Почему между двумя фазами 380 вольт?

Чем трехфазное напряжение отличается от однофазного

Три фазы = линейное напряжение 380 Вольт, Одна фаза = фазное напряжение 220 Вольт

Статья адресована начинающим электрикам. Я тоже когда-то был начинающим, и всегда рад поделиться знаниями и поднять профессиональный уровень моих читателей.

Итак, почему в некоторые электрощитки приходит напряжение 380 Вольт, а в некоторые – 220? Почему у одних потребителей напряжение трёхфазное, а у других – однофазное? Было время, я задавался этими вопросами и искал на них ответы. Сейчас расскажу популярно, без формул и диаграмм, которыми изобилуют учебники.

Очень коротко, для тех, кто не будет читать дальше: напряжение 380 В называется линейным и действует в трехфазной сети между любыми из трёх фаз. Напряжение 220 В называется фазным и действует между любой из трёх фаз и нейтралью (нулём).

Другими словами. Если к потребителю подходит одна фаза, то потребитель называется однофазным, и напряжение его питания будет 220 В (фазное). Если говорят о трехфазном напряжении, то всегда идёт речь о напряжении 380 В (линейное). Какая разница? Далее – подробнее.

Чем три фазы отличаются от одной?

В обоих видах питания присутствует рабочий нулевой проводник (НОЛЬ). Про защитное заземление я подробно рассказал здесь, это обширная тема. По отношению к нулю на всех трёх фазах – напряжение 220 Вольт. А вот по отношению этих трёх фаз друг к другу – на них 380 Вольт.

Напряжения в трёхфазной системе

Так получается, потому что напряжения (при активной нагрузке , и ток) на трёх фазных проводах отличаются на треть цикла, т.е. на 120°.

Подробнее можно ознакомиться в учебнике электротехники – про напряжение и ток в трехфазной сети, а также увидеть векторные диаграммы.

Получается, что если у нас есть трехфазное напряжение, то у нас есть три фазных напряжения по 220 В. И однофазных потребителей (а таких – почти 100% в наших жилищах) можно подключать к любой фазе и нулю. Только делать это надо так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.

Подробнее о перекосе фаз, и от чего он бывает – здесь.

А защититься от перекоса фаз лучше всего с помощью реле напряжения, например Барьер или ФиФ ЕвроАвтоматика.

Кроме того, чрезмерно нагруженной фазе будет тяжело и обидно, что другие “отдыхают”)

Преимущества и недостатки

Обе системы питания имеют свои плюсы и минусы, которые меняются местами или становятся несущественными при переходе мощности через порог 10 кВт. Попробую перечислить.

Однофазная сеть 220 В, плюсы

• Простота
• Дешевизна
• Ниже опасное напряжение

Однофазная сеть 220 В, минусы

• Ограниченная мощность потребителя

Трехфазная сеть 380 В, плюсы

• Мощность ограничена только сечением проводов
• Экономия при трехфазном потреблении
• Питание промышленного оборудования
• Возможность переключения однофазной нагрузки на “хорошую” фазу при ухудшении качества или пропадании питания

Трехфазная сеть 380 В, минусы

• Дороже оборудование
• Более опасное напряжение
• Ограничивается максимальная мощность однофазных нагрузок

Когда 380, а когда 220?

Так почему же в квартирах у нас напряжение 220 В, а не 380? Дело в том, что к потребителям мощностью менее 10 кВт, как правило, подключают одну фазу. А это значит, что в дом вводится одна фаза и нейтральный (нулевой) проводник. В 99% квартир и домов именно так и происходит.

Однофазный электрощиток в доме. Правый автомат – вводной, далее – по комнатам. Кто найдёт ошибки на фото? Хотя, этот щиток – одна сплошная ошибка…

Однако, если планируется потреблять мощность более 10 кВт, то лучше – трехфазный ввод. А если имеется оборудование с трехфазным питанием (содержащее трехфазные двигатели), то я категорически рекомендую заводить в дом трехфазный ввод с линейным напряжением 380 В. Это позволит сэкономить на сечении проводов, на безопасности, и на электроэнергии.

Трехфазный ввод. Вводной автомат на 100 А, далее – на счетчик трехфазный прямого включения Меркурий 230.

Не смотря на то, что есть способы включения трехфазной нагрузки в однофазную сеть, такие переделки резко снижают КПД двигателей, и иногда при прочих равных условиях можно за 220 В заплатить в 2 раза больше, чем за 380.

Однофазное напряжение применяется в частном секторе, где потребляемая мощность, как правило, не превышает 10 кВт. При этом на вводе применяют кабель с проводами сечением 4-6 мм². Потребляемый ток ограничивается вводным автоматическим выключателем, номинальный ток защиты которого – не более 40 А.

Про выбор защитного автомата я уже писал здесь. А про выбор сечения провода – здесь. Там же – жаркие обсуждения вопросов.

Но если мощность потребителя – 15 кВт и выше, то тут обязательно нужно использовать трехфазное питание. Даже, если в данном здании нет трехфазных потребителей, например, электродвигателей. В таком случае мощность разделяется по фазам, и на электрооборудование (вводной кабель, коммутация) ложится не такая нагрузка, как если бы ту же мощность брали от одной фазы.

Пример трехфазного электрощитка. Потребители и трехфазные, и однофазные.

Например, если дом питается от одной фазы, и потребляет мощность 15 кВт – это ток около 70А, нужен медный провод сечением не менее 10 мм². Стоить кабель с такими жилами будет существенно. А автоматов на одну фазу (однополюсных) на ток больше 63 А на ДИН-рейку я не встречал.

Поэтому в офисах, магазинах, и тем более на предприятиях применяют только трёхфазное питание. И, соответственно, трёхфазные счетчики, которые бывают прямого включения и трансформаторного включения (с трансформаторами тока).

И на вводе (перед счетчиком) стоят примерно такие “ящички”:

Трехфазный ввод. Вводной автомат перед счетчиком.

Существенный минус трехфазного ввода (отмечал его выше) – ограничение по мощности однофазных нагрузок. Например, выделенная мощность трехфазного напряжения – 15 кВт. Это значит, что по каждой фазе – максимум 5 кВт. А это значит, что максимальный ток по каждой фазе – не более 22 А (практически – 25). И надо крутиться, распределяя нагрузку.

Надеюсь, теперь понятно, что такое трехфазное напряжение 380 В и однофазное напряжение 220 В?

Схемы Звезда и Треугольник в трехфазной сети

Существуют различные вариации включения нагрузки с рабочим напряжением 220 и 380 Вольт в трехфазную сеть. Эти схемы называются “Звезда” и “Треугольник”.

Когда нагрузка рассчитана на напряжение 220В, то она включается в трехфазную сеть по схеме “Звезда”, то есть к фазному напряжению. При этом все группы нагрузки распределяются так, чтобы мощности по фазам были примерно одинаковы. Нули всех групп соединены вместе и подключены к нейтральному проводу трехфазного ввода.

В “Звезду” подключены все наши квартиры и дома с однофазным вводом, другой пример – подключение ТЭНов в мощных калориферах и конвектоматах.

Когда нагрузка на напряжение 380В, то она включается по схеме “Треугольник”, то есть к линейному напряжению. Такое распределение по фазам наиболее типично для электродвигателей и другой нагрузки, где все три части нагрузки принадлежат к единому устройству.

Система распределения электроэнергии

Исходно напряжение всегда является трехфазным. Под “исходно” я подразумеваю генератор на электростанции (тепловой, газовой, атомной), с которого напряжение в много тысяч вольт поступает на понижающие трансформаторы, которые образуют несколько ступеней напряжения. Последний трансформатор понижает напряжение до уровня 0,4 кВ и подаёт его конечным потребителям – нам с вами, в квартирные дома и в частный жилой сектор.

На крупных предприятиях с потреблением мощности более 100 кВт обычно существуют собственные подстанции 10/0,4 кВ.

Трехфазное питание – ступени от генератора до потребителя

На рисунке упрощенно показано, как с генератора G напряжение (везде речь идёт про трехфазное) 110 кВ (может быть 220 кВ, 330 кВ или другое) поступает на первую трансформаторную подстанцию ТП1, которая понижает напряжение в первый раз до 10 кВ. Одна такая ТП устанавливается для питания города или района и может иметь мощность порядка от единиц до сотен мегаватт (МВт).

Далее напряжение поступает на трансформатор ТП2 второй ступени, на выходе которого действует напряжение конечного потребителя 0,4 кВ (380В). Мощность трансформаторов ТП2 – от сотен до тысяч кВт. С ТП2 напряжение поступает к нам – на несколько многоквартирных домов, на частный сектор, и т.п.

Такие ступени преобразования уровня напряжения необходимы для того, чтобы уменьшить потери при транспортировке электроэнергии. Подробнее о потерях в кабельных линиях – в другой моей статье.

Схема упрощённая, ступеней может быть несколько, напряжения и мощности могут быть другие, но суть от этого не меняется. Только конечное напряжение потребителей одно – 380 В.

Напоследок – ещё несколько фото с комментариями.

Электрощит с трехфазным вводом, но все потребители – однофазные.

Трехфазный ввод. Переход на меньшее сечение проводов, чтобы подключить их к счетчику.

Откуда в розетке 380в при обрыве нуля — наглядно, доступно, без формул.

Наверняка у каждого из вас, хотя бы раз в жизни сгорали бытовые приборы от перенапряжения. При этом многие слышали, что подобное не редко случается из-за обрыва ноля.

Давайте наглядно без формул, векторных диаграмм, смещений нулевых точек и т.п., с точки зрения обывателя попытаемся разобраться, каким же образом напряжение 380в, вместо привычных 220в, может оказаться в ваших розетках.

Ведь действительно возникает логичный вопрос, как это так, оборвался или отгорел один из проводов, а напряжение ни то что не пропадает, а становится даже больше.

Понимание этого процесса будет полезно каждому потребителю, дабы потом не возникало вопросов, зачем электрики пытаются «всунуть» в электрощиток, непонятные реле, стоимостью несколько тысяч рублей.

Чтобы доступно разобраться в сути этого явления, давайте вспомним разницу между последовательной и параллельной схемой подключения электроприемников.

При параллельном подключении, фазный и нулевой проводники одновременно приходят ко всем потребителям в цепи. Нарисуем такую схемку, где этими потребителями будут обыкновенные лампочки накаливания.

На входе напряжение составляет 220в. При таком подключении, на каждой лампочке напряжение будет одинаковым, и при достаточном сечении проводников и малой нагрузке, не будет сильно отличаться от вводного.

При этом отключение или включение каждой лампочки по очередности, не сильно скажется на его значениях. Именно по такой схеме и подключены все розетки в ваших квартирах.

Однако если напряжение будет одинаковым, ток в цепи будет разным. Общее его значение складывается из суммы токов проходящих через лампочку №1 и №2.

Вы можете включать и более мощные приборы (лампы 200Вт, чайник), и все будет прекрасно работать.

Схема последовательного подключения несет в себе уже существенные изменения. Здесь питающий проводник (это может быть фаза или ноль), сначала приходит на первую лампочку, а далее от нее уходит на следующую.

Только после этого он возвращается на вводной автомат или в общую сеть.

Не важно количество токоприемников, их может быть 2,3,4 и более. Главное, чтобы они были строго подключены один после другого.

Что же изменится, если вы включите последовательно две лампы по 100Вт? А случится то, что напряжение на них упадет примерно в два раза.

При этом общее вводное напряжение будет складываться из суммы падений напряжений на лампе №1 и лампе №2. То есть, 110в на одной и 110в на другой. Кстати, такой казалось бы недостаток, можно очень хитро использовать несколькими способами.

Напомню, что в параллельной схеме, U везде было одинаковым, не важно в какой точке. Здесь же одинаковым будет ток, при том в любой части электрической цепи I=I1=I2.

Однако такая ситуация с равномерным падением напряжения, будет наблюдаться только в том случае, если все эл.приемники будут одинаковой мощности. Стоит вместо одной 100Вт лампы вкрутить 200 ваттную, и вы сразу же увидите разницу.

На лампочке 100Вт будет напряжение 146В и она будет гореть довольно ярко. В то же время более мощная 200 ваттная будет еле светиться.

Связано это с тем, что падение напряжения напрямую зависит от сопротивления потребителя. На более мощных приборах сопротивление маленькое.

Вот примерные данные по стандартным лампочкам, предназначенным для работы в сети 220В:

Чем отличается напряжение 220 от 380 Вольт

Напряжение 380B называется линейным, потому как действует между любыми из трех фаз в трёхфазной сети. Напряжение 220B называется фазным, действует между одной из трех фаз и нулём.

От генерирующих электростанций к потребителям электрическая энергия подается при помощи высоковольтных линий, частота которых составляет 50 Гц. Понижение высокого синусоидального напряжения происходит на трансформаторных подстанциях, после чего выполняется его распределение потребителям – на уровне 220B и 380B. Различается однофазная и трехфазная сеть. Однако каковы отличия между ними? Давайте разбираться.

Если при подключении дома или квартиры используются два провода (фазы и нуля), система является однофазной. Коэффициент ее рабочего напряжения составляет 220B. Если же заходят 4 провода (трех фаз и нуля) – это трехфазная система. Ее рабочее напряжение (линейное) составляет 380B.

Специфика подачи напряжения

По типу электрического тока напряжение бывает переменным и постоянным. При разной форме переменного тока изменяется его величина и значение. В то время, как у постоянного тока сохраняется одна и та же полярность знака, а вот величина может изменяться.

Напряжение, присутствующее в современных розетках, имеет переменную синусоидальную форму. Его значение бывает следующих видов:

• Амплитудным – указывает на размер размаха синусоиды по отношению к нулю в вольтах;
• Действующим – это значение, которое в √2 или 1,41 раз меньше предыдущего;
• Мгновенным – значение указывает на интенсивность напряжения в вольтах в определенные моменты времени.

Трехфазные цепи. Как подается напряжение в них

В трехфазной цепи напряжение может быть фазным или линейным. Векторная диаграмма выглядит следующим образом:

На графике присутствуют три вектора напряжений (фаз) – Uа, Ub и Uс. Величина угла между ними равна 120°. Это соблюдается между обмотками в простейшем электрооборудовании. Для того, чтобы знак вектора Ub изменился на противоположный, его нужно отразить таким образом, чтобы векторное начало и конец поменялись местами, при этом первоначальный угол наклона был сохранен. После установки векторного начала Ub в конец Uа полученное расстояние и будет рассматриваться, как вектор линейного напряжения (Uл).

Чем отличаются между собой

Однофазные сети

В таких сетях ток может проходить и по замкнутым цепям. При подключении рекомендуется в первую очередь подвести напряжение к эффективной нагрузке и только после этого вернуть его обратно. Провод, который подводит ток в условиях переменного тока, является фазой. Второй провод является нулевым. Между этими двумя проводами, передающими однофазный ток, величина напряжения составляет 220B.

Двухфазные сети

Этот тип электросетей предусматривает осуществление передачи двух переменных токов, по которым их напряжение сдвигается по фазе на 90°. Для передачи токов используются два фазных и два нулевых провода. Из-за дороговизны такой способ передачи напряжения сейчас не используется.

Трехфазные сети

В таких электросетях одновременно передаются три переменных тока со сдвигом напряжения по фазе на 120°. Источники соединяются по схеме «звезды», что позволяет использовать только три провода – 3-х фазных и одного нулевого. Преимуществом таких сетей признана экономичность и возможность передачи тока на большие расстояния. В любой паре проводов фаз присутствует напряжение в 380B, а в парах одного фазного и нулевого провода – 220B.

Исходя из вышеперечисленного, для электропитания городских квартир и частных домов оборудуются однофазные или трехфазные сети.

Где используется напряжение в 220B, а где в 380B

В большинстве жилых объектов (квартирах, домах, коттеджах и на дачах) установлены и используются однофазные электросети, в которых напряжение составляет стандартные 220B. Это обоснуется тем, что уровень потребления в обычном доме или квартире не превышает, как правило, 10 кВт.

Трехфазная электросеть проводится на объекты, где планируемый уровень потребления мощностей превышает значение в 10 кВт, а также установлены и используются электрические установки, которые требуют именно трехфазную подачу напряжения для обеспечения корректного функционирования. К примеру, если для запуска трехфазного двигателя использовать лишь одну фазу с применением конденсатора, это существенно понизит КПД электроустановки и в то же время увеличит расход электрической энергии.

С другой стороны, если уровень максимально потребляемой мощности в частном домохозяйстве не превышает 9-ти кВт, допускается использование на вводе двужильного медного кабеля с сечением 6мм и установку автомата на 40A.

В случае, когда максимальная нагрузка предположительно равняется 15кВт, для провода одной фазы величина проходящего тока составит 70A. Следовательно, обязательной будет прокладка медного провода с 10-милиметровым сечением и силового автоматического выключателя. Однако стоимость такой сети намного дороже. А потому выходом из ситуации может стать монтаж обычной трехфазной сети и распределение эффективной нагрузки поровну между фазами, то есть – по 5 кВт. На сегодняшний день подобные решения по обеспечению электропитанием используются большинством магазинов, предприятий и офисов.

По каким схемам потребители подключаются к трехфазным электросетям

Для подключения электродвигателей, нагревателей и других трехфазных мощностей используется схема «звезда» или «треугольник». Большинство установок оснащены перемычками, которые в зависимости от положения обмоток формируют вышеуказанные схемы.

Соединение звездой

Схема предусматривает соединение концов обмоток генерирующего устройства в одну точку и подключение к началу этих же обмоток нагрузки. В электродвигателях получается, что линейное напряжение в 380B, при условии соединения обмоток по схеме звезды, прикладывается к двум обмоткам для каждой фазной пары.

Соединение треугольником

В этой схеме предусмотрено прикладывание линейного напряжения к каждой обмотке. Эти элементы, как правило, рассчитаны именно на такие подключения.

Указанные способы подключения имеют и плюсы, и недостатки.

Плюсы подключения однофазной сети 220B

• Простота монтажа,
• Экономичность в финансовых вложениях,
• Безопасность в использовании напряжения.

Минусы использования однофазной сети 220B

• Ограничения на использование мощностей для конечных потребителей,
• Исключение возможности функционирования асинхронных двигателей, не оснащенных конденсаторами и ПЧ.

Плюсы подключения трехфазной сети 380B

• Экономия финансовых средств в условиях трехфазного потребления энергии,
• Возможность подключения и питания промышленного оборудования,
• Ограничение мощности только по сечению используемого кабеля,
• Переключение однофазных нагрузок на другую фазу в случаях ухудшения качества либо отключения электропитания.

Недостатки трехфазной сети 380B

• Дорогое оборудования,
• Напряжение, несущее опасность для жизни человека,
• Наличие ограничений на максимальную мощность при однофазных нагрузках.

Что бы электрическая сеть работала бесперебойно и безопасно, необходимо проводить периодические испытания сертифицированной электролабораторией. Выезд специалиста на Ваш объект — бесплатно!

Как в домашней розетке может появиться 380 Вольт

Доводилось ли вам слышать истории электриков о том, что в подъезде вашего дома произошел обрыв нуля, что в одном из домов разом перегорели лампочки, телевизоры, микроволновые печи, а также прочие дорогостоящие электроприборы, которым «посчастливилось» попасть под напряжение 380 Вольт? От обрыва или отгорания нулевого проводника не застрахован никто, поэтому разумно будет знать природу этого явления, причины возникновения нештатных ситуаций, а также способы защиты электроприборов.

Почему в розетке появляется 380В

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте коротко рассмотрим систему электроснабжения многоквартирного дома. По сути, все электричество, которым обеспечивается дом, имеет 3 фазы: фаза A, фаза B и, естественно, фаза C. Величина действующего напряжения между любой парой фаз – 380 Вольт. По схеме соединения обмоток питающего трансформатора все фазы сводятся к одной точке, которая называется нулем. Величина действующего напряжения между любой фазой и нулем – 220 Вольт.

В любом многоквартирном доме питание производится путем равномерного распределения трехфазной линии по всем квартирам в подъезде. К примеру, если в подъезде имеется 60 квартир, то первая 20-ка квартир запитана от фазы A, вторая – от фазы B, третья – от фазы C. Все распределение энергии происходит сбалансировано и очень равномерно. Если бы все люди были роботами, включающими и выключающими электроприборы так, чтобы нагрузка по всем трем фазам была бы идентичной, то наличие нулевого проводника и не требовалось бы в принципе. Это легко проверить, проделав простой школьный опыт с тремя 40 Вт лампочками, включенными по схеме звезда в трехфазную сеть. В такой идеализированной цепи потребления весь ток от 3 фаз, сходящийся в нулевой точке, взаимно компенсируется, что делает возможным либо использование нулевого провода с малым сечением, либо отказ от такового. По сути, если нагрузка одинакова по трем фазам, то нулевой провод и не нужен. В реальной жизни такого, естественно, не бывает. К примеру, в одной квартире подъезда может гореть одна лампочка, во второй – работать телевизор, в третьей – вообще все выключено. Именно такое неравномерное распределение нагрузки по фазным цепям приводит к формированию некомпенсированного тока, который должен проходить через нулевой проводник. Если же нулевой проводник отгорел, оборвался, то в одной из квартир, как правило, с наименьшим электропотреблением, в розетках появляются не привычные 220 Вольт, а «убивающие» всю домашнюю электронику 380 Вольт. Напротив, в квартирах, где электропотребление было максимальным, происходит просадка напряжения. Естественно, винить соседей за это не стоит, ведь они не обязаны согласовывать с вами, когда включать электроприборы, а когда нет. Чтобы такого неприятного исхода не происходило, необходимо, во-первых, проверять надежность электрического контакта нулевого проводника, а во-вторых, устанавливать индивидуальное защитное оборудование, осуществляющее быстрое отключение нагрузки в вашем доме, если напряжение поднимется выше 270 Вольт. Практика показывает, что даже банальный стабилизатор напряжения, установленный на компьютер и телевизор, способен уберечь вас от дорогостоящего ремонта.

Как и где обрывается нулевой проводник

Основных причин, по которым происходит отгорание или обрыв нулевого проводника, две: 1– недостаточный гальванический контакт нулевого проводника в местах соединения, 2– чрезмерный некомпенсированный ток, идущий по нулевой линии. Разномастные импульсные всплески в сети, идущие от компьютеров с дешевыми блоками питания, резкие включения мощных нагрузок только на одну из фаз могут привести к отгоранию нулевого провода. Обрыв проводника происходит, как правило, в слабых местах – в плохо пропаянных контактах, скрутках, не советующих ПУЭ. Как говорится, где тонко, там и рвется.

Как защитить наши электроприборы

Помните, что для сложной электроники опасны как высокие скачки напряжения (выше 270 Вольт), так и просадки (ниже 120 Вольт). Как правило, при несоблюдении действующего напряжения в сети ломаются импульсные блоки питания. Самый идеальный вариант защиты заключается в покупке специального реле контроля напряжения. Такое реле молниеносно отключает всю домашнюю нагрузку в те моменты, когда значение действующего напряжения уходит за допустимые пределы.

Трехфазное напряжение 380В. Об электрификации жилых домов.

В этой статье мы поговорим об электрификации жилых домов, что такое трехфазное напряжение 380В и как из него получается напряжение 220В.

Целый ряд бытовых электроприборов требует иного, чем обычная лампа, фен, пылесос, паяльник, подключения. К таким нестандартным приборам относятся, во первых, устройства требующие наличия защитного заземления (компьютеры, автоматические стиральные машины), во вторых, устройства большой мощности (электрочайники, кондиционеры, СВЧ-печи, плиты, духовки, водонагревательные приборы) и в третьих, это приборы, требующие для подключения особой разводки электропроводки – трехрожковые (и более) люстры.

Грамотное подключение вышеупомянутых бытовых приборов и устройств к электросети очень важно, т. к. невыполнение правил их подключения может привести к возгоранию, электротравме или выходу прибора из строя. Ниже мы рассмотрим устройство защитного заземления (зануления) и установку специального прибора электрозащиты – устройства защитного отключения (УЗО) для подключения компьютера и автоматической стиральной машины, устройство и правила защиты электросети от перегрузок для подключения мощных электроприборов, а также схему разводки электропроводки для подключения многорожковой люстры.

Итак если вы посмотрите на вилку какого-либо современного электроприбора, то увидите что она сделана т. н. евростандарту, т. е. имеет не два, а три контакта для подключения трехпроводной штепсельной розетке, или к евророзетке. Для чего же нужен третий провод в евророзетке и вилке под нее, и что такое особенное скрывается в конструкции приборов, рассчитанных именно на такое подключение.

Для того чтобы разобраться в различие числа проводов в различных розетках, а также в предназначении заземления и защитного зануления и в работе защитных устройств, необходимо знать, каким именно образом проводка в наших домах идет от питающего генератора или трансформаторной подстанции до распределительных щитков наших квартир.

Тот ток, который идет непосредственно он генератора или трансформаторной подстанции, существенным образом отличается от тока, который мы имеем в розетках, выключателях и прочих точках установки электроприборов в наших квартирах, хотя этот же переменный ток с частотой 50+-0,1Гц (такая частота и такой допуск, по крайней мере, установлены в соответствующих нормативных документах).

Однако ток, идущий от генератора или трансформаторной подстанции, в отличие от тока в квартирной электросети – трехфазный, т. е. является суммой трех переменных токов, но сдвинутой на 120 градусов фазой, а это значит, что максимумы напряжений компонентов трехфазного тока не совпадают, а являются сдвинутыми относительно друг друга на 1/3 периода колебаний. Каждая составляющая компонента трехфазного тока имеет сокращенное название “фаза”.

Статорные обмотки питающего генератора трехфазного тока или вторичные обмотки трансформатора на подстанции соединены “звездой”, т. е. три их конца соединяются в одной общей точке. Другие концы обмоток являются свободными, и к ним подключаются провода, называемые фазными (всего их три). В электротехнике фазные провода имеют обозначение соответственно L1, L2, L3, а фазный провод однофазной цепи обозначается просто буквой L.

При такой схеме включения обмоток генератора или трансформатора к источнику тока можно подключать лишь определенный класс электроприборов, рассчитанных на питание переменным трехфазным током и конструктивно обеспечивающих равенство нагрузки всех трех фаз. Однако такие электроприборы за-за дороговизны, материало- и трудоемкости изготовления, необходимости выполнение условия равной нагрузки фаз при работе (что очень трудно осуществить), а также из-за незащищенности их и электросети в случае аварии на практике применяются исключительно редко.

Для питания трехфазным током потребителей с неравной нагрузкой фаз, к которым относится электрифицированные строительные сооружения (и в т. ч., разумеется, жилые дома), производственные сооружения и площади, трехпроводную линию питания трехфаным токам необходимо заменить на четырехпроводную, подключив четвертый провод к точке соединения обмоток трансформатора или генератора. Этот четвертый провод называется рабочим нулевым, по скольку в случае равенства фазовых нагрузок ток в этом проводе равен нулю, и его можно исключить из цепи. Это, однако, не означает, что для питания потребителей нулевой провод не нужен: напротив, как уже было сказано выше, при питании трехфазным током потребителей с неравной нагрузкой фаз, наличие нулевого провода является обязательным. В электротехнике рабочий нулевой провод, как правило обозначается латинской буквой N, в старых изданиях и чертежах он может иметь обозначение L0.

На вводно-распределительное устройство наших домов поступает переменный трехфазный ток с частотой 50Гц и с линейным напряжением (т. е. напряжением, измеренным между любыми двумя фазными проводами), точнее, с амплитудой линейного напряжения: ведь ток переменный – 380В. Фазное напряжение, т. е. напряжение, измеренное между любым фазным проводом и рабочим нулевым проводом, для сети трехфазного тока в 1,73 раза меньше линейного, и при линейном напряжении 380В значение фазного напряжения равно 220В.

Во вводно-распределительном устройстве поступающий в него трехфазный ток распределяется по трем группам потребителей однофазного тока. В жилых домах, каждая такая группа – это определенное число квартир, напряжение в которые поступает по общему для них какому-либо фазному проводу и рабочему нулевому проводу. Относительно квартирной сети это значит, что те два провода, которые есть в каждой розетке или выключателе – это провод соединенный с одним из фазных проводов L1, L2 или L3 и провод, соединенный с рабочим нулевым проводом N. Естественно, что напряжение 220В в квартирной электросети – это фазное напряжение в сети трехфазного тока с линейным напряжением 380В. В тех квартирах, где напряжение электросети равно 127В, линейное напряжение в сети трехфазного тока равно 220В.

Теперь рассмотрим возникающие в сети трехфазного напряжения аварии и применяемые для предотвращения их пагубных последствий меры электрозащиты. Начнем с самого простого – с замыкания одного из фазных проводов на землю. Такое может произойти, например, при повреждении линий электропередачи (обрыв провода). В этом случае может возникнуть опасное для жизни напряжение между рабочим нулевым проводом и землей. Чтобы в случае аварии фазного провода сделать это напряжение минимальным, не представляющем угрозы для жизни, рабочий нулевой провод (вернее, не сам провод, а среднюю точку генератора или трансформатора) соединяют с землей – заземляют. При этом потенциал рабочего нуля совсем ненамного отличается от потенциала замели (ее потенциал в электротехники принят равным нулю), т. к. необходимо еще учитывать хотя и малое, но конечное сопротивление заземления (если считать сопротивление заземления равным нулю, то потенциал рабочего нуля будет в точности равен потенциалу земли). Сеть подключенным таким образом генератором или трансформатором называется сетью с глухозаземленной нейтралью. Существуют еще сети с изолированной нейтралью, но для электрификации жилых домов в нашей стране они не используются.

Сеть с глухозаземленной нейтралью. Сеть с изолированной нейтралью

В сельской местности, однако, электрификация домов, в особенности если она была выполнена несанкционированно и с нарушением ПУЭ, может быть произведена сетью с изолированной нейтралью. Такое происходит например когда провода до щитка частного дома идут непосредственно от ВЛЭП (воздушной линии электропередачи), без надлежащего заземления щитка. В этом случае при обрыве фазного провода на нуле может образоваться напряжение, равное напряжению на фазном проводе (380 или 220В).

Обрыв нулевого провода – весьма серьезная аварийная ситуация, которая при отсутствие надежных средств защиты может привести к катастрофическим последствиям. в сетях трехфазного тока вследствие несиметричной нагрузки обрыв рабочего нулевого провода ведет е повышению фазного напряжения во всех трех группах однофазных потребителей. В самом плохом случае, при только одной нагруженной фазе и двух других холостых (например если в таких квартирах в данный момент никто не пользуется электричеством) на фазном проводнике фазное напряжение не меняется, но на нулевом в это же время имеется разноименное фазное напряжение, т. е. напряжение в сети моментально подскакивает в два раза!

Поэтому в водно-распределительном устройстве должно обязательно предусматриваться защитное устройство – реле максимального напряжения, отключающее при обрыве рабочего нулевого проводника одновременно, как фазные проводники, так и сам рабочий нулевой проводник. По той же самой причине на рабочий нулевой проводник категорический запрещается ставить различные коммутирующие элементы, а также защитные устройства и предохранители, размыкающие только рабочий нулевой провод.

Рассмотрим еще одну, довольно часто втречающуюся ситуацию – пробой фазного провода на металлический корпус электроприбора. Таким прибором может быть генератор трехфазного тока, трансформатор или же бытовой электроприбор – пылесос, стиральная машина, компьютер и т. д. Чтобы обезопасить человека от поражения электрическим током при случайном контакте с оказавшимися под напряжением металлическими нетоковедущими частями электроприборов, эти части заземляют (защитное заземление).

Если питающая прибор электросеть выполнена по схеме с глухозаземленным рабочим нулем, их присоединяют отдельным проводником к этой глухозаземленной нулевой точке (защитное зануление). Провод при помощи которого выполняется защитное зануление, называется нулевым защитным и в электротехнике обозначается латинскими буквами PE. Третий, обособленный провод, который присутствует во всех евророзетках – это как раз и есть нулевой защитный провод.

Здесь необходимо сделать следующее пояснение: хотя рабочий нулевой провод и нулевой защитный провод в конечном итоге присоединяются к одной точке генератора или трансформатора, по сути своей это различные провода, т. к. по рабочему нулевому проводу нормально (т. е. при штатном не аварийном состоянии сети) течет ток, тогда как по нулевому защитному проводу нормально ток не течет.

В чем отличие трехфазного напряжения от однофазного

Итак, если в дом или квартиру заходят два провода (фаза и ноль), то эта система называется однофазной и рабочим напряжением считается 220В (фазное), а если четыре провода (три фазы и ноль), то такая система называется трехфазной и рабочим напряжением является 380В (линейное).

Давайте рассмотрим основные различия

Итак, как видно из вышеописанного и там и там присутствует общий нулевой провод. И если вы в трехфазной сети будете мерить напряжение каждой фазы относительно нуля, то во всех случаях вы получите значение в 220В. И только когда вы измерите напряжение фаз друг относительно друга, то получите значение в 380 вольт.

Итак, если в дом или квартиру заходят два провода (фаза и ноль), то эта система называется однофазной и рабочим напряжением считается 220В (фазное), а если четыре провода (три фазы и ноль), то такая система называется трехфазной и рабочим напряжением является 380В (линейное).

Давайте рассмотрим основные различия

Итак, как видно из вышеописанного и там и там присутствует общий нулевой провод. И если вы в трехфазной сети будете мерить напряжение каждой фазы относительно нуля, то во всех случаях вы получите значение в 220В. И только когда вы измерите напряжение фаз друг относительно друга, то получите значение в 380 вольт.

Это происходит из-за того, что вектора фаз симметрично сдвинуты на 120 градусов, а измеряя напряжение между фазами, мы видим геометрическую сумму двух векторов оная как раз и равняется 380 Вольтам.

Из этого можно сделать вывод, что в трехфазке есть три однофазных системы к которым можно легко подсоединить потребителей. Единственным условием будет равномерное распределение нагрузки по фазам, дабы избежать такого неприятного и даже опасного явления как перекос фаз.

Плюсы и минусы систем

У каждой из представленных систем существуют свои недостатки и явные преимущества оные напрямую зависят от потребляемой мощности, пороговым значением которого является 10 кВт.

Плюсы одной фазы

Относительно 380В более низкое опасное напряжение

Минусы одной фазы

Мощность такой системы ограничена как раз пресловутыми 10 кВт

Плюсы трехфазки

Мощность ограничивается исключительно избранным сечением подходящих проводников.

Сниженное потребление энергии.

Возможность запитать оборудование промышленного назначения.

Доступность варианта переключения мощности на менее загруженную фазу.

Минусы трехфазки

Стоимость монтажа выше по сравнению с однофазным подключением.

Напряжение 380 Вольт является потенциально более опасным по сравнению с параметром в 220 Вольт.

Напряжение однофазных нагрузок имеет свое ограничение.

Где 220 В, а где 380 В

Наверное, у подавляющего числа обычных жителей в квартире и в доме присутствует именно однофазная сеть с напряжением в 220 В. И связано это с тем, что до мощности в 10 кВт (у большинства квартир и домов потребление меньше) целесообразней подключать именно однофазку.

Трехфазную сеть же применяют в том случае, если планируется потребление мощности превышающее порог в 10 кВт или же присутствует электрическое оборудование, требующее именно три фазы для корректной работы.

Конечно, можно, например, трехфазный двигатель запустить и от одной фазы путем использования конденсаторов. Но помните, что такой подход значительно снизит КПД двигателя и значительно увеличит расход электроэнергии.

Например, максимальная потребляемая мощность частного дома равна 8 кВт, значит на ввод можно пустить двужильный медный кабель сечением 6 миллиметров, а на вводе поставить автомат на 40А.

Если же нагрузка будет равняться 15 кВт, то получается для однофазного провода величина тока уже будет равняться 70 А. И значит, в таком случае потребуется провод сечением в 10 миллиметров меди и силовой автоматический выключатель. А стоят они уже существенно дороже. В этом случае гораздо выгоднее уже использовать трехфазку и «раскидать» нагрузку по 5 кВт на фазу. Именно поэтому большинство магазинов, офисов и тем более предприятий запитаны именно от трехфазных систем.

Схемы включения «звезда» и «треугольник» в трехфазке

Итак, для того чтобы получить из трехфазки обычное фазное напряжение, нужно взять одну из фаз и ноль (оный для всех фаз является общим) – такое соединение и носит название «Звезда».

Если же нам нужно напряжение 380 В то мы используем именно линейное напряжение – такое соединение именуется Треугольник

Это все что я хотел вам рассказать об основных различиях между однофазной и трехфазной системы электроснабжения. Спасибо за внимание.