У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Фаза тока.
Фаза и ноль – что это? Что такое фаза тока, фазы тока и напряжения, однофазный ток, двухфазный ток, трехфазный ток.
У новичков в мире электрики и домовладельцев иногда возникает вопрос: что такое фаза тока в бытовой электропроводке. Связано это с необходимостью починить какой-либо электроприбор.
В возникшей ситуации наиболее приоритетной задачей мастера должно стать соблюдение правил техники безопасности, а не проявление прикладных навыков и умений. Знание элементарных законов функционирования тока и процессов, проходящих внутри бытовых электроприборов не только поможет справиться с большинством неисправностей, возникающих в них, но и сделает этот процесс наиболее безопасным.
Конструкторы и инженеры делают все возможное, чтобы предотвратить несчастный случай при работе с электричеством в быту. Задача потребителя сводится к соблюдению предписанных норм.
Далее мы рассмотрим:
- однофазный ток;
- двухфазный ток;
- трехфазный ток.
Однофазный ток.
Переменный ток, который получают при помощи вращения в магнитном потоке проводника или системы проводников, соединенных в одну катушку, называется однофазным переменным током.
Как правило, для передачи однофазного тока используют 2 провода. Называются они фазным и нулевым соответственно. Напряжение между этими проводами составляет 220 В.
Однофазное электропитание. Однофазный ток можно подвести к потребителю двумя различными способами: 2-проводным и 3-проводным. При первом (двухпроводном), для подведения однофазного тока используют два провода. По одному протекает фазный ток, другой предназначен для нулевого провода. Таким образом электропитание подведено почти во все, построенные в бывшем СССР, дома. При втором способе для подведения однофазного тока — добавляют ещё один провод. Называется такой провод заземлением (РЕ). Он предназначен для предотвращения поражения человека электрическим током, а так же для отвода токов утечки и предотвращения приборов от поломки.
Двухфазный ток.
Двухфазным электрическим током называется совокупность двух однофазных токов, сдвинутых по фазе относительно друг друга на угол Pi2 или на 90 °.
Наглядный пример образования двухфазного тока. Возьмем две катушки индуктивности и расположим их в пространстве таким образом, чтобы их оси были взаимно перпендикулярны, после чего запитаем систему катушек двухфазным током, как результат получим в системе два магнитных потока. Вектор результирующего магнитного поля будет вращаться с постоянной угловой скоростью, как следствие, возникает вращающееся магнитное поле. Ротор с обмотками, изготовленными в виде короткозамкнутого «беличьего колеса» или представляющий собой металлический цилиндр на валу, будет вращаться, приводя в движение механизмы.
Передают двухфазные токи при помощи двух проводов: двумя фазными и двумя нулевыми.
Трехфазный ток.
Трехфазной системой электрических цепей называется система, которая состоит из трех цепей, в которых действуют переменные, ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1/3 периода(φ=2π/3). Каждую отдельную цепь такой системы коротко называют ее фазой, а систему трех сдвинутых по фазе переменных токов в таких цепях называют просто трехфазным током. Трехфазный ток легко передаётся на дальние расстояния. Любая пара фазных проводов имеет напряжение 380 В. Пара — фазный провод и нуль — имеет напряжение 220 В.
Распределение трёхфазного тока по жилым домам выполняется двумя способами: 4-проводным и 5-проводным. Четырёхпроводное подключение выполняется тремя фазными и одним нулевым проводом. После распределительного щита для питания розеток и выключателей используют два провода — одну из фаз и нуль. Напряжение между этими проводами будет составлять 220В.
Пятипроводное подключение трехфазного тока — в схему добавляется защитный, заземляющий провод (РЕ). В трёхфазной сети фазы должны нагружаться максимально равномерно, в противном случае может произойти перекос фаз. От того, какая электропроводка используется в доме, зависит какое электрооборудование можно в неё включать. К примеру, заземление обязательно, если в сеть включаются приборы с большой мощностью — холодильники, печи, обогреватели, электронные бытовые приборы — компьютеры, телевизоры, устройства, связанные с водой — джакузи, душевые кабины (вода проводник тока). Трехфазный ток необходим для электропитания двигателей (актуальных для частного дома).
Устройство бытовой электропроводки.
Вначале электроэнергия вырабатывается на электростанции. Затем через промышленную электросеть она попадает на трансформаторную подстанцию, где напряжение преобразуется в 380 вольт. Соединение вторичных обмоток понижающего трансформатора выполнено по схеме «звезда»: три контакта подключены к общей точке «0», а три оставшихся присоединены к клеммам «A», «B» и «C» соответственно. Для наглядности приводится картинка.
Объединенные контакты «0» подсоединяются к заземлительному контуру подстанции. Также здесь ноль расщепляется на:
- Рабочий ноль (на картинке изображен синим)
- PE-проводник, выполняющий защитную функцию (линия желто-зеленого цвета)
Нули и фазы тока с выхода понижающего трансформатора подводятся к распределительному щитку жилого дома. Полученная трехфазная система разводится по щиткам в подъездах. В конечном итоге, в квартиру попадает фазовое напряжение 220 В и проводник PE, выполняющий защитную функцию.
Итак, что же такое фаза тока и ноль? Нулем называют проводник тока, присоединенный к заземлительному контуру понижающего трансформатора и служащий для создания нагрузки от фазы тока, подсоединенной к противоположному концу обмотки трансформатора. Кроме того, существует так называемый «защитный ноль» — это PE-контакт, описанный ранее. Он служит для отвода токов при возникновении технической неисправности в цепи.
Этот метод подключения жилых домов к городской электросети отработан десятилетиями, но все же он не идеален. Иногда в вышеописанной системе появляются неисправности. Чаще всего, они связаны с низким качеством соединения на определенном участке цепи или полным обрывом электрического провода.
Что происходит в нуле и фазе при обрыве провода.
Обрыв электрического провода часто обусловлен элементарной рассеянностью мастера – забыть присоединить к определенному прибору в доме фазу тока или ноль – проще простого. Кроме того, нередки случаи отгорания нуля на подъездном щитке в связи с высокой нагрузкой на систему.
В случае обрыва соединения любого электроприбора в доме со щитком, этот прибор перестает работать – ведь цепь не замкнута. При этом не имеет значения, какой именно провод разорван – ноль или фаза тока.
Аналогичная ситуация происходит, когда разрыв наблюдается между распределительным щитком многоквартирного дома и щитом конкретного подъезда – все квартиры, подключенные к щиту подъезда, окажутся обесточены.
Вышеописанные ситуации не вызывают серьезных сложностей и не представляют опасности. Они связаны с обрывом лишь одного проводника и не несут в себе угрозы безопасности электроприборов или людей, находящихся в квартире.
Самая опасная ситуация – исчезновение соединения между заземлительным контуром подстанции и средней точкой, к которой подключена нагрузка внутридомового электрощита.
В этом случае электрический ток пойдет по контурам AB, BC, CA, а общее напряжение на этих контурах – 380 В. В связи с этим возникнет очень неприятная и опасная ситуация – на одном электрощитке может вовсе не быть напряжения, так как хозяин квартиры посчитал нужным отключить электроприборы, а на другом возникнет высокое напряжение близкое к 380 вольтам. Это вызовет выход из строя большинства электроприборов, ведь номинальное напряжение работы для них – 240 вольт.
Конечно, такие ситуации можно предотвратить – существуют достаточно дорогостоящие решения для защиты от скачков напряжения. Некоторые производитель встраивают их в свои приборы.
Как определить ноль и фазу собственными силами.
Для определения нуля и фазы тока существуют специальные отвертки-тестеры.
Она работает по принципу прохождения тока низкого напряжения через тело человека, использующего ее. Отвертка состоит из следующих частей:
- Наконечник для подключения к фазовому потенциалу розетки;
- Резистор, снижающий амплитуду электротока до безопасных пределов;
- Светодиод, загорающийся при наличии потенциала фазы тока в цепи;
- Плоский контакт для создания цепи сквозь тело оператора.
Принцип работы с отверткой-тестером показан на картинке ниже.
Кроме тестовых отверток, существуют и другие способы определить, к какому контакту розетки подключена фаза тока, а к какому – ноль. Некоторые электрики предпочитают пользоваться более точным тестером, используя его в режиме вольтметра.
Показания стрелки вольтметра означают:
1. Наличие напряжения 220 В между фазой и нулем
2. Отсутствие напряжения между землей и нулем
3. Отсутствие напряжения между фазой и нулем
Вообще-то, в последнем случае стрелка должна показывать 220 В, но в данном конкретном случае центральный контакт розетки не подключен к потенциалу земли.
Чем трехфазный ток лучше однофазного
Разработанная для приведения в действие многофазных электродвигателей, посредством вращающегося магнитного поля, система трехфазного тока и по сей день используется для передачи электроэнергии на расстояние. Все дело в том, что трехфазный переменный ток, в отличие от однофазного, имеет ряд важных преимуществ:
1. Материалоемкость силовых кабелей значительно снижается при использовании трех фаз, поскольку при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах, а если представить передачу одной и той же мощности по трем однофазным линиям, а затем сравнить с передачей этой же мощности по одной трехфазной линии, да еще с учетом разницы в напряжениях, то очевидной становится выгода в объемах применяемых для передачи материалов.
2. Трехфазный ток может преобразовываться при помощи нескольких однофазных трансформаторов для отдельных цепей, либо может быть использован один трехфазный трансформатор. Применение трехфазного трансформатора экономически более выгодно, опять же в силу меньшего расхода материалов.
3. Возможность получения двух рабочих напряжений в одной установке: фазного (между фазой и нейтралью) и линейного (между двумя фазами линии), соответственно доступны и два уровня мощности при соединении нагрузки в «звезду» или в «треугольник».
4. Безусловная возможность получения вращающегося магнитного поля статора, — главного условия для работы электрического двигателя и многих других электротехнических устройств. Как синхронные, так и асинхронные двигатели трехфазного тока устроены проще, чем другие типы распространенных двигателей (однофазные, двухфазные, постоянного тока), и имеют довольно высокие показатели экономичности, по сравнению с ними.
5. С применением именно трехфазной схемы питания светильников на люминесцентных лампах резкого уменьшается мерцание и стробоскопический эффект. В одном светильнике размещаются три группы ламп, питающихся каждая от отдельной фазы (или просто три ламы, по одной на каждой фазе).
6. Одним из важнейших достоинств трехфазного тока является уравновешенность системы в целом. Нагрузку на энергогенерирующую установку удается распределить максимально равномерно, и это значительно продлевает срок службы энергогенерирующего оборудования, поскольку неравномерная нагрузка здесь губительна.
Эти преимущества трёхфазных систем и делают их наиболее распространенными в современной электроэнергетике.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Однофазные, двухфазные и трехфазные системы переменного тока
Системы переменного тока могут быть однофазными, двухфазными или трехфазными в зависимости от количества фаз, которые используются для передачи электрической энергии.
Системы переменного тока классифицируют по следующим признакам:
1) по числу фаз — однофазные и многофазные,
2) по числу проводов — двухпроводные и многопроводные.
Однофазные системы
Однофазные системы переменного тока используют только одну фазу для передачи электрической энергии. Это наиболее простая система, которая используется однофазный переменный ток в таких приложениях, таких как освещение, бытовые приборы и электроинструменты.
Исторически, первые установки, работавшие на переменном токе, были однофазными. Вследствие отсутствия отвечающего различным запросам практики однофазного двигателя, однофазные установки для силовых и осветительных целей с появлением трехфазного тока не только почти перестали строить, но целый ряд существовавших однофазных установок был переделан в двух- или трехфазные.
Сейчас однофазные силовые и осветительные установки встречаются редко: в основу электрификации во всех странах положены электростанции и сети трехфазного тока, на питание от которых должны постепенно переходить и потребители всех других существующих пока отдельно установок, помимо этого до сих пор нет однофазных электродвигателей, способных конкурировать с трехфазными.
Для передачи значительных количеств энергии на большие расстояния однофазные системы не применяются: расход меди для трехфазной системы составляет 75% расхода меди, потребной для однофазной системы при том же напряжении между проводами и том же кпд передачи (тех же потерях), при одинаковых размерах однофазный генератор развивает значительно меньшую мощность, чем трехфазный.
Однофазные двигатели сложнее, дороже трехфазных и вызывают большие колебания напряжения при пуске. Поэтому несмотря на то, что однофазные цепи проще многофазных, распределение энергии однофазными системами чрезвычайно редко применяют для питания двигателей свыше 10 кВт.
Распределение однофазными цепями наиболее принято для целей освещения как в однофазных, так и в многофазных (в виде однофазных ответвлений от трехфазных сетей) установках.
Кроме того однофазные цепи применяют для электрических печей, нагревательных приборов и некоторых вспомогательных целей. Для целей же тяги однофазный ток применяется часто при электрификации железных дорог.
Однофазные установки можно (подобно установкам постоянного тока) выполнять в виде двухпроводных и трехпроводных.
Трехпроводные установки выполняются так же, как при постоянном токе, но деление напряжения при переменном токе осуществимо значительно легче, так как нулевой провод можно просто присоединить к средней точке обмотки генератора или трансформатора.
Если при этом можно ожидать больших неравномерностей в распределении нагрузки между двумя половинами трехпроводной системы, то во избежание неодинаковых падений напряжения в обеих половинах нужны изменения конструкции или схемы соединений обмоток трансформатора.
Однако (за исключением США, где они иногда применяются) трехпроводные однофазные системы практически распространения не получили.
При переменном токе для уменьшения расхода металла на проводе можно вместо увеличения числа проводов прибегать к повышению напряжения посредством трансформирования, кроме того при трехпроводной системе более целесообразен трехфазный ток.
Двухфазные системы
Двухфазные системы встречаются в настоящее время крайне редко (например, для питания электрических печей). В США они были ранее широко распространены, причем из построенных в этой стране двухфазных установок часть существует и поныне.
Двухфазные системы представляют собой сочетание двух однофазных систем, в которых ЭДС и соответственно токи сдвинуты по фазе на 90° (четверть периода).
Получить такие токи (двухфазный ток) возможно от двух имеющих общий вал генераторов, обмотки якорей которых расположены друг по отношению к другу со сдвигом на 90°. На практике их получают от одного генератора с двумя обмотками, сдвинутыми на 90°.
Подробно про устройство и принцип работы двухфазных систем переменного тока смотрите здесь: Двухфазная система переменного тока
Трехфазные системы
Трехфазные системы представляют собой сочетание трех однофазных систем, в которых ЭДС и токи (смотрите — Трехфазный переменный ток) сдвинуты друг относительно друга по фазе на 120° (треть периода).
Трехфазные системы в настоящее время наиболее распространены в силовых и осветительных установках. Их достоинства: значительная экономия металла на провода (смотрите — Мощность и потери энергии в цепи переменного тока) и одинаковая пригодность для осветительных и силовых целей благодаря наличию весьма совершенных двигателей трехфазного тока.
Преимущества трехфазных систем перед однофазными:
- Трехфазная система может передавать в три раза больше мощности, чем однофазная система с тем же напряжением и током.
- Трехфазная система использует меньше проводов для передачи той же мощности, что и однофазная система. Это позволяет сократить затраты на проводку и уменьшить потери энергии.
- Трехфазная система более надежна, чем однофазная система, поскольку она имеет три провода и три фазы, что позволяет компенсировать любые потенциальные проблемы с одной из фаз.
- Трехфазная система более проста в управлении и контроле, поскольку она имеет меньше проводов и обладает более предсказуемым поведением при изменении нагрузки.
В трехфазных системах переменного тока нагрузка распределяется между тремя фазами более равномерно, чем в однофазных системах.
Это связано с тем, что каждая фаза имеет сдвинутую на 120° фазу напряжения по отношению к другой фазе.
При использовании трехфазной системы нагрузка может быть распределена между тремя фазами таким образом, чтобы каждая фаза получала примерно одинаковую нагрузку.
Соединение обмоток генераторов и трансформаторов осуществляется по одной из следующих схем:
- Три фазы не связаны между собой (на практике вследствие сложности и большого расхода металла на провода (6 проводов) не применяется),
- Трехпроводные системы: а) обмотки генераторов и трансформаторов соединены между собой треугольником, б) соединение звездой — выбор той или иной из этих двух систем определяется тем, требуется ли в данной части сети большой ток при малом напряжении (треугольник) или же наоборот (звезда).
- Четырехпроводная система: соединение звездой с нулевым проводом. Здесь возможно использовать два различных напряжения (фазное и линейное), поэтому возможно присоединение к одной и той же сети осветительных приборов (включается между одним из фазных проводов и нулевым) и двигателей (присоединяются к трем фазным проводам), кроме того четырехпроводная система применяется там, где можно ожидать неравномерного распределения нагрузки между тремя частями (фазами) системы (нулевой провод при этом, неся разность токов, выравнивает несимметричность).
- Пятипроводная система: соединение звездой с нулевым и защитным проводами — в настоящее время это наиболее часто встречающаяся система, так как она обладает всеми преимуществами четырехпроводной системы и обеспечивает максимальную электробезопасность.
При соединении звездой все три фазы соединены в одной точке, образуя треугольник. Обычно называемая «нулевой» проводник подключается к середине соединения фаз.
При соединении треугольником каждая фаза соединена с соседней по цепочке, образуя треугольник. В этом типе соединения нулевой проводник не требуется, поскольку напряжение между любыми двумя фазами составляет полное напряжение системы.
Трансформирование в трехфазных системах осуществляется с помощью трехфазных или же однофазных трансформаторов.
Первичные и вторичные обмотки одного трехфазного трансформатора или одной трансформаторной группы, состоящей из трех однофазных трансформаторов, включают треугольником или звездой.
Иногда треугольник на первичной стороне невыгоден для выполнения трансформаторов, тогда первичные обмотки включают звездой, а вторичные — зигзагом (звезда, в которой каждая фаза состоит из двух секций, расположенных на различных сердечниках трансформатора). Подробно об этом смотрите здесь: Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: