Фазна і лінійна напруга в трифазних ланцюгах – про що потрібно знати

Постачання електрикою міст, підприємств і жител ведеться за допомогою мережі з трьох фаз. Так склалося історично, що трифазні машини змінного струму використовуються для генерування електроенергії та її споживання (в електроустановках). Така кількість було вибрано для мінімальних витрат на створення обертового магнітного поля або використання цієї енергії в цілях генерації електрики. Зустрічаються і специфічні 6-тіфазние генератори, в автомобілях наприклад, але там вони потрібні для інших цілей. У цій статті ми будемо вести мову про те, що собою представляють фазное і лінійна напруга в трифазних ланцюгах, ніж вони пов’язані і в чому відмінність.

Змінна напруга і його величини

Напруга розрізняють по роду струму: змінний і постійний. Змінна може бути різної форми, основна суть в тому, що з плином часу змінюється його знак і величина. У постійного знак завжди однієї полярності, а величина може бути стабілізованою або нестабилизированной.

У наших розетках напруга змінна синусоїдальної форми. Виділяють різні його значення, найчастіше використовуються поняття миттєве, амплітудне і діюче. Як зрозуміло з назви, миттєве напруга – це кількість вольт в конкретний момент часу. Амплітудне – це розмах синусоїди щодо нуля в вольтах, чинне – це інтеграл від функції напруги за часом, співвідношення між ними таке: чинне в √2 або 1,41 разів менше амплітудного. Ось як це виглядає на графіку:

Напруга в трифазних ланцюгах

У трифазних ланцюгах виділяють два види напруги – лінійне і фазну. Щоб розібрати їх відмінності потрібно поглянути на векторну діаграму і графік. Нижче ви бачите три вектора Ua, Ub, Uc – це вектора напружень або фаз. Кут між ними 120 °, іноді говорять 120 електричних градусів. Цей кут відповідає такому в найпростіших електричних машинах між обмотками (полюсами).

Якщо відобразити вектор Ub так, щоб зберігся його кут нахилу, але початок і кінець помінялися місцями, його знак зміниться на протилежний. Тоді встановимо початку вектора -Ub в кінець вектора Ua, відстань між початком Ua і кінцем -Ub буде відповідати вектору лінійної напруги Uл.

Простими словами ми бачимо, що величина лінійної напруги більше ніж фазного. Давайте розберемо графік напружений в трифазній мережі.

Червоної вертикальною лінією виділено лінійна напруга межу фазою 1 і фазою 2, а жовтою лінією виділено фазное амплітудне фази 2.

КОРОТКО: Лінійна напруга вимірюється між фазою і фазою, а фазное між фазою і нулем.

З точки зору розрахунків, різниця між напруженнями обумовлюється вирішенням цієї формули:

Лінійна напруга більше фазного в √3 або в 1,73 рази.

Навантаження до трифазної мережі може бути підключена по трьом або чотирьом проводам. Четвертий провідник – нульовий (нейтральний). Залежно від типу мережа може бути з ізольованою нейтраллю і глухозаземленной. Взагалі при рівномірному навантаженні три фази можна подати і без нульового проводу. Він потрібен для того, щоб напруги і струми розподілялися рівномірно і не було перекосу фаз, а також в якості захисного. У глухозаземленной мережах, при пробої на корпус виб’є автоматичний роз’єднувач або перегорить запобіжник в щиті, так ви уникнете небезпеки ураження електричним струмом.

Відмінно те, що в такій мережі у нас одночасно є два напруги, які можна використовувати виходячи з вимог навантаження.

Для прикладу: зверніть увагу на електричний щиток в під’їзді вашого будинку. До вас приходить три фази, а в квартиру заведена одна з них і нуль. Таким чином, ви отримуєте в розетках 220В (фазное), а між фазами в під’їзді 380В (лінійне).

Схеми підключення споживачів до трьох фаз

Все двигуна, потужні нагрівачі та інша трифазна навантаження може бути підключена за схемою зірки або трикутника. При цьому більшість електродвигунів в борово мають набір перемичок, які в залежності від їх положення формують зірку або трикутник з обмоток, але про це пізніше. Що таке з’єднання зіркою?

З’єднання зіркою передбачає з’єднання обмоток генератора таким чином, коли кінці обмоток з’єднуються в одну точку, а до початків обмоток підключається навантаження. Зіркою ж з’єднуються і обмотки двигуна і потужних нагрівачів, тільки замість обмоток в них виступають Тени.

Давайте міркувати на прикладі електродвигуна. При з’єднанні його обмоток зіркою лінійна напруга 380 В докладено до двох обмоток, і так з кожною парою фаз.

На малюнку A, B, C – початку обмоток, а X, Y, Z – кінці, з’єднані в одну точку і ця точка заземлена. Тут ви бачите мережу з глухозаземленою нейтраллю (провід N). На практиці це виглядає так, як на фото борово електродвигуна:

Червоним квадратом виділені кінці обмоток, вони з’єднані між собою перемичками, таке розташування перемичок (в лінію) говорить про те, що вони з’єднані по зірці. Синім кольором – живлять три фази.

На цьому фото промарковані початку (W1, V1, U1) і кінці (W2, V2, U2), зверніть увагу на те, що вони зрушені щодо почав, це потрібно для зручного з’єднання в трикутник:

При з’єднанні в трикутник до кожної обмотці докладено лінійна напруга, це призводить до того, що протікають великі струми. Обмотка повинна бути розрахована на таке підключення.

У кожного із способів включення є свої переваги і недоліки, деякі двигуна взагалі в процесі пуску переключаються зі зірки на трикутник.

нюанси

У продовження розмови про двигуни можна залишити без уваги питання вибору схеми включення. Справа в тому, що зазвичай двигуна на своєму шильдике містять маркування:

У першому рядку ви бачите умовні позначення трикутника і зірки, зверніть увагу, трикутник йде першим. Далі 220 / 380В – це напруга на трикутнику і зірці, значить, що при з’єднанні трикутником потрібно, щоб лінійна напруга було одно 220В. Якщо у вашій мережі напруга дорівнює 380 – значить потрібно підключати двигун в зірку. У той час як фазное завжди на 1,73 менше, не залежно від величини лінійного.

Чудовим прикладом є наступний двигун:

Тут номінальну напругу вже 380/660, це означає, що його для лінійного 380 потрібно підключати трикутником, а зірка призначена для живлення від трьох фаз 660В.

Якщо в потужних навантаженнях частіше оперують з величинами межфазного напруги, то в освітлювальних ланцюгах в 99%% випадків використовують фазну напругу (між фазою і нулем). Винятком є ​​електрокрани і подібне, де може використовуватися трансформатор з вторинними обмотками з лінійним 220 В. Але це швидше тонкощі і специфіка конкретних пристроїв. Новачкам запам’ятати простіше так: фазна напруга – це те, яке в розетці між фазою і нулем, лінійне – в лінії.

Ссылка на основную публикацию