Hlavní rozdíly mezi třífázovým a jednofázovým napětím

Elektrický proud jako zdroj energie je široce využíván v každodenním životě, v dopravě, ve výrobě a ve všech ostatních oblastech lidské činnosti. S jeho pomocí se aktivují různé mechanismy, funkce osvětlení, generuje se energie pro všechny typy elektronických loučení atd.

Systém elektrického napájení lze realizovat na bázi stejnosměrného i střídavého napětí. Poněkud snazší je pracovat s konstantním napětím zařízení, která jej využívají, vykazují lepší hmotnostní a rozměrové charakteristiky a nemají problémy s elektromagnetickou kompatibilitou. Navzdory tomu moderní napájecí systémy přenášejí střídavý proud. To se děje ze dvou hlavních důvodů:

1. Při přenosu elektřiny na velké vzdálenosti je nutné zvýšit napětí zdroje z důvodů minimalizace ztrát; zároveň by měla být při dodávce elektřiny konečnému spotřebiteli snížena na přiměřenou hodnotu; proces konverze je mnohem snazší implementovat na střídavý proud.
2. Mnohem snazší je přeměnit energii střídavého napětí na mechanickou práci, tzn. elektrický motor, který jej používá, má ve srovnání s jeho protějškem jednodušší konstrukci.

Rozdíly mezi AC sítěmi

Při implementaci napájecích systémů se používají jednofázová a třífázová schémata.

Z hlediska mechanického provedení jsou rozdíly mezi jednofázovou sítí a třífázovou sítí mezi sebou omezeny pouze počtem vodičů:

• v prvním případě má nejjednodušší zapojení dva vodiče (nulový a fázový);
• u 3fázového vedení se jejich počet zvyšuje na čtyři: tři stejně fázové vodiče plus jeden nulový vodič (u vysoce kvalitních systémů se praktikuje zařadit i pátý ochranný zemnící vodič).

Fázové vodiče jsou identifikovány:

• vizuálně podle barvy skořápky (žlutá první nebo A; zelená druhá nebo B, červená třetí nebo C);
• pomocí indikátoru na bázi elektroluminiscenční lampy.

Co se týče výstupního napětí:

• pro jednofázovou síť je to 220 V;
• Funkční 3-fázová síť poskytuje napětí 380 V mezi libovolnými dvěma fázemi a 220 V mezi fází a nulou.

Posledně jmenované je základem pro vznik ne zcela správného, ​​ale dobře zapamatovatelného pravidla, že různé systémy mají třífázové napětí 380 V a jednofázové napětí 220 V.

Výhody vícefázového napájecího systému

Rozdíl mezi jednofázovým a třífázovým napětím začíná na konstrukční úrovni generátoru: 3fázové zařízení obsahuje tři vinutí. Napětí z nich odebrané má fázový posun 120°. Takové jednoduché konstrukční řešení určuje poměrně četné výhody třífázového systému oproti jednofázovému. Pokud jde o 3-fázovou verzi:

• Vytvoření elektromotoru je znatelně zjednodušeno, protože Magnetické pole 3-fázového střídavého proudu je ze své podstaty rotující;
• poskytuje výrazně vyšší účinnost elektromotoru;
• při zářivkovém osvětlení je blikání výrazně omezeno a stroboskopický efekt je účinně potlačován;
• v případě kompetentního návrhu lze snadno dosáhnout účinku elektrického vyvážení vedení;
• jsou-li všechny ostatní věci stejné, je proud v každém z třífázových vodičů třikrát snížen, což snižuje ztráty v důsledku kvadratické závislosti elektrického výkonu na proudu.

Z poslední vlastnosti je zřejmé, že třífázové elektrické vedení je třikrát výkonnější než jednofázové sítě

U elektronických zařízení je 3-fázová varianta výhodná v tom, že počítače lze napájet z fáze, která vykazuje nejlepší ukazatele kvality.

Je také důležité, aby bylo možné snadno implementovat 220voltové vedení, pokud je k dispozici 380voltové vedení.

Aplikace

Hlavní rozdíly mezi jednofázovým a třífázovým proudem určují ohniska použití na nich založených napájecích systémů:

• třífázové zapojení je vhodnější pro řešení různých výrobních a technologických problémů, kde je vyžadován vysoký výkon a je instalováno velké množství elektromotorů;
• Pro řešení různých problémů v domácnosti a zajištění funkčnosti různých zařízení s relativně nízkou spotřebou je vhodné použít jednodušší, méně výkonný, méně náročný 220voltový systém na úroveň elektrické ochrany.

Ve skutečnosti to znamená, že jednofázové a třífázové elektrické sítě spolu sousedí, často se doplňují a mají také jasně definované ohniska použití.

Charakteristickým rysem posledních let je rostoucí obliba 3fázových sítí v obytných domech. To je způsobeno masivním vzhledem různých elektrických zařízení s vysokou spotřebou energie. Pro ilustraci tohoto bodu můžeme takové spotřebitele označit jako:

• elektrické sporáky;
• myčky nádobí a pračky;
• některé typy topných systémů.

Dobrým číselným kritériem pro proveditelnost přechodu na 3-fázový design domácího napájecího systému je celkový příkon vyšší než 10 – 15 kW.

Pojmy „jednofázová“ a „třífázová“ síť zná každý průměrný člověk, ale ne každý chápe rozdíl mezi těmito pojmy. V tomto článku se pokusíme jasně vysvětlit, jak se třífázové napětí liší od jednofázového napětí a v jakých případech se používá jedna nebo druhá možnost.

Jednofázový

Ve většině případů dostávají spotřebitelé v domácnosti elektrický proud o napětí 220-230 V o frekvenci 50 Hz. K jeho napájení se používá jedna fáze a jeden nulový vodič. Napětí je přiváděno do fázového vedení a nulové vedení je uzemněno v rozvodně. Může se zdát, že celý bod napájení v jednofázové síti je tok elektřiny z fázové linky do nulové linky.

V praxi se fázové napětí střídavě zvyšuje o 220 V vzhledem k nulové hodnotě a poté o stejnou hodnotu klesá. Technicky řečeno, dochází k „přepólování“. To vyvolává pohyb nabitých částic v jednom nebo druhém směru (odtud název takového proudu – „proměnný“). 50 Hz udává frekvenci změn polarity fáze za jednu sekundu času. Napětí, které se měří mezi fází a nulou, se nazývá fáze.

Zajímavý! Abychom byli extrémně přesní, stupeň kolísání napětí ve fázi vzhledem k nule dosahuje 311 V. Také se nazývá špičková hodnota napětí (Um). Pokud jde o hodnotu 220 V, je průměrná.

Třífázové

Třífázový obvod obsahuje čtyři vodiče: jeden „nulový“ a tři „fáze“. Model chování každé fáze plně odpovídá výše popsanému algoritmu v jednofázové síti. Frekvence změny polarity (50 Hz) a hodnota rozdílu vzhledem k nule se v tomto případě také shodují.

Hlavní rozdíly mezi třífázovou sítí a jednofázovou sítí:

1. Potenciální poklesy v každé fázi neprobíhají současně, ale s určitým vzájemným časovým zpožděním. Stupeň posunu zpravidla odpovídá 1/3 období.
2. Hodnota napětí mezi jednotlivými fázemi dosahuje 380-400 V. Důvodem je posun periody kmitů mezi fázovými vedeními. To znamená, že při maximální hodnotě napětí na jednom vodiči může mít druhý zápornou hodnotu až 150 V nebo více. Tento typ napětí se nazývá „fáze-fáze“.

Všechna hlavní vedení mají třífázové napětí, ale při rozvodu energie do jednotlivých bytů se používá společná „nula“ a jedna z fází. To umožňuje získat standardní jednofázovou síť s fázovým napětím 220 V. V provozech, kde se používají jednofázové i třífázové obvody, se doporučuje použít stabilizátory napětí od italského výrobce ORTEA. Tato společnost vyrábí vysoce kvalitní zařízení pro jednofázové a třífázové sítě s přesností stabilizace 0,5 %.
Klady a zápory třífázové sítě

Nevýhody třífázového napájení:

• Drahé. Pro uspořádání kabeláže jsou nutné drahé 4vodičové kabely, třífázové jističe a proudové chrániče.
• Složitost instalace. Třífázová síť vyžaduje použití vhodných transformátorů a měničů.
Výhody třífázové sítě:
• Je možné připojit výkonná zařízení. Technické normy vyžadují, aby v jednofázové síti nebyly používány elektrické spotřebiče o celkovém výkonu 12 kW.
• Snížení ztrát při přepravě elektřiny. Na jednofázových vedeních jsou tyto ztráty 6x vyšší.

Většina výkonných elektrospotřebičů je určena pro třífázové napájení, což má příznivý vliv na jejich účinnost a eliminuje možnost fázové nesymetrie. Zařízení tohoto typu se doporučuje připojit přes kvalitní stabilizátory napětí (dobrou variantou je třífázový stabilizátor Orion).