Třífázový proud: fázové a síťové napětí

V moderním napájení soukromého domu hraje třífázový proud zvláštní roli. Je zvolen pro řadu výhod oproti jednofázovému.

Při výběru typu napájení pro domácnost je vhodné zvážit hlavní problémy týkající se třífázového proudu, zdůraznit hlavní výhody a porovnat vlastnosti tohoto a jednofázového typu.

Přehled článku:

• Třífázový proud: co to je;
• Princip činnosti;
• Z čeho se skládá třífázový systém?
• Fázová sekvence;
• Výhoda systému;
• Výroba elektřiny;
• Schémata zapojení.

Třífázový proud: co to je?

Hlavní chybou při zvažování tohoto typu je, že mnoho nezkušených začínajících elektrikářů nebo řemeslníků z názvu usuzuje, že třífázový proud jsou tři jednofázové vedení umístěné v jednom kabelu. To absolutně není pravda, protože každá jednofázová linka má svou vlastní „nulu“ a u třífázového kabelu je „nula“ společná.

Navíc stojí za to pochopit, že každá ze tří fází nemá žádné spojení s ostatními a není izolovaná, tvoří mezi sebou komplexní spojení.

Třífázové napájení je běžný typ střídavého proudu používaný při výrobě, přenosu a distribuci elektrické energie. Jedná se o typ vícefázového systému se třemi vodiči (někdy může být počet až čtyři, včetně dodatečného neutrálního zpětného vodiče).

Díky řadě výhod je tento typ napájení nejběžnějším způsobem přenosu elektrického proudu, který využívají sítě po celém světě.

Třífázový obvod byl vytvořen koncem 19. století několika lidmi. V něm je napětí na každém vodiči otočeno ve fázi o 120 stupňů vůči druhému vodiči. Protože tento obvod vede střídavý proud, umožňuje snadné zvýšení napětí pomocí transformátorů pro přenos a zpět pro distribuci s vysokou účinností.

Třífázové obvody jsou obvykle ekonomičtější než jednofázové obvody při stejném napětí od vedení k zemi, protože k přenosu požadovaného množství elektřiny se používá menší délka vodiče.

Třífázové napájení se obvykle používá k napájení velkých indukčních motorů, jiných elektrických motorů a jiných těžkých zátěží. Lehké zátěže často využívají pouze jednofázový dvouvodičový obvod, který lze odvodit z třífázového systému.

Princip činnosti

V symetrickém třífázovém napájecím systému vede každý vodič střídavý proud se stejnou frekvencí a amplitudou napětí. V tomto případě je fázový rozdíl jedna třetina cyklu (s fázovou odchylkou 120 o) mezi každým z nich.

Typický spoj je připojen k zemi a často k živému vodiči nazývanému nulový vodič. Fázový rozdíl znamená, že napětí na libovolném vodiči dosáhne svého vrcholu třetinu cyklu po jednom z ostatních vodičů a třetinu cyklu před zbývajícím vodičem. Tento rozdíl zajišťuje konstantní přenos výkonu na vyváženou lineární zátěž.

Umožňuje také vytvoření rotujícího magnetického pole v elektromotoru a pomocí transformátorů vytváří další fázové vzory.

V třífázovém systému, který dodává vyváženou a lineární zátěž, se okamžité proudy tří vodičů sčítají k nule. Jinak je proud v každém vodiči roven velikosti součtu proudů v ostatních dvou, ale má opačné znaménko. Zpětná cesta pro elektrický proud v jakékoli fázi jsou dva další vodiče.

Je možné neustále přenášet výkon a potlačovat fázové proudy s libovolným počtem fází (více než jednou), přičemž poměr kapacity k materiálu vodiče se ve srovnání s jednofázovým napájením zvyšuje 2krát.

Třífázové obvody mohou mít čtvrtý vodič, běžný v rozvodech nízkého napětí. Jedná se o neutrál, který umožňuje napájet tři samostatné jednofázové zdroje konstantního napětí a obvykle se používá k napájení více zátěží, které sdílejí stejnou fázi.

Zapojení jsou uspořádána tak, aby skupina z každé fáze dostávala pokud možno stejný výkon. Dále podél distribuční soustavy jsou proudy dobře vyvážené.

Z čeho se skládá třífázový systém?

Hlavní součásti tohoto řetězce jsou:

1. Třífázový generátor, přeměňující mechanickou energii na elektrickou energii.
2. Napěťový transformátor. Pro přenos elektřiny na velké vzdálenosti se napětí elektrického proudu zvyšuje na stovky tisíc voltů. K tomuto účelu se používají výkonové transformátory. Koncoví spotřebitelé dostávají elektrický proud za transformátorem snižujícím výkon.
3. Elektrické vedení – jedna z důležitých součástí elektrické sítě, soustava silových zařízení pro přenos elektřiny po vodičích, kabelech a venkovních vedeních.
4. přijímače, které mohou být buď třífázové (třífázové asynchronní motory) nebo jednofázové (žárovky).

Fázová sekvence

Kabeláž pro tři fáze je barevně označena, což se liší v závislosti na tom, kde jsou použity. Fáze musí být zapojeny ve správném pořadí, aby byl zajištěn zamýšlený směr otáčení třífázových motorů.

Pokud jsou současně připojeny dva zdroje, je nutné zachovat identitu fáze. Přímé spojení mezi dvěma různými fázemi tvoří zkrat a vede k nevyváženému toku proudu a ztrátě.

Výhoda systému

Ve srovnání s jednofázovým střídavým napájením používajícím dva vodiče (fázový a nulový vodič) může třífázový napájecí zdroj bez nulového vodiče při stejném napětí mezi fázemi a zemí a proudu na fázi dodávat 3krát vyšší výkon s použitím pouze 1,5 XNUMXkrát více drátů.

Poměr kapacity k materiálu vodiče se u neuzemněných třífázových a jednofázových systémů s centrálním uzemněním zvyšuje 3krát. Výsledkem je vyšší účinnost, nižší hmotnost a čistší signál.

Třífázové napájecí zdroje mají následující pozitivní vlastnosti:

1. Fázové proudy se mohou navzájem rušit a v případě lineárně vyvážené zátěže se sčítají až k nule. Tím se zmenšuje velikost nulového vodiče, protože přenáší malý nebo žádný proud. Při vyvážené zátěži vedou všechny fázové vodiče stejný proud, a proto mohou mít stejnou velikost.
2. Konstantní přenos výkonu na lineárně vyváženou zátěž. To snižuje vibrace v motorech a generátorech.
3. Hospodárný. Tato výhoda se projevuje v přenosu elektrické energie na velké vzdálenosti bez výraznějších ztrát, nižší spotřebě materiálu třífázových transformátorů a silových kabelů.
4. Relativně hladký systém. To je velmi důležitá vlastnost a výhoda, protože v nesymetrickém systému se vytváří nerovnoměrné zatížení instalace, která generuje elektrický proud. To vede ke snížení jeho životnosti.
5. Možnost získání kruhového rotačního magnetického pole. Takové pole je nezbytné pro provoz elektromotorů a dalších složitých zařízení. Třífázové střídavé motory mají jednodušší konstrukci než jednofázové nebo dvoufázové motory.
6. Příjem dvou provozních napětí v jedné instalaci. To se týká fázového a síťového napětí.
7. Možnost získání dvou úrovní výkonu. To je možné, pokud vytvoříte spojení hvězda nebo trojúhelník.
8. Prudké snížení blikání osvětlovacích zařízení používajících zářivky. To lze provést umístěním tří žárovek do jedné lampy, která bude napájena z různých fází.
9. Pro připojení zařízení v třífázové síti se stejným výkonem je potřeba vodič s menším průřezem.

Výroba elektřiny

V elektrárně generátor přeměňuje mechanickou energii ze tří střídavých elektrických proudů, jeden z každé cívky (nebo vinutí). Vinutí jsou uspořádána tak, že proudy mají stejnou frekvenci, ale s vrcholy a prohlubněmi jejich křivek posunutými tak, aby poskytovaly tři komplementární proudy s fázovým oddělením jedné třetiny cyklu (120°).

V elektrárně mění transformátory napětí z generátorů na úroveň vhodnou pro přenos, aby se snížily energetické ztráty.

Po transformaci napětí v elektrické přenosové síti je toto zcela převedeno na standardní hodnotu před dodáním elektřiny spotřebitelům.

Schémata zapojení

Mezi způsoby připojení v třífázové síti se používají dva:

• “Hvězda”;
• “Trojúhelník”.

Každé fázové vinutí generátoru má dvě svorky. Začátek vinutí je ten, ke kterému směřuje kladná pohybující se síla.

V zapojení do hvězdy jsou konce fází spojeny dohromady. Tento uzel se nazývá neutrální bod. Neutrální body generátoru a zátěže jsou spojeny nulovým vodičem (neutrální vodič) a zbývající vodiče jsou lineární.

V zapojení do trojúhelníku je začátek fázového vinutí spojen s koncem následujícího, takže tvoří uzavřený trojúhelník.

Proudy a napětí ve fázích generátoru a zátěže se nazývají fáze a mezi lineárními dráty – lineární. Fázový proud je tedy v zapojení do hvězdy lineární a v zapojení do trojúhelníku fázové napětí odpovídá lineárnímu.

Proč nás vybrat

Široký sortiment Internetový obchod představuje aktuální katalog elektrikářů a elektrotechnického zboží.

Vysoce kvalitní vybavení Spolehliví výrobci, certifikáty kvality, soulad s ruskými výrobky GOST a TU.

Konkurenční ceny Grant na výhodný nákup elektrozařízení, zvláštní podmínky pro kupující nakupující ve velkém.

Zodpovědný přístup Informace o produktech na webu: zapojení, účel, provozní vlastnosti.

Doprava a platba

Vyplnění žádosti Odešlete údaje o své společnosti na adresu [email protected] nebo požádejte o zpětné zavolání.

Všichni začínající elektrikáři někdy čelí otázce, proč jsou některé elektrické panely napájeny napětím 380 V, zatímco jiné jsou jednofázové? Stručně je to vysvětleno následovně: třífázové napětí 380 V je lineární, působí mezi všemi fázemi v této síti. Napětí 220V je fázové a funguje mezi jednou ze tří fází a nulou.

Nyní se na to podíváme podrobněji.

Specifika aktuální dodávky spotřebiteli

Elektrický proud je dodáván koncovým spotřebitelům pomocí vysokonapěťového elektrického vedení. V této fázi je proud přiváděn pod vysokým napětím, a proto není vhodný pro přímé použití spotřebiteli. Aby bylo možné jej používat, musí být sníženo napětí vysokého napětí. Za tímto účelem jsou transformátory instalovány v blízkosti spotřebitelů. Jedná se o elektroinstalace, které pomáhají snížit vysokonapěťové napětí na jmenovité hodnoty. Po přeměně je elektrický proud vhodný pro domácí spotřebu.

Jednofázové napájení

U tohoto typu napájení jsou spotřebiče napájeny z nulových rozvodů nebo z jednoho z fázových vedení. Tvoří jednofázovou elektrickou síť, kde jmenovité napětí je obvyklých 220 V. Podle počtu pracovních vodičů se jednofázové sítě konvenčně dělí na:

• dvouvodičový
• třívodičový

V jednofázové dvouvodičové síti se nepoužívají fázové (L) a nulové (N) vodiče uzemnění domácích elektrických spotřebičů;

V jednofázové třívodičové síti se používají tři vodiče: fáze (L), nula (N) a uzemnění (nebo ochranné). Třetí vodič se používá k dodatečné ochraně lidí před úrazem elektrickým proudem a také elektrických spotřebičů před vyhořením. V případě zkratu fázových vodičů k pouzdru elektrických instalací vám zemnící zařízení umožňuje okamžitě vypnout napájení.

Třífázové napájení

Třífázový napájecí systém zahrnuje napájení tří fází (L1, L2, L3) a nulového pracovního vodiče (N) do ASU doma nebo do elektrického panelu bytu. Napětí mezi libovolnými fázovými vodiči je 380V. Rozvod elektroinstalace po celém objektu je proveden z rozvaděče, dle předem sestaveného schématu. Poskytuje napájení domácích elektrospotřebičů 220V nebo 380V.

Je velmi důležité správně vypočítat třífázovou síť, aby se elektrická zátěž rozložila rovnoměrně mezi všechny 3 fáze. V opačném případě existuje vysoké riziko vážného nesouososti fází, které může vést k nouzovým situacím a v některých případech k vyhoření jedné z těchto fází. Pro zajištění rovnoměrné distribuce třífázového proudu v celém domě/bytu odborníci doporučují používat elektrické kabely se 4 nebo 5 vodiči.

Vlastnosti třífázové čtyřvodičové elektrické sítě

Při použití čtyřvodičové elektroinstalace je objekt napájen elektřinou ze tří fázových vodičů a nulového vodiče. Rozvod elektrických vodičů do osvětlovacích zařízení a zásuvek se provádí z rozvodné skříně nebo elektrického panelu pomocí dvou kabelů: každý vodič má fázi a nulu pro síťové napětí 220V. Na obecně uznávaných diagramech jsou fáze označeny písmeny A, B, C.

Vlastnosti třífázové pětivodičové elektrické sítě

Třífázová pětivodičová elektrická síť se liší od předchozí verze přítomností pátého zemnicího vodiče (PE), který je určen k provádění ochranných funkcí. Nejdůležitější podmínkou také zůstává dodržení zásady rovnoměrnosti rozložení zátěže podle parametrů spotřeby energie mezi všechny fáze.

Zároveň je třeba poznamenat, že v případě třífázového napájení nebude fungovat stanovení stupně zatížení v elektrické síti pomocí známého Ohmova zákona. To je vysvětleno skutečností, že výpočty berou v úvahu faktory výkonu (cosph) a poptávky (Kdemand). V tomto případě průměrná hodnota pro městské byty cosф odpovídá rozsahu 0.90-0.93 a Kdemand – 0.8 (pokud počet připojených spotřebitelů překročí 5).

Výhody a nevýhody obou systémů

Jednofázové i třífázové napájecí systémy mají své výhody a nevýhody. Pojďme si je vyjmenovat.

Jednofázová síť 220V Vyznačuje se snadnou instalací, nízkou cenou a nižší mírou nebezpečnosti dodávaného napětí. Mezi nevýhody však patří omezená síla spotřebitelů.

Výhody použití třífázové sítě 380V jsou:

• omezení výkonu pouze průřezem vodiče;
• výrazné úspory při třífázové spotřebě;
• schopnost napájet průmyslové elektrické spotřebiče a zařízení;
• v případě výpadku proudu nebo zhoršení jeho kvality možnost přechodu z jednofázové zátěže do provozní fáze.

Nevýhody systému zahrnují: nebezpečí vyššího napětí, vysoké náklady na zařízení, omezení maximálního výkonu jednofázových zátěží.

Kdy je instalován systém 380 V a kdy 220 V?

Pokud je povoleno použití dva systémy napájení – 220V a 380V, proč se v běžných městských bytech instaluje pouze první? Odpověď je jednoduchá: při připojení spotřebitelů, jejichž výkon nepřesahuje 10 kW, se používá pouze jedna fáze. V důsledku toho je do domu dodávána jedna fáze a nulový vodič.

V případech, kdy se jedná o připojení spotřebičů s výkonem vyšším než 10 kW, se doporučuje instalovat třífázový vstup. V budovách s instalovaným zařízením, které je vybaveno třífázovými motory, je vyžadován třífázový vstup s lineárním napětím 380V. Kromě zvýšení úrovně bezpečnosti vám toto řešení umožní ušetřit na spotřebě elektrické energie a také na průřezu vodičů.

Většinou se v soukromém sektoru používá jednofázové napětí a na vstupu je namontován elektrický kabel o průřezu vodiče 4-6mm2. Jako proudový omezovač se používají jističe se jmenovitým ochranným proudem maximálně 40A.

Pokud odhadovaný výkon instalovaných spotřebičů přesáhne 15 kW, je nutné nainstalovat třífázový napájecí systém. V tomto případě je výkon distribuován napříč fázemi, což snižuje zatížení elektrického zařízení. Pro použití se doporučují měděné dráty o průřezu minimálně 10 mm2. Na třífázové napájení jsou zpravidla napojeny maloobchodní prostory, kanceláře a administrativní zařízení a průmyslové podniky.