Мощность в ток в трехфазной сети: Отличие трехфазного тока от однофазного, мощность переменного тока в трехфазной цепи

Содержание

Амперы в киловатты: как рассчитать, таблица

Сегодня для грамотного подсчета суммарного количества используемого электрического оборудования в электроцепи, правильного подбора электросчетчика или измерения изоляции необходимо овладеть техникой перевода амперов в ватты и знать их соотношение. О том, как перевести амперы в киловатты, как это правильно делать в однофазной и трехфазной цепи и сколько ампер в киловатте в цепи 220 вольт — далее.

Соотношение ампер и киловатт

Ампер считается измерительной единицей электротока в международной системе или же силой электротока, проникающей через проводниковый элемент в количестве один кулон за одну секунду.

Определение ампера и киловатта

Киловатт является подъединицей ватта и измерительной мощностной единицей, а также тепловым потоком, потоком звуковой энергии, активной и полной мощностью переменного электротока. Все это скалярные измерительные единицы в международной системе, которые можно преобразовывать.

Обратите внимание! Что касается соотношения данных показателей, то в 1А находится 0,22 кВт для однофазной цепи и 0,38 для трехфазной.

Соотношение измерительных величин

Зачем переводить амперы в киловатты

Многие люди привыкли при работе с электрическими приборами использовать киловатты, поскольку именно они отражаются на считывающих приборах. Однако многие предохранители, вилки, розетки автомата имеют амперную маркировку, и не каждый обычный пользователь сможет догадаться, сколько в ампераже устройства киловаттовой энергии. Именно из-за этих возникающих проблем необходимо научиться делать перевод величин. Также нередко это нужно, чтобы четко пересчитать, сколько и какой прибор потребляет электроэнергии. Иногда это избавляет от лишних трат на электроэнергию.

Подсчет используемого электрооборудования дома как цель перевода

Переводы с амперов в киловатты и наоборот

Осуществлять переводы величин можно тремя способами: универсальной таблицей, онлайн калькулятором или формулой.

Что касается использования калькулятора, нужно в соответствующие поля вставить исходные показатели и нажать кнопку. Использовать эту систему удобно в том случае, когда приходится сталкиваться с большими цифровыми значениями.

Обратите внимание! Согласно универсальной таблице и формуле можно узнать, что в одном А находится 0,22 кВт или 0,38 кВт. Сделать перевод величин, используя имеющиеся цифры, можно при помощи калькулятора или умножением на приведенное значение. К примеру, чтобы посчитать, сколько будет 6А в кВт, нужно умножить 0,6 на 0,22. В итоге выйдет 1,32 кВт.

В однофазной электрической цепи

Чтобы вычислить необходимые величины в однофазной сети, где номинальный ток автоматического выключателя, к примеру, равен 10 А и в нормальном состоянии через него не течет энергия выше указанного значения, необходимо вычислить максимальную электромощность. Нужно подставить в формулу нахождения мощности значения напряжения и силы электротока и перемножить их между собой.

Получится, что мощность будет равна 220*10=2200 ватт. Для перевода в меньшие значения необходимо цифру поделить на 1000. Выйдет 5,5 кВт. Это вся сумма мощностей, питающихся от автомата.

Перевод в однофазной электроцепи

В трехфазной электрической цепи

Перевод показателей в трехфазной сети, рассчитанной на 380 вольт, можно сделать подобным образом. Разница заключается в формуле. Чтобы определить искомые данные, необходимо подставить корень из трех в произведение напряжения и силы электротока. К примеру, автомат рассчитан на 40 А. Подставив значения, можно получить 26327 Вт. После деления значения на 1000 выйдет 26,3 кВт. То есть выйдет, что автомат сможет выдержать нагрузку.

При известном мощностном показателе трехфазной цепи рассчитывать рабочий ток можно, преобразовав данную формулу. То есть электромощность нужно поделить на корень из 3, умноженный на напряжение. В итоге, если электромощность равна 10 кВт, выйдет значение автомата в 16А.

Перевод в трехфазной электроцепи

Расчет

Для подсчета величин используются специальные формулы. После их подсчета останется только вставить их в приведенные выше формулы. Чтобы отыскать электроток, стоит напряжение поделить на проводниковое сопротивление, а чтобы отыскать мощность, необходимо умножить напряжение на токовую силу или же двойное значение силы тока умножить на сопротивление. Также есть возможность поделить двойное значение напряжения на сопротивление.

Обратите внимание! Нередко все необходимые данные прописаны на коробке или технических характеристиках на сайте производителя. Часто информация указана в кВт и ее посредством конвертора легко можно перевести в ампераж. Еще одним простым вариантом, как определить потребление энергии и ампераж, будет изучение электросчетчика или автоматического выключателя потребителя. Но в таком случае необходимо подключать только один прибор к сети.

Формула расчета

Таблица перевода

На данный момент сделать перевод величин в прямом и обратном порядке можно без особых проблем благодаря специальной таблице с названием «100 ампер сколько киловатт». С помощью нее можно без проблем вычислить необходимые значения. Особо ее удобно использовать, когда нужно подсчитать большие числа. Интересно, что сегодня существуют таблицы, рассчитанные на подсчет ампеража и энергии автоматического выключателя однофазной и трехфазной цепи. Приводятся стандартные данные тех аппаратов, которые сегодня можно приобрести на рынке.

Таблица переводов киловатт и ампер

Чтобы узнать необходимые данные, нужно использовать приведенные выше формулы или применять таблицу переводов. Данные измерительные величины помогут посчитать используемую энергию конкретным аппаратом и произвести другие расчеты в области электрики.

Расчет тока по мощности в трехфазной сети — Портал о стройке

Содержание статьи

Содержание статьи:

Выбор автомата по мощности нагрузки

Для выбора автомата по мощности нагрузки необходимо рассчитать ток нагрузки, и подобрать номинал автоматического выключателя больше или равному полученному значению. Значение тока, выраженное в амперах в однофазной сети 220 В., обычно превышает значение мощности нагрузки, выраженное в киловаттах в 5 раз, т.е. если мощность электроприемника (стиральной машины, лампочки, холодильника) равна 1,2 кВт., то ток, который будет протекать в проводе или кабеле равен 6,0 А(1,2 кВт*5=6,0 А). В расчете на 380 В., в трехфазных сетях, все аналогично, только величина тока превышает мощность нагрузки в 2 раза.

Можно посчитать точнее и посчитать ток по закону ома I=P/U —  I=1200 Вт/220В =5,45А. Для трех фаз напряжение будет 380В.

Можно посчитать еще точнее и учесть cos φ — I=P/U*cos φ.

 

Коэффициент мощности

это безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.
Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига или cos φ

Косинус фи возьмем из таблицы 6. 12 нормативного документа СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»

Таблица 1. Значение Cos φ в зависимости от типа электроприемника

Тип электроприемника cos φ
Холодильное  оборудование
предприятий торговли и
общественного питания,
насосов, вентиляторов и
кондиционеров воздуха
при мощности
электродвигателей, кВт:
до 1 0,65
от 1 до 4 0,75
свыше 4 0,85
Лифты и другое
подъемное оборудование
0,65
Вычислительные машины
(без технологического
кондиционирования воздуха)
0,65
Коэффициенты мощности
для расчета сетей освещения
следует принимать с лампами:
люминесцентными 0,92
накаливания 1,0
ДРЛ и ДРИ с компенсированными ПРА 0,85
то же, с некомпенсированными ПРА 0,3-0,5
газосветных рекламных установок 0,35-0,4

Примем наш электроприемник мощностью 1,2 кВт. как бытовой однофазный холодильник на 220В, cos φ примем из таблицы 0,75 как двигатель от 1 до 4 кВт.
Рассчитаем ток I=1200 Вт / 220В * 0,75 = 4,09 А.

Теперь самый правильный способ определения тока электроприемника — взять величину тока с шильдика, паспорта или инструкции по эксплуатации. Шильдик с характеристиками есть почти на всех электроприборах.

Автоматические выключатели EKF

Общий ток в линии(к примеру розеточной сети) определяется суммированием тока всех электроприемников. По рассчитанному току выбираем ближайший  номинал автоматического автомата в большую сторону. В нашем примере для тока 4,09А это будет автомат на 6А.

 

 

ВАЖНО!

Очень важно отметить, что выбирать автоматический выключатель только по мощности нагрузки является грубым нарушением требований пожарной безопасности и может привести к возгоранию изоляции кабеля или провода и как следствие к возникновению пожара. Необходимо при выборе учитывать еще и сечение провода или кабеля.

По мощности нагрузки более правильно выбирать сечение проводника. Требования по выбору изложены в основном нормативном документе для электриков под названием ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), а точнее в главе 1.3. В нашем случае, для домашней электросети, достаточно рассчитать ток нагрузки, как указано выше, и в таблице ниже выбрать сечение проводника, при условии что полученное значение ниже длительно допустимого тока соответствующего его сечению.

Выбор автомата по сечению кабеля

Рассмотрим проблему выбора автоматических выключателей для домашней электропроводки более подробно с учетом требований пожарной безопасности.Необходимые требования изложены главе 3.1 «Защита электрических сетей до 1 кВ.», так как напряжение сети в частных домах, квартирах, дачах равно 220 или 380В.

Расчет сечения жил кабеля и провода

 

Напряжение 220В.

– однофазная сеть используется в основном для розеток и освещения.
380В. – это в основном сети распределительные – линии электропередач проходящие по улицам, от которых ответвлением подключаются дома.

Согласно требованиям вышеуказанной главы, внутренние сети жилых и общественных зданий должны быть защищены от токов КЗ и перегрузки. Для выполнения этих требований и были изобретены аппараты защиты под названием автоматические выключатели(автоматы).

 

Автоматический выключатель «автомат»

это механический коммутационный аппарат, способный включать, проводить токи при нормальном состоянии цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких, как токи короткого замыкания и перегрузки.

 

Короткое замыкание (КЗ)

э- лектрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Короткое замыкание может возникать в результате нарушения изоляции токоведущих элементов или механического соприкосновения неизолированных элементов. Также, коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания.

 

Ток перегрузки

– превышающий нормированное значение длительно допустимого тока и вызывающий перегрев проводника.Защита от токов КЗ и перегрева необходима для пожарной безопасности, для предотвращения возгорания проводов и кабелей, и как следствие пожара в доме.

 

Длительно допустимый ток кабеля или провода

– величина тока, постоянно протекающего по проводнику, и не вызывающего чрезмерного нагрева.

Кабели ВВГнг с медными жилами

Величина длительно допустимого тока для проводников разного сечения и материала представлена ниже.Таблица представляет собой совмещенный и упрощенный вариант применимый для бытовых сетей электроснабжения, таблиц № 1. 3.6 и 1.3.7 ПУЭ.

Сечение
токо-
проводящей
жилы, мм
Длительно допустимый
ток, А, для проводов
и кабелей с медными жилами.
Длительно допустимый
ток, А, для проводов
и кабелей с алюминиевыми жилами.
1,5 19
2,5 25 19
4 35 27
6 42 32
10 55 42
16 75 60
25 95 75
35 120 90
50 145 110

Выбор автомата по току короткого замыкания КЗ

Выбор автоматического выключателя для защиты от КЗ (короткого замыкания) осуществляется на основании расчетного значения тока КЗ в конце линии. Расчет относительно сложен, величина зависит от мощности трансформаторной подстанции, сечении проводника и длинны проводника и т. п.

Из опыта проведения расчетов и проектирования электрических сетей, наиболее влияющим параметром является длинна линии, в нашем случае длинна кабеля от щитка до розетки или люстры.

Т.к. в квартирах и частных домах эта длинна минимальна, то такими расчетами обычно пренебрегают и выбирают автоматические выключатели с характеристикой «C», можно конечно использовать «В», но только для освещения внутри квартиры или дома, т.к. такие маломощные светильники не вызывают высокого значения пускового тока, а уже в сети для кухонной техники имеющей электродвигатели, использование автоматов с характеристикой В не рекомендуется, т.к. возможно срабатывание автомата при включении холодильника или блендера из-за скача пускового тока.

Выбор автомата по длительно допустимому току(ДДТ) проводника

Выбор автоматического выключателя для защиты от перегрузки или от перегрева проводника осуществляется на основании величины ДДТ для защищаемого участка провода или кабеля. Номинал автомата должен быть меньше или равен величине ДДТ проводника, указанного в таблице выше. Этим обеспечивается автоматическое отключение автомата при превышении ДДТ в сети, т.е. часть проводки от автомата до последнего электроприемника защищена от перегрева, и как следствие от возникновения пожара.

Провода ПУГНП и ШВВП

Пример выбора автоматического выключателя

Имеем группу от щитка к которой планируется подключить посудомоечную машину -1,6 кВт, кофеварку – 0,6 кВт и электрочайник – 2,0 кВт.

Считаем общую нагрузку и вычисляем ток.

Нагрузка = 0,6+1,6+2,0=4,2 кВт. Ток = 4,2*5=21А.

Смотрим таблицу выше, под рассчитанный нами ток подходят все сечения проводников кроме 1,5мм2 для меди и 1,5 и 2,5 по алюминию.

Выбираем медный кабель с жилами сечением 2,5мм2, т.к. покупать кабель большего сечения по меди не имеет смысла, а алюминиевые проводники не рекомендуются к применению, а может и уже запрещены.

Смотрим шкалу номиналов выпускаемых автоматов — 0.5; 1.6; 2.5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63.

Автоматический выключатель для нашей сети подойдет на 25А, так как на 16А не подходит потому что рассчитанный ток (21А. ) превышает номинал автомата 16А, что вызовет его срабатывание, при включении всех трех электроприемников сразу. Автомат на 32А не подойдет потому что превышает ДДТ выбранного нами кабеля 25А., что может вызвать, перегрев проводника и как следствие пожар.

Сводная таблица для выбора автоматического выключателя для однофазной сети 220 В.

Номинальный ток автоматического выключателя, А. Мощность, кВт. Ток,1 фаза, 220В. Сечение жил кабеля, мм2.
16 0-2,8 0-15,0 1,5
25 2,9-4,5 15,5-24,1 2,5
32 4,6-5,8 24,6-31,0 4
40 5,9-7,3 31,6-39,0 6
50 7,4-9,1 39,6-48,7 10
63 9,2-11,4 49,2-61,0 16
80 11,5-14,6 61,5-78,1 25
100 14,7-18,0 78,6-96,3 35
125 18,1-22,5 96,8-120,3 50
160 22,6-28,5 120,9-152,4 70
200 28,6-35,1 152,9-187,7 95
250 36,1-45,1 193,0-241,2 120
315 46,1-55,1 246,5-294,7 185

Сводная таблица для выбора автоматического выключателя для трехфазной сети 380 В.

Номинальный ток
автоматического
выключателя, А.
Мощность, кВт. Ток, 1 фаза 220В. Сечение жил
кабеля, мм2.
16 0-7,9 0-15 1,5
25 8,3-12,7 15,8-24,1 2,5
32 13,1-16,3 24,9-31,0 4
40 16,7-20,3 31,8-38,6 6
50 20,7-25,5 39,4-48,5 10
63 25,9-32,3 49,2-61,4 16
80 32,7-40,3 62,2-76,6 25
100 40,7-50,3 77,4-95,6 35
125 50,7-64,7 96,4-123,0 50
160 65,1-81,1 123,8-124,2 70
200 81,5-102,7 155,0-195,3 95
250 103,1-127,9 196,0-243,2 120
315 128,3-163,1 244,0-310,1 185
400 163,5-207,1 310,9-393,8 2х95*
500 207,5-259,1 394,5-492,7 2х120*
630 260,1-327,1 494,6-622,0 2х185*
800 328,1-416,1 623,9-791,2 3х150*

* — сдвоенный кабель, два кабеля соединенных паралельно, к примеру 2 кабеля ВВГнг 5х120

Итоги

При выборе автомата необходимо учитывать не только мощность нагрузки, но и сечение и материал проводника.

Для сетей с небольшими защищаемыми участками от токов КЗ, можно применять автоматические выключатели с характеристикой «С»

Номинал автомата должен быть меньше или равен длительно допустимому току проводника.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Понравилась статья?

Поделиться с друзьями:

Подпишитесь на новые



Source: VolgaProekt.ru

Читайте также

Мощность электрического тока трехфазной сети

Автор На чтение 19 мин. Опубликовано

§ 64. МОЩНОСТЬ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА

Мощность, потребляемая нагрузкой от сети трехфазного тока, равна сумме мощностей, потребляемых отдельными фазами, т. е.

При равномерной нагрузке мощность, потребляемая каждой фазой,

где Uф — фазное напряжение,

cos j — коэффициент мощности нагрузки.

Мощность, потребляемая всеми тремя фазами,

При соединении приемников энергии звездой соотношение меж­ду линейными и фазными значениями напряжений и токов:

Следовательно, мощность, потребляемая нагрузкой от трехфазной

При соединении приемников энергии треугольником соотношение между линейными и фазными значениями напряжений и токов:

Следовательно, мощность, потребляемая нагрузкой,

Таким образом, при равномерной нагрузке мощность, потребляе­мая от трехфазной сети, независимо от схемы включения нагрузки, выражается следующей формулой:

Пример. Линейное напряжение трехфазной осветительной установки равно 220 в, а линейный ток 9,9 а. Определить, сколько ламп включено параллельно в каждую фазу нагрузки при соединении этих фаз треугольником и какова мощность всей установки, если каждая лампа потребляет ток 0,52 a .

Решение. Фазное напряжение равно линейному, т. е

Число ламп, включенных параллельно в каждой фазе,

,

т. е. всего включено ламп

Мощность всей установки, имея в виду, что при осветительной нагрузке cos j=1, находим по следующей формуле:

При неравномерной нагрузке мощности в фазах различный (PAPBPC) и суммарная мощность, потребляемая нагрузкой, равна:

Для измерения мощности применяют специальные измерительные приборы, называемые ваттметрами. При симметричной нагрузке мощность, потребляемая от трехфазной системы, может быть определена одним однофазным ваттметром. В четырехпроводной системе (с нулевым проводом) токовая обмотка ваттметра включается последовательно в один из линейных проводов, а обмотка напряжения — между тем же линейным и нулевым проводами. При таком включении показание ваттметра определит мощность в одной фазе Рф, а так как при равномерной нагрузке мощности всех фаз одинаковы, то суммарная мощность трехфазной системы Р = 3 Рф.

В трехпроводной системе обмотка напряжения ваттметра включена на линейное напряжение сети, а по токовой его обмотке протекает линейный ток. Поэтому мощность трехфазной системы в раз больше показания ваттметра Pω, т. е. Р=Рω.

При несимметричной нагрузке одного ваттметра для определений мощности трехфазной системы недостаточно.

В четырехпроводной системе при несимметричной нагрузке необходимо включение трех ваттметров, обмотки напряжений которых включаются между нулевым и соответствующим линейным проводом. Каждый ваттметр измеряет мощность одной фазы и суммар­ная мощность трехфазной системы равна сумме показаний трех ваттметров, т. е. Р = Р1 + Р2 + Р3.

В трехпроводной системе при несимметричной нагрузке наиболее часто используют схему двух ваттметров, которая не может быть использована в четырехпроводной системе. В схеме двух ваттметров обмотки напряжений каждого ваттметра соединены с входным зажимом обмотки тока и линейным проводом, оставшимся свободным. Полная мощность трехфазной системы равна сумме показа­ний ваттметров, т. е. Р=Р12

В лабораторной практике для этой схемы измерения мощности применяют один ваттметр и специальный переключатель, который без разрыва цепи тока дает возможность включать этот ваттметр как в один, так и в другой линейный провод.

При больших углах сдвига фаз между напряжением и током по­казания одного из ваттметров могут оказаться отрицательными и для измерения мощности необходимо изменить направление тока в обмотке тока, переключив ее. В этом случае суммарная мощность равна разности показаний ваттметров, т. е. Р = Р1 — Р2.

Энергия в трехфазной системе измеряется как однофазными, так и трехфазными счетчиками электрической энергии. Включение одно­фазных счетчиков в трехфазную сеть подобно включению ваттмет­ров, описанному выше.

Трехфазные счетчики составляются из двух или трех однофаз­ных, размещенных в одном корпусе и имеющих общий счетный ме­ханизм, и называются соответственно двухэлементными и трехэле­ментными. В трехпроводной системе (без нулевого провода) при­меняют двухэлементные, а в четыре проводной системе (с нулевым проводом) —трехэлементные счетчики. Схема включения счетчика электрической энергии указывается на съемной крышке, которой закрывается панель зажимов.

Расчет мощности трехфазной сети

Трёхфазнаянагрузка называется равномерной, когда по всем фазным проводникам протекает одинаковый ток. При этом сила тока в нулевом проводнике равна нулю. Примером равномерной (симметричной) нагрузки являютсятрёхфазныеэлектродвигатели. В этом случае мощность потребителя рассчитывается по формуле

P = 3*Uф*I* cos(φ) = 1,73Uл*I* cos(φ) (1)

Когда по фазным проводникам протекают различные по величине токи, нагрузка называется неравномерной или несимметричной. В случае несимметричной нагрузки по нулевому (нейтральному) проводу протекает ток. В данном случае мощность определяется по формуле:

Pобщ = Ua*Ia* cos(φ1) + Ub*Ib* cos(φ2) + Uc*Ic* cos(φ3) (2)

Пример 1

Какой ток протекает в цепи трехфазного электродвигателя мощностью 1,45 КВт и cos(φ)=0,76? Напряжение сети Uф/Uлин = 220/380 В

Решение: 3-х фазные электродвигатели являются симметричной нагрузкой. Используя формулу (1), после преобразований, получаем:

I = P/3*Uф* cos(φ) = 1450/3*220*0,76 = 2,9 А

Пример 2

Какую мощность потребляет коттедж с трёхфазным вводом, если по фазным проводам протекают токи величиной 4,2; 5,1 и 12 А? Принять cos(φ) = 1

Решение: Используя формулу (2), имеем:

Робщ = (4,2 + 5,1+12)*220 = 21,3*220 = 4,7 КВт

Расчет величины переменного электрического тока при однофазной нагрузке.

Предположим, что нас обычный дом или квартира в которой имеется электрическая сеть переменного тока напряжением 220 вольт.

В доме имеются электроприборы:

Для освещения дома установлены 5 электролампочек по 100 ватт каждая и 8 электролампочек мощностью 60 ватт каждая. 2. Электродуховка, мощностью 2 киловатта или 2000 ватт. 3. Телевизор, мощностью 0,1 киловатт или 100 ватт. 4. Холодильник, мощностью 0,3 киловатта или 300 ватт. 5. Стиральная машина мощностью 0,6 киловатт или 600 ватт. Нас интересует, какой ток будет протекать на вводе в наш дом или квартиру при одновременной работе всех вышеперечисленных электроприборов и не повредится ли наш электросчетчик, рассчитанный на ток 20 ампер?

Расчет: 1, Определяем суммарную мощность всех приборов: 500 + 480 + 2000 + 100 + 300 + 600 = 3980 ватт 2. Ток, протекающий в проводе при такой мощности определяется по формуле:

где: I – ток в амперах (А) Р – мощность в ваттах (Вт) U – напряжение в вольтах (В) cos φ – коэффициент мощности (для бытовых электросетей можно принять 0,95) Подставим числа в формулу: І = 3980 /220 * 0,95 = 19,04 А Вывод: Счетчик выдержит, так как ток в цепи меньше 20 А. Для удобства пользователей ниже приведена форма расчета тока.

Вам следует ввести в соответствующие поля формы суммарное значения мощности в ваттах всех ваших электроприборов, напряжение в вольтах, обычно 220 и коэффициента мощности, 0,95 для бытовой нагрузки, нажать кнопку «Вычислить» и в поле «Ток» появится величина тока в амперах. Если у вас нагрузка в киловаттах, следует перевести ее в ватты, для чего умножить на 1000. Для очистки введенного значения мощности следует нажать кнопку «Очистить». Очистку введенных по умолчанию значений напряжения и косинуса следует произвести клавишей delete переместив курсор в соответствующую ячейку (при необходимости).

Форма расчета для определения тока при однофазной нагрузке.

Расчет величины переменного электрического тока при трехфазной нагрузке.

Теперь предположим, что нас обычный дом или квартира в которой имеется электрическая сеть переменного тока напряжением 380/220 вольт. Почему указываются два напряжения – 380 В и 220 В? Дело в том, что при подключении к трехфазной сети в ваш дом заходят 4 провода – 3 фазы и нейтраль (по старому – ноль).

Так вот, напряжение между фазными проводами или иначе – линейное напряжение будет 380 В, а между любой из фаз и нейтралью или иначе фазное напряжение будет 220 В. Каждая из трех фаз имеет свое обозначение латинскими литерами А, В, С. Нейтраль обозначается латинской N.

Таким образом, между фазами А и В, А и С, В и С – будет напряжение 380 В. Между А и N, В и N, С и N будет 220 В и к этим проводам можно подключать электроприборы напряжением 220 В, а значит в доме может быть как трехфазная, так и однофазная нагрузка.

Вообще-то трехфазные нагрузки принято считать в киловаттах, поэтому, если они записаны в ваттах, их следует разделить на 1000. Нас интересует, какой ток будет протекать на вводе в наш дом или квартиру при одновременной работе всех вышеперечисленных электроприборов и не повредится ли наш электросчетчик, рассчитанный на ток 20 ампер?

Расчет: Определяем суммарную мощность всех приборов: 3 кВт + 15 кВт = 18 кВт 2. Ток, протекающий в фазном проводе при такой мощности определяется по формуле:

где: I – ток в амперах (А) Р – мощность в киловаттах (кВт) U – линейное напряжение, В cos φ – коэффициент мощности (для бытовых электросетей можно принять 0,95) Подставим числа в формулу: = 28,79 А

Определить

Линейные и фазные токи

Пример расчета:.

К источнику трехфазной сети с линейным напряжением Uл=380В и частотой f=50 Гц подключена равномерная нагрузка, соединенная по схеме «звезда», с полным сопротивлением в фазе Z=90 Ом и индуктивностью L= 180 мГн, Определить актив­ную, реактивную и полную мощности, коэффициент мощности,

Решение.

1 Фазное напряжение:

U ф = U л / √ 3=380 / √ 3 = 220 В.

Фазный ток

Линейный ток

4 Реактивное сопротивление в фазе:

5 Активное сопротивление в фазе:

6 Коэффициент мощности катушки:

sinφ=XL/z= 56,5/90=0,628

7 Мощности, потребляемые нагрузкой:

а) активная:

Или

б) реактивная:


в) Полная:

Расчет мощности трехфазной сети

Трёхфазнаянагрузка называется равномерной, когда по всем фазным проводникам протекает одинаковый ток. При этом сила тока в нулевом проводнике равна нулю. Примером равномерной (симметричной) нагрузки являютсятрёхфазныеэлектродвигатели. В этом случае мощность потребителя рассчитывается по формуле

P = 3*Uф*I* cos(φ) = 1,73Uл*I* cos(φ) (1)

Когда по фазным проводникам протекают различные по величине токи, нагрузка называется неравномерной или несимметричной. В случае несимметричной нагрузки по нулевому (нейтральному) проводу протекает ток. В данном случае мощность определяется по формуле:

Pобщ = Ua*Ia* cos(φ1) + Ub*Ib* cos(φ2) + Uc*Ic* cos(φ3) (2)

Пример 1

Какой ток протекает в цепи трехфазного электродвигателя мощностью 1,45 КВт и cos(φ)=0,76? Напряжение сети Uф/Uлин = 220/380 В

Решение: 3-х фазные электродвигатели являются симметричной нагрузкой. Используя формулу (1), после преобразований, получаем:

I = P/3*Uф* cos(φ) = 1450/3*220*0,76 = 2,9 А

Пример 2

Какую мощность потребляет коттедж с трёхфазным вводом, если по фазным проводам протекают токи величиной 4,2; 5,1 и 12 А? Принять cos(φ) = 1

Решение: Используя формулу (2), имеем:

Робщ = (4,2 + 5,1+12)*220 = 21,3*220 = 4,7 КВт

Папиллярные узоры пальцев рук – маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ – конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

В статье для упрощения обозначений линейные величины напряжения, тока и мощности трехфазной системы будут даваться без индексов, т. е. U, I и P.

Мощность трехфазного тока равна тройной мощности одной фазы.

При соединении в звезду PY=3·Uф·Iф· cos фи =3·Uф·I· cosфи .

При соединении в треугольник P=3·Uф·Iф· cos фи =3·U·Iф· cosфи .

На практике применяется формула, в которой ток и напряжение обозначают линейные величины и для соединения в звезду и в треугольник. В первое уравнение подставим Uф=U/1,73, а во второе Iф=I/1,73, получим общую формулу P= 1 ,73·U·I· cosфи .

1. Какую мощность P1 берет из сети трехфазный асинхронный двигатель, показанный на рис. 1 и 2, при соединении в звезду и треугольник, если линейное напряжение U=380 В, а линейный ток I=20 А при cosфи =0,7·

Вольтметр и амперметр показывают линейные значения, действующие значения.

Мощность двигателя по общей формуле будет:

P1=1 ,73·U·I· cosфи =1,73 · 380·20·0,7=9203 Вт=9,2 кВт.

Если подсчитать мощность через фазные значения тока и напряжения, то при соединении в звезду фазный ток равен Iф=I=20 А, а фазное напряжение Uф=U/1,73=380/1,73,

P1=3·Uф·Iф · cosфи =3·U/1,73·I· cosфи =31,7380/1,73·20·0,7;

P1=3 · 380/1,73·20·0,7=9225 Вт = 9,2 кВт.

При соединении в треугольник фазное напряжение Uф=U, а фазный ток Iф=I/ 1 ,73=20/ 1 ,73; таким образом,

P1=3·Uф·Iф · cosфи =3·U·I/ 1 ,73· cosфи ;

P1=3 · 380·20/1,73·0,7=9225 Вт = 9,2 кВт.

2. В четырехпроводную сеть трехфазного тока между линейными и нулевым проводами включены лампы, а к трем линейным проводам подключается двигатель Д, как показано на рис. 3.

На каждую фазу включены 100 ламп по 40 Вт каждая и 10 двигателей мощностью по 5 кВт. Какие активную и полную мощности должен отдавать генератор Г при sinфи=0,8 Каковы токи фазный, линейный и в нулевом проводе генератора при линейном напряжении U=380 В·

Общая мощность ламп Pл=3·100·40 Вт =12000 Вт = 12 кВт.

Лампы находятся под фазным напряжением Uф=U/ 1 ,73=380/1,73=220 В.

Общая мощность трехфазных двигателей Pд=10·5 кВт = 50 кВт.

Активная мощность, отдаваемая генератором, PГ и получаемая потребителем P1 равны, если пренебречь потерей мощности в проводах электропередачи:

P1= PГ=Pл+Pд=12+50=62 кВт.

Полная мощность генератора S=PГ/ cosфи =62/0,8=77,5 кВА.

В этом примере все фазы одинаково нагружены, а потому в нулевом проводе в каждое мгновение ток равен нулю.

Фазный ток обмотки статора генератора равен линейному току линии (Iф=I), а его значение можно получить, воспользовавшись формулой для мощности трехфазного тока:

I=P/( 1,73 ·U · cosфи )=62000/(1,73·380·0,8)=117,8 А.

3. На рис. 4 показано, что к фазе B и нулевому проводу подключена плитка мощностью 500 Вт, а к фазе C и нулевому проводу – лампа 60 Вт. К трем фазам ABC подключены двигатель мощностью 2 кВт при cosфи =0,7 и электрическая плита мощностью 3 кВт.

Чему равны общая активная и полная мощности потребителей· Какие токи проходят в отдельных фазах при линейном напряжении сети U=380 В

Активная мощность потребителей P=500+60+2000+3000=5560 Вт=5,56 кВт.

Полная мощность двигателя S=P/ cosфи =2000/0,7=2857 ВА.

Общая полная мощность потребителей будет: Sобщ=500+60+2857+3000=6417 ВА = 6,417 кВА.

Ток электрической плитки Iп=Pп/Uф =Pп/(U· 1 ,73)=500/220=2,27 А.

Ток лампы Iл=Pл/Uл =60/220=0,27 А.

Ток электрической плиты определим по формуле мощности для трехфазного тока при cosфи =1 (активное сопротивление):

P= 1 ,73·U·I· cosфи = 1 ,73·U·I;

I=P/( 1 ,73·U)=3000/( 1 ,73 · 380)=4,56 А.

Ток двигателя IД=P/( 1,73 ·U· cosфи )=2000/( 1,73 ·380·0,7)=4,34 А.

В проводе фазы A течет ток двигателя и электрической плиты:

В фазе B течет ток двигателя, плитки и электрической плиты:

В фазе C течет ток двигателя, лампы и электрической плиты:

Везде даны действующие значения токов.

На рис. 4 показано защитное заземление З электрической установки. Нулевой провод заземляется наглухо у питающей подстанции и потребителя. Все части установок, к которым возможно прикосновение человека, присоединяются к нулевому проводу и тем самым заземляются.

При случайном заземлении одной из фаз, например C, возникает однофазное короткое замыкание и предохранитель или автомат этой фазы отключает ее от источника питания. Если человек, стоящий на земле, коснется неизолированного провода фаз A и B, то он окажется только под фазным напряжением. При незаземленной нейтрали фаза C не была бы отключена и человек оказался бы под линейным напряжением по отношениям к фазам A и B.

4. Какую подводимую к двигателю мощность покажет трехфазный ваттметр, включенный в трехфазную сеть с линейным напряжением U=380 В при линейном токе I=10 А и cosфи =0,7· К. п. д. двигателя =0,8 Чему равна мощность двигателя на валу (рис. 5)·

Ваттметр покажет подводимую к двигателю мощность P1 т. е. мощность полезную P2 плюс потери мощности в двигателе:

P1= 1,73 U·I· cosфи =1,73 · 380·10·0,7=4,6 кВт.

Полезная мощность, за вычетом потерь в обмотках и стали, а также механических в подшипниках

5. Трехфазный генератор отдает ток I=50 А при напряжении U=400 В и cosфи =0,7. Какая механическая мощность в лошадиных силах необходима для вращения генератора при к. п. д. генератора равна 0,8 (рис. 6)·

Активная электрическая мощность генератора, отдаваемая электродвигателю, PГ2=·(3·) U·I· cosфи =1,73·400·50·0,7=24220 Вт =24,22 кВт.

Механическая мощность, подводимая к генератору, PГ1 покрывает активную мощность PГ2 и потери в нем: PГ1=PГ2/Г =24,22/0,8 · 30,3 кВт.

Эта механическая мощность, выраженная в лошадиных силах, равна:

PГ1=30,3·1,36·41,2 л. с.

На рис. 6 показано, что к генератору подводится механическая мощность PГ1. Генератор преобразует ее в электрическую, которая равна

Эта мощность, активная и равна PГ2=1,73·U·I· cosфи , передается по проводам электродвигателю, в котором она преобразуется в механическую мощность. Кроме того, генератор посылает электродвигателю реактивную мощность Q, которая намагничивает двигатель, но в нем не расходуется, а возвращается в генератор.

Она равна Q=1,73·U·I·sinфи и не превращается ни в тепло, ни в механическую мощность. Полная мощность S=P· cosфи , как мы видели раньше, определяет только степень использования материалов, затраченных на изготовление машины. ]

6. Трехфазный генератор работает при напряжении U=5000 В и токе I=200 А при cosфи =0,8. Чему равен его к. п. д., если мощность, отдаваемая двигателем, вращающим генератор, равна 2000 л. с.

Мощность двигателя, поданная на вал генератора (если нет промежуточных передач),

Мощность, развиваемая трехфазным генератором,

PГ2=(3·)U·I· cosфи =1,73·5000·200·0,8=1384000 Вт =1384 кВт.

К. п. д. генератора PГ2/PГ1 =1384/1472=0,94=94%.

7. Какой ток проходит в обмотке трехфазного трансформатора при мощности 100 кВА и напряжении U=22000 В при cosфи =1

Полная мощность трансформатора S=1,73·U·I=1,73·22000·I.

Отсюда ток I=S/(1,73·U)=(100·1000)/(1,73·22000)=2,63 А. ;

8. Какой ток потребляет трехфазный асинхронный двигатель при мощности на валу 40 л. с. при напряжении 380 В, если его cosфи =0,8, а к. п. д.= 0,9

Мощность двигателя на валу, т. е. полезная, P2=40·736=29440 Вт.

Подводимая к двигателю мощность, т. е. мощность, получаемая из сети,

Ток двигателя I=P1/(1,73·U·I· cosфи )=32711/(1,73 · 380·0,8)=62 А.

9. Трехфазный асинхронный двигатель имеет на щитке следующие данные: P=15 л. с.; U=380/220 В; cosфи =0,8 соединение – звезда. Величины, обозначенные на щитке, называются номинальными.

Чему равны активная, полная и реактивная мощности двигателя? Каковы величины токов: полного, активного и реактивного (рис. 7)?

Механическая мощность двигателя (полезная) равна:

Подводимая к двигателю мощность P1 больше полезной на величину потерь в двигателе:

Полная мощность S=P1/ cosфи =13/0,8=16,25 кВА;

Q=S·sinфи=16,25·0,6=9,75 кВАр (см. треугольник мощностей).

Ток в соединительных проводах, т. е. линейный, равен: I=P1/(1,73·U· cosфи )=S/(1,73·U)=16250/(1,731,7380)=24,7 А.

Активный ток Iа=I· cosфи =24,7·0,8=19,76 А.

Реактивный (намагничивающий) ток Iр=I·sinфи=24,7·0,6=14,82 А.

10. Определить ток в обмотке трехфазного электродвигателя, если она соединена в треугольник и полезная мощность двигателя P2=5,8 л. с. при к. п. д. =90%, коэффциенте мощности cosфи =0,8 и линейном напряжении сети 380 В.

Полезная мощность двигателя P2=5,8 л. с., или 4,26 кВт. Поданная к двигателю мощность

P1=4,26/0,9=4,74 кВт. I=P1/(1,73·U· cosфи )=(4,74·1000)/(1,73 · 380·0,8)=9,02 А.

При соединении в треугольник ток в обмотке фазы двигателя будет меньше, чем ток подводящих проводов: Iф=I/1,73=9,02/1,73=5,2 А.

11. Генератор постоянного тока для электролизной установки, рассчитанный на напряжение U=6 В и ток I=3000 А, в соединении с трехфазным асинхронным двигателем образует двигатель-генератор. К. п. д. генератора Г=70%, к. п. д. двигателя Д=90%, а его коэфициент мощности cosфи =0,8. Определить мощность двигателя на валу и подводимую к нему мощность (рис. 8 и 6).

Полезная мощность генератора PГ2=UГ·IГ=61,73000=18000 Вт.

Подводимая к генератору мощность равна мощности на валу P2 приводного асинхронного двигателя, которая равна сумме PГ2 и потерь мощности в генераторе, т. е. PГ1=18000/0,7=25714 Вт.

Активная мощность двигателя, подаваемая к нему из сети переменного тока,

P1 =25714/0,9=28571 Вт = 28,67 кВт.

12. Паровая турбина с к. п. д. ·Т=30% вращает генератор с к. п. д. = 92% и cosфи = 0,9. Какую подводимую мощность (л. с. и ккал/сек) должна иметь турбина, чтобы генератор обеспечивал ток 2000 А при напряжении U=6000 В (Перед началом расчета см. рис. 6 и 9.)

Мощность генератора переменного тока, отдаваемая потребителю,

PГ2=1,73 · U·I· cosфи =1,73·6000·2000·0,9=18684 кВт.

Подводимая к генератору мощность равна мощности P2 на валу турбины:

Подводимая к турбине при помощи пара мощность

или P1=67693·1,36=92062 л. с.

Подводимую мощность к турбине в ккал/сек определим по формуле Q=0,24·P·t;

13. Определить сечение провода длиной 22 м, по которому идет ток к трехфазному двигателю мощностью 5 л. с. напряжением 220 В при соединении обмотки статора в треугольник. cosфи =0,8; ·=0,85. Допустимое падение напряжения в проводах U=5%.

Подводимая к двигателю мощность при полезной мощности P2

По соединительным проводам протекает ток I=P1/(U·1,73· cosфи ) = 4430/(220·1,73·0,8)=14,57 А.

В трехфазной линии токи складываются геометрически, поэтому падение напряжения в проводе следует брать U : 1,73 , а не U : 2, как при однофазном токе. Тогда сопротивление провода:

где U – в вольтах.

Сечение проводов в трехфазной цепи получается меньшим, чем в однофазной.

14. Определить и сравнить сечения проводов для постоянного переменного однофазного и трехфазного токов. К сети подсоединены 210 ламп по 60 Вт каждая на напряжение 220 В, находящиеся на расстоянии 200 м, от источника тока. Допустимое падение напряжения 2%.

а) При постоянном и однофазном переменном токах, т. е. когда имеются два провода, сечения будут одинаковыми, так как при осветительной нагрузке cosфи =1 и передаваемая мощность

а ток I=P/U=12600/220=57,3 А.

Допустимое падение напряжения U=220·2/100=4,4 В.

Сопротивление двух проводов r=U/I·4,4/57,3=0,0768 Ом.

Для передачи мощности необходимо общее сечение проводов 2·S1=2·91,4=182,8 мм2 при длине провода 200 м.

б) При трехфазном токе лампы можно соединить в треугольник, по 70 ламп на сторону.

При cosфи =1 передаваемая по проводам мощность P=1,73·Uл·I.

Допустимое падение напряжения в одном проводе трехфазной сети не U·2 (как в однофазной сети), a U·1,73. Сопротивление одного провода в трехфазной сети будет:

Общее сечение проводов для передачи мощности 12,6 кВт в трехфазной сети при соединении в треугольник меньше, чем в однофазной: 3·S3ф=137,1 мм2.

в) При соединении в звезду необходимо линейное напряжение U=380 В, чтобы фазное напряжение на лампах было 220 В, т. е. чтобы лампы включались между нулевым проводом и каждым линейным.

Ток в проводах будет: I=P/(U:1,73)=12600/(380:1,73)=19,15 А.

Сопротивление провода r=(U:1,73)/I=(4,4:1,73)/19,15=0,1325 Ом;

Общее сечение при соединении в звезду – самое маленькое, что достигается увеличением напряжения тока для передачи данной мощности: 3·S3зв=3·25,15=75,45 мм2.

Как подобрать трехфазный автомат

Расчеты электропроводки выполняются еще на стадии проектирования. Прежде всего рассчитывается сила тока в цепях, исходя из этого подбираются автоматические защитные устройства, сечение проводов и кабелей. Особое значение имеет расчет автомата по мощности 380, защищающий от перегрузок и коротких замыканий.

Слишком большой номинал может привести к выходу из строя оборудования, поскольку устройство не успеет сработать. Низкий номинальный ток автомата приведет к тому, что защита будет срабатывать даже при незначительных перегрузках в часы пик. Правильно выполненные расчеты помогут выбрать наиболее оптимальный вариант для конкретных условий эксплуатации.

Как рассчитать мощность электротока

В соответствии с законом Ома, сила тока (I) находится в прямой пропорции с напряжением (U) и в обратной пропорции с сопротивлением (R). Расчет мощности (Р) осуществляется путем умножения силы тока на напряжение. Таким образом, для участка цепи образуется следующая формула, по которой рассчитывается ток: I = P/U.

С учетом реальных условий, к данной формуле прибавляется еще один компонент и при расчетах однофазной сети получается следующий вид: I = P/(U х cos φ).

Трехфазная сеть рассчитывается немного по-другому. Для этого используется следующая формула: I = P/(1,73 х U х cos φ), в которой напряжение U условно составляет 380 вольт, cos φ является коэффициентом мощности, посредством которого активная и реактивная составляющие сопротивления нагрузки соотносятся между собой.

Современные блоки питания обладают незначительной реактивной компонентой, поэтому значение cos φ принимается за 0,95. Это не касается трансформаторов и электродвигателей с высокой мощностью, обладающих большим индуктивным сопротивлением. Расчет сетей, где могут подключаться такие устройства, выполняется с коэффициентом cos φ, эквивалентным 0,8. В других случаях используется стандартная методика расчетов с последующим применением повышающего коэффициента 1,19, получающегося из соотношения 0,95/0,8.

При использовании в формулах известных параметров напряжения 220 и 380 В, а также коэффициента мощности 0,95, в результате получается сила тока для однофазной сети – I = P/209, а для трехфазной – I = P/624. Таким образом, при наличии одной и той же нагрузки, сила тока в трехфазной сети будет в три раза ниже. Это связано с наличием трех проводов отдельных фаз, на каждую из которых равномерно распределяется общая нагрузка. Напряжение между каждой фазой и рабочим нулем составляет 220 вольт, поэтому известная формула может выглядеть следующим образом: I = P/(3 х 220 х cos φ).

Выбор автомата по номинальному току

Рассмотренные формулы широко применяются в расчетах вводного автоматического выключателя. Применяя одну из них – I = P/209 при нагрузке Р в 1 кВт, получается сила тока для однофазной сети 1000 Вт/209 = 4,78 А. Результат можно округлить в большую сторону до 5 А, поскольку реальное напряжение в сети не всегда соответствует 220 В.

Таким образом, получилась сила тока в 5 А на 1 кВт нагрузки. То есть, устройство мощностью более 1 кВт нельзя подключать, например, в удлинитель с маркировкой 5 А, поскольку он не рассчитан на более высокие токи.

Автоматические выключатели обладают собственным номиналом по току. Исходя из этого, легко определить нагрузку, которую они способны выдержать. Для упрощения вычислений существует таблица. Автомат номиналом 6 А соответствует мощности 1,2 кВт, 8 А – 1,6 кВт, 10 А – 2 кВт, 16 А – 3,2 кВт, 20 А – 4 кВт, 25 А – 5 кВт, 32 А – 6,4 кВт, 40 А – 8 кВт, 50 А – 10 кВт, 63 А – 12,6 кВт, 80 А – 16 кВт, 100 А – 20 кВт. Исходя из этих же номиналов проводятся расчеты автомата по мощности на 380в.

Метод 5 А на 1 кВт может использоваться и для определения силы тока, возникающей в сети, когда в нее подключаются какие-либо бытовые приборы и оборудование. В расчетах нужно пользоваться максимальной потребляемой мощностью во время пиковых нагрузок. Для этого применяются технические характеристики оборудования, взятые из паспортных данных. При их отсутствии можно взять ориентировочные параметры стандартных электроприборов.

Отдельно рассчитывается группа освещения. Как правило, мощность приборов освещения оценивается в пределах 1,5-2 кВт, поэтому для них будет достаточно отдельного автомата номиналом 10 А.

Если сложить все имеющиеся мощности, получается довольно высокий суммарный показатель. Однако на практике полная мощность никогда не используется, поскольку существуют ограничения на выделяемую электрическую мощность для каждой квартиры. В современном жилом доме, при наличии электроплит, она составляет от 10 до 12 кВт. Поэтому на вводе устанавливается автомат с номинальным током 50 А. Точно так же выполняется расчет мощности трехфазных автоматов.

Полученные 12 кВт распределяются по всей квартире с учетом размещения мощных и обычных потребителей. Особое внимание следует обратить на кухню и ванную комнату, где устанавливаются электроплиты, водонагреватели, стиральные машины и другое энергоемкое оборудование. Как правило, они подводятся к отдельным автоматическим выключателям соответствующего номинала, а сечение кабелей для подключения также рассчитывается в индивидуальном порядке.

Мощные бытовые агрегаты подключаются не только к автоматам, но и к устройствам защитного отключения. Часть общей мощности следует оставить для освещения и розеток, установленных в помещениях. Правильно выполненные расчеты позволят качественно смонтировать проводку и выбрать нужный выключатель. В этом случае эксплуатация оборудования будет безопасной и долговечной.

Расчет мощности онлайн-калькулятором

В первую очередь необходимо ввести исходные данные в соответствующие графы. На калькуляторе эти показатели включают количество фаз, напряжение сети и мощность нагрузки. Первые два пункта известны заранее, а вычисления мощности приборов и оборудования осуществляются вручную.

Напряжение для однофазной сети выставляется 220 вольт, для трехфазной – 380 В и выше. После ввода параметров остается лишь нажать на кнопку «Рассчитать» и получить требуемый результат. В соответствующем окне появятся данные о номинальном токе автоматического выключателя, наиболее подходящего для данной сети.

Для предотвращения короткого замыкания и перегрузки электросети применяется трехфазный автомат. Коммутационное устройство можно использовать для линии с постоянным и переменным током. Конструкция стандартной модели представлена расширителями с переключением в зависимости от частоты цепи.

Какой автомат подойдет на 15 кВт

Назначение 3-фазного автомата – защита от сверхтоков и перегрузок. Модификация на 15 кВт работает в сети с напряжением 380 В, то есть на ввод понадобится прибор на 25А. При выборе нужно учитывать, что в условиях коротких замыканий сила тока повышается и может стать причиной возгорания электропроводки.

Подбирая модель автомата на 15 кВт для трехфазной нагрузки, понадобится учесть параметры допустимого напряжения и тока при коротком замыкании. Стоит ориентироваться на вычисленные показатели тока кабеля с минимальным сечением, который защищает выключатель и номинальный ток приемника.

При расчетах вводного коммутационного автомата по параметрам мощности в сети 380 В учитывают:

  • электрическую мощность – фактическую и добавочную;
  • интенсивность загрузки кабеля;
  • наличие свободной мощности в проектном показателе жилого дома;
  • удаленность хозяйственных построек и нежилых помещений от точки ввода кабеля.

В сети на 15 киловатт при добавочной мощности устанавливается прибор ВРУ.

Функции трехфазных автоматов

Перед тем как подобрать автоматический коммутатор, следует разобраться с его функционалом. Пользователи часто заблуждаются, думая, что устройство защищает бытовую технику. На ее электропоказатели автомат не реагирует, срабатывая исключительно при коротком замыкании либо перегрузке. К функциям трехфазника относятся:

  • одновременное обслуживание нескольких однофазных зон цепи;
  • предотвращение образования сверхтоков на линии;
  • совместная работа с выпрямит

Определение условной трехфазной мощности, создаваемой в трехфазной сети однофазными ЭП

Сегодня очень важная тема для проектировщиков, в которой я представлю свою обновленную программу. При расчете электрических нагрузок  приходится приводить мощность однофазных ЭП к условной трехфазной мощности согласно  РТМ 36.18.32.4-92.

Если вы не знакомы с моей программой для расчета электрических нагрузок, то сперва советую ознакомиться с тем, что было ранее.

В предыдущей версии программы условную трехфазную мощность необходимо было считать на калькуляторе и держать в голове все условия приведения мощности однофазных ЭП к условной трехфазной мощности.

Как я уже упоминал, сейчас я занимаюсь переработкой своих программ и решил расширить функционал программы по расчету электрических нагрузок.

По сравнению со старой программой, здесь я изменил цветовое оформление, добавил расчет тока для двигателей и разработанную мной форму расчета условной трехфазной мощности, создаваемой в трехфазной сети однофазными электроприемниками.

Последовательность расчета лучше всего рассмотреть на примере.

Допустим, нам требуется посчитать расчетную мощность, потребляемый ток, коэффициент мощности электрического щита, к которому подключены следующие трехфазные и однофазные ЭП:

Наименование ЭП

3Р/1Р

Количество, шт.

Р, кВт

Ки

cosϕ

Станок 1

3

3

0,2

0,7

Станок 2

5

1,5

0,2

0,7

Насос

2

7,5

0,6

0,8

Транспортер

1

5

0,4

0,75

Сварочная машина

1

15

0,3

0,7

Индукционная печь

1

10

0,7

0,95

Зарядное устройство

2

3

0,7

0,65

Компьютер

5

0,3

0,5

0,7

Рукосушитель

6

1,4

0,4

0,9

Освещение

1

0,7

1

0,92

Чайник

1

2,0

0,2

1

Микроволновая печь

1

1,0

0,2

0,8

Кондиционер

2

1,5

0,8

0,8

Холодильник

2

0,2

0,7

0,8

Вентилятор

3

0,5

0,6

0,8

Электрическая плита

1

7,5

0,4

1,0

Телевизор

3

0,1

0,7

0,8

Как определить условную трехфазную мощность, создаваемую в трехфазной сети однофазными ЭП?

В РТМ 36.18.32.4-92 по этому поводу сказано лишь следующее:

3.2.1.7. При наличии группы однофазных ЭП, которые распределены по фазам с неравномерностью не выше 15% по отношению к общей мощности трехфазных и однофазных ЭП в группе, они могут быть представлены в расчете как эквивалентная группа трехфазных ЭП с той же суммарной номинальной мощностью.

В случае превышения указанной неравномерности номинальная мощность эквивалентной группы трехфазных ЭП принимается равной тройному значению мощности наиболее загруженной фазы.

Остальное приходится додумывать самому, т.к. четких указаний по расчету не приводится. А как быть, когда разные коэффициенты использования и коэффициенты мощности, мощности ЭП отличаются значительно друг от друга?

После всех размышлений и общения со своими коллегами, я пришел к выводу, что однофазные ЭП следует приводить к трехфазной мощности с учетом эффективного числа ЭП и в результате мы должны получить эквивалент не одного, а N-го количества трехфазных ЭП, которые соответствуют мощности однофазных электроприемников нашего щита.

Внешний вид обновленной программы:

 Расчет вводного устройства.

Расчет вводного устройства

Расчет распределительного щита.

Расчет распределительного щита.

Определение условной трехфазной мощности, создаваемой в трехфазной сети однофазными ЭП.

Определение условной трехфазной мощности, создаваемой в трехфазной сети однофазными ЭП.

Порядок расчета электрических нагрузок, в том числе и определение условной трехфазной мощности я расскажу в своем очередном видеоролике.

Жду ваших замечаний и предложений.

P.S. Я этой программой пользуюсь и при расчете административных зданий.

Условия получения программы смотрите на странице МОИ ПРОГРАММЫ.

Советую почитать:

Выбор автомата по мощности нагрузки и сечению провода

Содержание статьи

Выбор автомата по мощности нагрузки

Для выбора автомата по мощности нагрузки необходимо рассчитать ток нагрузки, и подобрать номинал автоматического выключателя больше или равному полученному значению. Значение тока, выраженное в амперах в однофазной сети 220 В., обычно превышает значение мощности нагрузки, выраженное в киловаттах в 5 раз, т.е. если мощность электроприемника (стиральной машины, лампочки, холодильника) равна 1,2 кВт., то ток, который будет протекать в проводе или кабеле равен 6,0 А(1,2 кВт*5=6,0 А). В расчете на 380 В., в трехфазных сетях, все аналогично, только величина тока превышает мощность нагрузки в 2 раза.

Можно посчитать точнее и посчитать ток по закону ома I=P/U —  I=1200 Вт/220В =5,45А. Для трех фаз напряжение будет 380В.

Можно посчитать еще точнее и учесть cos φ — I=P/U*cos φ.

 

Коэффициент мощности

это безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.
Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига или cos φ

Косинус фи возьмем из таблицы 6.12 нормативного документа СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»

Таблица 1. Значение Cos φ в зависимости от типа электроприемника

Тип электроприемникаcos φ
Холодильное  оборудование
предприятий торговли и
общественного питания,
насосов, вентиляторов и
кондиционеров воздуха
при мощности
электродвигателей, кВт:
до 10,65
от 1 до 40,75
свыше 40,85
Лифты и другое
подъемное оборудование
0,65
Вычислительные машины
(без технологического
кондиционирования воздуха)
0,65
Коэффициенты мощности
для расчета сетей освещения
следует принимать с лампами:
люминесцентными0,92
накаливания1,0
ДРЛ и ДРИ с компенсированными ПРА0,85
то же, с некомпенсированными ПРА0,3-0,5
газосветных рекламных установок0,35-0,4

Примем наш электроприемник мощностью 1,2 кВт. как бытовой однофазный холодильник на 220В, cos φ примем из таблицы 0,75 как двигатель от 1 до 4 кВт.
Рассчитаем ток I=1200 Вт / 220В * 0,75 = 4,09 А.

Теперь самый правильный способ определения тока электроприемника — взять величину тока с шильдика, паспорта или инструкции по эксплуатации. Шильдик с характеристиками есть почти на всех электроприборах.

Автоматические выключатели EKF

Общий ток в линии(к примеру розеточной сети) определяется суммированием тока всех электроприемников. По рассчитанному току выбираем ближайший  номинал автоматического автомата в большую сторону. В нашем примере для тока 4,09А это будет автомат на 6А.

 

 

ВАЖНО!

Очень важно отметить, что выбирать автоматический выключатель только по мощности нагрузки является грубым нарушением требований пожарной безопасности и может привести к возгоранию изоляции кабеля или провода и как следствие к возникновению пожара. Необходимо при выборе учитывать еще и сечение провода или кабеля.

По мощности нагрузки более правильно выбирать сечение проводника. Требования по выбору изложены в основном нормативном документе для электриков под названием ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), а точнее в главе 1.3. В нашем случае, для домашней электросети, достаточно рассчитать ток нагрузки, как указано выше, и в таблице ниже выбрать сечение проводника, при условии что полученное значение ниже длительно допустимого тока соответствующего его сечению.

Выбор автомата по сечению кабеля

Рассмотрим проблему выбора автоматических выключателей для домашней электропроводки более подробно с учетом требований пожарной безопасности.Необходимые требования изложены главе 3.1 «Защита электрических сетей до 1 кВ.», так как напряжение сети в частных домах, квартирах, дачах равно 220 или 380В.

Расчет сечения жил кабеля и провода

 

Напряжение 220В.

– однофазная сеть используется в основном для розеток и освещения.
380В. – это в основном сети распределительные – линии электропередач проходящие по улицам, от которых ответвлением подключаются дома.

Согласно требованиям вышеуказанной главы, внутренние сети жилых и общественных зданий должны быть защищены от токов КЗ и перегрузки. Для выполнения этих требований и были изобретены аппараты защиты под названием автоматические выключатели(автоматы).

 

Автоматический выключатель «автомат»

это механический коммутационный аппарат, способный включать, проводить токи при нормальном состоянии цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких, как токи короткого замыкания и перегрузки.

 

Короткое замыкание (КЗ)

э- лектрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Короткое замыкание может возникать в результате нарушения изоляции токоведущих элементов или механического соприкосновения неизолированных элементов. Также, коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания.

 

Ток перегрузки

– превышающий нормированное значение длительно допустимого тока и вызывающий перегрев проводника.Защита от токов КЗ и перегрева необходима для пожарной безопасности, для предотвращения возгорания проводов и кабелей, и как следствие пожара в доме.

 

Длительно допустимый ток кабеля или провода

– величина тока, постоянно протекающего по проводнику, и не вызывающего чрезмерного нагрева.

Кабели ВВГнг с медными жилами

Величина длительно допустимого тока для проводников разного сечения и материала представлена ниже.Таблица представляет собой совмещенный и упрощенный вариант применимый для бытовых сетей электроснабжения, таблиц № 1.3.6 и 1.3.7 ПУЭ.

Сечение
токо-
проводящей
жилы, мм
Длительно допустимый
ток, А, для проводов
и кабелей с медными жилами.
Длительно допустимый
ток, А, для проводов
и кабелей с алюминиевыми жилами.
1,519
2,52519
43527
64232
105542
167560
259575
3512090
50145110

Выбор автомата по току короткого замыкания КЗ

Выбор автоматического выключателя для защиты от КЗ (короткого замыкания) осуществляется на основании расчетного значения тока КЗ в конце линии. Расчет относительно сложен, величина зависит от мощности трансформаторной подстанции, сечении проводника и длинны проводника и т.п.

Из опыта проведения расчетов и проектирования электрических сетей, наиболее влияющим параметром является длинна линии, в нашем случае длинна кабеля от щитка до розетки или люстры.

Т.к. в квартирах и частных домах эта длинна минимальна, то такими расчетами обычно пренебрегают и выбирают автоматические выключатели с характеристикой «C», можно конечно использовать «В», но только для о

Узнать | OpenEnergyMonitor

Трехфазное 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).

Для энергокомпаний есть важные преимущества.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, подключенных 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 питания

При работе с однофазной сетью и чисто резистивными (или почти такими) нагрузками, нормальные математические вычисления (V = I.R, P = V² / R и т. Д.) Подходят. 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 — 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 трехканальный 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 составляет 415,7 В (обычно это 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 существующем виде эта диаграмма иллюстрирует взаимосвязь между 3 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, которое получает вторая фабрика?

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 используйте нашу векторную диаграмму. 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 (а) 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 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 уменьшаются, 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 3-фазной мощности вам потребуется 3 ваттметра или — в терминах OpenEnergyMonitor — 3 emonTx (см. Примечание) . Вы просто измеряете три фазы так же, как измеряете три однофазные установки. Вам понадобится трансформатор тока и монитор напряжения на каждой фазе, а общая мощность — это сумма трех мощностей.

Если у вас 3-проводная симметричная система и нет нейтрального соединения, то можно показать, что вам нужны только два ваттметра или emonTx, а общая мощность составляет , но все же — 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 можно измерить напряжение на одной фазе и использовать это измерение для получения приблизительного значения для напряжения на двух других фазах.Метод предполагает, что напряжения будут относительно близкими друг к другу, а фазовые возмущения малы — 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 простое использование номинального предполагаемого напряжения и коэффициента 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 соотношения напряжений остаются постоянными, что не обязательно будет верным, и, наконец, фазовая ошибка будет введена в двух неконтролируемых фазах при изменении частоты сети.

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 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, питаемые 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. A связанный 3-полюсный

Цепь переменного тока — напряжение, ток и мощность

В цепи переменного тока — переменный ток генерируется от источника синусоидального напряжения

Напряжение

Токи в цепях с резистивным сопротивлением pure , емкостные или индуктивные нагрузки.

Мгновенное напряжение в синусоидальной цепи переменного тока может быть выражено в форме во временной области как

u (t) = U max cos (ω t + θ) (1)

где

u (t) = напряжение в цепи в момент времени t (В)

U max = максимальное напряжение при амплитуде синусоидальной волны (В)

t = время (с)

ω = 2 π f

= угловая частота синусоидальной волны (рад / с)

f = частота (Гц, 1 / с)

θ = фазовый сдвиг синусоидальной волны (рад)

Мгновенное напряжение в качестве альтернативы может быть выражено в частотной области (или векторе) как

U = U (jω) = U max e (1а)

, где

U (jω) = U = комплексное напряжение (В)

Вектор — это комплексное число, выраженное в полярной форме, состоящее из величины, равной максимальной амплитуде синусоидального сигнала, и фазы. угол, равный фазовому сдвигу синусоидального сигнала относительно косинусоидального сигнала.

Обратите внимание, что конкретная угловая частота — ω — явно не используется в выражении вектора.

Ток

Мгновенный ток может быть выражен в форме во временной области как

i (t) = I m cos (ω t + θ) (2)

где

i (t) = ток в момент времени t (A)

I max = максимальный ток при амплитуде синусоидальной волны (A)

Токи в цепях с чистые резистивные нагрузки , емкостные или индуктивные нагрузки показаны на рисунке выше.Ток в «реальной» цепи с резистивной, индуктивной и емкостной нагрузкой показан на рисунке ниже.

Мгновенный ток в цепи переменного тока альтернативно может быть выражен в частотной области (или векторной) форме как

I = I (jω) = I max e (2a)

, где

I = I (jω) = комплексный ток (A)

Частота

Обратите внимание, что частота большинства систем переменного тока является фиксированной — например, 60 Гц в Северной Америке и 50 Гц в большей части остального мира.

Угловая частота для Северной Америки составляет

ω = 2 π 60

= 377 рад / с

Угловая частота для большей части остального мира составляет

ω = 2 π 50

= 314 рад / с

Активная нагрузка

Напряжение на резистивной нагрузке в системе переменного тока можно выразить как

U = RI (4)

, где

R = сопротивление (Ом)

Для резистивной нагрузки в цепи переменного тока напряжение в фазе с током.

Индуктивная нагрузка

Напряжение на индуктивной нагрузке в системе переменного тока может быть выражено как

U = j ω LI (5)

, где

L = индуктивность (генри)

Для индуктивной нагрузки ток в цепи переменного тока составляет π / 2 (90 o ) фаза после напряжения (или напряжение перед током).

Емкостная нагрузка

Напряжение на индуктивной нагрузке в системе переменного тока может быть выражено как

U = 1 / (j ω C) I (6)

где

C = емкость (фарад)

Для емкостной нагрузки ток в цепи переменного тока опережает напряжение на π / 2 (90 o ) фаза .

В реальной электрической цепи присутствует смесь резистивных, емкостных и индуктивных нагрузок со сдвигом фазы напряжение / ток в диапазоне — π / 2 <= φ <= π / 2 , как показано на рисунок ниже.

Ток в «реальной» цепи со смесью резистивных, индуктивных и емкостных нагрузок. φ — фазовый угол между током и напряжением.

Импеданс

Закон Ома для сложного переменного тока может быть выражен как

U z = I z Z (7)

, где

U z = падение напряжения при нагрузке (вольт, В)

I z = ток через нагрузку (ампер, А)

Z = полное сопротивление нагрузки (Ом, Ом)

Полное сопротивление в цепи переменного тока можно рассматривать как комплексное сопротивление.Импеданс действует как частотно-зависимый резистор, где сопротивление является функцией частоты синусоидального возбуждения.

Импеданс в серии

Результирующий импеданс для последовательных сопротивлений может быть выражен как

Z = Z 1 + Z 2 (7b)

Сопротивление параллельно

Результирующее полное сопротивление для параллельных сопротивлений может быть выражено как

1 / Z = 1 / Z 1 + 1 / Z 2 (7c)

Полная проводимость

Полная проводимость — это инвертированный импеданс

Y = 1 / Z (8)

, где

Y = проводимость (1 / Ом)

RMS или эффективное напряжение

RMS значение — это эффективное значение синусоидального напряжения или тока.

RMS — среднеквадратичное значение — или эффективное напряжение может быть выражено как

U rms = U eff

= U max / (2) 1/2

= 0,707 U макс (9)

где

U среднеквадратичное значение = U eff

= среднеквадратичное напряжение (В)

U макс = максимальное напряжение (амплитуда) источника синусоидального напряжения (В)

RMS — среднеквадратичное значение — или эффективный ток может быть выражен как

I rms = I eff

= I max / (2) 1/2

= 0.707 I макс. (10)

где

I действующее значение = I эфф

= действующее значение тока (A)

I макс = максимальный ток (амплитуда) источника синусоидального напряжения (A)

Вольтметры и амперметры переменного тока показывают среднеквадратичное значение напряжения или тока — или 0,707 максимальных пиковых значений. Максимальные пиковые значения равны 1.41 раз больше значений вольтметра.

Пример

  • для системы 230 В U среднеквадратичного значения = 230 В и U макс. = 324 В
  • для системы 120 В U среднеквадратичного значения = 120 В и U max = 169 В

Трехфазное напряжение переменного тока — от линии к линии и от линии к нейтрали

В трехфазной системе переменного тока напряжение может подаваться между линиями и нейтралью (фазный потенциал) или между линиями (линейный потенциал).Результирующие напряжения для двух общих систем — европейской системы 400/230 В и североамериканской системы 208/120 В указаны для одного периода на рисунках ниже.

400/230 В переменного тока

печать 400/230 В трехфазная диаграмма

  • L1, L2 и L3 — это три фазы, соединяющие потенциалы нейтрали — фазовые потенциалы
  • L1 to L2, L1 to L3 и L2 — L3 — это трехфазные линейные потенциалы — линейные потенциалы
  • L2, L2 и L3 — результирующий потенциал трех фаз в сбалансированной цепи — результирующий потенциал = 0

Величина линейных потенциалов равна 3 1/2 (1.73) величина фазового потенциала.

U действующее значение, линия = 1,73 U действующее значение, фаза (11)

208 В / 120 В переменного тока

печать 208/120 В Трехфазная диаграмма

Мощность

Активный — или действительный, или истинный — мощность, которая выполняет фактическую работу в цепи — может быть рассчитана как

P = U rms I rms cos φ (12)

, где

P = активная активная мощность (Вт)

φ = фазовый угол между током и напряжением (рад, градусы)

Cos φ также называется коэффициентом мощности.

Реактивная мощность в цепи может быть рассчитана как

Q = U rms I rms sin φ (13)

Q = реактивная мощность (VAR)

Влияние плавающей нейтрали в распределении мощности

Введение:

  • Если нейтральный проводник размыкается, разрывается или ослабляется на одной из сторон источника (распределительный трансформатор, генератор или на стороне нагрузки (распределительный щит потребителя), нейтральный проводник распределительной системы «плавает» или теряет свою контрольную точку заземления.Состояние плавающей нейтрали может привести к тому, что напряжения будут плавно достигать максимального значения, равного среднеквадратичному значению фазового напряжения относительно земли, в зависимости от состояния несимметричной нагрузки.
  • Состояние плавающей нейтрали в электросети имеет разное влияние в зависимости от типа источника питания, типа установки и балансировки нагрузки в распределительной сети. Обрыв нейтрали или ослабленная нейтраль могут повредить подключенную нагрузку или создать опасное напряжение прикосновения к корпусу оборудования. Здесь мы пытаемся понять состояние плавающей нейтрали в системе распределения T-T.

Что такое плавающая нейтраль?

  • Если точка звезды несбалансированной нагрузки не соединена с точкой звезды ее источника питания (распределительного трансформатора или генератора), то фазное напряжение не остается одинаковым для каждой фазы, а изменяется в зависимости от несимметричной нагрузки.
  • Поскольку потенциал такой изолированной звездной точки или нейтральной точки всегда меняется и не фиксируется, это называется плавающей нейтральной точкой.

Нормальное состояние питания и состояние плавающей нейтрали

Нормальное состояние питания:

  • В трехфазных системах точка звезды и фазы имеют тенденцию «уравновешивать» на основе отношения утечки на каждой фазе к земле.Точка звезды будет оставаться близкой к 0 В в зависимости от распределения нагрузки и последующей утечки (более высокая нагрузка на фазе обычно означает более высокую утечку).
  • Трехфазные системы могут иметь или не иметь нейтральный провод. Нейтральный провод позволяет трехфазной системе использовать более высокое напряжение, при этом поддерживая однофазные устройства с более низким напряжением. В ситуациях распределения высокого напряжения обычно не бывает нейтрального провода, поскольку нагрузки можно просто подключить между фазами (соединение фаза-фаза).

  • 3-фазная 3-проводная система:
  • Три фазы обладают свойствами, которые делают их очень востребованными в электроэнергетических системах. Во-первых, фазные токи имеют тенденцию гасить друг друга (суммируясь до нуля в случае линейной сбалансированной нагрузки). Это позволяет исключить нейтральный провод на некоторых линиях. Во-вторых, передача мощности в линейную сбалансированную нагрузку постоянна.
  • 3-фазная 4-проводная система для смешанной нагрузки:
  • Большинство бытовых нагрузок однофазные.Обычно трехфазное питание либо не поступает в жилые дома, либо распределяется на главном распределительном щите.
  • Текущий закон Кирхгофа гласит, что сумма со знаком токов, входящих в узел, равна нулю. Если нейтральной точкой является узел, то в сбалансированной системе одна фаза соответствует двум другим фазам, в результате чего ток через нейтраль отсутствует. Любой дисбаланс нагрузки приведет к протеканию тока по нейтрали, так что сумма будет равна нулю.
  • Например, в сбалансированной системе ток, входящий в нейтральный узел с одной стороны фазы, считается положительным, а ток, входящий (фактически выходящий) из нейтрального узла с другой стороны, считается отрицательным.
  • Это становится более сложным с трехфазным питанием, потому что теперь мы должны учитывать фазовый угол, но концепция в точности та же. Если мы соединены звездой с нейтралью, то нейтральный проводник будет иметь нулевой ток на нем, только если три фазы имеют одинаковый ток на каждой. Если мы проведем векторный анализ этого, сложив sin (x), sin (x + 120) и sin (x + 240), мы получим ноль.
  • То же самое происходит, когда мы соединены треугольником без нейтрали, но затем возникает дисбаланс в распределительной системе, за пределами сервисных трансформаторов, потому что распределительная система обычно соединяется звездой.
  • Нейтраль никогда не должна быть подключена к заземлению, за исключением той точки обслуживания, где нейтраль изначально заземлена (на распределительном трансформаторе). Это может настроить землю как путь, по которому ток будет возвращаться к службе. Любой разрыв цепи заземления может привести к появлению потенциала напряжения. Заземление нейтрали в трехфазной системе помогает стабилизировать фазные напряжения. Незаземленная нейтраль иногда называется «плавающей нейтралью», и ее применение ограничено.

Плавающее нейтральное состояние:

  • Электроэнергия поступает в помещения клиентов и выходит из распределительной сети, поступая через Фазу и уходя через нейтраль.В случае обрыва нейтрального обратного пути электричество может двигаться по другому пути. Поток энергии, поступающий в одну фазу, возвращается через оставшиеся две фазы. Нейтральная точка не находится на уровне земли, но находится на уровне напряжения сети. Эта ситуация может быть очень опасной, и клиенты могут серьезно пострадать от поражения электрическим током, если они коснутся чего-либо, где присутствует электричество.

  • Обрыв нейтрали бывает трудно обнаружить, а в некоторых случаях нелегко идентифицировать.Иногда на сломанные нейтрали могут указывать мерцающие огни или покалывание. Если у вас в доме мерцает свет или пощипывает, вы можете получить серьезные травмы или даже смерть.

Измерение напряжения между нейтралью и землей:

  • Практическое правило, используемое многими в промышленности, заключается в том, что напряжение 2 В или меньше между нейтралью и землей на розетке в порядке, а несколько вольт или более указывают на перегрузку; 5 В считается верхним пределом.
  • Низкое показание : Если напряжение нейтрали относительно земли на розетке низкое, значит, система исправна. Если оно высокое, то вам все равно необходимо определить, в основном ли проблема на уровне ответвленной цепи или в основном на уровне панели.
  • Напряжение нейтрали относительно земли существует из-за падения IR тока, проходящего через нейтраль, обратно к цепи нейтрали к земле. Если система подключена правильно, не должно быть заземления нейтрали, за исключением трансформатора источника (в том, что NEC называет источником раздельно производной системы или SDS, который обычно является трансформатором). В этой ситуации в заземляющем проводе практически не должно быть тока и, следовательно, на нем не должно быть падения ИК-излучения. Фактически, заземляющий провод используется в качестве длинного тестового провода, соединяющего нейтраль с заземлением.
  • Высокое показание: Высокое показание может указывать на общую нейтраль ответвления, то есть нейтраль, совместно используемую более чем одной ответвленной цепью. Эта общая нейтраль просто увеличивает возможность перегрузки, а также воздействия одной цепи на другую.
  • Нулевое показание: Определенное напряжение между нейтралью и землей является нормальным для нагруженной цепи. Если показание стабильно близко к 0В. Есть подозрение на незаконное соединение нейтрали с землей в розетке (часто из-за потери жилы нейтрали, касающейся какой-либо точки заземления) или на субпанели.Любые соединения нейтрали с землей, кроме тех, которые находятся у источника трансформатора (и / или главной панели), должны быть удалены, чтобы предотвратить обратные токи, протекающие через заземляющие проводники.

Различные факторы, вызывающие смещение нейтрали:

  • Есть несколько факторов, которые определяют как причину смещения нейтрали. Влияние плавающей нейтрали зависит от позиции, в которой нейтраль нарушена

1) На трехфазном распределительном трансформаторе:

  • Отказ нейтрали в трансформаторе — это, в основном, отказ втулки нейтрали.
  • Использование ответвителя на вводе трансформатора определяется как основная причина выхода из строя нейтрального провода на вводе трансформатора. Гайка на линии со временем ослабляется из-за вибрации и разницы температур, что приводит к горячему соединению. Проводник начал плавиться и в результате оборвался нейтраль.
  • Плохая работа монтажников и технического персонала также одна из причин отказа нейтрали.
  • Обрыв нейтрали на трех фазах трансформатора приведет к скачку напряжения до линейного напряжения в зависимости от балансировки нагрузки в системе.Этот тип нейтрального положения может повредить оборудование клиента, подключенное к источнику питания.
  • В нормальных условиях ток течет от фазы к нагрузке к нагрузке обратно к источнику (распределительный трансформатор). При обрыве нейтрали ток из красной фазы вернется в синюю или желтую фазу, в результате чего между нагрузками будет напряжение между линиями.
  • У некоторых клиентов будет повышенное напряжение, а у других — низкое.

2) Обрыв верхнего нейтрального провода в линии низкого напряжения:

  • Удар обрыва провода нейтрали в воздушном распределении низкого напряжения будет аналогичен удару обрыва трансформатора.
  • Плавающее напряжение питания до линейного напряжения вместо фазного напряжения. Этот тип неисправности может повредить оборудование пользователя, подключенное к источнику питания.

3) Неисправность нейтрального провода:

  • Сломанная нейтраль сервисного проводника приведет только к потере питания в точке обслуживания. Никаких повреждений клиентскому оборудованию.

4) Высокое сопротивление заземления нейтрали на распределительном трансформаторе:

  • Хорошее сопротивление заземления Заземление Нейтраль обеспечивает путь с низким сопротивлением для утечки тока нейтрали в землю.Высокое сопротивление заземления может обеспечить путь высокого сопротивления для заземления нейтрали на распределительном трансформаторе.
  • Ограничьте сопротивление заземления достаточно низким, чтобы обеспечить достаточный ток короткого замыкания для срабатывания защитных устройств во времени и уменьшить смещение нейтрали.

5) Перегрузка и дисбаланс нагрузки:

  • Перегрузка распределительной сети в сочетании с плохим распределением нагрузки является одной из основных причин отказа нейтрали.
  • Нейтраль должна быть правильно спроектирована так, чтобы минимальный ток проходил через нейтральный провод. Теоретически ток в нейтрали должен быть равен нулю из-за отмены из-за сдвига фаз фазного тока на 120 градусов.
  • IN = IR <0 + IY <120 + IB <-120.
  • В перегруженной несбалансированной сети много тока будет протекать по нейтрали, которая нарушает нейтраль в самой слабой точке.

6) Общие нейтралы

  • В некоторых зданиях разводка проводов так, что две или три фазы имеют общую нейтраль.Первоначальная идея заключалась в том, чтобы продублировать на уровне ответвлений четырехпроводную (три фазы и нейтраль) разводку панелей управления. Теоретически на нейтраль вернется только несимметричный ток. Это позволяет одной нейтрали выполнять работу для трех фаз. Этот способ подключения быстро зашел в тупик с ростом однофазных нелинейных нагрузок. Проблема в том, что ток нулевой последовательности
  • От нелинейных нагрузок, в первую очередь третьей гармоники, арифметически складывается и возвращается нейтраль.Помимо потенциальной проблемы безопасности из-за перегрева нейтрали меньшего размера, дополнительный ток нейтрали создает более высокое напряжение нейтрали относительно земли. Это напряжение нейтрали к земле вычитается из напряжения линии на нейтраль, доступного для нагрузки. Если вы начинаете чувствовать, что общие нейтралы — одна из худших идей, когда-либо воплощенных в меди.

7) Низкое качество изготовления и технического обслуживания:

  • Обычно обслуживающий персонал не уделяет внимания сетям низкого напряжения.Ослабленная или ненадлежащая затяжка нейтрального проводника повлияет на непрерывность нейтрали, что может вызвать плавание нейтрали.

Как определить состояние плавающей нейтрали на панели:

  • Давайте рассмотрим один пример, чтобы понять состояние нейтрального плавающего положения. У нас есть трансформатор, вторичная обмотка которого соединена звездой, фаза-нейтраль = 240 В и фаза-фаза = 440 В.

Условие (1): нейтраль не плавающая

  • Независимо от того, заземлена ли нейтраль, напряжения остаются прежними: 240 В между фазой и нейтралью и 440 В между фазами.Нейтраль не плавает.

Условие (2): нейтраль — плавающая

  • Все устройства подключены: Если нейтральный провод цепи отключается от основной панели электропитания дома, в то время как фазный провод цепи все еще остается подключенным к панели, а в цепи есть приборы, подключенные к розеткам. В этой ситуации, если вы поместите тестер напряжения с неоновой лампой на нейтральный провод, он будет светиться так же, как если бы он был под напряжением, потому что на него подается очень небольшой ток, идущий от фазового источника через подключенное устройство ( s) к нейтральному проводу.
  • Все приборы отключены: Если вы отключите все приборы, освещение и все остальное, что может быть подключено к цепи, нейтраль больше не будет казаться находящейся под напряжением, потому что от нее больше нет пути к фазовому питанию.
  • Междуфазное напряжение: Измеритель показывает 440 В переменного тока. (Никакого влияния на 3-фазную нагрузку)
  • Напряжение между фазой и нейтралью: Измеритель показывает от 110 В до 330 В переменного тока.
  • Напряжение нейтрали относительно земли: Измеритель показывает 110 В.
  • Напряжение между фазой и землей: Измеритель показывает 120 В.
  • Это связано с тем, что нейтраль «плавает» над потенциалом земли (110 В + 120 В = 230 В переменного тока). В результате выход изолирован от заземления системы, и полный выход 230 В устанавливается между линией и нейтралью без заземления.
  • Если внезапно отключить нейтраль от нейтрали трансформатора, но оставить цепи нагрузки такими, какие они есть, тогда нейтраль на стороне нагрузки станет плавающей, поскольку оборудование, подключенное между фазой и нейтралью, станет между фазой и фазой (R — Y, Y — B). , и поскольку они не имеют одинаковых номиналов, полученная в результате искусственная нейтраль будет плавающей, так что напряжения, присутствующие на различном оборудовании, больше не будут составлять 240 В, а будут где-то между 0 (не точно) и 440 В (также не совсем). .Это означает, что на одной линии от фазы к фазе у некоторых будет меньше 240 В, а у других — почти до 415 В. Все зависит от импеданса каждого подключенного элемента.
  • В системе с дисбалансом, если нейтраль отключена от источника, нейтраль становится плавающей нейтралью и смещается в такое положение, чтобы она была ближе к фазе с более высокими нагрузками и от фазы с меньшей нагрузкой. Предположим, что несимметричная трехфазная система имеет нагрузку 3 кВт в фазе R, нагрузку 2 кВт в фазе Y и нагрузку 1 кВт в фазе B.Если нейтраль этой системы отключена от сети, плавающая нейтраль будет ближе к R-фазе и дальше от B-фазы. Таким образом, нагрузки с фазой B будут испытывать большее напряжение, чем обычно, а нагрузки с фазой R будут испытывать меньшее напряжение. Нагрузки в фазе Y будут испытывать почти одинаковое напряжение. Отключение нейтрали для несбалансированной системы опасно для нагрузки. Из-за более высокого или более низкого напряжения наиболее вероятно повреждение оборудования.
  • Здесь мы видим, что состояние нейтрального плавающего положения не влияет на 3-фазную нагрузку, а влияет только на 1-фазную нагрузку

Как исключить нейтральное плавающее положение:

  • Есть некоторые моменты, которые необходимо учитывать, чтобы предотвратить нейтральное плавание.

a) Используйте 4-полюсный выключатель / ELCB / RCBO в распределительной панели:

  • Плавающая нейтраль может быть серьезной проблемой. Предположим, у нас есть панель выключателя с трехполюсным выключателем для трех фаз и шиной для нейтрали для трехфазных входов и нейтрали (здесь мы не использовали четырехполюсный выключатель). Напряжение между каждой фазой — 440, а напряжение между каждой фазой и нейтралью — 230. У нас есть одиночные выключатели, питающие нагрузки, требующие 230 вольт. У этих нагрузок 230 Вольт одна линия питается от выключателя и нейтраль.
  • Теперь предположим, что нейтраль отсоединилась, или окислилась, или каким-то образом отсоединилась в панели или, возможно, даже отключилась от источника питания. Нагрузки 440 В не будут затронуты, однако нагрузки 230 В могут иметь серьезные проблемы. В этом состоянии «плавающая нейтраль» вы обнаружите, что одна из двух линий упадет от 230 В до 340 или 350, а другая линия упадет до 110 или 120 вольт. Половина вашего оборудования на 230 В будет повышена из-за перенапряжения, а другая половина не будет работать из-за низкого напряжения.Так что будьте осторожны с плавающими нейтралами.
  • Просто используйте ELCB, RCBO или 4-полюсный автоматический выключатель в качестве источника питания в 3-фазной системе питания, поскольку при размыкании нейтрали отключится все питание без повреждения системы.

b) Использование стабилизатора напряжения:

  • Каждый раз, когда нейтраль выходит из строя в трехфазной системе, подключенные нагрузки будут подключаться между фазами из-за плавающей нейтрали. Следовательно, в зависимости от сопротивления нагрузки на этих фазах, напряжение может колебаться от 230 В до 400 В.Подходящий сервостабилизатор с широким диапазоном входного напряжения с отсечкой по верхнему и нижнему пределу может помочь в защите оборудования.

c) Хорошее качество изготовления и техническое обслуживание:

  • Дайте более высокий приоритет техническому обслуживанию сети низкого напряжения. Затяните или примените соответствующий момент затяжки нейтрального провода в системе низкого напряжения

Заключение:

  • Состояние неисправности «плавающая нейтраль» (отключенная нейтраль) — это ОЧЕНЬ НЕ БЕЗОПАСНО , потому что, если устройство не работает, и кто-то, кто не знает о «плавающем» нейтрали, может легко прикоснуться к нейтральному проводу, чтобы узнать, почему приборы не работают, когда они подключены в цепь и получите сильный шок.Однофазные устройства спроектированы так, чтобы работать с нормальным фазным напряжением, когда они получают линейное напряжение. Устройства могут повредить. Неисправность отключенной нейтрали является очень небезопасным состоянием и должна быть устранена как можно раньше путем поиска неисправностей конкретных проводов для проверки, а затем правильного подключения.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

Монитор мощности трехфазного переменного тока Напряжение Датчик тока, кВт

E-ACLM-3P480

Монитор трехфазного переменного напряжения и / или тока отслеживает и сообщает об истинном среднеквадратичном напряжении, среднеквадратичном токе, частоте, активной мощности, реактивной мощности, фазовом угле и коэффициенте мощности для любой трехфазной цепи, например о мощности, потребляемой зданием. .
  • Сообщает истинное среднеквадратичное значение напряжения, среднеквадратичного значения тока, активной и реактивной мощности. (Также отображаются частота, фазовый угол и коэффициент мощности, но сообщенные значения не используются для предупреждений или регистрации данных.)
    • Среднеквадратичное напряжение, действующий ток, активная мощность и реактивная мощность измеряются и сообщаются для каждой фазы.
    • Контролирует одну однофазную или трехфазную цепь (а не несколько независимых однофазных цепей).
    • Для измерения тока и мощности требуются трансформаторы тока (продаются отдельно).
      • Частота обновления результатов измерений один раз в секунду (через программное обеспечение).
  • Общие приложения включают в себя: электрические системы, энергетическое оборудование, генераторы, удаленные объекты, хранилища с контролируемой средой (CEV), автоматизацию зданий, центры обработки данных, шкафы, телекоммуникации, подстанции, источники питания хранилищ, коммуникационные кабины, внутреннее / наружное освещение, распределение электроэнергии, медицинское и испытательное оборудование.
  • Три двухпроводных клеммных колодки для простого подключения дополнительных трансформаторов тока с проводами 16-26AWG (продаются отдельно)
    • Использование трансформаторов тока с разъемным сердечником позволяет производить установку без отключения проводов.
    • Точность и диапазон зависят от трансформатора тока.
  • Входное первичное напряжение: до 552 В переменного тока (среднеквадратичное значение), 2000 В постоянного тока, изолированное
    • 4-проводная клеммная колодка, предназначенная для подключения неизолированных или обжимных клемм образца первичного напряжения.
  • Частота: 50/60 Гц
  • Максимальный первичный ток: ограничивается только используемым трансформатором тока
  • На базе E-2D / 5D / 16D
  • Размеры ШxГxВ (дюймы): 6,82×3,0x1,725 ​​(173x76x44 мм).
  • Поддерживает кабель 24AWG CAT5 / 5e / 6 длиной до 91 м (300 футов).
  • Рабочая температура: от 32 до 158 ° F (от 0 до 70 ° C)
  • Среднее время безотказной работы: 855165 часов
  • Нормативные разрешения: CE, RoHS.
  • Как установить: входы напряжения подключаются непосредственно к линии. Внимание: установка должна выполняться только квалифицированными электриками.
    • Перед выполнением любых электрических подключений убедитесь, что электрическая сеть отключена.
  • Совместим с волоконно-оптическим преобразователем / удлинителем E-FSC.
    • Используйте для увеличения расстояния датчика до 2 км от устройства ENVIROMUX.

Методы подавления гармоник, применяемые в сетях распределения электроэнергии

В настоящее время доступно все большее количество методов подавления гармоник, включая активные и пассивные методы, и выбор наиболее подходящего метода для конкретного случая может оказаться сложным процессом принятия решения. Эффективность некоторых из этих методов в значительной степени зависит от состояния системы, в то время как другие требуют тщательного анализа системы для предотвращения проблем с резонансом и отказа конденсатора.В этом документе представлена ​​классификация различных доступных методов подавления гармоник, цель которой — представить обзор методов подавления гармоник исследователям, проектировщикам и инженерам, имеющим дело с системами распределения электроэнергии.

1. Введение

Нелинейные характеристики многих промышленных и коммерческих нагрузок, таких как преобразователи мощности, люминесцентные лампы, компьютеры, диммеры и приводы двигателей с регулируемой скоростью (VSD), используемых в сочетании с промышленными насосами, вентиляторами и компрессорами, а также в оборудовании для кондиционирования воздуха сделали гармонические искажения обычным явлением в электрических сетях.Гармонические токи, создаваемые некоторыми из этих нагрузок, обычно слишком малы, чтобы вызвать значительные искажения в распределительных сетях. Однако при работе в большом количестве кумулятивный эффект может вызвать серьезные уровни гармонических искажений. Они обычно не вызывают такого сильного расстройства электронного оборудования конечного пользователя, как перегрузки нейтральных проводников и трансформаторов и, как правило, вызывают дополнительные потери и снижение коэффициента мощности [1–5]. С другой стороны, большие промышленные преобразователи и приводы с регулируемой скоростью способны создавать значительные уровни искажений в точке общего соединения (PCC), где другие пользователи подключены к сети [6, 7].

Из-за строгих требований к качеству электроэнергии на входе сети переменного тока, различных стандартов гармоник и технических рекомендаций, таких как IEC 1000-3-2, IEEE 519 (США), AS 2279, DACH.CZ, EN 61000-3- 2 / EN 61000-3-12 и ER G5 / 4 (UK) используются для ограничения уровня искажений на PCC. Чтобы соответствовать этим стандартам гармоник, установки, использующие силовые электронные и нелинейные нагрузки, часто используют один из растущего числа методов подавления гармоник [8]. Из-за количества и разнообразия доступных методов выбор наиболее подходящей техники для конкретного приложения не всегда является простым и понятным процессом.Доступно множество вариантов, включая активные и пассивные методы. Некоторые из наиболее технически продвинутых решений предлагают гарантированные результаты и практически не оказывают отрицательного воздействия на изолированную энергосистему, в то время как производительность других простых методов может в значительной степени зависеть от состояния системы. В этом документе представлен всесторонний обзор методов подавления гармоник, в котором было рассмотрено большое количество технических публикаций и использовано для классификации методов подавления гармоник по трем категориям: пассивные методы, активные методы и гибридные методы подавления гармоник с использованием комбинации активных и пассивных методов. методы.Краткое описание электрических характеристик каждого метода представлено с целью предоставить проектировщику и инженеру на объекте более осознанный выбор в отношении имеющихся вариантов при работе с эффектами и последствиями присутствия этих гармоник в распределительной сети.

2. Пассивные методы подавления гармоник

Для снижения уровня гармонического загрязнения в электрической сети доступно множество пассивных методов, включая подключение последовательных сетевых дросселей, настроенных фильтров гармоник и использование схем преобразователя с большим числом импульсов, таких как 12-импульсные, 18-пульсные и 24-пульсные выпрямители.В этих методах нежелательные гармонические токи могут быть предотвращены от протекания в систему путем установки высокого последовательного импеданса для блокировки их потока или отклонения потока гармонических токов с помощью параллельного пути с низким импедансом [9].

Методы подавления гармоник, используемые для коррекции коэффициента мощности источника питания и подавления гармоник двумя способами для оценки характеристик продукции. Один из них — установить ограничение на коэффициент мощности для нагрузок, превышающих установленную минимальную мощность. Коммунальные предприятия часто устанавливают ограничения на допустимые коэффициенты мощности для нагрузок (например,g., <0,8 опережения и> 0,75 запаздывания). Второй способ измерения или определения продукта — определение абсолютных максимальных пределов гармонических искажений тока. Обычно это выражается как пределы для нечетных гармоник (например, 1-я, 3-я, 5-я, 7-я и т. Д.). Этот подход не требует какой-либо квалифицируемой минимальной процентной нагрузки и больше подходит для электроэнергетики.

В настоящее время применяются правила или руководства по гармоникам для контроля уровней гармоник тока и напряжения. Например, пределы искажений тока в Японии, показанные в таблицах 1 и 2, представляют собой максимальные и минимальные значения общих гармонических искажений (THD) напряжения и наиболее доминирующей пятой гармоники напряжения в типичной энергосистеме [10].


Свыше 154 кВ 154–22 кВ
THD 5-я гармоника 910 911 911 911 911 911 911 911 911 911 911 9115 Максимум. 2,8% 2,8% 3,3% 3,2%
Мин. 1,1% 1,0% 1,4% 1,3%

6 кВ 9115 9115 9115 Макс.

61111
Жилой Коммерческий
THD 5-я гармоника THD 5-я гармоника
3,5% 3,4% 4,6% 4,3%
Мин. 3,0% 2,9% 2,1% 1,2%

Некоторые методы, такие как использование настроенных фильтров, требуют тщательного анализа системы для предотвращения проблем с резонансом и отказов конденсаторов , в то время как другие, такие как использование 12-импульсных или 24-импульсных преобразователей, могут применяться практически без системного анализа.

2.1. Влияние реактивного сопротивления источника

Типичные формы сигналов переменного тока в однофазных и трехфазных выпрямителях далеки от синусоиды. Коэффициент мощности также очень низкий из-за высокого содержания гармоник в форме волны тока в линии. В выпрямителе с малым реактивным сопротивлением источника входной ток сильно разрывается, и, как следствие, мощность отбирается от сетевого источника с очень низким коэффициентом мощности.

Величина гармонических токов в некоторых нелинейных нагрузках в значительной степени зависит от общего эффективного входного реактивного сопротивления, состоящего из реактивного сопротивления источника плюс любое добавленное реактивное сопротивление линии.Например, учитывая 6-импульсный диодный выпрямитель, питающий конденсатор шины постоянного тока и работающий с прерывистым постоянным током, уровень результирующего гармонического спектра входного тока в значительной степени зависит от значения реактивного сопротивления источника переменного тока и добавленного реактивного сопротивления последовательной линии; чем ниже реактивное сопротивление, тем выше содержание гармоник [1–3].

Другие нелинейные нагрузки, такие как 6-импульсный диодный выпрямитель, питающий высокоиндуктивную нагрузку постоянного тока и работающий с непрерывным постоянным током, действуют как источники гармонического тока.В таких случаях величина искажения напряжения на PCC зависит от общего импеданса источника питания, включая влияние любых конденсаторов коррекции коэффициента мощности, при этом более высокие импедансы вызывают более высокие уровни искажений [7, 11].

2.2. Последовательные сетевые реакторы

Использование последовательных сетевых реакторов переменного тока является распространенным и экономичным средством увеличения полного сопротивления источника относительно отдельной нагрузки, например, входного выпрямителя, используемого как часть системы моторного привода. Эффективность подавления гармоник последовательных реакторов является функцией нагрузки; однако их эффективный импеданс снижает пропорциональность по мере уменьшения тока через них [12].

2.3. Настроенные фильтры гармоник

Пассивные фильтры гармоник (PHF) включают последовательное или параллельное соединение настроенного LC и цепи фильтра верхних частот для формирования тракта с низким сопротивлением для определенной частоты гармоник. Фильтр подключается параллельно или последовательно с нелинейной нагрузкой, чтобы отводить гармонический ток настроенной частоты от источника питания. В отличие от последовательных сетевых дросселей, фильтры гармоник не ослабляют все частоты гармоник, а устраняют одну частоту гармоники из формы волны тока питания.Было показано, что устранение гармоник в их источнике является наиболее эффективным методом снижения потерь гармоник в изолированной энергосистеме. Однако увеличение первоначальных затрат является препятствием для этого подхода. Если параллельно подключенный фильтр подключается дальше по потоку в электросети, будут накапливаться более высокие повседневные расходы из-за потерь в проводниках и других элементах установки, которые переносят гармонические токи. И наоборот, для последовательно включенного фильтра на нагрузке увеличиваются потери в самом фильтре.Эти потери являются просто результатом более высокого последовательного импеданса, который блокирует поток гармоник, но увеличивает потери в линии из-за протекания остальных составляющих тока нагрузки [12, 13]. Добротность катушки индуктивности фильтра влияет на фактическое значение пути с низким сопротивлением для каждого фильтра. Обычно значение находится в диапазоне от 20 до 100 [14]. Обычно используются многие типы фильтров гармоник, в том числе следующие:

2.3.1. Последовательные индукционные фильтры

Гармонические токи, создаваемые импульсными источниками питания и другими цепями преобразователя постоянного тока в постоянный, можно значительно снизить путем подключения последовательного индуктора, который может быть добавлен к силовой цепи переменного или постоянного тока [15–17 ], как показано на рисунке 1.В эти фильтры было внесено так много улучшений.


(a)

3 Технологии ввода / вывода: текущее состояние и потребности в исследованиях | Больше, чем на экране: к интерфейсам каждого гражданина с информационной инфраструктурой страны

Стр.81

из нескольких тысяч слов, теперь возможно в программном обеспечении на регулярной основе рабочие станции.

С точки зрения качества распознавания, частота ошибок в словах упала более чем на порядок за последнее десятилетие и ожидается, что падение будет продолжаться в связи с дальнейшими исследованиями.Эти улучшения произошли в результате как технических, так и программные инновации. Технически в две области. Во-первых, изменение парадигмы от правил к моделям. методы. В частности, вероятностные скрытые марковские модели (HMM) зарекомендовали себя как отличный метод моделирования фонемы в различных контекстах. Эта модельная парадигма с ее возможность автоматически оценивать параметры модели во время обучения data, показал свою мощь и универсальность, применив технологии на разные языки с использованием одного и того же программного обеспечения.Во-вторых, использование статистических грамматик, оценивающих вероятность последовательности из двух и трех слов сыграли важную роль в улучшении точность распознавания, особенно для задач с большим словарным запасом. Эти простые статистические грамматики пока что превосходят традиционные грамматики на основе правил для распознавания речи целей.

Программно, сбор и распространение стандарта, единые учебные и испытательные корпуса по всему миру, спонсорство общие оценки и распространение на семинарах информация о конкурирующих методах обеспечила очень быстрое прогресс в технологии.Этот программный подход был впервые разработано Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA), который продолжает спонсировать общие оценки и инициировал создание Консорциума лингвистических данных, который отвечает за сбор и распространение общих корпусов. А аналогичный подход сейчас применяется в Европе.

Количество ошибок в словах для непрерывной речи, не зависящей от говорящего узнаваемость сильно различаются, в зависимости от сложности задача: от менее 0.От 3 процентов для связанных цифр до 3 процентов для задачи, содержащей информацию о поездках, объемом 2500 слов, до 10 процентов для статьи, прочитанные из Wall Street Journal , на 27 процентов за транскрипцию информационных программ, до 40 процентов за разговорная речь по телефону. Хотя частота ошибок в словах в лаборатории может быть довольно мало для некоторых задач, уровень ошибок может увеличиться в четыре или более раз, когда одни и те же системы используется в поле. Это увеличение имеет разные причины: тяжелые акценты, окружающий шум, разные микрофоны, колебания и перезагрузки, а также отклонение от словаря системы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *