 830B, которым пользуемся мы сами. Он стоит всего 250 рублей, но точность замеров у него хорошая.
Стоит ли искать фазу лампочкой?
Некоторые электрики предпочитают искать фазу контрольной лампочкой. Для этого они берут обычную лампу накаливания, патрон и два многожильных провода. Провода соединяются с патроном, а лампочка соответственно вкручивается в него. Затем один конец провода прикасается к металлической трубе отопления, а второй вставляется в контакт для поиска фазы. Где лампочка загорелась, там и фаза.
Мы такой способ не рекомендуем, так как он чреват поражением тока – при неосторожном движении можно коснуться оголенного провода. Также были случаи, когда лампа накаливания взрывалась в момент прикосновения к фазе. По этим причинам лучше воздержаться от подобного «народного» метода определения фазы и воспользоваться специализированными приборами.
Читайте также:
- Электрокамины: есть ли в них смысл и стоит ли покупать?
- Тепловая пушка: лучший обогреватель для гаража или ремонтного бокса
Одним из видов систем с множеством фаз, представлены цепи, состоящие из трех фаз. В них действуют электродвижущие силы синусоидального типа, возникающие с синхронной частотой, от единого генератора энергии, и имеют разницу в фазе.
Электрическое напряжение трехфазных сетей
- Виды напряжения ↓
- Отличия ↓
- Соотношение ↓
- Схема ↓
- Расчет линейного и фазного напряжения ↓
Под фазой, понимаются самостоятельные блоки системы с множеством фаз, имеющие идентичные друг другу параметры тока. Поэтому, в электротехнической области, определение фазы имеет двойное толкование.
Во-первых, как значение, имеющее синусоидальное колебание, а во-вторых, как самостоятельный элемент в электросети с множеством фаз. В соответствии с их количеством и маркируется конкретная цепь: двухфазная, трехфазная, шестифазная и т.д.
Сегодня в электроэнергетике, наиболее популярными являются цепи с трехфазным током. Они обладают целым перечнем достоинств, выделяющих их среди своих однофазных и многофазных аналогов, так как, во-первых, более дешевы по технологии монтажа и транспортировки электроэнергии с наименьшими потерями и затратами.
Во-вторых, они имеют свойство легко образовывать движущееся по кругу магнитное поле, которое является движущей силой для асинхронных двигателей, которые используются не только на предприятиях, но и в быту, например, в подъемном механизме высотных лифтов и т.д.
Электрические цепи, имеющие три фазы, позволяют одновременно пользоваться двумя видами напряжения от одного источника электроэнергии – линейным и фазным.
Виды напряжения
Знание их особенностей и характеристик эксплуатации, крайне необходимо для манипуляций в электрощитах и при работе с устройствами, питаемыми от 380 вольт:
- Линейное. Его обозначают как межфазный ток, то есть проходящий между парой контактов или идентичными клеймами разных фаз. Оно определяется разностью потенциалов пары фазных контактов.
- Фазное. Оно появляется при замыкании начального и конечного выводов фазы. Также, его обозначают как ток, возникающий при замыкании одного из контактов фазы с нулевым выводом. Его величина определяется абсолютным значением разности выводов от фазы и Земли.
Отличия
В обычной квартире, или частном доме, как правило, существует только однофазный тип сети 220 вольт, поэтому, к их щиту электропитания, подведены в основном два провода – фаза и ноль, реже к ним добавляется третий – заземление.
К высотным многоквартирным зданиям с офисами, гостиницами или торговыми центрами, подводится сразу 4 или 5 кабелей электропитания, обеспечивающих три фазы сети 380 вольт.
Почему такое жесткое разделение? Дело в том, что трехфазное напряжение, во-первых, само отличается повышенной мощностью, а во-вторых, оно специфически подходит для питания особых сверхмощных электродвигателей трехфазного типа, которые используются на заводах, в электролебедках лифтов, эскалаторных подъемниках и т.д.
Такие двигатели при включении в трехфазную сеть вырабатывают в разы большее усилие, чем их однофазные аналоги тех же габаритов и веса.
Проводить разводку проводки такого типа можно без использования профессионального оборудования и приборов, достаточно обычных отверток с индикаторами.
Соединяя проводники не нужно монтировать нулевой контакт, ведь вероятность пробоя очень мала, благодаря не занятой нейтрали.
Но такая схема сети имеет и свое слабое место, так как в линейной схеме монтажа крайне сложно найти место повреждения проводника в случае аварии или поломки, что может повысить риск возникновения пожара.
Таким образом, главным отличием между фазным и линейным типами являются разные схемы подключения проводов обмоток источника и потребителя электроэнергии.
Соотношение
Значение напряжения фазы равняется около 58% от мощности линейного аналога. То есть, при обычных эксплуатационных параметрах, линейное значение стабильно и превосходит фазное в 1,73 раза.
Оценка напряжения в сети трехфазного электрического тока, в основном производится по показателям его линейной составляющей. Для линий тока этого типа, подающегося с подстанций, оно, как правило, равняется 380 вольтам, и идентично фазному аналогу в 220 В.
В электросетях с четырьмя проводами, напряжение трехфазного тока маркируется обоими значениями – 380/220 В. Это обеспечивает возможность питания от такой сети устройств, как с однофазным потреблением электроэнергии 220 вольт, так и более мощных агрегатов, рассчитанных на ток 380 В.
Самой доступной и универсальной стала система трехфазного типа 380/220 В, имеющая нулевой провод, так называемое заземление. Электрические агрегаты, работающие на одной фазе 220 В., могут быть запитаны от линейного напряжения при подключении к любой паре фазных выводов.
Электрические агрегаты трехфазного питания работают только при подключении сразу к трем выводам разных фаз.
В этом случае, применение нулевого вывода в качестве заземления, не является обязательным, хотя в случае повреждения изоляции проводов, его отсутствие серьезно повышает вероятность удара током.
Схема
Агрегаты трехфазного тока имеют две схемы подключения в сеть: первая – «звезда», вторая – «треугольником». В первом варианте, начальные контакты всех трех обмоток генератора замыкаются вместе по параллельной схеме, что, как и в случае с обычными щелочными батарейками не даст прироста мощности.
Вторая, последовательная схема подключения обмоток источника тока, где каждый начальный вывод подключается к конечному контакту предыдущей обмотки, дает трехкратный прирост напряжения за счет эффекта суммирования напряжений при последовательном подключении.
Кроме того, такие же схемы подключения имеют и нагрузку в виде электродвигателя, только устройство, подключенное в трехфазную сеть по схеме «звезда», при токе в 2,2 А будет выдавать мощность 2190Вт, а тот же агрегат, подключенный «треугольником», способен выдать в три раза большую мощность – 5570, за счет того, что благодаря последовательному подключению катушек и внутри двигателя, сила тока суммируется и доходит до 10 А.
Имея источник трехфазного напряжения и двигатели, имеющие аналогичную схему подключения, можно получить в разы больше мощности просто за счет эффективного подключения всех агрегатов.
Расчет линейного и фазного напряжения
Сети с линейным током нашли широкое применение за счет своих характеристик меньшей травмоопасности и легкости разведения такой электропроводки. Все электрические устройства в этом случае соединены только с одним фазным проводом, по которому и идет ток, и только он один и представляет опасность, а второй – это земля.
Рассчитать такую систему несложно, можно руководствоваться обычными формулами из школьного курса физики. Кроме того, для измерения этого параметра сети, достаточно использовать обычный мультиметр, в то время как для снятия показаний подключения фазного типа, придется задействовать целую систему оборудования.
Для подсчета напряжения линейного тока, применяют формулу Кирхгофа:
- ∑ Ik = 0;
Уравнение которой гласит, что каждой из частей электрической цепи, сила тока равна нулю – k=1.
И закон Ома:
- I=U/R;
Используя их, можно без труда произвести расчеты каждой характеристики конкретного клейма или электросети.
В случае разделения системы на несколько линий, может появиться необходимость рассчитать напряжение между фазой и нулем:
- IL = IF;
Эти значения являются переменными, и меняются при разных вариантах подключения. Поэтому, линейные характеристики идентичны фазовым.
Однако, в некоторых случаях, требуется вычислить чему равно соотношение фазы и линейного проводника.
Для этого, применяют формулу:
- Uл=Uф∙√3, где:
Uл – линейное, Uф – фазовое. Формула справедлива, только если – IL = IF.
При добавлении в электросистему дополнительных отводящих элементов, необходимо и персонально для них рассчитывать фазовое напряжение. В этом случае, значение Uф заменяется на цифровые данные самостоятельного клейма.
При подключении промышленных систем к электросети, может появиться необходимость в расчете значения реактивной трехфазной мощности, которое вычисляется по следующей формуле:
- Q = Qа + Qb + Qс;
Идентичная структура формулы активной мощности:
- P = Pа + Pb + Pс;
Примеры расчета:
Например, катушки трехфазного источника тока подключены по схеме «звезда», их электродвижущая сила 220В. Необходимо вычислить линейное напряжение в схеме.
Линейные напряжения в этом подключении будут одинаковы и определяются как:
- U1=U2=U3= √3 Uф=√3*220=380 В.
Загрузка…