Три фазы электричество что это такое

почему на 380вольт нужно именно три фазы?

Вовсе не обязательно. Бывает и 220 трезфазное, и другие. Но оно само так получается. В трехфазном напряжении напряжение между фазами равно 380 В — оно называется линейным. А напряжение между каждой из трёх фаз и нейтралью 220 В — фазное напряжение.

Просто у Вас вопрос поставлен некорректно — телега впереди лошади получилась. Первично — 3 фазы, а 380 В — это следствие уже. Более правильно было бы поставить вопорс «почему в трёхфазном напряжении 380 В? «

Остальные ответы

Неправильный вопрос: потому что так построили систему передачи электроэнергии на большие расстояния для минимальных потерь. Вот рельсы сделали параллельными. Почему?

Не обязательно-возьмите два линейных провода из сети-380 точно есть.
380 вольт напряжение между двумя фазами.. . так то.

Не «нужно» а «приходится».
380 вольт — это напряжение МЕЖДУ фазами. Это напряжение просто негде больше взять, если у Вас только одна фаза. Между любой фазой и землей — только 220!

Электричество вырабатывается всегда в трехфазной форме. Так уж сделаны все генераторы на всех электростанциях. И этого никто не будет менять, потому что трехфазное напряжение человечеству НУЖНЕЕ, чем однофазное. Ну так, между любыми двумя из трех фаз напряжение именно 380 вольт, это стандарт. А чего ради его переделывать-то? Чем это лучше будет?

Цель использования трёх фаз в следующем. Трёхфазные генераторы имеют гораздо меньшие габариты по сравнению с однофазными той же мощности. Транспортировать экономически целесообразнее трёх фазное напряжение. Так же трёхфазное напряжение удобнее трансформировать в другие классы. Основным потребителем энергии являются двигатели-опять же удобнее запитываться от трёх фаз. И бытовому потребителю удобно подключаться к системе трёх фаз.

В основном потому, что трехфазная система создает вращающееся магнитное поле. Это используется в асинхронных электродвигателях.

Что такое «фаза» и «ноль» в электрике сети

Электричество – это незаменимый ресурс, делающий жизнь человека комфортной. Как и у всех физических явлений, у него есть свои законы, формулы и термины. Часто в быту на слуху слова «фаза», «ноль» и «земля».

Чтобы иметь четкое представление, что это, в каких условиях применимы указанные выше термины, какие у них есть особенности, каждому начинающему мастеру или владельцу дома стоит изучить данную важную информацию.

План статьи:

• Что такое электрический ток;
• Какой бывает ток;
• Понятия «фаза» и «ноль»;
• Что происходит, если оборвался провод;
• Способы определить фазу и ноль;
• Цветовое обозначение.

Что такое электрический ток?

Основа электрического тока – это электрический заряд, который служит некой характеристикой, определяющей способность разных тел быть источником электромагнитного поля. За это отвечает электрон (отрицательно заряженная частица). Если создать электромагнитное поле, то можно привести электроны в движение. Таким образом создается электрический ток.

Электрический ток – это четкое, направленное движение отрицательных частиц по проводнику из металла (чаще меди или алюминия), которое образуется действием существующего электромагнитного поля.

Какой бывает ток?

Из основ физики и электричества известно, что ток бывает:

• постоянный;
• переменный.

Первый – вид электрического тока, который не меняет значения в определенном временном промежутке. Простым источником постоянного тока является батарейка или аккумулятор.

Этот вид тока используется в питании многих видов бытовой техники, в батареях для автономного питания устройств, приборов, для питания электроники в автомобилях, в транспорте общественного назначения, кораблях и т.д.

Переменным считается ток, который меняет величину и направление за счет возникновения вынужденных электромагнитных колебаний. Он еще называется синусоидальным. Переменный ток характеризуется следующими параметрами:

Именно он используется в электроснабжении дома, а также в промышленности, коммуникациях, транспорте. Переменный ток применяется для питания электродвигателей, осветительных систем, отоплении и кондиционировании и т.д. Отличием этого вида служит то, что его значительно легче получать, можно преобразовывать в напряжение разных уровней, передавать по проводам на далекие расстояния без значительных потерь.

Понятия «фаза» и «ноль»

При проведении даже самых простых электромонтажных работ обязательно потребуется информация, что такое фаза и ноль, их особенности.

Электросхема имеет потребителей тока, которые подключены к источнику в двух точках при помощи проводника. По одному ток движется к приборам, по второму – возвращается. Проводник, по которому движется питание, называется фазным (фаза), противоположный – нулевым (ноль).

Есть еще один вид проводника, который выступает в роли защиты, служит для отведения напряжения при возникновении аварийной ситуации. Он называется заземление (земля).

Этими тремя проводниками представлена самая простая однофазная цепь. Наиболее эффективной сетью для передачи электротока считается трехфазная цепь. В ней имеется три фазных провода и один отводящий. Такая система создается для большинства многоквартирных домов и целых кварталов.

Плюсом создания трехфазной системы, несомненно, выступает то, что при равномерной нагрузке электроток через нулевой проводник (один — общий) равен нулю.

Среди тонкостей, связанных с электричеством, часто встречается вопрос: фаза – это плюс или минус? Ответ простой – это ни то, ни другое. Так как при возникновении переменного напряжения на фазе будет минус, а на нуле – плюс, затем полярность меняется, и получается, что на фазе плюс, а на нуле – минус. В этом и заключается суть переменного тока, меняя полярность, по фазе по очереди будет плюс, а потом минус.

Что происходит, если оборвался провод?

Обрыв провода часто вызван простой рассеянностью мастера, который забыл присоединить к определенному прибору в доме фазу или ноль. Кроме того, часто можно встретить случаи, когда отгорел ноль на подъездном щитке в связи с предельной нагрузкой на электросистему.

В случае обрыва соединения любого электроприбора в доме со щитком, он перестает работать, потому что цепь не замкнута. При этом не имеет значения, нулевой или фазной провод был разорван.

Такая же ситуация происходит, когда разрыв наблюдается между распределительным щитком многоквартирного дома и щитом конкретного подъезда – все квартиры, которые подключены к щиту подъезда, будут обесточены.

Эти 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 жильцов.

Самым опасным случаем считается потеря соединения между контуром заземления подстанции и средней точкой, к которой подключена нагрузка внутридомового электрощита.

В связи с этим возникает опасная ситуация – на одном электрощитке напряжение может попросту отсутствовать, потому что хозяин квартиры отключил электроприборы, а на другом возникнет предельно высокое напряжение близкое к 380 В. В результате электроприборы выходят из строя, потому что номинальное напряжение работы для них составляет 240 В.

Конечно, это можно предотвратить. Сегодня на рынке имеются дорогие решения, защищающие от скачков напряжения.

Способы определить фазу и ноль

Широкий ассортимент электротоваров предлагает специальные индикаторы, с помощью которых можно легко определить, где фаза и ноль в электрике при проведении соответствующих работ.

Эти индикаторы представляют собой приборы в виде отверток. С их помощью определяется токоподающая жила. Приборы бывают следующие:

1. Простой индикатор. Он состоит из наконечника, площадки с контактом, сопротивления с ограничителем и лампы, которая находится внутри рукоятки. С его помощью можно создать электрическую цепь с использованием человека, который при прикосновении к фазному проводнику выступает в роли нуля.

Электрик наконечником такого индикатора прикасается к жиле, а пальцем – к контактной площадке, расположенной у торцевой части рукоятки. Затем замыкается цепь. Электроток проходит через понижающее сопротивление, становится безопасным и зажигает сигнальную лампу индикатора.

Если лампочка загорелась, значит, что жила фазная, не загорелась – нулевая.

1. Многофункциональный прибор. В его основе – схема с трансзистором, который запитан от трехвольтовых батареек. Конструкция этих устройств не имеет контактную площадку, поэтому он считается более безопасным. При прикосновении к фазе светодиодная лампочка начинает светиться.

Еще одним способом определить, где фаза и ноль в электрике, является использование вольтметра. Но это можно сделать, если подключено заземление.

Так, при установке контактных щупов вольтметра на фазу, ноль и землю поочередно, прибор покажет значения:

• между фазой и нулем — 220 В;
• между нулем и землей — 0 В;
• между землей и фазой — 220 В.

Примитивным вариантом правильного определения проводников с фазой и нулем является использование обычной лампы накаливания. Конструкция для тестирования представляет собой лампу, патрон и провода. Для этого лампу нужно вкрутить в патрон, прикрепить к его клеммам проводники, один из которых необходимо обязательно заземлить (например, присоединить к радиатору отопления).

С помощью этого метода при постепенном прикладывании незаземленного проводника можно «прощупать» все жилы. Загорание лампочки свидетельствует о том, что фазной провод найден. Когда лампочка не горит, то это свидетельствует о том, что отсутствует фазной проводник, но также может говорить, что нет нуля.

Цветовое обозначение

Такое обозначение поможет определить, где фаза и ноль в электрике сети. Благодаря цветному решению, обозначенному в ГОСТе, трехжильная система имеет следующие цветовые маркеры на изоляционной оболочке:

1. Чаще всего коричневым цветом обозначается фазной провод. Но может встречаться черный, красный вариант.
2. Нулевой провод имеет маркировку голубого цвета.
3. Заземление окрашивается в желто-зеленый.

Важно, если используется провода других цветов, то в узлах присоединений друг с другом необходимо сделать соответствующие пометки при помощи кембриков или термоусадки, которые должны быть окрашены в цвета, обозначенные в стандарте.

Почему выбирают нас

Широкий ассортимент В интернет-магазине представлен актуальный каталог электрики, электрических товаров.

Качественное оборудование Надежные производители, паспорта качества, соответствие российской продукции ГОСТ и ТУ.

Конкурентные цены Грантия выгодной покупки электротехнических устройств, особые условия для покупателей, приобретающих оптом.

Ответственный подход Информация о товарах на сайте: подключение, предназначение, характеристики эксплуатации.

Доставка и оплата

Оформление заявки Отправьте реквизиты вашей компании на почту izolelektro@mail.ru или закажите обратный звонок.

Трехфазный ток — что это такое и как работает

В современном электроснабжении частного дома особую роль играет трехфазный ток. Его выбирают за целый ряд преимуществ относительно однофазного.

Чтобы выбрать вид электроснабжения домовладения, стоит рассмотреть основные вопросы, касающиеся тока из трех фаз, выделить главные преимущества, сравнить особенности данного и однофазного типов.

План статьи:

• Трехфазный ток: что это;
• Принцип работы;
• Из чего состоит трехфазная система;
• Последовательность фаз;
• Преимущество системы;
• Производство электроэнергии;
• Схемы соединения.

Трехфазный ток: что это?

Главная ошибка в рассмотрении этого вида состоит в том, что многие неопытные начинающие электрики или мастера делают вывод из названия, что трехфазный ток – это три однофазные линии, находящиеся в одном кабеле. Это абсолютно не так, ведь каждая однофазная линия имеет свой «ноль», а в кабеле из трех фаз «ноль» общий.

Дополнительно стоит понимать, что каждая из трех фаз не имеет соединения с другими и она не изолирована, у них между собой образуется сложная связь.

Трехфазное электроснабжение – распространенный вид переменного тока, использующееся в производстве, передаче и распределении электрической энергии. Это один из типов многофазной системы с тремя проводами (иногда их количество может достигать четырех с учетом дополнительного нейтрального обратного провода).

Благодаря ряду преимуществ, этот тип электроснабжения является самым распространенным способом передачи электротока, который используют сети по всему миру.

Трехфазная цепь была создана в конце 19 века несколькими людьми. В ней напряжение на каждом проводе на 120 о повернуто по фазе относительно каждого другого провода. Поскольку в этой цепи течет переменный электроток, она позволяет легко увеличивать напряжение с помощью трансформаторов для передачи и обратно для распределения с высокой эффективностью.

Трехфазные цепи обычно экономичнее, чем однофазные при одинаковом напряжении от линии к земле, поскольку для передачи нужного количества электроэнергии используется меньше длины проводника.

Трехфазное электроснабжение обычно используется для питания больших асинхронных двигателей, других электродвигателей и прочих тяжелых нагрузок. Незначительные нагрузки часто используют только однофазную цепь из двух проводов, которая может быть получена из трехфазной системы.

Принцип работы

В симметричной системе электроснабжения из трех фаз каждый из проводников пропускает переменный ток с одинаковой частотой и амплитудой напряжения. В таком случае разность фаз составляет одну треть цикла (с отклонением по фазе на 120 о ) между каждым.

Обычная ссылка подключается к земле и часто к токоведущему проводнику, который называется нейтралью. Разность фаз означает, что напряжение на любом проводнике достигает своего пика через треть цикла после одного из других проводников и на треть цикла раньше оставшегося. Эта разность обеспечивает постоянную передачу мощности на сбалансированную линейную нагрузку.

Оно также позволяет создавать вращающееся магнитное поле в электродвигателе и образует другие фазные схемы с использованием трансформаторов.

В трехфазной системе, которая питает сбалансированную и линейную нагрузку, мгновенные токи трех проводников суммарно дают ноль. Иначе, ток в каждом проводнике по величине равен сумме токов в двух других, но имеет противоположный знак. Обратный путь для электротока в любой фазе – это два других проводника.

Постоянно передавать мощность и подавлять фазные токи можно при любом количестве фаз (более одного), при этом соотношение емкости к материалу проводника повышается в 2 раза, в сравнении с однофазным электроснабжением.

Трехфазные цепи могут иметь четвертый провод, распространенный в распределительных системах с низким напряжением. Это нейтраль, которая позволяет подавать три отдельных однофазных источника питания с постоянным напряжением и обычно используется для питания нескольких нагрузок, имеющих одну фазу.

Соединения располагаются так, чтобы группа от каждой фазы получала одинаковую мощность, насколько это возможно. Далее по распределительной системе токи хорошо сбалансированы.

Из чего состоит трехфазная система?

Основными составляющими данной цепи являются:

1. Трехфазный генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую.
2. Трансформатор напряжения. Для передачи электроэнергии на большие расстояния напряжения электротока повышают до сотен тысяч вольт. Для этого используют силовые трансформаторы. Конечные же потребители получают электроток после силового понижающего напряжение трансформатора.
3. Линии электропередач — один из важных компонентов электрической сети, система энергетического оборудования для передачи электроэнергии посредством токопроводов, кабельных и воздушных линий.
4. Приемники, которые могут быть как трехфазными (трехфазные асинхронные двигатели), так и состоять из одной фазы (лампы накаливания).

Последовательность фаз

Проводка для трех фаз имеет цветовое обозначение, которые различаются в зависимости от того, где они используются. Подключение фаз должно осуществляться в правильном порядке, чтобы обеспечить предполагаемое направление вращения трехфазных двигателей.

Сохранение идентичности фаз требуется, когда два источника подключены одновременно. Прямое соединение между двумя разными фазами образует короткое замыкание и приводит к протеканию и потере несбалансированного тока.

Преимущество системы

В сравнении с источником питания переменного тока с одной фазой, использующим два провода (фаза и нейтраль), трехфазный источник питания без нейтрального провода при одинаковом напряжении фаза-земля и токовой мощности на фазу может передавать в 3 раза больше мощности, используя всего в 1,5 раза больше проводов.

Отношение емкости к материалу проводника увеличивается в 3 раза при незаземленной трехфазной и однофазной системах, имеющей центральное заземление. Это приводит к большей эффективности, меньшему весу и более чистому сигналу.

Трехфазные источники питания наделены следующими положительными свойствами:

1. Фазные токи могут компенсировать друг друга, суммируясь до нуля в случае линейной сбалансированной нагрузки. Это уменьшает размер нейтрального провода, поскольку по нему протекает небольшой ток или он полностью отсутствует. При сбалансированной нагрузке все фазные провода пропускают одинаковый ток и поэтому могут быть одинакового размера.
2. Постоянная передача мощности в линейную сбалансированную нагрузку. В двигателях и генераторах это снижает вибрации.
3. Экономичность. Данное преимущество проявляется в передаче электроэнергии на большие расстояния без существенных потерь, меньшей материалоемкости трехфазных трансформаторов и силовых кабелей.
4. Относительно ровная система. Это очень важное свойство и преимущество, потому что в неуравновешенной системе образуется неравномерная нагрузка на установку, генерирующую электроток. Это приводит к сокращению ее срока эксплуатации.
5. Возможность получения кругового вращательного магнитного поля. Такое поле необходимо для работы электродвигателей и прочего сложного оборудования. Двигатели переменного трехфазного тока имеют более простое устройство, чем одно- или двухфазные.
6. Получение двух рабочих напряжений в одной установке. Здесь подразумевается фазное и линейное напряжение.
7. Возможность получения двух уровней мощностей. Такое возможно, если сделать соединение «звезда» или «треугольник».
8. Резкое уменьшение мерцания световых приборов с использованием люминесцентных ламп. Это можно сделать, если разместить в одном светильнике три лампочки, которые будут питаться от разных фаз.
9. Для подключения приборов в трехфазной сети с одинаковой мощностью требуется проводник, имеющий меньшее сечение.

Производство электроэнергии

На электростанции генератор преобразует механическую энергию из трех электротоков переменного вида, по одному от каждой катушки (или обмотки). Обмотки расположены так, что токи имеют одинаковую частоту, но со смещением пиков и впадин их волновых форм для обеспечения трех взаимодополняющих токов с разделением фаз на одну треть цикла (120°).

На электростанции трансформаторы меняют напряжение от генераторов до уровня, который подходит для передачи, чтобы снизить потери энергии.

После преобразований напряжения в сети электропередачи оно полностью преобразуется в стандартное значение перед подачей электротока потребителям.

Схемы соединения

Среди способов соединения в трехфазной сети используются два:

• «Звезда»;
• «Треугольник».

Каждая фазная обмотка генерирующего устройства имеет два вывода. Началом обмотки служит тот, к которому направлена положительная движущаяся сила.

При соединении «звездой» концы фаз соединяются воедино. Такой узел называется нейтральной точкой. Нейтральные точки генератора и нагрузки соединены нейтралью (нулевым проводом), а остальные провода – линейными.

При соединении «треугольником» начало обмотки фазы соединяется с концом следующей так, чтобы они создали замкнутый треугольник.

Токи и напряжения в фазах генератора и нагрузки называются фазными, а между линейными проводами – линейными. Так, фазный ток равен линейному при соединении «звездой», а в «треугольнике» – фазное напряжение соответствует линейному.

Почему выбирают нас

Широкий ассортимент В интернет-магазине представлен актуальный каталог электрики, электрических товаров.

Качественное оборудование Надежные производители, паспорта качества, соответствие российской продукции ГОСТ и ТУ.

Конкурентные цены Грантия выгодной покупки электротехнических устройств, особые условия для покупателей, приобретающих оптом.

Ответственный подход Информация о товарах на сайте: подключение, предназначение, характеристики эксплуатации.

Доставка и оплата

Оформление заявки Отправьте реквизиты вашей компании на почту izolelektro@mail.ru или закажите обратный звонок.

Трёхфазный ток. Преимущества при генерации и использовании.

Преимущества трёхфазного тока очевидны только специалистам электрикам. Что такое трехфазный ток для обывателя представляется весьма смутно. Давайте развеем неопределенность.

Трехфазный переменный ток

Большинство людей, за исключением специалистов — электриков, имеют весьма смутное представление, что такое так называемый «трёхфазный» переменный ток, да и в понятиях, что такое сила тока, напряжение и электрический потенциал, а также мощность, — часто путаются.

Попытаемся простым языком дать начальные понятия об этом. Для этого обратимся к аналогиям. Начнём с простейшей – протекания постоянного тока в проводниках. Его можно сравнить с водным потоком в природе. Вода, как известно, всегда течёт от более высокой точки поверхности к более низкой. Всегда выбирает самый экономичный (наикратчайший) путь. Аналогия с протеканием тока – полнейшая. Причём количество воды протекающей в единицу времени через какое-то сечение потока будет аналогично силе тока в электрической цепи. Высота любой точки русла реки относительно нулевой точки – уровня моря – будет соответствовать электрическому потенциалу любой точки цепи. А разница в высоте любых двух точек реки будет соответствовать напряжению между двумя точками цепи.

Используя эту аналогию можно легко представить в уме законы протекания постоянного электрического тока в цепи. Чем выше напряжение – перепад высот, тем больше скорость потока, и, следовательно, количество воды протекающей по реке в единицу времени.

Водный поток, точно так же как электрический ток при своём движении испытывает сопротивление русла – по каменистому руслу вода будет протекать бурно, меняя направление, немного нагреваясь от этого (бурные потоки даже в сильные морозы не замерзают вследствие нагрева от сопротивления русла). В гладком канале или трубе вода потечёт быстро и в итоге в единицу времени канал пропустит гораздо больше воды, чем извилистое и каменистое русло. Сопротивление потоку воды полностью аналогично электрическому сопротивлению в цепи.

Теперь представим закрытую бутылку, в которой налито немного воды. Если мы начнём эту бутылку вращать вокруг поперечной оси, то вода в ней будет перетекать попеременно от горлышка к донышку и наоборот. Это представление – аналогия переменному току. Казалось бы, одна и та же вода перетекает туда-сюда и что? Тем не менее, этот переменный поток воды способен совершать работу.

Откуда вообще появилось понятие переменный ток?

Да с тех самых пор, когда человечество, узнав, что перемещение магнита вблизи проводника вызывает электрический ток в проводнике. Именно движение магнита вызывает ток, если магнит положить рядом с проводом и не двигать – никакого тока в проводнике это не вызовет. Далее, мы хотим получить (генерировать) в проводнике ток, чтобы использовать его в дальнейшем для каких-либо целей. Для этого изготовим катушку из медного провода и начнём возле неё двигать магнит. Магнит можно передвигать возле катушки как угодно – двигать по прямой туда-сюда, но, чтобы не двигать магнит руками, создать такой механизм технически сложнее, чем просто начать его вращать около катушки, аналогично вращению бутылки с водой из предыдущего примера. Вот именно таким образом — по техническим причинам — мы и получили синусоидальный переменный ток, используемый ныне повсеместно. Синусоида – это развёрнутое во времени описание вращения.

В дальнейшем оказалось, что законы протекания переменного тока в цепи отличаются от протекания постоянного тока. Например, для протекания постоянного тока сопротивление катушки равно просто омическому сопротивлению проводов. А для переменного тока – сопротивление катушки из проводов значительно увеличивается из-за появления, так называемого индуктивного сопротивления. Постоянный ток через заряженный конденсатор не проходит, для него конденсатор – разрыв цепи. А переменный ток способен свободно протекать через конденсатор с некоторым сопротивлением. Далее выяснилось, что переменный ток может быть преобразован с помощью трансформаторов в переменный ток с другими напряжением или силой тока. Постоянный ток такой трансформации не поддаётся и, если мы включим любой трансформатор в сеть постоянного тока (что делать категорически нельзя), то он неизбежно сгорит, так как постоянному току будет сопротивляться только омическое сопротивление провода, которое делается как можно меньше, и через первичную обмотку потечёт большой ток в режиме короткого замыкания.

Заметим также, что электродвигатели могут быть созданы для работы и от постоянного тока, и от переменного тока. Но разница между ними такая – электродвигатели постоянного тока сложнее в изготовлении, но зато позволяют плавно изменять скорость вращения обычным регулирующим силу тока реостатом. А электродвигатели переменного тока гораздо проще и дешевле в изготовлении, но вращаются только с одной, обусловленной конструкцией скоростью. Поэтому в практике широко применяются и те, и другие. В зависимости от назначения. Для целей управления и регулирования применяются двигатели постоянного тока, а в качестве силовых установок – двигатели переменного тока.

Далее конструкторская мысль изобретателя генератора двигалась примерно в таком направлении – если удобнее всего для генерации тока использовать вращение магнита рядом с катушкой, то почему бы вместо одной катушки генератора не расположить вокруг вращающегося магнита несколько катушек (места-то вокруг вон сколько)?

Получится сразу же, как бы несколько генераторов, работающих от одного вращающегося магнита. Причём переменный ток в катушках будет отличаться по фазе – максимум тока в последующих катушках будет несколько запаздывать относительно предыдущих. То есть синусоиды тока, если их графически изобразить, будут, как бы между собой, сдвинуты. Это важное свойство – сдвиг фаз, о котором мы расскажем ниже.

Примерно так рассуждая, американский изобретатель Никола Тесла и изобрёл сначала переменный ток, а затем и трёхфазную систему генерации тока с шестью проводами. Он расположил три катушки вокруг магнита на равном расстоянии под углами 120 градусов, если за центр углов принять ось вращения магнита.

(Число катушек (фаз) вообще-то может быть любым, но для получения всех тех преимуществ, что даёт многофазная система генерации тока, минимально достаточно трёх).

Далее русский учёный электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский развил изобретение Н. Тесла, впервые предложив трёх — и четырёхпроводную систему передачи трёхфазного переменного тока. Он предложил соединить один конец всех трёх обмоток генератора в одну точку и передавать электроэнергию всего по четырём проводам. (Экономия на дорогих цветных металлах существенная). Оказалось, что при симметричной нагрузке каждой фазы (равным сопротивлением) ток в этом общем проводе равняется нулю. Потому что при суммировании (алгебраическом, с учётом знаков) сдвинутых по фазе на 120 градусов токов они взаимно уничтожаются. Этот общий провод так и назвали – нулевой. Поскольку ток в нём возникает только при неравномерности нагрузок фаз и численно он небольшой, гораздо меньше фазных токов, то представилась возможность использовать в качестве «нулевого» провод меньшего сечения, чем для фазных проводов.

По этой же самой причине (сдвиг фаз на 120 градусов) трехфазные трансформаторы получились значительно менее материалоёмкими, так как в магнитопроводе трансформатора происходит взаимопоглощение магнитных потоков и его можно делать с меньшим сечением.

Сегодня трёхфазная система электроснабжения осуществляется четырьмя проводами, три из них называются фазными и обозначаются латинскими буквами: на генераторе — А, В и С, у потребителя — L1, L2 и L3. Нулевой провод так и обозначается – 0.

Напряжение между нулевым проводом и любым из фазных проводов называется – фазным и составляет в сетях потребителей – 220 вольт.

Между фазными проводами тоже существует напряжение, причём значительно выше, чем фазное напряжение. Это напряжение называется линейным и составляет в цепях потребителей 380 вольт. Почему же оно больше фазного? Да всё это из-за сдвига фаз на 120 градусов. Поэтому, если на одном проводе, к примеру, в данный момент времени потенциал равен плюс 200 вольт, то на другом фазном проводе в этот же момент времени потенциал будет минус 180 вольт. Напряжение – это разность потенциалов, то есть оно будет + 200 – (-180)=+380 В.

Возникает вопрос, если по нулевому проводу ток не протекает, то нельзя ли его вообще убрать. Можно. И мы получим трёхпроводную систему электроснабжения. С соединением потребителей так называемым «треугольником» — между фазными проводами. Однако нужно заметить, что при неравномерной нагрузке в сторонах «треугольника» на генератор будут действовать разрушающие его нагрузки, поэтому данную систему можно применять при огромном количестве потребителей, когда неравномерности нагрузок нивелируются. Передача электроэнергии от больших электростанций при высоких фазных и линейных напряжениях (сотни тысяч вольт) так и осуществляются. Почему же применяется такое высокое напряжение. Ответ простой – чтобы уменьшить потери в проводах на нагрев. Так как нагрев проводов (потери энергии) пропорционален квадрату протекающего тока, то желательно чтобы протекающий ток был минимален. Ну а для передачи необходимой мощности при минимальном токе нужно повышать напряжение. Линии электропередач (ЛЭП) так и обозначаются, к примеру, ЛЭП – 500 – это линия электропередачи под напряжением 500 киловольт.

Кстати потери в проводах ЛЭП можно ещё более снизить, применяя передачу постоянного тока высокого напряжения (перестаёт действовать емкостная составляющая потерь, действующая между проводами), проводились даже такие эксперименты, но широкого распространения пока такая система не получила, видимо вследствие большей экономии в проводах при трёхфазной системе генерации.

Выводы: преимущества трёхфазной системы

В заключение статьи подведём итоги, – какие же преимущества даёт трёхфазная система генерации и электроснабжения?

1. Экономия на количестве проводов, необходимых для передачи электроэнергии. Учитывая немалые расстояния (сотни и тысячи километров) и то, что для проводов используют цветные металлы с малым удельным электрическим сопротивлением, экономия получается весьма существенной.
2. Трёхфазные трансформаторы, при равной мощности с однофазными, имеют значительно меньшие размеры магнитопровода. Что позволяет получить существенную экономию.
3. Очень важно, что трёхфазная система передачи электроэнергии создаёт при подключении потребителя к трём фазам как бы вращающееся электромагнитное поле. Опять-таки, вследствие сдвига фаз. Это свойство позволило создать чрезвычайно простые и надёжные трёхфазные электродвигатели, у которых нет коллектора, а ротор, по сути, представляет собой простую «болванку» в подшипниках, к которой не нужно подсоединять никакие провода. (На самом деле конструкция короткозамкнутого ротора имеет свои особенности и вовсе не болванка) Это так называемые трёхфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Очень широко распространённые сегодня в качестве силовых установок. Замечательное свойство таких двигателей – это возможность менять направление вращения ротора на обратное простым переключением двух любых фазных проводов.
4. Возможность получения в трёхфазных сетях двух рабочих напряжений. Другими словами менять мощность электродвигателя или нагревательной установки путём простого переключения питающих проводов.
5. Возможность значительного уменьшения мерцаний и стробоскопического эффекта светильников на люминисцентных лампах путём размещения в светильнике трёх ламп, питающихся от разных фаз.

Благодаря этим преимуществам трёхфазные системы электроснабжения получили широчайшее распространение в мире.