Как измерить нагрузку на фазах

Перекос фаз в трехфазной сети — чем опасен и когда возникает?

Самая распространенная проблема, порождающая массу деструктивных последствий – перекос фаз в трехфазной сети (до 1,0 кВ) с глухозаземленной нейтралью. При определенных условиях такое явление может вывести из строя электрические приборы и создать угрозу для жизни. Учитывая актуальность проблемы, будет полезным узнать, что представляет собой несимметрия токов и напряжений, а также причины ее возникновения. Это позволит выбрать наиболее оптимальную стратегию защиты.

Что такое перекос фаз?

Данный термин используется для описания состояния сети, при котором возникают неравномерные нагрузки между фазами, что приводит к возникновению перекоса. Если составить векторную диаграмму идеальной трехфазной сети, то она будет выглядеть так, как показано на рисунке ниже.

Как видно из рисунка, в данном случае равны как линейные напряжения (АВ=ВС=СА=380,0 В), так и фазные (АN=ВN=СN=220,0 В). К сожалению, на практике добиться такого идеального равенства нереально. То есть, линейные напряжения сети, как правило, совпадают, в то время как в фазных наблюдаются расхождения. В некоторых случаях они могут превысить допустимый предел, что приведет к возникновению аварийной ситуации.

Допустимые нормы значений перекоса

Поскольку в трехфазных сетях предотвратить и полностью устранить перекосы невозможно, существуют нормы несимметрии, в которых установлены допустимые отклонения. В первую очередь это ГОСТ 13109 97, ниже приведена вырезка из него (п. 5.5), чтобы избежать разночтения документа.

Поскольку, основная причина перекоса фаз напрямую связана с неправильным распределением нагрузок, существуют нормы их соотношения, прописанные в СП 31 110. Вырезку из этого свода правил также приведем в оригинале.

Здесь необходимы пояснения в терминологии. Для описания несимметрии используются три составляющих, это прямая, нулевая и обратная последовательность. Первая считается основной, она определяет номинальное напряжение. Две последние можно рассматривать в качестве помех, которые приводят к образованию в цепях нагрузки соответствующих ЭДС, которые не участвуют в полезной работе.

Причины перекоса фаз в трехфазной сети

Как уже упоминалось выше, данное состояние электросети чаще всего вызвано неравномерным подключением нагрузки на фазы и обрывом нуля. Чаще всего это проявляется в сетях до 1, кВ, что связано с особенностями распределения электроэнергии, между однофазными электроприемниками.

Обмотки трехфазных силовых трансформаторов подключаются «звездой». Из места соединения обмоток отводится четвертый провод, называемый нулевым или нейтралью. Если происходит обрыв нулевого провода, то в сети возникает несимметрия напряжений, причем перекос напрямую будет зависеть от текущей нагрузки. Пример такой ситуации приведен ниже. В данном случае R_Н это сопротивления нагрузок, одинаковые по значению.

В данном примере напряжение на нагрузке, подключенной к фазе А, превысит норму и будет стремиться к линейному, а на фазе С упадет ниже допустимого предела. К подобной ситуации может привести перекос нагрузки, выше установленной нормы. В таком случае напряжение на недогруженных фазах повысится, а на перегруженных упадет.

К перекосу напряжений также приводит работа сети в неполнофазном режиме, когда происходит замыкание фазного провода на землю. В аварийных ситуациях допускается эксплуатация сети в таком режиме, чтобы обеспечить электроснабжение потребителям.

Исходя из вышесказанного, можно констатировать три основные причины перекоса фаз:

1. Неравномерная нагрузка на линии трехфазной сети.
2. При обрыве нейтрали.
3. При КЗ одного из фазных проводов на землю.

Несимметрия в высоковольтных сетях

Вызвать подобное состояние в сети 6,0-10,0 кВ иногда может подключенное к ней оборудование, в качестве характерного примера можно привести дугоплавильную печь. Несмотря на то, что она не относится к однофазному оборудованию, управление тока дуги в ней производится пофазно. В процессе плавки также могут возникнуть несимметричные КЗ. Учитывая, что существуют дугоплавильные установки запитывающиеся от напряжения 330,0 кВ, то можно констатировать, что и в данных сетях возможен перекос фаз.

В высоковольтных сетях перекос фаз может быть вызван конструктивными особенностями ЛЭП, а именно, разным сопротивлением в фазах. Чтобы исправить ситуацию выполняется транспозиция фазных линий, для этого устанавливаются специальные опоры. Эти дорогостоящие сооружения не отличаются особой прочностью. Такие опоры не особо стремятся устанавливать, предпочитая пожертвовать качеством электроэнергии, чем надежностью ЛЭП.

Опасность и последствия

Считается, что наиболее значимые последствия несимметрии связаны с низким качеством электроэнергии. Это, безусловно, так, но нельзя забывать и о других негативных воздействиях. К таковым относится образование уравнительных токов, вызывающих увеличение расхода электрической энергии. В случае с трехфазным автономным электрическим генератором это также приводит к повышенному расходу дизеля или бензина.

При равномерном подключении нагрузки, геометрическая сумма проходящих через нее токов была бы близкой к нулю. Когда возникает перекос, растет уравнительный ток и напряжение смещения. Увеличение первого приводит к росту потерь, второго – к нестабильному функционированию бытовых приборов или другого оборудования, срабатыванию защитных устройств, быстрому износу электроизоляции и т.д.

Перечислим, какие последствия можно ожидать, когда появляется перекос:

1. Отклонение фазного напряжения. В зависимости от распределения нагрузок возможно два варианта:

• Напряжение выше номинального. В этом случае большинство электрических устройств, оставленных включенными в бытовые розетки, с большой вероятностью выйдут из строя. При срабатывании защиты результат будет менее трагическим.
• Напряжение падает ниже нормы. Увеличивается нагрузка на электродвигатели, происходит падение мощности электромашин, растут пусковые токи. Наблюдаются сбои в работе электроники, устройства могут отключиться и не включаться пока перекос не будет устранен.

1. Увеличивается потребление электричества оборудованием.
2. Нештатная работа электрооборудования приводит к уменьшению эксплуатационного срока.
3. Снижается ресурс техники.

Не следует забывать, что перекос может создать угрозу для жизни. При превышении номинального напряжения вероятность КЗ в проводке не велика, при условии, что она не ветхая, а кабель подобран правильно. Более опасны в этом случае электроприборы, подключенные к сети. Когда появляется перекос, может произойти КЗ на корпус или возгорания электроприбора.

Защита от перекоса фаз в трехфазной сети

Наиболее простой, но, тем не менее, эффективный способ минимизировать негативные последствия описанного выше отклонения — установить реле контроля фаз. С внешним видом такого устройства и примером его подключения (в данном случае после трехфазного счетчика), можно ознакомиться ниже.

Данный трехфазный автомат может обладать следующими функциями:

1. Производить контроль амплитуды электротока. Если параметр выходит за установленные границы, нагрузка отключается от питания. Как правило, диапазон срабатывания прибора можно настраивать в соответствии с особенностями сети. Данная опция имеется у всех приборов данного типа.
2. Проверка очередности подключения фаз. Если чередование неправильное питание отключается. Данный вид контроля может быть важен для определенного оборудования. Например, при подключении трехфазных асинхронных электромашин от этого зависит, в какую сторону будет происходить вращение вала.
3. Проверка обрыва на отдельных фазах, при обнаружении такового нагрузка отключается от сети.
4. Функция отслеживает состояние сети, как только появляется перекос, происходит срабатывание.

Совместно с реле контроля фаз можно использовать трехфазные стабилизаторы напряжения, с их помощью можно несколько улучшить качество электроэнергии. Но данный вариант не отличается эффективностью, поскольку такие приборы сами могут взывать нарушение симметрии, помимо этого на стабилизаторах возникают потери.

Лучший способ симметрировать фазы – использовать для этой цели специальный трансформатор. Этот вариант выравнивания фаз может дать результаты, как при неправильном распределении однофазных нагрузок на автономный 3-х фазный генератор электроэнергии, так и в более серьезных масштабах.

Защита в однофазной сети

В данном случае повлиять на внешние проявления системы электроснабжения не представляется возможным, например, если фазы перегружены, потребители электроэнергии не могут исправить ситуацию. Все, что можно сделать, это обезопасить электрооборудование путем установки реле напряжения и однофазного стабилизатора.

Имеет смысл установить общее стабилизирующее устройство на всю квартиру или дом. В этом случае необходимо высчитать максимальную нагрузку, после этого добавить запас 15-20%.. Это запас на будущее, поскольку со временем количество электрооборудования может увеличиться.

Совсем не обязательно подключать к стабилизатору сети все оборудование, некоторые виды приборов (например, электропечи или бойлеры), могут быть подключены к реле напряжения (через АВ) напрямую. Это позволит сэкономить, поскольку устройства меньшей мощности стоят дешевле.

Вычисление нагрузки мультиметром

051083

Просмотр профиля

27.5.2013, 12:03

Группа: Пользователи
Сообщений: 106
Регистрация: 5.5.2013
Пользователь №: 32999

Помогите пожалуйста разобраться. Вопрос из рода «для чайников», но все же.
Могу ли я определить потребление электроэнергии (мощность активную) в 3-х фазных цепях переменного тока с помощью только мультиметра?
Я считаю так: Определяю мультиметром (предположим ток менее 10А) значение силы тока для каждой фазы. Далее, U для каждой из фаз. Теперь я пользуюсь формулой для определения мощности (мощность равна напряжение помножить на ток, косинус фи не используем) для однофазной цепи. И складывая значения мощности каждой из фаз получаю общую потребляемую мощность в данный период времени. И теперь главный вопрос: — К примеру, напряжение в 1 фазе — 226В. Я это значение должен подставить или 220В?

Shturman1

Просмотр профиля

27.5.2013, 12:14

Группа: Пользователи
Сообщений: 2024
Регистрация: 15.6.2012
Из: Украина
Пользователь №: 27931

Ход мыслей у вас правильный только ток надо измерять токоизмерительными клещами, а не обычным мультиметром которым можно помярять силу тока до 10 А постоянного тока

051083

Просмотр профиля

27.5.2013, 12:16

Группа: Пользователи
Сообщений: 106
Регистрация: 5.5.2013
Пользователь №: 32999

а про напряжение? какое значение подставлять, измеренное?
в том то и проблема, клещей нет))) я думал что мультиметр и переменный ток измеряет, значит ошибся!

Сообщение отредактировал 51083 — 27.5.2013, 12:18

Shturman1

Просмотр профиля

27.5.2013, 12:24

Группа: Пользователи
Сообщений: 2024
Регистрация: 15.6.2012
Из: Украина
Пользователь №: 27931

а про напряжение? какое значение подставлять, измеренное?

вообще-то, если вам уж важна точность, то напряжение нужно измерять при работающей нагрузке, а не просто в розетке. Если уж точность не так важна, то берите 220 В.

Sinus

Просмотр профиля

27.5.2013, 12:27

Группа: Пользователи
Сообщений: 2646
Регистрация: 30.4.2011
Из: Дальневосточные берега РФ
Пользователь №: 22651

Да, подставлять измеренное. (226В)

051083

Просмотр профиля

27.5.2013, 12:28

Группа: Пользователи
Сообщений: 106
Регистрация: 5.5.2013
Пользователь №: 32999

Цитата(Shturman1 @ 27.5.2013, 12:24)

что идет от розетки можно и так посмотреть, в паспорте.
Меня интересует мощность на вводе 12-ти квартирного дома. Счетчик установлен, хочу его перепроверить.

Sinus

Просмотр профиля

27.5.2013, 12:34

Группа: Пользователи
Сообщений: 2646
Регистрация: 30.4.2011
Из: Дальневосточные берега РФ
Пользователь №: 22651

Меня интересует мощность на вводе 12-ти квартирного дома. Счетчик установлен, хочу его перепроверить.

Это Вы уважаемый фигню задумали. Счетчик считает энергию (Вт*с), а Вы пытаетесь посчитать мощность (Вт). Это очень разные величины, хоть и сильно созвучны.
Почитайте мат.часть в вики статьи «Мощность» и «Энергия».

Shturman1

Просмотр профиля

27.5.2013, 12:37

Группа: Пользователи
Сообщений: 2024
Регистрация: 15.6.2012
Из: Украина
Пользователь №: 27931

Счетчик установлен, хочу его перепроверить.

Для перепроверки используют контрольные счетчики.
Это Вы уважаемый фигню задумали

Сергей Г

Просмотр профиля

27.5.2013, 14:53

Группа: Пользователи
Сообщений: 728
Регистрация: 13.2.2013
Пользователь №: 30796

Какой у ВАс счетчик, тип?
или проще он с табло как у калькулятора (электронный и значить по вашему методу, приблизительно можно проверить) или цифры на колесах (и тогда при вашем методе с из мерением за 1 времени, очень большая за месяц набежит ошибка).

KVA

Просмотр профиля

31.5.2013, 19:22

Группа: Пользователи
Сообщений: 325
Регистрация: 31.10.2012
Пользователь №: 28934

Некоторые электронные счетчики типа «Меркурий» выдают и ток и напряжение и мощность (счетчики прямого включения, обычно до 100А), если есть трансформаторы тока умножаем на коэф. трансформации.

051083

Просмотр профиля

31.5.2013, 21:51

Группа: Пользователи
Сообщений: 106
Регистрация: 5.5.2013
Пользователь №: 32999

Roman D

Просмотр профиля

31.5.2013, 22:22

Инспектор Бел Амор

Группа: Пользователи
Сообщений: 10541
Регистрация: 11.8.2007
Из: Куртенгофъ
Пользователь №: 9187

Цитата(51083 @ 27.5.2013, 12:03)

Я считаю так: Определяю мультиметром (предположим ток менее 10А) значение силы тока для каждой фазы. Далее, U для каждой из фаз. Теперь я пользуюсь формулой для определения мощности (мощность равна напряжение помножить на ток, косинус фи не используем) для однофазной цепи. И складывая значения мощности каждой из фаз получаю общую потребляемую мощность в данный период времени. И теперь главный вопрос: — К примеру, напряжение в 1 фазе — 226В. Я это значение должен подставить или 220В?

Идея абсолютно верная. только счетчик таким образом не проверишь. Как объём воды, проходящей через трубу — линейкой. Беда в том, что нагрузка меняется ежесекундно. Тут, как минимум, надо шесть тестеров, показания которых записываются ежесекундно. Поэтому для таких измерений используют специально обученные приборы.

Разумеется, при измерении (а не при расчёте) мощность будет равна сумме произведений тока и напряжения в каждой фазе.

Самая главная часть каждого оружия есть голова его владельца! (С) Аркаша Дзюбин, фильм «Два бойца.»

Сергей ДД

Просмотр профиля

1.6.2013, 8:49

Группа: Пользователи
Сообщений: 1817
Регистрация: 6.9.2009
Из: Из СССР, РФ
Пользователь №: 15472

Цитата(51083 @ 27.5.2013, 13:03)

Могу ли я определить потребление электроэнергии (мощность активную) в 3-х фазных цепях переменного тока с помощью только мультиметра?

Да. Если мультиметр измеряет переменный ток, и переменное напряжение.
Цитата(51083 @ 27.5.2013, 13:03)

Я считаю так: Определяю мультиметром (предположим ток менее 10А) значение силы тока для каждой фазы. Далее, U для каждой из фаз. Теперь я пользуюсь формулой для определения мощности (мощность равна напряжение помножить на ток, косинус фи не используем) для однофазной цепи. И складывая значения мощности каждой из фаз получаю общую потребляемую мощность в данный период времени. И теперь главный вопрос: — К примеру, напряжение в 1 фазе — 226В. Я это значение должен подставить или 220В?

Подставляете измеренное напряжение — 226 В в вашем примере.
Замеряете эти 6 параметров (3 тока и 3 напряжения) одновременно, каждые 10 секунд в течении часа. Высчитываете за каждые 10(условно выбранный интервал, чем чаще тем точнее) секунд количество энергии, складываете её и получаете потребление за 1 час(с определенным приближением, нужно точнее, чаще замер). Ну и по такой же методике за интересующий вас интервал времени.

Цитата(51083 @ 27.5.2013, 13:16)

а про напряжение? какое значение подставлять, измеренное?
в том то и проблема, клещей нет))) я думал что мультиметр и переменный ток измеряет, значит ошибся!

Многие мультиметры измеряют переменный ток. Посмотрите повнимательнее на ваш.

Как измерить силу электрического тока в цепи?

В процессе эксплуатации различного оборудования возникает необходимость проверки основных электрических параметров его работы. Это нужно как для проверки определенных характеристик, так и для ремонтных работ. Одним из наиболее сложных и опасных измерений является определение величины токовой нагрузки. Поэтому для всех начинающих электриков будет актуально узнать, как измерить силу электрического тока в цепи правильно и безопасно.

Используемые приборы

Измерить силу тока можно различными способами, однако далеко не все из них применимы в повседневной жизни. К примеру, различные измерительные трансформаторы, подключаемые в цепь, крайне неудобно переносить по дому и даже хранить на полке в гараже. Поэтому актуальными средствами измерительной техники являются амперметры, мультиметры и клещи. Далее рассмотрим детально особенности работы и применения каждого из них.

Амперметр

Это один из наиболее простых измерительных приборов, который реагирует на изменение токовой нагрузки. С электротехнической точки зрения амперметр представляет собой нулевой или бесконечно малое сопротивление. Поэтому в случае приложения напряжения только к прибору, в нем возникнет ток короткого замыкания, из-за чего амперметр включается в цепь последовательно замеряемой нагрузке. Для наглядности стоит пояснить, что измерить силу тока в розетке нельзя, так как без нагрузки (в случае разомкнутой цепи) ток в ней не протекает, на контактах розетки присутствует только напряжение, поэтому подключение амперметра напрямую приведет к замыканию.

Под электрическим током подразумевается направленное движение заряженных частиц, которое проходит через поперечное сечение проводника за определенную единицу времени. Поэтому запомните, что токовая нагрузка возникает лишь от включения бытового электроприбора к источнику питания. Включение амперметра отдельно к точке электроснабжения или отдельно к рабочему двухполюснику никоим образом не даст информации о силе тока. Если рассмотреть пример на схеме, то чтобы замерить амперы вы должны включить прибор в линию последовательно к объекту измерения:

Как видите, основная сложность заключается в том, что процесс измерения происходит непосредственно в момент протекания электрической энергии, соответственно, велика вероятность поражения электрическим током в случае нарушения технологии.

Чтобы избежать плачевных последствий, необходимо соблюдать такие правила:

• Подключение производится только при отсутствии напряжения;
• Измерительные провода должны быть заизолированы, а места подключения удалены от человека, при необходимости исключена возможность прикосновения к ним;
• Выведение амперметра из цепи измерения тока также выполняется при снятом напряжении.

Так как амперметр является узконаправленным прибором для измерения силы тока, его редко кто хранит у себя дома. Поэтому если вы хотите приобрести приспособление, куда выгоднее обзавестись мультиметром, который обладает значительно более широким функционалом.

Мультиметр

Этот прибор также называют тестером, Ц-эшкой, поэтому в обиходе можно встретить разные поколения мультиметра. Принцип использования мультиметра в качестве средства для измерения тока в цепи полностью аналогично амперметру, как по схеме включения, так и по предъявляемым мерам предосторожности. Однако следует отметить, что мультиметр мультиметру рознь, поэтому перед включением тестера обязательно посмотрите, подходит ли он, чтобы измерить ток в вашем случае.

Из конструктивных особенностей сразу отметим:

• Диапазон измерения – выставляется переключателем на определенную величину силы тока. Выбирается таким, чтобы предполагаемая нагрузка его не превышала, но была соизмеримой.
• Род тока – переменный или постоянный, заметьте, что некоторые модели мультиметров предоставляют возможность измерить только один вариант.
• Разделение на слаботочные и силовые измерения – такие приборы имеют отдельную шкалу на мА, мкА и отдельную для А. Также в них могут располагаться отдельные разъемы, чтобы подключить щупы.
• Наличие защиты от перегрузки при подключении измерительных устройств, обозначается отметкой unfused. Которая свидетельствует о наличии предохранителя, способного предотвратить выход со строя мультиметра от протекания чрезмерной силы тока.

По способу отображения информации все мультиметры подразделяются на циферблатные и дисплейные. Первые из них – довольно устаревшая модель, ориентироваться по ним смогут только искушенные электрики, знакомые с основами метрологии. Новичок же может запутаться в показаниях на шкале, цене деления или какими единицами измеряется нагрузка. Поэтому применение цифрового прибора куда проще и удобнее, на дисплее отображается конкретное число.

Токоизмерительные клещи

Это наиболее удобный прибор, так как чтобы измерить силу тока токоизмерительными клещами, нет нужды разрывать цепь. Конструктивно клещи представляют собой разъемный магнитопровод, в который и помещается проводник, на котором вы хотите померить силу тока. Токоизмерительные клещи имеют схожесть с тем же мультиметром, а в более продвинутых моделях вы встретите такой же переключатель с функцией определения мощности, напряжения, сопротивления, силы тока и разъемы для подключения щупов.

Как измерить силу тока в цепи

Для измерения электрического тока в цепи куда удобнее использовать современные устройства – мультиметры или клещи, особенно для одноразовых операций. А вот стационарный амперметр подойдет для тех ситуаций, когда вы планируете постоянно контролировать силу тока, к примеру, для контроля заряда батарейки или аккумулятора в автомобиле.

Постоянного тока

Разрыв электрической цепи организовывается до начала измерений при отключенном напряжении. Даже в низковольтных цепях вы можете вызвать замыкание батарейки, которое моментально приведет к потере электрического заряда. Далее рассмотрим пример измерения в цепи постоянного тока с помощью мультиметра, для этого:

• подключите щупы к соответствующим вводам в тестер – черный в COM, красный в разъем с пометкой mA, A или 10A, в зависимости от устройства;
• при помощи «крокодилов» соедините щупы тестера с цепью измерения последовательно;
• установите переключателем нужный род тока и предел измерений;
• можете подключить нагрузку и произвести измерения, на дисплее мультиметра отобразится искомое значение.

Но заметьте, подключать мультиметр следует на короткий промежуток времени, так как он может перегреться и выйти со строя.

Переменного тока

Цепь переменного напряжения может измеряться как мультиметром, так и токоизмерительными клещами. Но, в связи с опасностью переменного бытового напряжения для жизни человека, эту процедуру целесообразнее выполнять клещами без измерительных щупов и без разрыва цепи.

Для этого вам нужно:

• переключить ручку в положение переменных токов на нужную позицию нагрузки, если она изначально неизвестна, то сразу выбирают максимальный диапазон;
• нажать боковую скобу, которая разомкнет клещи;
• поместить внутрь клещей токоведущую жилу и отпустить кнопку.
• данные измерений отобразятся на дисплее, при необходимости их можно зафиксировать соответствующей кнопкой.

Производить измерения можно как на изолированных, так и на оголенных жилах. Но заметьте, в область обхвата должен попадать только один проводник, сразу в двух измерить не получится.

Реальные примеры измерения тока

Далее рассмотрим несколько вариантов того, как подключить измерительный прибор в бытовых нуждах. При замерах батареек вам необходимо один щуп приложить к контакту батарейки, а второй к контакту нагрузки, второй контакт нагрузки подключается к свободной клемме батарейки.

Если вы хотите проверить токовую нагрузку в обмотках трехфазного электродвигателя, измерительный прибор подключается поочередно в каждую фазу или если у вас есть три амперметра, можете использовать их одновременно. Для этого щупы подключаются одним концом к выводам обмоток в борно, а вторым, к питающему проводу соответствующей фазы.

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