Мощность трехфазной электрической цепи — FREEWRITERS
Трехфазная электрическая цепь является совокупностью трех однофазных, поэтому активная и реактивная мощности трехфазной цепи равняются сумме соответствующих мощностей отдельных фаз.
Для схемы соединения фаз потребителя «звездой» активная мощность трехфазной электрической цепи ; для схемы соединения «треугольником» . Активная мощность фазы потребителя
Реактивная мощность для схемы «звезда»: , для «треугольника»: .
Реактивная мощность фазы
Полная мощность трехфазной цепи
Комплексная форма мощности схемы «звезда»
,
для схемы «треугольник»
.
У симметричного потребителя мощности всех фаз одинаковы. Тогда
Мощность симметричного потребителя определяется также через линейные напряжения и токи. При соединении «звезда» , поэтому
При соединении «треугольник» ; мощности — совпадают с формулой
Таким образом, для симметричного потребителя формулы мощности не зависят от схемы соединения потребителя. В трехфазной симметричной системе сумма мгновенных значений мощностей — величина постоянная и равняется активной мощности трехфазной цепи:
Мощность симметричной или несимметричной трехпроводной системы может измеряться всего двумя ваттметрами. Действительно, поскольку , то
Один ваттметр включают под ток ia и напряжение uac, второй — под ток ib и напряжение ubc (рис. 1).
Рис. 1.
Для измерения активной мощности в четырехпроводной несимметричной системе необходимо три ваттметра — по одному в каждой фазе.
Реактивную мощность Q трехфазной симметричной электрической цепи измеряют одним ваттметром, предназначенным для измерения активной мощности, если его включить так, как показано на рис. 2, а.
Рис. 2.
Действительно, из векторной диаграммы, (рис. 2, б) и схемы включения (а) следует, что ваттметр показывает:
Чтобы найти реактивную мощность всей симметричной цепи, достаточно показания ваттметра умножить на .
В автономной энергосистеме (рис. 3) механическая энергия привода мощностью 30 кВт преобразуется в трехфазном генераторе в электрическую — мощностью 26,4 кВт (КПД генератора 0,88).
Рис. 3.
По трехпроводной линии эта энергия поступает к потребителю для освещения и на приводы трехфазных двигателей. Чтобы повысить (до 0,9) коэффициент мощности нагрузки (двигатели имеют 0,5 и 0,85), параллельно потребителю включена батарея конденсаторов ( по 160 мкФ в каждой фазе). Наличие двух уровней напряжений в зависимости от включения потребителя дает возможность включать без трансформатора потребители с разными номинальными напряжениями: к трехпроводной линии с напряжением UЛ = 220 В по схеме «звезда» подключим двигатель с номинальными напряжениями (220/380) В. Осветительная нагрузка равномерно распределяется между фазами А, В, С и включена по схеме «треугольник» на номинальное напряжение 220 В. Три батареи конденсаторов включены по схеме «треугольник», что дает возможность, в сравнении со схемой «звезда», при той же самой реактивной мощности конденсаторов QC втрое уменьшить емкость. Из выражений
получается, что .
Для определения емкостей рассчитывается:
активная мощность
реактивная мощность
и полная мощность всех потребителей без батарей емкостей.
Угол до компенсации:
Для желаемого угла по формуле определяется емкость для каждой батареи:
В автономной трехфазной системе выполняется условие баланса трех мощностей: активной, реактивной и полной.
Для системы (рис.3) Рист = 26,4 кВт равняется суммарной активной мощности потребителя.
Расчёт мощности трёхфазной сети | Сайт электрика
Привет читатели моего сайта. Сегодня мы с вами на реальном примере рассмотрим формулу, с помощью которой, можно рассчитать мощность (нагрузку) трёхфазной сети.
Но для начала нужно определиться какая у вас мощность, так как она бывает двух видов:
1. равномерная (симметричная)
2. неравномерная (несимметричной)
Пример равномерной нагрузки – это когда у вас работает электродвигатель. То есть ток по всем фазам протекает одинаковый. Не большими разбежностями, тут можно пренебречь. А в нулевом проводе ток равняется нулю. В таком случае формула имеет вот такой вид:
P = √3*Uф*I* cos (φ) = 1,73Uл*I* cos (φ)
Где Uф – это фазное напряжение
Uл – это линейное напряжение
I – ток, который протекает в проводнике. Его можно измерять токоизмерительными клещами.
cos (φ) – коэффициент мощности. Обычно берут 0.76
Неравномерная нагрузка – это когда ток во всех фазах разный. К примеру, от трёхфазной сети питается освещение какого-то помещения. Один ряд светильников включили, и там горят все светильники. Во втором ряду не горит 7 светильник, а в третьем 12. В таком случае нужно взять клещи, и измерить ток во всех фазах. А формула будет выглядеть вот так:
Pобщ = Ua*Ia* cos (φ1) + Ub*Ib* cos (φ2) + Uc*Ic* cos (φ3)
Давайте решим задачу.
Нужно найти мощность, которую потребляет загородный домик с трёхфазной сетью. Ток по фазам – A — 5.4, B – 7, C – 3 Ампер. cos (φ3) – для упрощения возьмём 1.
Решение.
Если cos (φ3) у нас равняется 1, то это число можно сократить, а все токовые показатели сложить и умножить на напряжение 220 В.
Робщ = (5,4 + 7+3)*220 = 15,4*220 = 3388 Вт ≈ 3,4 кВт
На этом у меня все. В статье я привел реальный пример, как можно рассчитать мощность трёхфазной сети. Конечно, если углубится в эту тему, то можно ещё найти активную и реактивную мощность. Но об этом я напишу в следующих статьях, так что подписывайтесь на обновления. Если статья была вам полезна, то поделитесь нею со своими друзьями в социальных сетях. Пока.
Кстати, советую вам посмотреть статью Расчет тока электродвигателя.
С уважением Александр!
Читайте также статьи:
ТОЭ Лекции- №40 Мощность трехфазной цепи и способы ее измерения
Активная и реактивная мощности трехфазной цепи, как для любой сложной цепи, равны
суммам соответствующих мощностей отдельных фаз:
где IA, UA, IB, UB, IC, UC – фазные значения токов и напряжений.
В симметричном режиме мощности отдельных фаз равны, а мощность всей цепи может быть
получена путем умножения фазных мощностей на число фаз:
В полученных выражениях заменим фазные величины на линейные. Для схемы звезды верны
соотношения Uф/Uл/√3, Iф=Iл, тогда получим:
Для схемы треугольника верны соотношения: Uф=Uл ; Iф=Iл / √3 , тогда получим:
Следовательно, независимо от схемы соединения (звезда или треугольник) для
симметричной трехфазной цепи формулы для мощностей имеют одинаковый вид:
В приведенных формулах для мощностей трехфазной цепи подразумеваются линейные
значения величин U и I, но индексы при их обозначениях не ставятся.
Активная мощность в электрической цепи измеряется прибором, называемым ваттметром,
показания которого определяется по формуле:
где Uw, Iw — векторы напряжения и тока, подведенные к обмоткам прибора.
Для измерения активной мощности всей трехфазной цепи в зависимости от схемы
соединения фаз нагрузки и ее характера применяются различные схемы включения измерительных приборов.
Для измерения активной мощности симметричной трехфазной цепи при-меняется схема с
одним ваттметром, который включается в одну из фаз и измеряет активную мощность только этой фазы (рис.
40.1). Активная мощность всей цепи получается путем умножения показания ваттметра на число фаз:
P=3W=3UфIфcos(φ). Схема с одним ваттметром может быть использована только для ориентированной оценки
мощности и неприменима для точных и коммерческих измерений.
Для измерения активной мощности в четырехпроводных трехфазных цепях (при на¬личии
нулевого провода) применяется схема с тремя приборами (рис. 40.2), в которой произво¬дится измерение
активной мощности каждой фазы в отдельности, а мощность всей цепи оп¬ределяется как сумма показаний трех
ваттметров:
Для измерения активной мощности в трехпроводных трехфазных цепях (при отсутствии
нулевого провода) применяется схема с двумя приборами (рис. 40.3).
При отсутствии нулевого провода линейные (фазные) ток связаны между собой
урав¬нением 1-го закона Кирхгофа: IA+IB+IC=0. Сумма показаний двух ваттметров равна:
Таким образом, сумма показаний двух ваттметров равна активной трехфазной мощности,
при этом показание каждого прибора в отдельности зависит не только величины нагрузки но и от ее
характера.
На рис. 40.4 показана векторная диаграмма токов и напряжений для сим¬метричной
нагрузки. Из диаграммы следует, что показания отдельных ваттметров могут быть определены по
формулам:
Анализ полученных выражений позволяет сделать следующие выводы. При активной
нагрузке (φ = 0), показания ваттметров равны (W1 = W2).
При активно-индуктивной нагрузке(0 ≤ φ ≤ 90°) показание первого ватт-метра меньше,
чем второго (W1 < W2), а при φ>60° показание первого ваттметра становится отрицательным (W1 < 0).
При активно-емкостной нагрузке(0 ≥ φ≥ -90°) показание второго ватт-метра меньше,
чем первого (W1 больше W2), а при φ(меньше)-60 ° показание второго ватт-метра становится
отрицательным.
Выбор между трехфазной или однофазной электростанцией
Один из самых распространенных вопросов при выборе электростанции, какая лучше однофазная или трехфазная? Часто покупатели бывают в недоумении от того, что продавец советует им купить однофазную электростанцию, хотя в дом приходит три фазы. Именно поэтому в этом разделе мы постараемся разобраться с темой количества фаз генераторной установки отдельно.
Сеть
Итак, основная сеть электропитания может иметь 1 или 3 фазы. Двух фаз не бывает. Два провода, входящие в дом – это фаза с напряжением 220 Вольт и нейтраль (ноль), которая часто также выполняет функцию заземления. Если в дом входит четыре провода, то имеет место быть 3-фазный вход плюс нейтраль (нулевая фаза). Напряжение в цепях трехфазного тока, как правило, обозначают дробью 220/380 (230/400) Вольт: 220 (230) в числителе дроби означает напряжение фаза-ноль, а 380 (400) в знаменателе — напряжение между любыми двумя фазными проводами.
Потребители
Трехфазный ток обычно используется на производстве, а так же для бытовых приборов старого образца, либо потребителей большой мощности: электроплиты, сауны, асинхронные двигатели в насосах. В быту, в основном, используются однофазные устройства.
Электрогенераторы
Однофазный и трехфазный генератор — разные устройства. Трехфазная электростанция создана для того, чтобы обеспечивать электроэнергией трехфазные потребители, а не для того, чтобы питать однофазные устройства, разделенные на три части. Трехфазный генератор мощностью 9 кВт выдает 3 раза по 3 кВт. Он не сможет запитать однофазную нагрузку в 4 кВт. При этом генераторные электростанции большой мощности (свыше 30 кВА), не имеют проблемы с распределением нагрузки пофазно при использовании в быту. Главной особенностью эксплуатации трехфазной электростанции является обязательное равномерное распределение нагрузки между фазами. Разница в нагрузке между тремя фазами не должна превышать 25%.
Системы резервного электроснабжения
Схема №1 Однофазный ввод, однофазные потребители, однофазный генератор
Самая простая ситуация, когда у вас в доме нет трехфазных потребителей, и к дому подходит одна фаза. В этом случае для резервного электроснабжения используется однофазный электрогенератор. Резервировать электрогенератором можно как все нагрузки в доме, так и особо важные, выделенные в ЩГП (щит гарантированного питания) в соответствии с мощностью генератора.
Схема №2 Трехфазный вход, однофазные потребители, однофазный генератор
Вариант 1. К вашему дому подведены три фазы, но резервировать вы хотите только одну, на которую подключаются особо важные электроприборы. В этом случае остальные две линии просто не будут участвовать в системе резервного электроснабжения. Тем не менее, в этом случае вам также необходимо равномерно распределять все свои нагрузки по фазам, чтобы исключить перекос мощности по фазам на питающей подстанции.
Вариант 2. Самый простой и удобный вариант построения резервной системы электроснабжения.
В эту систему входит однофазный электрогенератор и трехфазный АВР (автомат ввода резерва). В этом случае, при исчезновении внешней трехфазной сети, автоматически запускается однофазный генератор и через АВР подает на всю нагрузку свою фазу. Генератор, таким образом, будет питать все три фазы по однофазному принципу работы. Такая схема позволяет полностью использовать мощность генератора, подключить к резервному питанию всю имеющуюся нагрузку и не беспокоиться за перекос фаз.
Схема №3 Трехфазный ввод, однофазные потребители, трехфазный генератор
В данной схеме устанавливается трехфазная электростанция. В этом случае трехфазная электростанция будет питать энергией однофазные потребители, но обязательно равномерное распределение нагрузки на каждую из трех фаз генератора. Группировка потребителей по фазам часто требует полную переборку электрощита или монтаж новой проводки. Самая сложная схема. При этом, генераторная установка практически всегда будет недогружена, так как невозможно распределить все нагрузки пофазно так, чтобы на 100% загрузить каждую фазу.
Мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке Электро…
Привет, мой друг, тебе интересно узнать все про мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке, тогда с вдохновением прочти до конца. Для того чтобы лучше понимать что такое
мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке,мощность трехфазной цепи , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства
Трехфазная цепь это совокупность трех однофазных цепей, поэтому активная и реактивная мощности трехфазной цепи равны сумме отдельных фаз.
Активная мощность:
Рассчитываются активные мощности:
Реактивные мощности:
Модуль полной мощности трехфазной цепи:
, но модули полных мощностей суммировать нельзя
Полная мощность может быть определена только в комплексной форме.
При соединении треугольником получаем соответственно так же
Мощности трехфазной цепи
В трехфазных цепях, так же как и в однофазных, пользуются понятиями активной, реактивной и полной мощностей.
Соединение потребителей звездой
В общем случае несимметричной нагрузки активная мощность трехфазного приемника равна сумме активных мощностей отдельных фаз
P = Pa + Pb + Pc,
где
Pa = Ua Ia cos φa; Pb = Ub Ib cos φb; Pc = Uc Ic cos φc;
Ua, Ub, Uc; Ia, Ib, Ic – фазные напряжения и токи;
φa, φb, φc – углы сдвига фаз между напряжением и током.
Реактивная мощность соответственно равна алгебраической сумме реактивных мощностей отдельных фаз
Q = Qa + Qb + Qc,
где
Qa = Ua Ia sin φa;
Qb = Ub Ib sin φb;
Qc = Uc Ic sin φc.
Полная мощность отдельных фаз
Sa = Ua Ia; Sb = Ub Ib; Sc = Uc Ic.
Полная мощность трехфазного приемника
.
При симметричной системе напряжений (Ua = Ub = Uc = UФ) и симметричной нагрузке (Ia = Ib = Ic = IФ; φa = φb = φc = φ) фазные мощности равны Pa = Pb = Pc = PФ = UФ IФ cos φ;
Qa = Qb = Qc = QФ = UФ IФ sin φ.
Активная мощность симметричного трехфазного приемника
P = 3 PФ = 3 UФ IФ cos φ.
Аналогично выражается и реактивная мощность
Q = 3 QФ = 3 UФ IФ sin φ.
Полная мощность
S = 3 SФ = 3 UФ IФ.
Отсюда следует, что в трехфазной цепи при симметричной системе напряжений и симметричной нагрузке достаточно измерить мощность одной фазы и утроить результат.
Соединение потребителей треугольником
В общем случае несимметричной нагрузки активная мощность трехфазного приемника равна сумме активных мощностей отдельных фаз
P = Pab + Pbc + Pca,
где
Pab = Uab Iab cos φab;
Pbc = Ubc Ibc cos φbc;
Pca = Uca Ica cos φca;
Uab, Ubc, Uca; Iab, Ibc, Ica – фазные напряжения и токи;
φab, φbc, φca – углы сдвига фаз между напряжением и током.
Реактивная мощность соответственно равна алгебраической
сумме реактивных мощностей отдельных фаз
Q = Qab + Qbc + Qca,
где
Qab = Uab Iab sin φab;
Qbc = Ubc Ibc sin φbc;
Qca = Uca Ica sin φca.
Полная мощность отдельных фаз
Sab = Uab Iab;
Sbc = Ubc Ibc;
Sca = Uca Ica.
Полная мощность трехфазного приемника
. Об этом говорит сайт https://intellect.icu .
При симметричной системе напряжений
Uab = Ubc = Uca = UФ
и симметричной нагрузке
Iab = Ibc = Ica = IФ; φab = φbc = φca = φ
фазные мощности равны
Pab = Pbc = Pca = PФ = UФ IФ cos φ;
Qab = Qbc = Qca = QФ = UФ IФ sin φ.
Активная приемника мощность симметричного трехфазного
P = 3 PФ = 3 UФ IФ cos φ.
Аналогично выражается и реактивная мощность
Q = 3 QФ = 3 UФ IФ sin φ.
Полная мощность
S = 3 SФ = 3 UФ IФ.
Так как за номинальные величины обычно принимают линейные напряжения и токи, то мощности удобней выражать через линейные величины UЛ и IЛ.
При соединении фаз симметричного приемника звездой
UФ = UЛ / , IФ = IЛ, при соединении треугольником
UФ = UЛ, IФ = IЛ / . Поэтому независимо от схемы соединения фаз приемника активная мощность при
симметричной нагрузке определяется одной и той же формулой
где UЛ и IЛ – линейное напряжение и ток; cos φ – фазный.
Обычно индексы «л» и «ф» не указывают и формула принимает вид
P = U I cos φ.
Соответственно реактивная мощность
Q = U I sin φ.
и полная мощность
S = U I.
При этом надо помнить, что угол φ является углом сдвига фаз между фазными напряжением и током, и, что при неизмененном линейном напряжении, переключая приемник со звезды в треугольник его мощность увеличивается в три раза:
Δ P = Υ 3P.
Измерение активной мощности в трехфазных цепях
Измерение активной мощности в трехфазных цепях производят с помощью трех, двух или одного ваттметров, используя различные схемы их включения. Схема включения ваттметров для измерения активной мощности определяется схемой сети (трехили четырехпроводная), схемой соединения фаз приемника
(звезда или треугольник), характером нагрузки (симметричная или несимметричная), доступностью нейтральной точки.
При несимметричной нагрузке в четырехпроводной цепи активную мощность измеряют тремя ваттметрами (рис. 19),
каждый из которых измеряет мощность одной фазы – фазную мощность.
Активная мощность приемника показаний трех ваттметров определяют по сумме
Измерение мощности тремя ваттметрами возможно при любых условиях.
При симметричном приемнике и доступной нейтральной точке активную мощность приемника определяют с помощью одного
ваттметра, измеряя активную мощность одной фазы PФ по схеме рис. 20. Активная мощность всего трехфазного приемника равна
при этом утроенному показанию ваттметра: P = 3 PФ.
На рис. 20 показано включение прибора непосредственно в одну из фаз приемника. В случае, если нейтральная точка приемника недоступна или зажимы фаз приемника, включенного треугольником не выведены, применяют схему рис. 21 с использованием искусственной нейтральной точки n’.
В этой схеме дополнительно в две фазы включают резисторы с сопротивлением R = RV. Измерение активной мощности симметричного приемника в
трехфазной цепи одним ваттметром применяют только при полной гарантии симметричности трехфазной системы.
См. также
мощность трехфазной цепи при симметричной нагрузке , смещение нейтрали ,
Как ты считаеешь, будет ли теория про мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке улучшена в обозримом будующем? Надеюсь, что теперь ты понял что такое мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке,мощность трехфазной цепи
и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания,
то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории
Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства
★ Активная мощность трехфазной цепи | Информация
Пользователи также искали:
как измерить ток в трехфазной сети,
мощность трехфазной системы,
мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке,
трехфазные цепи переменного тока,
§ 1. 22. МОЩНОСТЬ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ. 16 апр 2015 Т. к трехфазная цепь является совокупностью однофазных цепей, то активная и реактивная мощность 3 х фазной цепи. .. Б 22 1 мощность трехфазной цепи и ее измерение.. Под активной мощностью понимают активных Реактивная мощность трехфазной системы представляет собой сумму реактивных Определение линейных и нелинейных электрических цепей.. .. Расчет мощности трехфазного тока Школа для электрика: все. Для этой цепи см. рис.1,а векторная диаграмма токов и напряжений Соответственно активная мощность трехфазного приемника с учетом потерь в. .. Мощность трехфазной сети и ее измерение. 4 май 2015 В цепи постоянного мощность определяется довольно просто – это произведение тока и напряжения. Они не изменяются во. .. Трехфазные цепи. В теории трехфазных цепей принято направлять вещественную ось При соединении звездой активная мощность системы будет равна. .. Применение векторных диаграмм для анализа несимметричных. Активная мощность трехфазной цепи как скалярная величина, отражающая среднюю скорость поступления энергии в электрическую цепь, может быть. .. 9.5. Мощность трехфазной цепи.. Активная мощность трехфазной цепи как скалярная величина, отражающая среднюю скорость поступления энергии в электрическую цепь, может быть. .. §62. Мощность трехфазной системы. 9 июн 2017 Трехфазные цепи. Цепь переменного тока состоит из источника питания, трехфазного потребителя и. .. Трехфазные Задача 1. Расчет трехфазной цепи. Трехфазная цепь это совокупность трех однофазных цепей, поэтому активная и реактивная мощности трехфазной цепи равны. .. ТОЭ Лекции №40 Мощность трехфазной цепи и способы ее. U, I P. Мощность трехфазного тока равна тройной мощно. Чему равны общая активная и полная мощности потребителей Какие токи Сечение проводов трехфазной цепи получается меньшим, чем в однофазной. 14.. |
Мощность трехфазной сети: активная, реактивная, полная. При равномерной нагрузке активные мощности Рф всех трех фаз равны, поэтому активная мощность трехфазной системы.. .. Трехфазные цепи. Мощность в трехфазных цепях. Трехфазная цепь является обычной цепью синусоидального тока с несколькими источниками. Активная мощность трехфазной цепи равна сумме. .. Электротехника и электроника. Трехфазные электрические цепи. 16 апр 2015 Активная мощность трехфазной цепи равна сумме активных мощностей потребляемых каждой фазой нагрузки. При симметричной. .. Мощность трехфазной цепи. 3 июн 2015 Комплексная трех фаз симметричной нагрузки. Активная мощность трехпроводной трехфазной цепи с несимметричной. .. § 6.13. Активная, реактивная и полная мощности трехфазной. Значения активной общей реактивной трехфазной цепи равны соответственно суммам активных и реактивных мощностей для. .. Электротехника и электроника. Трехфазные электрические цепи. Расчет трехфазной электрической цепи. Активная составляющая полной мощности замеряется ваттметром, а реактивная. .. § 1.22. МОЩНОСТЬ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ. Очевидно, что активная трехфазного генератора или тогда мощность трехфазной системы при симметричной нагрузке может быть ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С АКТИВНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ. .. трехфазной системы. Полная реактивная мощность. . Активная мощность трехфазной системы всегда равна сумме мощностей всех фаз: или. При симметричной нагрузке.. .. Определение мощности трехфазной цепи. Очевидно, что активная трехфазного генератора или нагрузки тогда мощность трехфазной системы при симметричной нагрузке может быть ПРОВОДИМОСТЬ И РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. .. Мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке. Активная и реактивная мощности трехфазной, как для любой сложной цепи, равны суммам соответствующих мощностей отдельных фаз.. |
Мощность — трехфазная цепь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4
Мощность — трехфазная цепь
Cтраница 4
Если сумма мгновенных мощностей pJ и р равна мгновенной мощности трехфазной цепи, то сумма средних мощностей PJ и Р2 будет равна средней за период мощности трехфазной цепи.
[46]
Если система напряжений симметрична, а сопротивления фаз нагрузки одинаковы — равномерная нагрузка, то, измерив мощность одной фазы и умножив ее на 3, получим мощность трехфазной цепи.
[48]
При cos Ф, лежащем в пределах 1 0 — 0 5, показания обоих приборов положительны; при С08ф0 5 показание одного из них равно нулю и в этом случае вся мощность трехфазной цепи измеряется одним ваттметром, при cos ф 0 5 показание одного ваттметра становится отрицательным.
[50]
Метод двух ваттметров, дающий возможность измерять активную мощность в трехпроводной трехфазной цепи при равномерной или неравномерной нагрузках и при любом соединении приемников ( треугольником или звездой), имеет исключительно широкое применение и является наиболее целесообразным методом для измерения мощности трехфазной цепи.
[52]
При этом возможны большие погрешности, если потребляемая нагрузкой мощность нестабильна во времени. Более удобными являются трехфазные ваттметры, по шкале которых сразу определяется мощность трехфазной цепи. Они представляют собой сочетание двух ( или трех) смонтированных в одном корпусе однофазных счетчиков с одной общей подвижной частью, на которую действует суммарный вращающий момент. Схемы включения таких ваттметров аналогичны схемам включения двух или трех ваттметров.
[54]
Мощность измеряют электродинамическими ваттметрами. В цепях трехфазного тока мощность одной фазы может быть измерена одним ваттметром при равномерной нагрузке фаз; для получения мощности трехфазной цепи показания одного ваттметра умножают на три. При неравномерной нагрузке мощность цепи трехфазного тока можно определить с помощью трех ваттметров, однако мощность трехфазного тока измеряют двумя ваттметрами W1 и W2, включенными по схеме, показанной на рис. 121, а. В ваттметре трехфазного тока совмещены два ваттметра однофазного тока.
[56]
Мощность измеряют электродинамическими ваттметрами. В цепях трехфазного тока мощность одной фазы может быть измерена одним ваттметром при равномерной нагрузке фаз, для получения мощности трехфазной цепи показания одного ваттметра умножают на три.
[58]
Имеются также специальные ваттметры, в которых два ( для трехпроводной цепи) или три ( для четырехпроводной цепи) измерительных механизма действуют на одну ось. Эти механизмы расположены в одном корпусе. По шкале ваттметра отсчитывают непосредственно мощность трехфазной цепи.
[60]
Страницы:
1
2
3
4
5
Что, черт возьми, такое трехфазное питание (и как его получить)?
Недавно я переехал в свой магазин, и в дополнение к большим проблемам, от аренды погрузчика до лишения сна, нам также пришлось иметь дело с такими вещами, как трехфазное питание, разновидность подачи питания, часто используемая для большого оборудования. В старом магазине он был, а в новом — нет. Так что, черт возьми, такое трехфазное питание и как вы можете преобразовать оборудование, чтобы перейти с более распространенного однофазного на трехфазное и наоборот? Читай дальше.
Для нас воздействие было ограниченным, потому что только у воздушного компрессора был трехфазный двигатель. Некоторое сварочное оборудование работало от трехфазного тока, но его можно легко перенастроить для работы от трехфазного или однофазного тока.
Но сначала краткое объяснение трехфазного питания.
Переменный ток действует так, как следует из его названия, и циклически чередуется: сначала течет в одном направлении в цепи, а затем в обратном направлении, чтобы течь в другом. При этом величина подаваемого напряжения непрерывно изменяется от положительной до отрицательной максимальной амплитуды.В США и других странах с мощностью 60 Гц этот цикл повторяется 60 раз в секунду. Представьте себе синусоидальную волну: амплитуда подаваемого напряжения дважды за цикл проходит через ноль, и в эти моменты подаваемая мощность отсутствует. Хотя это не имеет значения для многих электроприборов, это имеет серьезные последствия для более крупного оборудования, особенно для двигателей.
Трехфазное питание обеспечивает три переменных тока — по существу, три отдельные электрические сети, равномерно разделенные по фазовому углу.То есть моменты времени, в которые каждая ветвь переменного тока достигает максимального напряжения, разделены 1/3 времени полного цикла. На практике это означает, что общая мощность, подаваемая всеми тремя переменными токами, остается постоянной. В большинстве установок три фазы имеют общую нейтральную ветвь.
Для потребителей электроэнергии стабильность подачи электроэнергии является основным преимуществом. Конструкция трехфазных двигателей с одним набором обмоток для каждой фазы является высокоэффективной и позволяет трехфазным двигателям потреблять значительно меньший ток, чем эквивалентный однофазный двигатель.
Домашние любители и владельцы небольших магазинов часто сталкиваются с проблемой трехфазного оборудования без трехфазного обслуживания. К счастью, есть несколько способов оживить это оборудование — часто большое, ценное и весьма полезное.
1. Замените двигатель однофазным двигателем: Когда имеется только одна или две машины и двигатель имеет конфигурацию, к которой вы действительно можете добраться, это может быть самым простым решением проблемы. Основным недостатком является то, что эквивалентный однофазный двигатель (эквивалентный с точки зрения эксплуатационного фактора и мощности) потребляет значительно больший ток и будет больше по размеру.Еще один минус — довольно высокая стоимость новых электродвигателей-гигантов.
2. Преобразователи статической фазы: Преобразователь статической фазы — это просто способ пуска трехфазных двигателей. Трехфазный двигатель не может запуститься от однофазного источника питания, но может работать от него после запуска. Это достигается за счет уменьшения на 2/3 номинальной мощности и сокращения ожидаемого срока службы двигателя. При запуске статический преобразователь временно обеспечивает третью ветвь трехфазного питания за счет разряда пусковых конденсаторов.Когда двигатель набирает нужную скорость, статический преобразователь просто пропускает однофазный источник питания, к которому он подключен. Мне не совсем понятно, какие приложения подходят для статического фазового преобразователя, и каждый, кого я спрашивал об этом, предостерегал от его использования. Логично, что нагрузка, которая не сильно пострадает от потребления тока только на двух из трех обмоток (т. Е. Не на двигателе), или двигатель, который нагружен значительно ниже его номинальной мощности и не останавливается и не запускается часто, были бы единственными реальными кандидатами.Однако статические преобразователи дешевле вращающихся фазовых преобразователей.
3. Поворотный преобразователь фазы: Поворотный преобразователь представляет собой трехфазный электродвигатель с некоторыми схемами запуска и управления, которые вместе действуют как генератор, производящий почти сбалансированное трехфазное электричество. Двигатель, называемый холостым двигателем, работает без нагрузки на подаваемой однофазной мощности. Как описано выше, трехфазный двигатель может работать на однофазном электричестве с пониженной выходной мощностью, но он не может запуститься на однофазном без дополнительной помощи.Либо какое-либо механическое средство, такое как шнур питания или однофазный двигатель, либо какое-либо электрическое средство — статический преобразователь фазы — используются для запуска вращения холостого двигателя. Когда он вращается, он получает питание от двух из трех наборов обмоток от однофазного источника питания и, поскольку вращающийся электродвигатель является генератором, генерирует третью ветвь. Вуаля: трехфазное питание для магазина. Это эффективный способ питания нескольких частей трехфазного оборудования при наличии вращающегося преобразователя подходящего размера.К этому типу системы относится одно предостережение, заключающееся в том, что обычно нельзя запускать более одной загрузки одновременно. Кроме того, определенные нагрузки относятся к разным классам «твердости для пуска» и требуют роторных преобразователей, размер которых превышает соответствующий коэффициент. Для воздушных компрессоров, считающихся одной из самых сложных пусковых нагрузок, рекомендуемый коэффициент составляет не менее 2. В моем случае это означало роторный преобразователь мощностью 10 л.с., что даже не из дешевых.
4. Частотно-регулируемый привод : Используя ту же технологию, что и инверторы, вырабатывающие напряжение 110 В от автомобильного прикуривателя, частотно-регулируемые приводы используют инверторы для синтеза трехфазной энергии.Инверторы создают близкое приближение к синусоиде, используя транзисторы для переключения потока тока. Поскольку инвертор создает отдельный источник переменного тока от своей входной мощности, он может выдавать переменный ток с произвольной частотой, а также с произвольным соотношением фаз. Таким образом, частотно-регулируемый привод, или ЧРП, используемый в качестве фазового преобразователя, может не только синтезировать чистую и сбалансированную трехфазную мощность, но также может изменять частоту вырабатываемой мощности. С ЧРП, питающим трехфазное оборудование, скорость двигателя можно контролировать, изменяя частоту, при этом обеспечивая полную мощность.Это изящный трюк. Что должно быть очевидным как общая тема для каждого из этих решений, частотно-регулируемые приводы не особенно дешевы.
Я решил просто заменить двигатель своего воздушного компрессора на однофазный. Пришлось несколько перенастроить стартер двигателя, но это был довольно простой процесс. Если бы в цехе было больше трехфазного оборудования, я бы, наверное, получил роторный преобразователь (который можно построить и купить). Если бы у нас был тип горизонтальной мельницы с трехфазным двигателем и регулировкой скорости только посредством выбора шкива, я бы очень серьезно посмотрел на частотно-регулируемый привод, обеспечивающий почти бесступенчатое регулирование скорости для этой машины.
Трехфазные системы питания | Многофазные цепи переменного тока
Что такое двухфазные системы питания?
Двухфазные энергосистемы достигают высокого КПД проводников. и — низкий риск для безопасности за счет разделения общего напряжения на меньшие части и питания нескольких нагрузок с этими меньшими напряжениями при одновременном потреблении токов на уровнях, типичных для системы полного напряжения.
Между прочим, этот метод работает так же хорошо для систем питания постоянного тока, как и для однофазных систем переменного тока.Такие системы обычно называют трехпроводными системами , а не с расщепленной фазой , потому что понятие «фаза» ограничивается переменным током.
Но из нашего опыта работы с векторами и комплексными числами мы знаем, что напряжения переменного тока не всегда складываются, как мы думаем, если они не совпадают по фазе друг с другом.
Этот принцип, применяемый к энергосистемам, может быть использован для создания энергосистем с еще большим КПД проводников и меньшей опасностью поражения электрическим током, чем с расщепленной фазой.
Примеры
Два источника напряжения, не совпадающих по фазе на 120 °
Предположим, что у нас есть два источника переменного напряжения, подключенных последовательно, как в системе с расщепленными фазами, которую мы видели раньше, за исключением того, что каждый источник напряжения сдвинул по фазе на 120 ° по фазе с другим:
Пара источников 120 В перем. Тока, фазированных под углом 120 °, аналогично расщепленной фазе.
Поскольку каждый источник напряжения составляет 120 вольт, и каждый нагрузочный резистор подключен непосредственно параллельно своему соответствующему источнику, напряжение на каждой нагрузке также должно составлять вольт.Учитывая ток нагрузки 83,33 А, каждая нагрузка все равно должна рассеивать 10 киловатт мощности.
Однако напряжение между двумя «горячими» проводами не составляет 240 вольт (120 0 ° — 120 ∠ 180 °), потому что разность фаз между двумя источниками не равна 180 °. Вместо этого напряжение:
Условно мы говорим, что напряжение между «горячими» проводниками составляет 208 вольт (округляя в большую сторону), и, таким образом, напряжение энергосистемы обозначается как 120/208.
Если мы посчитаем ток через «нейтральный» провод, то обнаружим, что он равен , а не нулю, даже при сбалансированном сопротивлении нагрузки.Закон Кирхгофа говорит нам, что токи, входящие и выходящие из узла между двумя нагрузками, должны быть нулевыми: (рисунок ниже)
Нейтральный провод пропускает ток в случае пары фазированных источников на 120 °.
Выводы и заключения
Итак, мы обнаруживаем, что «нейтральный» провод несет полный ток 83,33 А, как и каждый «горячий» провод.
Обратите внимание, что мы все еще передаем 20 кВт общей мощности двум нагрузкам, при этом по «горячему» проводу каждой нагрузки проходит 83.33 ампера как и раньше.
При одинаковом количестве тока через каждый «горячий» провод, мы должны использовать медные проводники одинакового сечения, поэтому мы не снизили стоимость системы по сравнению с системой с разделением фаз 120/240.
Тем не менее, мы добились повышения безопасности, потому что общее напряжение между двумя «горячими» проводниками на 32 вольт ниже, чем в системе с расщепленной фазой (208 вольт вместо 240 вольт).
Три источника напряжения, не совпадающих по фазе на 120 °
Дело в том, что нейтральный провод несет 83.При токе 33 ампера возникает интересная возможность: поскольку он все равно несет ток, почему бы не использовать этот третий провод в качестве еще одного «горячего» проводника, запитав другой нагрузочный резистор третьим источником на 120 вольт, имеющим фазовый угол 240 °?
Таким образом, мы могли бы передать на больше мощности (еще 10 кВт), не добавляя дополнительных проводников. Давайте посмотрим, как это может выглядеть: (рисунок ниже)
С третьей нагрузкой, фазированной под углом 120 ° к двум другим, токи такие же, как для двух нагрузок.
Расчеты SPICE для трехфазной системы
Полный математический анализ всех напряжений и токов в этой цепи потребует использования сетевой теоремы, самой простой из которых является теорема суперпозиции.
Я избавлю вас от долгих, затяжных вычислений, потому что вы должны быть в состоянии интуитивно понять, что три источника напряжения с тремя разными фазовыми углами подадут 120 вольт каждый на сбалансированную триаду нагрузочных резисторов.
Для доказательства этого мы можем использовать SPICE для вычисления за нас: (Рисунок ниже, список SPICE: многофазная система питания 120/208)
Контур SPICE: три нагрузки 3-Φ, фазированные под углом 120 °.
120/208 многофазная система питания v1 1 0 ac 120 0 sin v2 2 0 ac 120 120 sin v3 3 0 ac 120 240 sin r1 1 4 1,44 r2 2 4 1,44 r3 3 4 1,44 .ac lin 1 60 60 .print ac v ( 1,4) v (2,4) v (3,4). Print ac v (1,2) v (2,3) v (3,1). Print ac i (v1) i (v2) i ( v3).конец
НАПРЯЖЕНИЕ НА КАЖДУЮ НАГРУЗКУ частота v (1,4) v (2,4) v (3,4) 6.000E + 01 1.200E + 02 1.200E + 02 1.200E + 02 НАПРЯЖЕНИЕ МЕЖДУ «ГОРЯЧИМИ» ПРОВОДНИКАМИ частота v (1, 2) v (2,3) v (3,1) 6.000E + 01 2.078E + 02 2.078E + 02 2.078E + 02 ТОК ЧЕРЕЗ КАЖДЫЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ частота i (v1) i (v2) i (v3) 6.000E +01 8.333E + 01 8.333E + 01 8.333E + 01
Конечно, мы получаем 120 вольт на каждом нагрузочном резисторе с (приблизительно) 208 вольт между любыми двумя «горячими» проводниками и токами в проводниках, равными 83,33 ампера.(Рисунок ниже)
При таком токе и напряжении каждая нагрузка будет рассеивать 10 кВт мощности.
Обратите внимание, что в этой цепи нет «нейтрального» проводника, чтобы обеспечить стабильное напряжение для всех нагрузок в случае размыкания одной из них.
Здесь мы имеем ситуацию, аналогичную нашей схеме питания с расщепленной фазой без «нейтрального» проводника: если одна нагрузка выйдет из строя, то падение напряжения на оставшейся (ых) нагрузке (ах) изменится.
Для обеспечения стабильности напряжения нагрузки в случае очередного размыкания нагрузки нам понадобится нейтральный провод для соединения узла источника и узла нагрузки:
Схема SPICE с аннотациями результатов моделирования: Три нагрузки 3-Φ, фазированные под углом 120 °.
Пока нагрузки остаются сбалансированными (равное сопротивление, равные токи), нейтральный провод вообще не должен пропускать ток. Он нужен на тот случай, если один или несколько нагрузочных резисторов выйдут из строя (или отключатся с помощью размыкающего переключателя).
Многофазная цепь
Эта схема, которую мы анализировали с тремя источниками напряжения, называется многофазной цепью . Префикс «поли» просто означает «более одного», как в « поли, теизм» (вера в более чем одно божество), « поли гон» (геометрическая форма, состоящая из нескольких отрезков линии: например, пятиугольник и шестиугольник ) и « поли атомный» (вещество, состоящее из нескольких типов атомов).
Поскольку все источники напряжения находятся под разными углами фаз (в данном случае три разных угла фазы), это схема « poly phase».
В частности, это трехфазная цепь , которая используется преимущественно в крупных системах распределения электроэнергии.
Сравнение трехфазной системы и однофазной системы
Однофазная система
Давайте рассмотрим преимущества трехфазной системы питания по сравнению с однофазной системой с эквивалентным напряжением нагрузки и мощностью.Однофазная система с тремя нагрузками, подключенными напрямую параллельно, будет иметь очень высокий общий ток (83,33 умножить на 3, или 250 ампер (рисунок ниже)
).
Для сравнения, три нагрузки по 10 кВт в системе 120 В переменного тока потребляют 250 А.
Для этого потребуется медный провод сечением 3/0 ( очень большой!), С плотностью около 510 фунтов на тысячу футов и со значительным ценником. Если бы расстояние от источника до нагрузки составляло 1000 футов, нам потребовалось бы более полутонны медного провода для выполнения этой работы.
Двухфазная система
С другой стороны, мы могли бы построить двухфазную систему с двумя нагрузками по 15 кВт, 120 вольт. (Рисунок ниже)
Система с разделенной фазой потребляет вдвое меньший ток 125 А при 240 В переменного тока по сравнению с системой на 120 В переменного тока.
Наш ток вдвое меньше того, что было при простой параллельной схеме, что является большим улучшением.
Мы могли обойтись без использования медного провода калибра 2 с общей массой около 600 фунтов, из расчета около 200 фунтов на тысячу футов с тремя участками по 1000 футов каждый между источником и нагрузками.Тем не менее, мы также должны учитывать повышенную угрозу безопасности, связанную с наличием в системе 240 вольт, даже если каждая нагрузка получает только 120 вольт.
В целом существует большая вероятность поражения электрическим током.
Трехфазная система
Если сравнить эти два примера с нашей трехфазной системой (рис. Выше), преимущества очевидны.
Во-первых, токи в проводниках немного меньше (83,33 ампер против 125 или 250 ампер), что позволяет использовать гораздо более тонкий и легкий провод.Мы можем использовать провод калибра 4 с плотностью около 125 фунтов на тысячу футов, что составит 500 фунтов (четыре участка по 1000 футов каждый) для нашей примерной схемы.
Это дает значительную экономию затрат по сравнению с системой с разделением фаз, с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что максимальное напряжение в системе ниже (208 против 240).
Остается ответить на один вопрос: как вообще можно получить три источника переменного напряжения, фазовые углы которых разнесены точно на 120 °?
Очевидно, что мы не можем отводить по центру обмотку трансформатора или генератора переменного тока, как это было в системе с расщепленной фазой, поскольку это может дать нам только формы волны напряжения, которые либо совпадают по фазе, либо сдвинуты по фазе на 180 °.
Возможно, мы могли бы придумать способ использования конденсаторов и катушек индуктивности для создания фазовых сдвигов на 120 °, но тогда эти фазовые сдвиги также будут зависеть от фазовых углов наших импедансов нагрузки (замена резистивной нагрузки емкостной или индуктивной нагрузкой будет поменять все!).
Лучший способ получить нужный сдвиг фаз — это генерировать его в источнике: сконструировать генератор переменного тока (генератор переменного тока), обеспечивающий мощность таким образом, чтобы вращающееся магнитное поле проходило через три набора проволочных обмоток, каждая из которых установите на расстоянии 120 ° друг от друга по окружности машины, как показано на рисунке ниже.
(a) Однофазный генератор переменного тока, (b) Трехфазный генератор переменного тока.
Вместе шесть «полюсных» обмоток трехфазного генератора переменного тока соединены, чтобы образовать три пары обмоток, каждая пара вырабатывает переменное напряжение с фазовым углом 120 °, смещенным от любой из двух других пар обмоток.
Межсоединения между парами обмоток (как показано для однофазного генератора переменного тока: перемычка между обмотками 1a и 1b) для простоты не показаны на чертеже трехфазного генератора.
В нашей примерной схеме мы показали три источника напряжения, соединенных вместе в конфигурации «Y» (иногда называемой конфигурацией «звезда»), с одним выводом каждого источника, привязанным к общей точке (узлу, к которому мы подключили «нейтраль»). Дирижер).
Обычный способ изобразить эту схему подключения — нарисовать обмотки в форме буквы «Y», как показано на рисунке ниже.
Генератор «Y» конфигурации.
Конфигурация «Y» — не единственный доступный нам вариант, но, вероятно, поначалу ее легче всего понять.Подробнее об этом мы поговорим позже в этой главе.
ОБЗОР:
- Однофазная система питания — это система, в которой имеется только один источник переменного напряжения (одна форма волны напряжения источника).
- Система с разделением фаз — это система, в которой есть два источника напряжения, сдвинутых по фазе на 180 ° друг от друга, которые питают две последовательно соединенные нагрузки. Преимуществом этого является возможность иметь более низкие токи в проводниках при сохранении низкого напряжения нагрузки по соображениям безопасности.
- Многофазная система питания использует несколько источников напряжения, находящихся под разными углами фаз друг от друга (много «фаз» формы волны напряжения в работе). Многофазная система питания может обеспечивать большую мощность при меньшем напряжении с проводниками меньшего сечения, чем однофазные или двухфазные системы.
- Источники сдвинутого по фазе напряжения, необходимые для многофазной энергосистемы, создаются в генераторах переменного тока с несколькими наборами обмоток. Эти наборы обмоток расположены по окружности вращения ротора под желаемым углом (-ами).
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:
Объяснение трехфазного электричества — инженерное мышление
объяснение трехфазного электричества
Как работает трехфазное электричество? В этой статье мы объясним, как работает трехфазное электричество, мы начнем с основ однофазного генератора переменного тока, а затем добавим вторую и третью фазы, чтобы понять, как работает трехфазное электричество. Мы также расскажем, почему и где используется трехфазное питание, а также почему мы не используем больше фаз. Прокрутите вниз, чтобы просмотреть видеоурок
Простой генератор переменного тока (без катушек)
Итак, сначала давайте начнем с простого генератора переменного тока, мы начнем с одной фазы, чтобы понять, что происходит, а затем добавим другие фазы, пока не дойдем до трех фаз.
Обмотка катушки генератора переменного тока
Давайте возьмем медный провод и намотаем его на две катушки, затем разместим эти катушки друг напротив друга внутри статора и соединим концы вместе, чтобы создать законченную цепь.
Вращающееся магнитное поле внутри генератора
Теперь, если мы поместим магнит между этими катушками и начнем вращать магнит, то магнитное поле будет мешать свободным электронам внутри медной проволоки, и начнет течь электрический ток. Мы рассмотрели, как движутся свободные электроны в нашей предыдущей статье об основах электричества, поэтому, пожалуйста, проверьте это, если вы еще этого не сделали. щелкните здесь, чтобы просмотреть видео и статью о том, как работает электричество.
При вращении магнита меняется и полярность магнитного поля.Как вы можете видеть на иллюстрации, северный и южный полюсы вращаются, и, вращаясь, они проходят через катушки, которые заставляют электроны двигаться.
Магнитное поле нейтральное, минимальная и максимальная напряженность
Обратите внимание, что линии магнитного поля имеют овальную форму с каждой стороны и пересекаются через центральную ось магнита. Вы можете думать, что одна сторона является положительной, а другая — отрицательной, и между этими овалами магнитное поле нейтрально. Вы можете видеть, что интенсивность магнитного поля увеличивается с обеих сторон до центра, где оно достигает максимальной силы, а затем снова уменьшается, пока не вернется в нейтральную точку.
По мере того, как магнитное поле вращается через катушку, катушка будет испытывать возрастающую напряженность положительной половины магнитного поля. Во время этой возрастающей интенсивности свободные электроны в медной катушке будут выталкиваться и начнут двигаться все быстрее и быстрее в одном направлении, пока не достигнет максимальной точки магнитного поля, затем, когда магнитное поле уменьшается, начнется поток электронов. замедлить полностью, пока не достигнет нейтральной точки, где не будут течь электроны.Затем идет отрицательная сторона магнитного поля, поскольку оно проходит через свое намерение оттягивать свободные электроны назад. Снова поток электронов будет течь все быстрее и быстрее до точки максимума магнитного поля, а затем он вернется к нейтральной точке.
Вот почему электричество переменного тока называют переменным током, потому что ток электронов чередуется в направлении назад и вперед, как прилив на море.
Генератор синусоидального переменного тока
Если бы мы изобразили на графике скорость электронов, текущих во время вращения, то мы получили бы картину синусоидальной волны.В этой синусоидальной волне вы можете видеть, что электроны в начале неподвижны в нейтральной зоне, а затем скорость увеличивается через положительную половину до максимума. Затем он уменьшается полностью до нейтрального, где электроны снова не текут, а затем наступает отрицательная половина, где электроны ускоряются до максимальной точки, а затем замедляются, пока магнит не совершит 1 полный оборот, где это будет повторяться.
частота синусоидальной волны
Это полное вращение называется циклом, а количество циклов в секунду называется частотой, которая измеряется в герцах.Вероятно, вы видели, что на ваших электротоварах написано 50 Гц или 60 Гц, это означает, что генератор электростанции совершает полный оборот 50 или 60 раз в секунду. Направление тока меняется 50 или 60 раз в секунду. Когда это написано на электротехнической продукции, это просто говорит пользователю, к какому типу электричества он должен быть подключен.
Ток через генератор и лампу
Теперь вернемся к синусоиде, которую мы видели ранее. Этот график тока также представляет мощность, и если мы подключим лампу к цепи, мы увидим, что она будет увеличивать яркость вплоть до пика, а затем уменьшать яркость до нейтральной точки, где лампа выключена, поскольку ток не течет. , но затем он снова увеличивается в яркости, поскольку электроны начинают течь через него в противоположном направлении, пока он снова не достигнет нейтральной точки.
В нейтральной точке цикла лампа не излучает свет, в точках увеличения и уменьшения в цикле лампа тусклая. Лампа горит только полностью и ярко светится в максимальные моменты циклов. Это означает, что свет постоянно мигает и гаснет.
Двухфазный генератор переменного тока
Чтобы улучшить это, мы можем добавить еще один набор катушек или вторую фазу в генератор и разместить эти 120 градусов поворота от первого набора катушек, а затем подключить это к другой лампе.Это вращение означает, что катушки испытывают изменяющуюся напряженность магнитного поля в разные моменты времени. Первая катушка достигает максимального тока и яркости, и по мере ее уменьшения вторая катушка начнет увеличиваться.
Это улучшило освещение, но все еще есть зазор, который вызовет мерцание, поэтому мы можем добавить третий набор катушек или третью фазу, и это будет означать, что одна из ламп почти всегда имеет максимальную яркость, поэтому освещение почти постоянный.Это основы трехфазного электричества. Это означает, что передается больше мощности и достигается более стабильная скорость.
Трехфазный генератор переменного тока
Между фазами все еще есть небольшие промежутки, и вы можете продолжать добавлять все больше и больше фаз, чтобы заполнить эти промежутки, но становится все дороже и дороже поддерживать все эти кабели, поэтому трехфазное электричество стало широко распространенным, поскольку это хороший компромисс между предоставленной мощностью и стоимостью строительства.
В реальном мире вы не собираетесь использовать три лампы на разных фазах для создания освещения.Все лампы в ваших домах работают в однофазном режиме, но они мерцают, просто они включаются и выключаются так быстро, что человеческий глаз не увидит этого, если вы не запишите лампу в замедленном темпе.
Более практичным применением является питание электрических асинхронных двигателей и другого коммерческого и промышленного оборудования, поскольку трехфазное питание этих элементов обеспечивает большую мощность, что означает, что вы можете качать воду выше и запускать двигатели быстрее.
Трехфазное распределение электроэнергии
Мощность обычно генерируется и распределяется по трем фазам, а для изменения напряжения используются трансформаторы. Если вы хотите узнать, как работают трансформаторы, мы также рассмотрели это, ссылки находятся в видеоописании ниже.
Одна из интересных вещей, связанных с трехфазным питанием, заключается в том, что вы можете подключаться ко всем трем фазам и питать большое промышленное оборудование, или вы также можете подключаться только к одной из фаз, а также питать небольшие электрические товары.
трехфазное распределение электроэнергии в здании
Обычно так большие многоэтажки и небоскребы распределяют электричество по зданию. Двигатели лифтов и насосы кондиционеров нуждаются в трехфазном питании, а компьютеры и офисное оборудование — в однофазном питании.Таким образом, они распределяют трехфазное питание по зданию, а затем отводят от него по мере необходимости.
То же самое и с распределением электроэнергии по городу. Дома будут подключаться только к одной фазе, потому что они не требуют большой мощности, тогда как большие здания будут подключены к трем фазам, поскольку им требуется много энергии.
У вас однофазное или трехфазное питание?
Как определить однофазное или трехфазное питание
Вторник, 2 февраля 2021 г.
Одно- и трехфазное питание — это термин, который не используется в повседневной беседе.Поэтому многие из нас не до конца понимают, что это такое и как работает.
Что такое «однофазное» и «трехфазное» питание?
Одно- или трехфазное питание — это источник питания, поступающий в вашу собственность по подземным или воздушным линиям с улицы. Большинство домов обычно имеют однофазное питание. Трехфазное питание обычно используется в коммерческих / промышленных ситуациях и в больших домах с несколькими крупными электрическими приборами, потребляющими большие токи электроэнергии.Если ваша собственность потребляет много электроэнергии, будет установлено трехфазное питание, чтобы избежать колебаний мощности.
Как узнать, какая у меня фазная мощность?
- Просто найдите распределительный щит, обычно он расположен ближе к передней части дома или внутри в шкафу для белья
- В распределительном щите будет несколько автоматических выключателей. Разрыв цепи под названием «Главный выключатель» позволяет определить, какая фазная мощность доступна.
- Если имеется одиночный автоматический выключатель (как показано на рисунке ниже), это одно (1) фазное питание.Если есть три автоматических выключателя, соединенных одним переключателем (как показано на рисунке ниже), это трех (3) фазное питание.
Однофазный автоматический выключатель Трехфазный автоматический выключатель
Зачем нашему дому трехфазное питание?
Как упоминалось выше, трехфазное питание необходимо только в больших домах с несколькими электрическими приборами. Вам понадобится три фазы, если у вас есть:
- Большая печь для керамики.
- Большой канальный кондиционер с холодопроизводительностью более 15 киловатт.
- Большие электродвигатели, обычно более 2 киловатт.
- Сварочные аппараты или другое оборудование для гаражных мастерских.
- Большой дом, в котором много людей используют электронные устройства в часы пик.
- Дома с бассейнами с большими фильтрующими насосами, требующими питания.
- Дома с несколькими холодильниками и морозильниками, требующими много энергии.
Если вы пытаетесь отключить эти машины или устройства от однофазного источника питания, автоматический выключатель продолжит отключаться, поскольку для удовлетворения потребности в питании недостаточно энергии.
Как работает одно- и трехфазное питание?
Электроснабжение в дом идет по проводам от ЛЭП по ул. Однофазный имеет два провода: активный и нейтральный. Нейтральный провод заземляется на распределительном щите. Три фазы имеют четыре провода: три активных (называемых фазами) и одну нейтраль. Нейтральный провод заземлен на распределительном щите.
Существует ли двухфазное питание?
Да. Двухфазное питание обычно устанавливается, если требования к однофазному питанию превышают максимальное потребление, рассчитанное электриком.Однако установка трехфазного источника питания не требует дополнительных затрат, поэтому более выгодно установить трехфазное питание, поскольку оно потенциально может быть использовано в будущем.
Узнать | OpenEnergyMonitor
3-фазное питание
История
Первые электрические системы генерировали постоянный ток с помощью динамо-машин. Вскоре стало понятно, что существуют серьезные ограничения на площадь и количество обслуживаемых клиентов, и на смену пришел переменный ток, который, как мы все знаем, можно преобразовать из одного напряжения в другое с минимальными потерями.Очень быстро (в 1885 году) итальянец Галилео Феррарис понял, что две обмотки, установленные под углом друг к другу, могут создавать вращающееся магнитное поле, что очень помогает, когда требуется движение, и всего через два года появился трехфазный генератор переменного тока.
Что такое трехфазное питание?
Трехфазное питание состоит из 3 связанных источников напряжения, питающих одну и ту же нагрузку. Это значительное улучшение по сравнению с однофазным или двухфазным питанием. Три волны напряжения или тока следуют друг за другом на ⅓ цикла, и (в идеале) , если вы суммируете токи вместе в любой момент, они идеально сбалансируются.В качестве механической аналогии представьте себе колесо с тремя эластичными ремнями, прикрепленными к ободу на расстоянии 120 ° друг от друга, и все они связаны вместе в центре. Силы там идеально сбалансированы, узел остается в центре колеса. Полосы представляют собой напряжения или токи, и легко увидеть, что все идеально сбалансировано.
Что еще более важно, мощность является непрерывной и постоянной, поэтому трехфазные двигатели работают более плавно (мы все слышали дребезжание бутылок в холодильнике, который обычно приводится в действие однофазным двигателем, который вибрирует в результате удвоенных импульсов мощности. частота сети).
Есть важные преимущества для энергокомпаний. Если все токи точно уравновешены, нейтральный проводник им не нужен. Посмотрите на воздушную линию высокого напряжения, и вы увидите 6 пучков основных проводов и один тонкий провод наверху. Три пучка на одной стороне — это три фазы одной цепи, вторая цепь — на другой стороне, а единственный проводник — это земля, которая, вероятно, имеет сердцевину оптического волокна для сигнализации и связи. Нет нулевого проводника.Точно так же можно сэкономить на количестве железа в трансформаторах, потому что магнитные потоки уравновешиваются там, где они встречаются.
Главное преимущество — моторы. Трехфазные токи создают вращающееся магнитное поле внутри двигателя, поэтому двигатель начинает вращаться самостоятельно. Никакого специального механизма не требуется. например Конденсатор фазового сдвига и дополнительная обмотка обычно используются с однофазным двигателем.
Именование
Традиционно в Великобритании три фазы обозначались красным, желтым (или белым) и синим цветами; с черным для нейтрали и зеленым для земли.Панъевропейская гармонизация в 2004 году привела к появлению стандарта: линия 1 — коричневый, линия 2 — черный, линия 3 — серый, нейтральный — синий, земля — зеленые / желтые полосы. [Исчерпывающую таблицу цветов, используемых в разных странах, можно найти здесь: https://en.wikipedia.org/wiki/Three-phase_electric_power].
Примечание. Фазный провод — «Линия», а не «Под напряжением». Под напряжением понимается состояние цепи, нейтральный проводник, по которому проходит ток, считается «живым».
Определение трехфазного источника питания
Очевидный способ узнать, есть ли у вас трехфазное питание, — это найти счетчик и распределительный щит / потребительский блок.Не считая зеленого или зелено-желтого заземляющих кабелей, если у вас есть четыре достаточно толстых кабеля, подключаемых к счетчику, два из которых идут к вашему потребительскому блоку или плате предохранителей, у вас нет трехфазного источника питания. Если у вас есть восемь достаточно толстых кабелей, подключаемых к счетчику, четыре из которых идут к вашему потребительскому блоку или плате предохранителей, а ваш главный автоматический выключатель имеет 3 или 4 секции с одним рычагом управления, работающим со всеми тремя или четырьмя — известные как 3- полюсный или 4-полюсный автоматический выключатель, тогда у вас будет трехфазное питание.
(a) Однофазный счетчик (Великобритания)
(b) Однофазный двухполюсный автоматический выключатель
(c) Клеммная колодка трехфазного счетчика с 8 основными и 2 вспомогательными клеммами.
(d) 3-полюсный автоматический выключатель в 3-фазной установке. (Германия)
Математика трехфазного источника питания
При работе с однофазной сетью и чисто резистивными (или почти такими) нагрузками, нормальных математических расчетов (V = I.R, P = V² / R и т. Д.) Будет достаточно. Когда учитываются реактивные компоненты (катушки индуктивности, конденсаторы), нам необходимо графическое представление, которое поможет нам визуализировать взаимосвязь между напряжением и током в различных частях цепи.Для этого мы используем устройство, называемое «фазором». Вектор — это просто линия, которая имеет длину, направление и вращается. Длина представляет собой величину напряжения или тока, угол представляет его отношение к некоторому эталону (который мы можем выбрать в соответствии с нашими обстоятельствами). Мы можем проиллюстрировать взаимосвязь между тремя напряжениями трехфазного источника питания с тремя векторами, разнесенными на 120 °. Если подключить к питанию 3-х канальный осциллограф, то мы увидим что-то вроде этого:
Векторы вращаются с частотой питания.Три вектора разнесены на 120 °, а три формы сигнала напряжения разнесены на 120 ° — 1 полный цикл составляет 360 °.
Схема иллюстрирует одно из основных свойств трехфазного источника питания. Если напряжение соответствует британскому стандарту 240 В, то есть напряжение между одной линией и нейтралью, длина стрелки представляет это. Напряжение между любыми двумя фазами явно больше. Тригонометрия покажет, что на самом деле оно в √3 раза больше — расстояние между кончиками стрелок, поэтому линейное напряжение равно 415.7 В (обычно 415 В). Кроме того, линейные напряжения сдвинуты по фазе на 30 ° относительно напряжений между фазой и нейтралью. Мощность, выдаваемая трехфазной системой, в три раза превышает мощность на фазу, или при единичном коэффициенте мощности: 3 × напряжение фаза-нейтраль × линейный ток или √3 × линейное напряжение × линейный ток.
В нынешнем виде эта диаграмма иллюстрирует соотношение между тремя напряжениями. Его не нужно ограничивать напряжением, мы можем использовать его и для тока. Его настоящая ценность приходит, когда мы показываем и то, и другое вместе.
Влияние несбалансированных нагрузок
Предположим, небольшая фабрика снабжается электроснабжением от подстанции. На подстанции заземлена нейтральная точка вторичных обмоток трансформатора. Кабели питают два завода, на первом из которых есть нагрузки, подключенные между каждой из фаз и нейтралью. Вопрос в том, как это повлияет на напряжение, получаемое второй фабрикой?
Обмотки трансформатора подстанции и кабель имеют полное сопротивление (для простоты предположим, что это только сопротивление, и они равны), которые в сумме представлены линией R .Мы также предположим, что заводские нагрузки также имеют одинаковое сопротивление.
Комбинация образует делитель напряжения, поэтому напряжение, полученное первой фабрикой, уменьшается на коэффициент R нагрузка / (R линия + R нагрузка ). Поскольку нагрузки равны, ток нейтрали отсутствует, поэтому напряжение нейтрали равно нулю.
Если нагрузки неравны, все начинает усложняться, поэтому воспользуйтесь нашей векторной диаграммой. Для ясности диаграммы мы предположим, что нагрузка на линии 3 очень мала, но что две другие нагрузки очень велики (намного больше, чем разрешено в реальном мире).Векторная диаграмма выглядит так:
В (a) длинные стрелки представляют собой напряжения холостого хода трансформатора. Напряжение на линии 1 (красный) уменьшается из-за падения напряжения на линии 1 R , в то же время напряжение нейтрали повышается по направлению к линии 1 (короткие стрелки). То же самое происходит со строкой 2 (желтой). Линия 3 (синяя) несет очень небольшой ток, который мы игнорируем, поэтому ее напряжение остается прежним. В результате (b) нейтральная точка перемещается к средней точке между линиями 1 и 2 (т.е.e вдали от линии 3), напряжения между линией 1 и нейтралью, а также между линией 2 и нейтралью значительно снижаются, в то время как напряжение между линией 3 и нейтралью значительно увеличивается. Теперь на нейтральном проводе есть напряжение в противофазе с линией 3. Углы между тремя напряжениями больше не 120 °.
В реальном мире, в то время как кабели в первом приближении являются чисто резистивными, этого нельзя сказать об импедансе трансформатора и нагрузке, которые, вероятно, будут в разной степени индуктивными.Это означало бы, что векторы падения напряжения больше не параллельны линейным напряжениям, и вводятся дополнительные фазовые сдвиги. Однако принцип остается прежним.
Измерение трехфазной мощности
Для измерения трехфазной мощности вам понадобятся 3 ваттметра или — в терминах OpenEnergyMonitor — 3 emonTx (см. Примечание) . Вы просто измеряете три фазы так же, как вы измеряете три однофазные установки. Вам понадобится трансформатор тока и монитор напряжения на каждой фазе, а общая мощность — это сумма трех мощностей.
Если у вас есть 3-проводная сбалансированная система и нет нейтрального соединения, то можно показать, что вам нужны только два ваттметра или emonTx, а общая мощность составляет , а все еще — это сумма двух мощностей. В этом случае вы будете измерять линейное напряжение, а не линейное напряжение, поэтому вам нужны трансформаторы напряжения, которые могут безопасно работать при 440 Вольт.
Приблизительный метод оценки 3-фазной мощности с немодифицированным emonTx
Если доступ к измерению напряжений трех фаз затруднен, или вы не хотите добавлять дополнительное оборудование или использовать 3 модуля emonTx, то это можно сделать с помощью одного модуля emonTx, измерив напряжение на одной фазе и используя это измерение. чтобы получить приблизительное значение напряжений на двух других фазах.Этот метод предполагает, что напряжения будут относительно близкими друг к другу, а фазовые возмущения будут небольшими — хотя, как мы видели выше, ни то, ни другое не обязательно. Если система питания достаточно хорошо сбалансирована (что должно быть), вполне вероятно, что этот метод, тем не менее, будет более точным, чем простой расчет на номинальное предполагаемое напряжение и коэффициент мощности.
Принцип состоит в том, чтобы измерять напряжение первой фазы через определенные промежутки времени (в соответствии с обычными схемами эскиза и библиотечными процедурами).Измеренное напряжение сразу используется для расчета мощности и т. Д. В первой фазе, а затем сразу сохраняется. Спустя цикла сохраненное значение извлекается и используется с текущим измерением второй фазы для расчета мощности, а затем ⅓ цикла с текущим измерением третьей фазы для расчета этой мощности.
Мощность и другие измерения на первой фазе (той, на которой мы измерили напряжение) будут точными (в пределах нормы). Точность измерений для двух других фаз будет снижена, потому что в первую очередь, как уже упоминалось, напряжения трех фаз не будут точно отслеживать друг друга.Также существует внутреннее предположение, что фазовые отношения напряжений остаются постоянными, что не обязательно будет верным, хотя любое изменение здесь вряд ли внесет существенный вклад в какую-либо ошибку.
См. Примерную трехфазную прошивку emonTx V3.4
Трехфазный монитор Full Fat с использованием 3 x emonTx
Опасности
Основная опасность, конечно, заключается в более высоком напряжении, которое существует между линиями — около 400 В. Вероятность того, что поражение электрическим током в результате случайного контакта будет смертельным, намного выше.По этой причине не рекомендуется располагать розетки от разных фаз в одном помещении.
Существует менее очевидная опасность, связанная с возможностью отключения одной фазы, тогда трехфазный двигатель может выйти из строя, поскольку он будет работать только на одной фазе. подключен 3-полюсный или 4-полюсный автоматический выключатель (размыкающий также нейтраль), необходим для любой такой нагрузки. Предохранители — не лучшая идея. Если один предохранитель «перегорел», результат будет однофазным.
Однофазное и трехфазное питание. Объяснение
Однофазный источник питания используется в большинстве домов и на малых предприятиях, поскольку его установка относительно проста и недорога. Коммерческие и промышленные предприятия с более высокими потребностями в электроэнергии предпочитают трехфазное питание, поскольку оно более эффективно и менее затратно в эксплуатации. Но в чем именно разница между однофазным и трехфазным питанием?
Однофазное и трехфазное
Чтобы проиллюстрировать разницу между однофазным и трехфазным, представьте себе гребца-одиночки в каноэ.Он может двигаться только вперед, пока его весло движется по воде. Когда он поднимает весло из воды, чтобы подготовиться к следующему гребку, мощность, подаваемая на каноэ, равна нулю.
А теперь представьте ту же каноэ с тремя гребцами. Если их гребки синхронизированы, так что каждый из них разделен на 1/3 цикла гребка, каноэ получает постоянное и последовательное движение по воде. Подается больше мощности, и каноэ движется по воде более плавно и эффективно.
Однофазное питание
- Однофазное электричество используется в большинстве домов и на малых предприятиях
- Обеспечивает достаточную мощность для большинства небольших потребителей, включая дома и небольшие непромышленные предприятия
- Подходит для работы двигателей мощностью до 5 лошадиных сил; Однофазный двигатель потребляет значительно больше тока, чем эквивалентный трехфазный двигатель, что делает трехфазное питание более эффективным выбором для промышленного применения
Трехфазное питание
- Распространено в крупных компаниях, а также в промышленности и производстве по всему миру
- Все более популярны в энергоемких центрах обработки данных с высокой плотностью размещения данных
- Дорогое преобразование из существующей однофазной установки, но трехфазная позволяет использовать меньшую, менее дорогую проводку и более низкое напряжение, что делает ее безопаснее и дешевле в эксплуатации.
- Высокоэффективный для оборудования, рассчитанного на работу от 3-х фазного источника питания
Однофазные и трехфазные продукты от Tripp Lite
Преимущества трехфазного распределения электроэнергии
Большинство из нас мало думают об электричестве — до тех пор, пока мы не получим счет или не произойдет перерыв в обслуживании.Но операторы центров обработки данных хорошо осведомлены о стоимости, стабильности и надежности электроэнергии, и это вызывает повышенный интерес к трехфазным распределительным устройствам (PDU).
Стандартная розетка в США подает переменный ток частотой 60 Гц. Шестьдесят раз в секунду ток, протекающий по цепи, меняет направление на противоположное. Изобразите синусоидальную волну: максимальная амплитуда волны представляет пиковое положительное напряжение, а минимальная амплитуда представляет максимальное отрицательное напряжение. Дважды за цикл волна проходит через нулевую ось, что означает отсутствие подачи напряжения.
Это нормально для тостеров, микроволновых печей и другой бытовой техники, а также для ПК, стоящего на вашем столе. Однако переменный ток с частотой 60 Гц не очень эффективен или непостоянен, когда речь идет о питании оборудования центра обработки данных.
Трехфазное питание передает три переменных тока через одну и ту же цепь, каждый из которых равномерно разделен по фазовому углу. Другими словами, каждую треть цикла одна из волн достигает пикового напряжения, а мощность, подаваемая цепью, остается постоянной.
В электрической сети используется трехфазная система распределения электроэнергии, поскольку она обеспечивает более высокую передачу при более низкой силе тока. Это позволяет использовать медную проволоку большего сечения (более тонкую), что значительно снижает затраты на материалы и рабочую силу.
Те же преимущества проявляются и в центре обработки данных. Трехфазная цепь обеспечивает большую удельную мощность, чем однофазная, при той же силе тока, что позволяет снизить размер проводки и снизить затраты. Кроме того, трехфазное питание упрощает балансировку нагрузок, сводит к минимуму токи гармоник и необходимость в больших нейтральных проводах.Он также оптимизирует использование электрической мощности для повышения энергоэффективности.
Альтернативный стоечный блок распределения питания PRO2 от Server Technology распределяет фазы по розеткам, а не по отдельным банкам. Это позволяет использовать более короткие кабели, что улучшает воздушный поток, упрощает балансировку нагрузки и повышает эффективность.
PDU использует технологию розеток высокой плотности (HDOT) серверной технологии, которая подходит для 42 розеток C13 в устройстве с сетевым управлением 42U.PDU HDOT более чем на 20 процентов меньше сопоставимых устройств, использующих стандартные розетки, что позволяет максимально увеличить доступное пространство в задней части стойки. Конструкция HDOT также обеспечивает собственное удержание шнура с силой отрыва более 12 фунтов, уменьшая или устраняя необходимость во вспомогательных устройствах фиксации шнура.
С увеличением плотности розеток увеличивается мощность и потенциально повышается теплоотдача. Блоки распределения питания HDOT изготавливаются из жаропрочных материалов с классом воспламеняемости UL94 V-0, что делает их подходящими для самых суровых условий центров обработки данных.
Измерение мощности на каждую розетку (POPS) обеспечивает высокоточное измерение тока, напряжения, активной мощности, полной мощности, коэффициента мощности и пик-фактора на каждой розетке. POPS также может подавать сигналы тревоги и предупреждения, когда ток, мощность и коэффициент мощности достигают низких и высоких значений. Четырехэтапный процесс настройки
Server Technology удобен для пользователя и помогает клиентам в графическом виде выбирать напряжение, силу тока, фазу, тип вилки, ориентацию входного кабеля, конфигурацию розетки, возможности подключения и цвет.Кроме того, компания разработала быстродействующий производственный процесс, который обеспечивает короткие сроки изготовления индивидуальных PDU с точной комбинацией розеток в тех местах, где они нужны заказчику.
Эксперты Rahi по питанию центров обработки данных могут помочь вам определить, могут ли трехфазные блоки распределения питания принести пользу вашему предприятию, и спроектировать решение, точно соответствующее вашим требованиям. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить бесплатную консультацию.
О Rahi
Rahi — глобальный поставщик ИТ-решений.Мы обладаем уникальной способностью комбинировать центры обработки данных, ИТ и аудио / видео решения для создания интегрированной среды, которая повышает эффективность, улучшает обслуживание клиентов и создает конкурентные преимущества.