Трёхфазная система электроснабжения - Четырех и трехпроводная

Привет, Вы узнаете о том , что такое четырехпроводная трехфазная цепь, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое четырехпроводная трехфазная цепь, четырехпроводная цепь, трехфазный ток, линейный провод , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства.

Трехфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей переменного тока, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определенный фазовый угол. В трехфазной системе этот угол равен 2π/3 (120°).

Каждая из действующих ЭДС находится в своей фазе периодического процесса, поэтому часто называется просто «фазой». Также «фазами» называют проводники — носители этих ЭДС. В трехфазных системах угол сдвига равен 120 градусам. Фазные проводники обозначаются в РФ латинскими буквами L с цифровым индексом 1…3, либо A, B и C .

Распространенные обозначения фазных проводов:

Россия, EC (выше 1000 В)	Россия, ЕС (ниже 1000 В)	Германия	Дания
А	L1	L1	R
B	L2	L2	S
C	L3	L3	T

Кроме фазных проводников в сетях до 1000 вольт применяется нейтральный провод (N - "нейтраль" или "ноль"). Он позволяет использовать трехфазную сеть для питания однофазной нагрузки фазным напряжением.

Преимущества

• Экономичность.
  • Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
  • Меньшая материалоемкость 3-фазных трансформаторов.
  • Меньшая материалоемкость силовых кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными цепями).
• Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок ее службы.
• Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других электротехнических устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.
• Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».
• Возможность резкого уменьшения мерцания и стробоскопического эффекта светильников на люминесцентных лампах путем размещения в одном светильнике трех ламп (или групп ламп), питающихся от разных фаз.

Возможная схема разводки трехфазной сети в многоквартирных жилых домах

Благодаря этим преимуществам, трехфазные системы наиболее распространены в современной электроэнергетике.

Схемы соединений трехфазных цепей

Звезда

Звездой называется такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или нейтралью. Концы фаз обмоток потребителя (M) также соединяют в общую точку.

Провода, соединяющие начала фаз генератора и потребителя, называются линейными. Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.

То есть, линейный провод - это фазный провод в трехфазных цепях

Трехфазная цепь, имеющая нейтральный провод, называется четырехпроводной. Если нейтрального провода нет — трехпроводной.

Если сопротивления Za, Zb, Zc потребителя равны между собой, то такую нагрузку называют симметричной.

Линейные и фазные величины

Напряжение между фазным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя фазными проводами (UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Несложно показать, что линейное напряжение сдвинуто по фазе на относительно фазных:

Мощность трехфазного тока

Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, мощность трехфазной сети равна

Последствия отгорания (обрыва) нулевого провода в трехфазных сетях

При симметричной нагрузке в трехфазной системе питание потребителя линейным напряжением возможно даже при отсутствии нейтрального провода. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Несмотря на это, при питании нагрузки фазным напряжением, когда нагрузка на фазы не является строго симметричной, наличие нейтрального провода обязательно. При его обрыве или значительном увеличении сопротивления (плохом контакте) происходит так называемый перекос фаз, в результате которого подключенная нагрузка, рассчитанная на фазное напряжение, может оказаться под произвольным напряжением в диапазоне от нуля до линейного (конкретное значение зависит от распределения нагрузки по фазам в момент обрыва нулевого провода). Это зачастую является причиной выхода из строя бытовой электроники в квартирных домах, который может приводить к пожарам. Пониженное напряжение также может послужить причиной выхода из строя техники.

Существующие виды защиты от линейного напряжения, которые можно найти в продаже в электротехнических магазинах

Проблема гармоник, кратных третьей

Современная техника все чаще оснащается импульсными сетевыми источниками питания. Импульсный источник без корректора коэффициента мощности потребляет ток узкими импульсами вблизи пиков синусоиды питающего напряжения на интервалах зарядки конденсатора входного выпрямителя. Большое количество таких источников питания в сети создает повышенный ток третьей гармоники питающего напряжения. Токи гармоник, кратных третьей, вместо взаимной компенсации, математически суммируются в нейтральном проводнике (даже при симметричном распределении нагрузки) и могут привести к его перегрузке даже без превышения допустимой мощности потребления по фазам. Такая проблема существует, в частности, в офисных зданиях с большим количеством одновременно работающей оргтехники. Решением проблемы третьей гармоники является применение корректора коэффициента мощности (пассивного или активного) в составе схемы производимых импульсных источников питания. Требования стандарта IEC 1000-3-2 накладывают ограничения на гармонические составляющие тока нагрузки устройств мощностью от 50 Вт. В России количество гармонических составляющих тока нагрузки нормируется стандартами ГОСТ Р 54149-2010, ГОСТ 32144-2013 (с 1.07.2014), ОСТ 45.188-2001.

Треугольник

Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.

Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями

Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Мощность трехфазного тока при соединении треугольником

Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, мощность трехфазного тока равна:

Распространенные стандарты напряжений

Страна	Частота, Гц	Напряжение (фазное/линейное), Вольт
Россия	50	230/400 (бытовые сети) 230/400, 380/660, 400/690, 3000, 6000, 10000 (промышленные сети)
Страны ЕС	50	230/400, 400/690 (промышленные сети) 660 450
Япония	50 (60)	100/208
США	60	120/208, 277/480 240 (только треугольник)

четырехпроводная трехфазная цепь широко применяется для электроснабжения промышленных предприятий, заводов, жилых домов.

Провода, соединяющие фазы генератора и приемника, называются линейными (провода А-А, В-В, С-С). Точка О – нулевая (нейтральная) точка генератора, соответственно точка, О' – нулевая (нейтральная) точка приемника, потребителя. Провод, соединяющий точки О – О', называется нулевым, или нейтральным.

Напряжение между началом и концом фазы называется фазным напряжением (U_А, U_B, U_С). Ток, протекающий по фазе, называется фазным током (I_А, I_В, I_С). Напряжение между двумя любыми линейными проводами называется линейным напряжением (U_AB, U_BC, U_CA).

Ток, протекающий по линейному проводу, называют линейным (I_^А, I_B, I_С). Как видно из схемы рис. 3.4, если потребители соединены в звезду с нулевым проводом, то фазный ток равен линейному току (Iф = Iл), а напряжения отличаются в раз (). В данной схеме могут быть два напряжения, отличающиеся в раз, поэтому ГОСТ установил следующие номинальные напряжения приемников переменного тока — 127, 220, 380, 660 В, соответственно применяется три системы 220/127; 380/220 и 660/380.

Линейные напряжения равны разности фазных напряжений:

.

Рис. 3.4. Схема четырехпроводной трехфазной цепи

Симметричный режим работы четырехпроводной трехфазной цепи

Если три фазы потребителя имеют одинаковые сопротивления z^A = z^B = z^С, то в этом случае наступает симметричный режим работы цепи, который является основным рабочим режимом. В качестве примера симметричной нагрузки можно назвать трехфазные трансформаторы, трехфазные асинхронные двигатели.

Токи в фазах равны и определяются по закону Ома:

.

Углы сдвига по фазе определяются отдельно для каждой фазы:

.

Ток в нейтральном проводе в данном случает будет равен нулю:

.

Напряжение между нейтралями генератора и приемника также равно нулю:

,

где – проводимость трехфазных и одного нейтрального провода.

Векторная диаграмма для случая симметричной нагрузки строится следующим образом (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Векторная диаграмма для режима симметричной нагрузки при соединении потребителей в звезду

Откладываем три вектора фазных напряжений под углом 120° друг относительно друга. Векторы фазных токов отстают от векторов соответствующих напряжений на углы φ^A,φ^B,φ^C (активно-индуктивная нагрузка). Звезда линейных напряжений опережает звезду фазных напряжений на угол 30°.

Несимметричный режим работы четырехпроводной трехфазной цепи

Если три фазы потребителя имеют разные сопротивления z^A ≠ z^B ≠ z^C , то токи также будут неравны I^A ≠ I^B ≠ I^C . Ток в нулевом проводе определяется по векторной диаграмме (рис. 3.6) или аналитическим путем. Напряжение между нейтралями генератора и приемника U⁰⁰ ≠ 0. Нейтральный провод служит для поддержания постоянного напряжения на фазах приемника, поэтому в нейтральном проводе запрещается установка предохранителей и выключателей.

Рис. 3.6. Векторная диаграмма для режима несимметричной нагрузки при соединении потребителей в звезду

Обрыв одного линейного провода в четырехпроводной трехфазной цепи

При обрыве одного из линейных проводов (перегоранием предохранителя, отключением фазы от сети и т.д.), например, провода А, две другие фазы работают в том же режиме, в котором работали UB = UC = Uф. Поскольку IA = 0, то ток в нулевом проводе

.

Цветовые коды Маркировка

Проводники, принадлежащие разным фазам, маркируют разными цветами. Разными цветами маркируют также нейтральный и защитный проводники. Это делается для обеспечения надлежащей защиты от поражения электрическим током, а также для удобства обслуживания, монтажа и ремонта электрических установок и электрического оборудования — фазировка (чередование фаз, то есть очередность протекания токов по фазам) принципиальна, так как от нее зависит направление вращения трехфазных двигателей, правильная работа управляемых трехфазных выпрямителей и некоторых других устройств. В разных странах маркировка проводников имеет свои различия, однако многие страны придерживаются общих принципов цветовой маркировки проводников, изложенных в стандарте Международной Электротехнической Комиссии МЭК 60445:2010.

Проводники трехфазной системы обычно обозначаются цветовым кодом, чтобы обеспечить сбалансированную нагрузку и обеспечить правильное чередование фаз для двигателей . Используемые цвета могут соответствовать международному стандарту IEC 60446 (позже IEC 60445 ), более старым стандартам или вообще не соответствовать стандарту и могут отличаться даже в пределах одной установки. Например, в США и Канаде для заземленных (заземленных) и незаземленных систем используются разные цветовые коды.

Страна		Фазы						Нейтральный, N		Защитное заземление, PE
		L1		L2		L3
Австралия и Новая Зеландия (AS / NZS 3000: 2007, рис. 3.2, или IEC 60446, утвержденный AS: 3000)			Красный или коричневый		Белый; пред. желтый		Темно-синий или серый		Черный или синий		Зеленые / желто-полосатые; очень старые установки, зеленые
Канада	Обязательно		Красный		Черный		Синий		Белый или серый		Зеленый, возможно, с желтыми полосами, или без теплоизоляции
	Изолированные системы		оранжевый		Коричневый		Желтый		Белый или серый		Зеленый возможно желто-полосатый
Европейский CENELEC ( Европейский Союз и другие; с апреля 2004 г., IEC 60446 , позже IEC 60445-2017), Великобритания (с 31 марта 2004 г.), Гонконг (с июля 2007 г.), Сингапур (с марта 2009 г.), Россия (с 2009 г. ; ГОСТ Р 50462), Аргентина, Украина, Беларусь, Казахстан			Коричневый		Черный		Серый		Синий		Зеленые / желтые полосы
Старые европейские (до IEC 60446 , в зависимости от страны) [примечание 7]
Великобритания (до апреля 2006 г.), Гонконг (до апреля 2009 г.), ЮАР, Малайзия, Сингапур (до февраля 2011 г.)			Красный		Желтый		Синий		Черный		Зеленые / желто-полосатые; перед c. 1970, зеленый
Индия			Красный		Желтый		Синий		Черный		Зеленый возможно желто-полосатый
Чили - NCH 4/2003			Синий		Черный		Красный		Белый		Зеленый возможно желто-полосатый
Бывший СССР (Россия, Украина, Казахстан; до 2009 г.), Китайская Народная Республика (GB 50303-2002, раздел 15.2.2)			Желтый		Зеленый		Красный		Голубой		Зеленый / желто-полосатый
Норвегия (до принятия CENELEC)			Черный		Белый / серый		Коричневый		Синий		Желто-зеленая полоска; пред. желтый или неизолированный
Соединенные Штаты	Обычная практика		Черный		Красный		Синий		Белый или серый		Зеленый, возможно, с желтыми полосами, ли неизолированный
	Альтернативная практика		Коричневый		Оранжевый (дельта )		Желтый		Серый или белый		Зеленый
					Фиолетовый (уай)

В моделизме

В низковольтных высокочастотных электронных регуляторах хода, применяемых в транспортном моделизме, используются другие системы маркировки:

Нулевой и заземляющий проводники, как правило, отсутствуют по причине симметричности нагрузки и безопасности напряжения.

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• трёхпроводная цепь , трехпроводная цепь ,
• Метод симметричных составляющих
• Фазоуказатель
• Индикатор фазы
• Коэффициент мощности
• Фазометр
• Реле контроля фаз
• Двухфазная электрическая сеть
• Трехфазный двигатель
• Трехфазный выпрямитель

Исследование, описанное в статье про четырехпроводная трехфазная цепь, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое четырехпроводная трехфазная цепь, четырехпроводная цепь, трехфазный ток, линейный провод и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства