Расчет мощности трехфазной сети: Онлайн расчет мощности сети по току

Содержание

формулы для расчета мощностных показателей

Наибольшее распространение в нашей стране получили однофазные и трёхфазные электрические сети. Сетевые компании стремятся к развитию именно трёхфазных распредок, т.к. из них всегда можно сделать однофазные, для питания частных квартир и домов. Однако последнее время и частники стремятся к получению трёхфазного электропитания своих жилых помещений.

Трёхфазная электрическая сеть

Как узнать свою схему

Распределительная сеть, приходящая в квартиры и дома потребителей, сегодня делится приблизительно поровну на: однофазную и трёхфазную. Что касается промышленности, там всегда применяется «трёхфазка». На улицах городов и сёл можно увидеть только сети в трёхфазном исполнении, хотя её могут разделить на однофазную. Обычно это происходит для потребителей с разрешённой мощностью менее 10 000 Вт.

Данное распределение сделано для снижения потерь электрической энергии, чтобы обеспечить наибольшее КПД при передаче мощности от генерирующей станции до конечного потребителя. Потери в трехфазной сети при этом меньше.

Дополнительная информация. Потери электроэнергии – это недоотпуск конечному потребителю электроэнергии, по сравнению с произведённой. Обусловлены ненулевым сопротивлением кабелей, проводов и оборудования. Поэтому протекающему току оказывается сопротивление, что приводит к потерям распределительной сети.

Для определения своего типа подключения не нужно быть электриком. Для начала нужно открыть электрический щит, расположенный либо внутри квартиры/дома, либо на лестничной площадке/ближайшей к дому опоре. Необходимо обратить внимания на подходящий кабель. Наличие от одного до трёх проводов указывает на однофазную сеть, 4-5 проводов – на «трёхфазку». Только не следует прикладывать пальцы к проводам для их подсчёта.

Пример «трёхфазки»

По современным правилам присоединения электроустановок практически все частные жилые дома подключаются по трём фазам с нагрузкой 15 кВт. Также три фазы подводят к большим многоквартирным домам.

Трёхфазное или однофазное подключение

Для начала необходимо разобраться, что предпочтительнее для потребителя. Для этого рассмотрим плюсы и минусы каждого вида подключения.

При использовании «трёхфазки» зачастую неопытные потребители неравномерно распределяют нагрузки по фазам. Например, если в доме на фазе А (так называемая фазная нагрузка) будут «посажены» бойлер и котёл, а на фазе С – люстра и игровая приставка с телевизором, то перекос фаз в такой схеме обеспечен. Чем это грозит? «Всего лишь» выходом из строя дорогостоящих бытовых приборов. Это происходит из-за отсутствия симметрии токов и напряжения в конкретной бытовой цепи. Чтобы этого не происходило, необходимо при распределении нагрузок привлечь опытного специалиста, а не надеяться на собственную смекалку.

Не стоит забывать о большем количестве материала, необходимого для организации схемы с подключением по трём фазам. Провода и автоматы потребуются в существенно большем количестве, что неизбежно отразится на кошельке организатора.

Однофазка при использовании проводов одинакового сечения будет существенно уступать по возможности передачи нагрузки трёхфазке. Поэтому, если планируется большое количество потребителей электрической энергии, вторая предпочтительнее.

Пример однофазки

Например, к потребителю подходит провод с поперечным сечением 16 мм². В этом случае, чтобы избежать его нагрева, общая нагрузка не должна превышать 14 000 Вт. При использовании трёх фаз того же поперечного сечения нагрузка серьёзно увеличится – до 42 000 Вт, что даёт возможность подключения большего количества бытовых потребителей. Однако не стоит забывать, что в этом случае и расход электроэнергии возрастёт пропорционально, а стоимость кВт/ч на сегодняшний день недешёвая.

Пример расчёта мощностных показателей

Теперь для примера расчёта мощности трехфазных сетей рассмотрим абстрактный производственный цех, где есть двадцать электрических двигателей. В главный распределительный щит данного помещения подведена четырёхпроводная кабельная линия (трёхфазка не обходится только тремя фазами: А, В, С, в ней обязательно присутствует ноль N). Напряжение здесь будет 380/220 В. Примем, что общая нагрузка установленных двигателей равна 40 кВт (Ру1=40 кВт). Кроме того, присутствует освещение с общей нагрузкой осветительных приборов в 3 кВт (Ру2=3 кВт).

Ру – общепринятое обозначение установленной мощности всех потребителей, состоящая из мощностных показателей каждого электроприбора в отдельности. Единица измерения – кВт.

Здесь необходимо поговорить о важном параметре при расчёте мощности – коэффициенте спроса (Кс).

Важно! Коэффициент спроса – это отношение максимума нагрузки за 30 минут к их общей паспортной (установленной) мощности. По сути, показывает, какое количество приборов находится в работе в каждый период времени. Часто его обозначают как cosφ.

В рассматриваемом нами примере коэффициент спроса показывает объём загрузки электродвигателей в каждый момент времени. Для осветительной сети промышленного помещения его обычно принимают равным 0,9. Для действующих электродвигателей Кс=0,35. Усреднённый cosφ принимается равным 0,75.

Теперь произведём вычисления. Для начала нужно просчитать отдельно силовую и световую составляющие общей нагрузки:

Р1=0,35*40=14 кВт; Р2=0,9*3=2,7 кВт.

Формула полной нагрузки в этом случае будет следующей:

Р=Р1+Р2=14+2,7=16,7 кВт.

Рассчитать мощность трехфазного тока в нашем случае можно, используя уравнение:

I=1000*P/1,73*Uн* cosφ, где:

  • Р – расчетная мощность двигателей и освещения, кВт;
  • Uн – напряжение на приёмнике, в частности междуфазное, равное напряжению в сети. В данном случае равно 380 В;
  • Cosφ – коэффициент спроса.

Итак, сила тока и мощность трехфазной сети могут быть определены на основе приведённого выше примера. Расчет тока по мощности не менее важен, чем расчет мощностных показателей сети.

Видео

Оцените статью:

Расчет мощности трехфазной сети: формулы для расчета

Электрическая энергия на все объекты изначально поступает через трехфазную сеть. В частные дома она может заводиться напрямую, а в многоквартирном доме доходит лишь до вводного распределительного устройства. Далее по квартирам расходятся уже однофазные линии. В любом случае потребуется выполнить расчет мощности трехфазной сети, чтобы заранее определить ее способность выдерживать запланированные нагрузки по току. Для того чтобы сделать правильные вычисления, нужно знать особенности таких сетей. Все необходимые расчеты выполняются вручную при помощи формул или с использованием онлайн-калькулятора.

Специфика и особенности трехфазных сетей

Трехфазные электрические сети наиболее эффективно передают ток через промежуточные звенья, вплоть до потребителя. В процессе доставки потери энергии минимальны.

Наличие трехфазной сети в квартире или частном доме очень легко определить. Для этого нужно просто заглянуть в щиток и посчитать количество проводов. Если в наличии 2 или 3 проводника, значит сеть однофазная. В ней два провода являются фазой и нулем. При наличии заземления может быть третий провод. В трехфазных сетях проводов больше на два из-за двух дополнительных фаз. При отсутствии заземления – их всего четыре, а при наличии заземляющего контура – пять.


Эту же задачу можно решить и с помощью вводного автоматического выключателя. К нему также подводится определенное количество проводов, подключаемых в соответствующие клеммы.

В процессе эксплуатации трехфазной сети велика вероятность неравномерного распределения нагрузки по отдельным фазам. Если к одной из них будет подключено только мощное оборудование, а к другим – обычные бытовые приборы, в этом случае может возникнуть ситуация, называемая перекосом фаз. В результате асимметрии тока и напряжения, отдельные потребители могут выйти из строя. Во избежание негативных последствий, нагрузка должна быть равномерно спланирована еще на стадии проектирования и выполнен расчет мощности трехфазной сети.

Трехфазная сеть, по сравнению с однофазной, отличается большим количеством кабельно-проводниковой продукции, автоматов и других устройств. К ней подключается специфическое трёхфазное оборудование Суммарная мощность будет выше ровно в три раза. Значение мощности рассчитывается по току и напряжению с использованием формул.

Расчет мощности потребителей

В первую очередь нужно заранее установить объемы потребляемой электроэнергии. Для этого суммируется мощность всех потребителей, находящихся в доме. Сюда входит мощное оборудование, обычная бытовая техника и осветительные приборы. У некоторых хозяев этот список может быть дополнен теплыми электрическими полами.

Все необходимы сведения можно посмотреть в техническом паспорте, который прилагается к каждому устройству. На некоторые приборы наносится соответствующая маркировка. Вначале идут самые мощные агрегаты и далее – все остальное оборудование, по мере уменьшения мощности.

Для вычислений берется стиральная машина-автомат, мощностью 2600 Вт, электрический водонагреватель – 1900 Вт, утюг – 1500 Вт, пылесос – 1000 Вт, микроволновка – 800 Вт, компьютер и оргтехника – 600 Вт, осветительные приборы (с лампами эконом) – 400 Вт, холодильник – 300 Вт, телевизор – 100 Вт. Итоговый результат получился 9200 Вт и его необходимо перевести в киловатты. Для этого 9200 Вт делится на 1000, получается 9,2 кВт, что и будет расчетным потреблением электроэнергии.

С данной мощностью может справиться и одна фаза, однако в частных домах устанавливается более мощное оборудование, для работы которого лучше пользоваться сетями 380в. В этом случае гарантируется бесперебойное функционирование отопительных и водонагревательных котлов, насосов, электродвигателей и других агрегатов.

Как рассчитать трехфазную сеть

В качестве примера можно взять некие производственные площади с установленным оборудованием и по этим исходным данным делать расчет мощности трехфазного тока.

В каждом станке используется электродвигатель. Их общая мощность Ру1 составляет 50 кВт, с учетом активной мощности. Кроме того, в помещении установлены осветительные приборы общей мощностью (Ру2) – 3 кВт. Символ Ру обозначает величину установленной суммарной мощности для конкретных групп потребителей. Работа оборудования осуществляется от трехфазной сети с 4 проводами и номинальным напряжением 380 В.

Кроме того, при расчетах учитывается коэффициент спроса Кс, действующий в режиме максимальной нагрузки. Он учитывает наивысшее количество включений потребителей данной группы. Для электродвигателей Кс1 берется с учетом величины их загруженности и составляет 0,35. Для приборов освещения Кс2 составляет 0,9. Все потребители выравниваются усредненным коэффициентом мощности cos φ = 0,75.

Расчеты начинаются с определения силовой нагрузки Р1 = 0,35 х 50 = 17,5 кВт. Далее рассчитывается осветительная нагрузка Р2 = 0,9 х 3 = 2,7 кВт. Таким образом, величина полной расчетной нагрузки составит Р = Р1 + Р2 = 17,5 + 2,7 = 20,2 кВт.

Для определения и расчета тока используется формула I = (1000 x P)/(1,73 x Uн x cos φ), в которой Р является расчетной мощностью потребителей, Uн – номинальным напряжением 380 вольт, cos φ – коэффициентом мощности.

Подставив нужные значения, находим значение силы и мощности по току: I = (1000 x 20,2)/(1,73 x 380 x 0,75) = 41 А. Полученный результат дает возможность узнать, сможет ли сеть обеспечить нормальную работу потребителей.

Использование калькулятора для расчета мощности

Онлайн-калькулятор существенно ускоряет проведение расчетов мощности в трехфазной сети. Для этого должны быть заранее известны мощность и характер нагрузки – активной и реактивной, сетевое напряжение, а также тип сети – одно- или трехфазный. Все параметры рассчитываются по формулам и методикам, приведенным выше. Достаточно всего лишь вставить в окна необходимые данные и нажать кнопку «Рассчитать ток». В окне с обозначением тока в А появится искомый результат, показывающий величину тока по мощности.

Расчет мощности трехфазного тока

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=3UфIф

cosфи=3UфIcosфи. При соединении в треугольник P=3UфIфcosфи=3UIфcosфи. 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/3, а во второе …


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=3UфIфcos=3UфIcos.

При соединении в треугольник P=3UфIфcos=3UIфcos.

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/3, а во второе Iф=I/3, получим общую формулу P=3UI cos.

Примеры

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 cos=0,7?

Вольтметр и амперметр показывают линейные значения, действующие значения.


Рис. 1.


Рис. 2.

Мощность двигателя по общей формуле будет:

P1=3UI cos=3380200,7=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/3=380/3,

значит, мощность

P1=3UфIф cos=3U/3Icos=3380/3200,7;

P1=3380/1,73200,7=9225 Вт 9,2 кВт.

При соединении в треугольник фазное напряжение Uф=U, а фазный ток Iф=I/3=20/3; таким образом,

P1=3UфIф cos=3UI/3cos;

P1=338020/1,730,7=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.


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 sin=0,8? Каковы токи фазный, линейный и в нулевом проводе генератора при линейном напряжении U=380 В?

Общая мощность ламп Pл=310040 Вт =12000 Вт =12 кВт.

Лампы находятся под фазным напряжением Uф=U/3=380/1,73=220 В.

Общая мощность трехфазных двигателей Pд=105 кВт =50 кВт.

10.12.2016 Без рубрики

Распределение нагрузки по фазам. Расчет трехфазной сети

Вам необходимо сделать трехфазное питание для дома? О том, как это сделать, читайте описание ниже.

Прежде всего, нужно провести расчет трехфазной цепи.

Порядок распределения нагрузки по фазам

1. Симметрично распределить нагрузку на три фазы. Мощность на каждой фазе будет равна мощности трехфазной нагрузки, кратная трем.
2. Рассчитать нагрузку на каждую фазу.
3. В результате, нужно добиться того, чтобы на каждой фазе, в момент полной загрузки сети, была примерно одинаковая мощность.
4. Определить ток на самой загруженной фазе. После этого необходимо проверить, чтобы при максимальной мощности ток был меньше тока срабатывания входного трехфазного автомата.

Расчет нагрузки по фазам

Допустим, у вас имеется трехфазный двигатель мощностью 1500 Вт. Соответственно, на каждую фазу приходится по 500 Вт активной мощности. Предположим, что cos фи=0,8. Полная мощность равна: 500/0,8. Получается, что 625 Вт нужно распределить на каждую фазу.

Кроме двигателя к фазам, вероятно, подключены и другие потребители. Например, кроме 500 Вт подключается освещение на 200 Вт и конвектор на 300 Вт. Все мощности суммируются по горизонтали. Реактивная мощность остается без изменений (если не используются нагрузки с реактивной составляющей).

По теореме Пифагора можно определить реактивную мощность.

Но на практике это довольно сложные расчеты. Поэтому, это рассчитывается приближенно: 625 Вт + 500 Вт = 1150 Вт. Эта сумма получается больше точных расчетов по формуле, но страшного ничего нет. Расчет произведен с небольшим запасом.

На практике для приблизительных расчетов достаточно сложить все полные мощности и по ним определить мощность автомата для требуемой нагрузки.

Разводка однофазного щитка

Например, к щиту подключаются — плита (варочная панель) 7,2 кВт; духовой шкаф 4,3 кВт; кухня 5,5 кВт; комната 3,5 кВт; ванная 3,5 кВт; двигатель 3-фазный 1,5 кВт; розетка 3-фазная.

Рассмотрим такую ситуацию: у вас была однофазная сеть и теперь дали разрешение на проведение трехфазной. В этом случае нужно все потребители распределить по фазам.

Самый мощный прибор это варочная панель (плита) 7,2 кВт, которую нужно посадить на первую фазу. На вторую подключить духовой шкаф и комнату. В итоге получается 7,8 кВт. А на третью фазу подключить кухню и ванную комнату. Общая мощность получится 9 кВт. Прибавим еще мощность двигателя, разделив ее на каждую фазу одинаково. В итоге получилось: на первой фазе 7,8 кВт; на второй фазе 9,4 кВт; на третьей — 9,6 кВт. Приблизительно распределили нагрузку по фазам по возможности равномерно. Посмотрим, какой в результате получился щиток.

  • Итак, трехфазный щиток состоит из входного автомата и трехфазного счетчика. Далее, на первую фазу подключен автомат 40 Ампер, через который питается плита мощностью 7,2 кВт. Если просуммировать с двигателем, будет 7,8 кВт.
  • Ко второй фазе через автомат 25 Ампер подключен духовой шкаф и микроволновая печь. Через второй автомат 16 Ампер подсоединена комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность получилась 8,4 кВт.
  • К третьей фазе подключен ДИФ автомат и обычный автомат. Через обычный автомат на 25 Ампер подключена кухня проектной мощностью 5,5 кВт. Через ДИФ автомат подключена ванная комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность на третью фазу получается 9,6 кВт.
Распределение полной мощности двигателя на три фазы по 0,6 кВт:
  • первая фаза: 7,2+0,6=7,8 кВт;
  • вторая фаза: 4,3+3,5+0,6=8,4 кВт;
  • третья фаза: 5,5+3,5+0,6=9,6 кВт.

По всем трем фазам максимальная мощность составляет 9,6 кВт. Если проектная мощность 8,8 кВт и входной автомат на 40 Ампер, а у нас проектная мощность на одной из трех фаз 9,6 кВт, то такой автомат не выдержит нагрузку. Если третью фазу загрузить на полную мощность, то этот автомат отключится. Поэтому, входной автомат нужно ставить на 50 Ампер.

Из этого примера видно, что при небольшом количестве потребителей можно полноценно загрузить трехфазную цепь. Иногда возникает необходимость подключить кондиционеры, электрический теплый пол и другие потребители высокой мощности.

Прежде чем покупать электрическое оборудование, надо рассчитать потребляемую мощность. Потянет ли входной автомат и разрешенный лимит по току на электроснабжение дома?

После подсчета всех нагрузок по фазам можно определить, какой мощности нужен входной автомат. Узнать в энергосбыте, какой резерв по току вам дадут. Возможно, разрешение дадут только на 25 Ампер. Придется покупать приборы из расчета на эти 25 Ампер. На фазу дается только 5,5 кВт.

В этом случае, что делать с электроплитой на 7,2 кВт? Современные электроплиты и варочные панели имеют подключение к двухфазной цепи, а иногда и к трехфазной. Кроме земляного и нулевого вывода имеется L1 и L2 (иногда L1, L2, L3). В первом случае для подключения двухфазной цепи, а во втором – подключение трехфазной цепи. Такие мощные нагрузки предусмотрены специально, чтобы можно было их распределить.

Когда делаете проект и запрашиваете проектную мощность, пытайтесь получить разрешение на мощность с запасом.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Расчет однофазных нагрузок | Режимщик

Расчет однофазных нагрузок

Нагрузка от однофазных ЭП в трехфазной сети определяется так же, как и от трехфазных, при условии, что она равномерно распределена по фазам или ее неравномерность H ≤ 15 % от суммарной номинальной мощности всех приемников, присоединенных к узлу питания.

 

Однофазные нагрузки включаются на фазное или линейное напряжение. В зависимости от числа однофазных ЭП и схемы их включения в трехфазную сеть при H > 15 % мощность однофазных ЭП приводится к условной трехфазной номинальной мощности Рн.у следующими способами:

— Один ЭП включен на фазное напряжение Рн.у = 3·Рном.ф.

— Один ЭП включен на линейное напряжение Рн.у = 3 ·Рном.л.

При числе однофазных ЭП менее 4 и включенных на фазное напряжение

Рн.у = 3·Рном.ф,

где Рном.ф – номинальная мощность ЭП наиболее загруженной фазы, кВт.

При числе однофазных ЭП менее 4 и при включении их на линейное напряжение в разные плечи трехфазной системы

Рн.у = 3·Рном.ф ,

где Рном.ф определяется как полусумма нагрузок двух плеч, прилегающих к данной фазе;

При смешанной схеме включения однофазных ЭП (одного на фазное, а второго на линейное напряжение) определяются условные мощности, приведенные к каждой фазе, причем за основу расчета принимается большая мощность Рн.у = 3·Рном.ф.

Расчетная активная нагрузка при n ≥ 4 однофазных ЭП с одинаковыми КИ и cosф, независимо от схемы включения определяется по формуле

Ррасч = 3·Ки·Км·Рном.ф,

где Рном.ф – номинальная активная мощность наиболее загруженной фазы.

В этом случае эффективное число ЭП

nэ = 2∑Рн.о/(3Рном),

где ∑Рно – сумма номинальных мощностей однофазных приемников данного расчетного узла;

Рном – номинальная мощность наибольшего однофазного ЭП.

Расчёт сечения кабеля провода по мощности току 220

Ток Амп

220 Вольт

380 Вольт

Сечение mm2

1 А

0,22 кВт

0,66 кВт

0.5 mm2

2 А

0,44 кВт

1,3 кВт

0.5 mm2

3 А

0,66 кВт

1,97 кВт

0.75 mm2

4 А

0,88 кВт

2,63 кВт

0.75 mm2

5 А

1,1 кВт

3,3 кВт

1.0 mm2

6 А

1,32 кВт

3,9 кВт

1.0 mm2

10 А

2,2 кВт

6,6 кВт

1.5 mm2

16 А

3,52 кВт

10,5 кВт

1.5 mm2

25 А

5,5 кВт

16,45 кВт

2.5 mm2

35 А

7,7 кВт

23,03 кВт

4.0 mm2

42 А

9,2 кВт

27,6 кВт

6.0 mm2

55 А

12.1 кВт

36.19 кВт

10 mm2

75 А

16,5 кВт

49,36 кВт

16 mm2

95 А

20,9 кВт

62.52 кВт

25 mm2

120 А

26.4 кВт

78.98 кВт

35 mm2

145 А

31,9 кВт

95,43 кВт

50 mm2

180 А

39,6 кВт

118,4 кВт

70 mm2

220 А

48,4 кВт

144.7 кВт

95 mm2

260 А

57,2 кВт

171.1 кВт

120 mm2

305 А

67.1 кВт

200,7 кВт

150 mm2

350 А

77 кВт

230.3 кВт

185 mm2

***

Так как значения силы тока и напряжения постоянны и равны мгновенным значениям в любой момент времени, то мощность в однофазной сети можно вычислить по формуле: P = I * U.

Например рассчитать мощность: ток I — 16 Амп умножаем на напряжение U — 220 Вольт и получаем мощность P — 3.520 ватт или 3.52 кВт.

Например рассчитать силу тока по формуле I = P / U: Мощность P — 8800 Ватт или 8.8 кВт делим на напряжение U — 220 Вольт и получаем силу тока I — 40 Амп.

Значит в квартире в однофазной сети с напряжением 220 Вольт и сечением кабеля 6 mm2, на 40 Амперный автомат можно подключить электрооборудования не более 8.8 кВт.

Mощность в трехфазной сети можно вычислить по формуле: P = 1.732 * U * I

Например рассчитать мощность: Корень из 3 или 1.732 умножаем на напряжение U — 380 Вольт и умножаем на ток I — 25 Амп получаем мощность P — 16.45 кВт или 16450 ватт.

Например рассчитать силу тока в трёхфазной сети по формуле I = P / (1.732 * U): Мощность p — 16 кВт или 16000 ват делим на значение в скобках (Корень из 3 или 1.732 умножить на U — 380 Вольт)

Ток I = Мощность P — 16000 делим на U — 658.1793 и получаем силу тока I — 24.3 Амп.

***

1. Эл. щит в магазине

В результате проверки было выявлено следующее (небольшой перекос по фазам A B C).

На фотографии выше, показано стрелками, подключение кабеля Головной станции к автомату 32 амп., и произведены замеры тока по фазам, которые составляют — фаза А — 17.3 амп., фаза В — 9.1 амп., фаза С — 19.4 амп. (Показания Соответствуют Рабочим Параметрам)

На фотографии ниже , стрелками показано подключение к автомату 50 амп. в ВРУ дома (вводное распределительное устройство дома), и сделаны замеры тока полной нагрузки по фазам. Они составляют фаза А -17 амп. фаза В — 11 амп. фаза С -26 амп. (Показания Соответствуют Рабочим Параметрам )

Данные показания соответствуют рабочим параметрам и не считаются аварийными. Сечение кабеля в эл. щите соответствует заявленным параметрам нагрузки.

На фотографии выше также указана аварийная фаза с обгоревшей изоляцией. Это могло произойти от послабления в местах соединения, плохого контакта, замыкания, повышенной нагрузки. На данный момент нагрузка соответствует нормам.

Также на фотографии сверху показано где можно дополнительно снять нагрузку.

Пояснение: Нет смысла снимать нагрузку в полтора киловатта с фазы С, которая питает некоторые комнаты магазина. А вот если добавить на Головной станции дополнительный кондиционер двух киловаттный, на фазу В, то нагрузка по фазам примерно станет равномерная, по 20 — 25 АМП. на одну фазу. И в обязательном порядке провести ППР(Планово-предупредительный ремонт) электрооборудования. Протяжку болтовых соединений. осмотр автоматических пускателей, контактов.

***

2. ВРУ в доме

подбор по мощности и нагрузке, подключение в однофазной сети

На чтение 9 мин. Просмотров 3.7k. Опубликовано Обновлено

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 трехфазного автомата — защита от перегрузок

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

Трехфазник одновременно обслуживает несколько однофазных зон цепи

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 выпрямителями сети переменного тока;
  • защита высокомощного оборудования;
  • повышенная мощность за счет установки специального преобразователя;
  • быстрое срабатывание в режиме КЗ на линии с большим количеством потребителей;
  • возможность отключения в ручном режиме при помощи рубильника или выключателя;
  • совместимость с дополнительными защитными клеммами.

Без дифавтомата повышаются риски возгорания кабеля.

Принцип работы и предназначение защитного автомата

Характеристики автоматического выключателя

Трехфазный автоматический выключатель в случаях замыкания на линии активируется при помощи электромагнитного расщепителя. Принцип работы элемента заключается в нагреве биметаллической пластины в момент повышения номинала тока и выключении напряжения.

Предохранитель не дает КЗ и сверхтоку с показателями выше расчетных воздействовать на проводку. Без него кабельные жилы нагреваются до температуры плавления, что приводит к воспламенению изоляционного слоя. По этой причине важно знать, сможет ли сеть выдержать напряжение.

Соответствие проводов нагрузке

Проблема характерна для домов старой застройки, в которых на существующую линию ставятся новые автоматы, счетчик, УЗО. Автоматы подбираются под общую мощность техники, но иногда они не срабатывают – кабель дымиться или горит.

К примеру, у жил старого кабеля с сечением 1,5 мм2 токовый предел составляет 19 А. При единовременном включении оборудования с суммарным током 22,7 А защиту обеспечит только модификация на 25 Ампер.

Провода нагреются, но коммутатор останется включенным до момента оплавления изоляции. Предотвратить пожар может полная замена проводки на медный кабель с сечением 2,5 мм2.

Защита самого слабого участка кабельной проводки

На основании п. 3.1.4 ПУЭ задачей автоматического устройства является предотвращение перегрузки на самом слабом звене электроцепи. Его номинальный ток подбирается по току подсоединенных бытовых приборов.

Если автомат выбран неправильно, незащищенный участок станет причиной возгорания.

Принципы расчета автомата по сечению кабеля

Вычисления 3-фазного дифавтомата осуществляются на основании сечения кабеля. Для модели на 25 А понадобится обратиться к таблице.

Сечение провода, мм2 Допустимый ток нагрузки по материалу кабеля
Медь Алюминий
0,75 11 8
1 15 11
1,5 17 13
2,5 25 19
4 35 28

Модификацию на 25 Ампер можно применять для защиты проводки или установить на ввод.

Например, для проводки используется медный провод с сечением 1,5 мм2 с допустимым током нагрузки 19 А. Чтобы кабель не нагревался, понадобится выбрать меньшее значение – 16 А.

Определение зависимости мощности от сечения по формуле

Таблица выбора сечения кабеля в зависимости от мощности

Если сечение кабеля неизвестно, можно использовать формулу:

Iрасч=P/Uном, где:

  • Iрасч – расчетный ток,
  • P – мощность приборов,
  • Uном – номинал напряжения.

В качестве примера можно рассчитать, автомат, который понадобится ставить на бойлер с нагрузкой 3 кВт и напряжением сети 220 В:

  1. Перевести 3 кВт в Ватты – 3х1000=3000.
  2. Разделить величину на напряжение: 3000/220=13,636.
  3. Округлить расчетный ток до 14 А.

В зависимости от условий окружающей среды и способу прокладки кабеля нужно учесть поправочный коэффициент для сети 220 В. Среднее значение равно 5 А. Его понадобится прибавить к расчетному показателю тока Iрасч=14 +5=19 А. Далее по таблице ПУЭ выбирается сечение медного провода.

Сечение, мм2 Ток нагрузки, А
Одножильный кабель Двухжильный кабель Трехжильный кабель
Одинарный провод 2 провода вместе 3 провода вместе 4 провода вместе Одиночная укладка Одиночная укладка
1 17 16 15 14 15 14
1,5 23 19 17 16 18 15
2,5 30 27 25 25 25 21
4 41 38 35 30 32 27
6 50 46 42 40 40 34

Подбор автоматического коммутатора по мощности

Таблица мощности электроприборов на кухне

Подобрать защитный переключатель поможет вычисление суммарной мощности бытовой техники. Понадобится посмотреть значение в паспорте устройства. Например, на кухне в розетку включаются:

  • кофеварка – 1000 Вт;
  • электродуховка – 2000 Вт;
  • печка СВЧ – 2000 Вт;
  • электрический чайник – 1000 Вт;
  • холодильник – 500 Вт.

Суммируя показатели, получаем 6500 Вт или 6,5 киловатт. Далее понадобится обратиться к таблице автоматов в зависимости от мощности подключения.

Однофазное подключение 220 В Трехфазное подключение Мощность автомата
Схема «треугольник» 380 В Схема звезда, 220 В
3,5 кВт 18,2 кВт 10,6 кВт 16 А
4,4 кВт 22,8 кВт 13,2 кВт 20 А
5,5 кВт 28,5 кВт 16,5 кВт 25 А
7 кВт 36,5 кВт 21,1 кВт 32 А
8,8 кВт 45,6 кВт 26,4 кВт 40 А

На основании таблицы для проводки со стандартным напряжением можно подобрать прибор на 32 А, который подходит для суммарной мощности 7 кВт.

Если планируется подключение дополнительной техники, используется коэффициент повышения. Среднее значение 1,5 умножается на мощность, полученную при вычислениях. Понижающий коэффициент применяется при невозможности одновременной эксплуатации нескольких электроприборов. Он равен 1 или минус 1.

Выбор автомата в зависимости от мощности нагрузки

Для квартир и домов с новой электропроводкой выбор автомата производится на основании расчетного тока нагрузки.

Рассчитать прибор трехфазного типа можно по номинальному току нагрузки или по скорости срабатывания в условиях превышения токового значения. Для вычислений требуется сложить мощность всех потребителей и вычислить ток, проходящий через линию. Работы выполняются по формуле:

 I=Р/U, где:

  • Р — суммарная мощность всей бытовой техники;
  • U — напряжение сети.

К примеру, мощность равняется 7,2 кВт, вычислена по формуле 7200/220=32,72 А. В таблице указаны номиналы 16, 20, 32, 25 и 40 А. Величину 32,72 А с учетом срабатывания устройства при значении в 1,13 раз больше номинала, умножаем: 32х1,13=36,1 А. По таблице видно, что лучше поставить модель на 40 А.

Способы подбора дифавтомата

Номинал дифавтомата и его времятоковая характеристика

Для примера рассмотрим кухню, где подключается большое количество оборудования. Вначале требуется установить номинал общей мощности для помещения с холодильником (500 Вт), микроволновкой (1000 Вт), чайником (1500 Вт) и вытяжкой (100 Вт). Общий показатель мощности – 3,1 кВт. На его основании применяются различные способы выбора автомата на 3 фазы.

Табличный метод

На основании таблицы устройств по мощности подключения выбирается однофазный или трехфазный прибор. Но величина в расчетах может не совпадать с табличными данными. Для участка сети на 3,1 кВт понадобится модель на 16 А – ближайший по значению показатель равняется 3,5 кВт.

Графический метод

Технология подбора не отличается от табличной – понадобится найти график в интернете. На рисунке стандартно по горизонтали находятся переключатели с их токовой нагрузкой, по вертикали – мощность потребления на одном участке цепи.

Для установления мощности устройства понадобится провести линию по горизонтали до точки с номинальным током. Суммарной нагрузке на сеть 3,1 кВт соответствует переключатель на 16 А.

Критерии выбора трехфазного коммутатора

Перед покупкой стоит учесть все параметры, которые будет иметь входной аппарат.

Фаза и напряжение

Однофазные модели на 220 В подключаются к одной клемме, трехфазные на 380 В – к трем.

Ток утечки

На корпусе имеется маркировка – греческая буква «дельта». Токовая утечка частного дома составляет около 350 мА, отдельной группы приборов – 30 мА, светильников и розеток – 30 мА, одиночных звеньев – 15 мА, бойлера – 10 мА.

Разновидности по току

На автомате имеются индексы А (срабатывание при утечке постоянного тока) и АС (срабатывание при утечке переменного тока).

Количество полюсов

Однополюсный автомат применяется для одной фазы

В зависимости от количества полюсов можно приобрести трехфазный выключатель:

  • однополюсный тип аппаратов для защиты одного кабеля и одной фазы;
  • двухполюсный, представленный двумя приборами с общим рубильником – выключение происходит в момент превышения допустимого значения одного из них, одновременно обрываются нейтраль и фаза в однофазной сети;
  • трехполюсный аппарат, обеспечивающий разрыв и защиту фазной цепи – являются тремя приборами с общей рукояткой активации/деактивации;
  • четырехполюсный прибор, который монтируется только на ввод трехфазного РУ – разрывает все три фазы и рабочий ноль. Разрыв заземления защиты недопустим.

Вне зависимости от количества полюсов время отключения устройства не должно превышать 0,3 сек.

Место установки

Для бытового использования предназначен электрический автомат на 3 фазы с маркировкой С на 25 А. На вводе в этом случае лучше устанавливать изделия С50, С65, С85, С95. Для розеток или иных точек – С 25 и С 15, для освещения – С 12 или С 17, для электроплиты – С 40. Они будут срабатывать, когда показатели тока в 5-10 раз превышают номинал.

Нюансы, которые нужно учитывать

Таблица потребления мощности различных электроприборов

Точно знать, какие бытовые приборы будут в доме или квартире, не может никто. По этой причине следует:

  • повысить суммарную расчетную мощность трехфазного дифавтомата на 50 %, или применять коэффициент повышения 1,5;
  • понижающий коэффициент учитывается, когда в помещении не хватает розеток для одновременного подключения техники;
  • для простоты расчетов нагрузку стоит разделить на группы;
  • мощные приборы стоит подключить отдельно с учетом маломощной нагрузки;
  • для вычисления маломощной нагрузки мощность понадобится разделить на напряжение;
  • проводка – основной фактор, на который ориентируются при выборе автоматического 3-фазного выключателя; старые алюминиевые провода выдерживают 10 А, но если их взять для розеток на 16 А, могут расплавиться;
  • в бытовых условиях чаще всего применяются модели с токовым номиналом 6, 16, 25, 32 и 40 А.

При покупке трехфазного дифференциального автомата нужно учитывать, что основные маркировки есть на корпусе или в паспорте. Использование формул и таблиц поможет подобрать модель в соответствии с проводкой в квартире и мощностью бытовой техники.

Трехфазное напряжение + расчеты

Трехфазное электричество. В этом уроке мы узнаем больше о трехфазном электричестве. Мы расскажем, как генерируются 3 фазы, что означают цикл и герц, изобразим форму волны напряжения по мере ее генерации, вычислим однофазное и трехфазное напряжения.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube по трехфазному напряжению + расчеты

Итак, в нашем последнем трехфазном учебном пособии мы рассмотрели основы того, что происходит внутри трехфазных систем электроснабжения, и в этом учебном пособии мы сделаем шаг вперед и немного глубже рассмотрим, как эти системы работают и основные математика позади них.

Мы используем вилки в наших домах для питания наших электрических устройств. Напряжение от этих вилок варьируется в зависимости от того, где мы находимся. Например: в Северной Америке используется ~ 120 В, в Европе ~ 230 В, в Австралии и Индии ~ 230 В, а в Великобритании ~ 230 В.
Это стандартные напряжения, установленные правительственными постановлениями каждой страны. Вы можете найти их в Интернете, или мы можем просто измерить их дома, если у вас есть подходящие инструменты.

Находясь в Великобритании, я измерил напряжение в стандартной домашней розетке.Вы можете видеть, что я получаю около 235 В на этой вилке, используя простой счетчик энергии. В качестве альтернативы я могу использовать мультиметр, чтобы прочитать это. Значение немного меняется в течение дня, иногда выше, а иногда ниже, но остается в определенных пределах.

Если у вас нет счетчика энергии или мультиметра, они очень дешевые и полезные, поэтому я рекомендую вам их приобрести.

Теперь эти напряжения в розетках в наших домах однофазные от соединения звездой. Они возникают в результате соединения одной фазы с нейтралью или, другими словами, только одной катушкой от генератора.
Но мы также можем подключиться к двум или трем фазам одновременно, то есть к двум или трем катушкам генератора, и если мы это сделаем, мы получим более высокое напряжение.

В США мы получаем 120 В от одной фазы или 208 В от двух или трех фаз.
Европа мы получаем однофазный 230 В или 400 В
Австралия и Индия получаем однофазный 230 В или 400 В

Если я подключу осциоскоп к однофазной сети, я получу синусоидальную волну. Когда я подключаюсь ко всем трем фазам, я получаю три синусоиды подряд.

Итак, что здесь происходит, почему у нас разные напряжения? и почему мы получаем эти синусоидальные волны?

Итак, напомним.Получаем полезную электроэнергию, когда много электроны движутся по кабелю в том же направлении. Мы используем медные провода, потому что каждый из миллиардов атомов внутри медного материала имеет слабосвязанные электрон в самой внешней оболочке. Этот слабо связанный электрон может свободно перемещаться. между другими атомами меди, и они действительно движутся все время, но случайным образом направления, которые нам не нужны.

Чтобы заставить их двигаться в одном направлении, мы перемещаем магнит по медной проволоке. Магнитное поле заставляет свободные электроны двигаться в одном направлении.Если мы намотаем медную проволоку в катушку, мы сможем поместить больше атомов меди в магнитное поле и сможем переместить больше электронов. Если магнит движется вперед только в одном направлении, тогда электроны текут только в одном направлении, и мы получаем постоянный или постоянный ток, это очень похоже на воду, текущую в реке прямо из одного конца в другой. Если мы перемещаем магнит вперед, а затем назад, мы получаем переменный или переменный ток, при котором электроны движутся вперед, а затем назад. Это очень похоже на морской прилив, вода постоянно течет назад и вперед снова и снова.

Вместо того, чтобы целый день двигать магнитом вперед и назад, инженеры вместо этого просто вращают его, а затем помещают катушку медного провода вокруг улица. Мы разделяем катушку на две, но держим их соединенными, а затем размещаем один сверху и один снизу, чтобы закрыть магнитное поле.

Когда генератор запускается, северный и южный полюсы магнита находятся непосредственно между катушками, поэтому катушка не испытывает никакого эффекта и электроны не движутся. Когда мы вращаем магнит, северная сторона проходит через верхнюю катушку, и это толкает электроны вперед.По мере того, как магнитное поле достигает своего максимума, все больше и больше электронов начинают течь, но затем оно проходит максимум и снова направляется к нулю. Затем южный магнитный полюс встречает и тянет электроны назад, и снова количество движущихся электронов меняется, так как сила магнитного поля изменяется во время вращения.

Если мы построим график изменения напряжения во время вращения, то мы получим синусоидальную волну, в которой напряжение начинается с нуля, увеличивается до максимума, а затем уменьшается до нуля.Затем входит южный полюс и тянет электроны назад, поэтому мы получаем отрицательные значения, снова увеличиваясь до максимального значения, а затем обратно до нуля.

Эта схема дает нам однофазное питание. Если мы добавим вторая катушка вращается на 120 градусов относительно первой, тогда мы получаем вторую фазу. Эта катушка испытывает изменение магнитного поля в разное время по сравнению с к первой фазе, поэтому форма волны будет такой же, но с задержкой. Форма волны фазы 2 и не начинается, пока магнит не вращается в Вращение на 120 градусов.Если мы затем добавим третью катушку, вращающуюся на 240 градусов от сначала мы получаем третью фазу. Снова эта катушка испытает изменение магнитное поле в другое время по сравнению с двумя другими, поэтому его волна будет равна к остальным, за исключением того, что он будет отложен и начнется при 240 градусах вращение. Когда магнит вращается несколько раз, он в конечном итоге просто образует непрерывное трехфазное питание с этими тремя формами волны.

Когда магнит совершает 1 полный оборот, мы называем это циклом. Мы измеряем циклы в герцах или Гц.Если вы посмотрите на свои электрические устройства, вы увидите 50 Гц или 60 Гц — это производитель, который сообщает вам, к какому типу источника питания необходимо подключить оборудование. Некоторые устройства могут быть подключены к любому из них.

Каждая страна использует 50 Гц или 60 Гц. Северная Америка, некоторые из Южная Америка и несколько других стран используют 60 Гц в остальном мире использует 50 Гц. 50 Гц означает, что магнит совершает 50 оборотов в секунду, 60 Гц означает магнит совершает 60 оборотов в секунду.

Если магнит совершает полный оборот 50 раз в секунду, что составляет 50 Гц, то катушка в генераторе испытывает изменение полярности магнитного поля 100 раз в секунду (север, затем юг или положительный, затем отрицательный), поэтому напряжение изменяется между положительное значение и отрицательное значение 100 раз в секунду.Если это 60 Гц, то напряжение будет изменяться 120 раз в секунду. Поскольку напряжение подталкивает электроны к созданию электрического тока, электроны меняют направление 100 или 120 раз в секунду.

Мы можем рассчитать, сколько времени требуется для завершения одного поворота, используя формулу Time T = 1 / f.
f = частота. Таким образом, источник питания с частотой 50 Гц занимает 0,02 секунды или 20 миллисекунд, а источник питания 60 Гц — 0,0167 секунды или 16,7 миллисекунды.

Раньше мы видели, что напряжение в розетках разные во всем мире.

Эти напряжения известны как среднеквадратичное значение или среднеквадратичное значение. Мы рассчитаем это немного позже в видео. Напряжение, выходящее из розеток, не всегда составляет 120, 220, 230 или 240 В. Мы видели по синусоиде, что она постоянно меняется между положительными и отрицательными пиками.

Например, пики на самом деле намного выше.
В США напряжение в розетке достигает 170 В
Европа достигает 325 В
Индия и Австралия достигает 325 В

Мы можем рассчитать это пиковое или максимальное напряжение по формуле:

Поскольку три фазы испытывают магнитное поле в разное время, если мы сложим их мгновенные напряжения вместе, мы просто получим ноль, потому что они компенсируют друг друга, мы рассмотрим это позже.

К счастью, одному умному человеку пришла в голову идея использовать среднеквадратичное значение напряжения, которое равно средней мощности, рассеиваемой чисто резистивной нагрузкой, которая вместо этого питается током постоянного тока.

Другими словами, они рассчитали напряжение, необходимое для питания ограничительной нагрузки, такой как нагреватель, питаемый от источника постоянного тока. Затем они выяснили, каким должно быть переменное напряжение, чтобы выделять такое же количество тепла.

Давайте очень медленно повернем магнит в генераторе, а затем вычислим напряжения для каждого сегмента и посмотрим, как это формирует синусоидальную волну для каждой фазы.

ЭКОНОМИЯ ВРЕМЕНИ: Загрузите нашу трехфазную таблицу Excel здесь
USA 👉 http://engmind.info/3-Phase-Excel-Sheet
EU 👉 http://engmind.info/3-Phase-Excel-EU
ИНДИЯ 👉 http://engmind.info/3-Phase-Excel-IN
UK 👉 http://engmind.info/3-Phase-Excel-UK
АВСТРАЛИЯ 👉 http://engmind.info/3-Phase- Excel-AU

Если разделить окружность генератора на сегментов, разнесенных на 30 градусов, что дает нам 12 сегментов, мы можем видеть, как каждая волна сделали. Я также нарисую график с каждым из сегментов, чтобы мы могли вычислить напряжение и построить это.Кстати, вы можете разделить это на столько сегментов, сколько хотите, чем меньше отрезок, тем точнее расчет.

Сначала нам нужно преобразовать каждый сегмент из градусов в радианы. Мы делаем это по формуле:

Для первой фазы мы вычисляем мгновенное напряжение на каждом сегменте по формуле.
(мгновенное напряжение просто означает напряжение в данный момент времени)

Так, например, при повороте на 30 градусов или 0,524 радиана мы должны получить значение
84.85 для источника питания 120 В
155,56 для источника питания 220 В
162,63 для источника питания 230 В
169,71 для источника питания 240 В

Просто выполните этот расчет для каждого сегмента, пока таблица не будет заполнена для 1 полного цикла.

Синусоидальные напряжения фазы 1 на 30-градусных сегментах

Теперь, если мы построим это, то мы получим синусоидальную волну, показывающую напряжение в каждой точке во время вращения. Вы видите, что значения увеличиваются по мере того, как магнитное поле становится сильнее и заставляет течь больше электронов, затем оно уменьшается, пока не достигнет нуля, где магнитное поле находится точно между север и юг через катушку, поэтому это не имеет никакого эффекта.Затем наступает южный полюс и начинает тянуть электроны назад, поэтому мы получаем отрицательное значение, и оно увеличивается с изменением напряженности магнитного поля южных полюсов.

Для фазы 2 нам нужно использовать формулу

«(120 * pi / 180))» эта конечная часть просто учитывает задержку, потому что катушка находится на 120 градусов от первой.

Пример при 30 градусах для фазы 2 мы должны получить значение
-169,71 для источника питания 120 В
-311,13 для источника питания 220 В
-325.27 для питания 230 В
339,41 для питания 240 В

Так что просто завершите этот расчет для каждого сегмента, пока таблица не будет заполнена для 1 полного цикла.

Для фазы 3 нам нужно использовать формулу

Пример: при 30 градусах для фазы 3 мы должны получить значение
84,85 для источника питания 120 В
155,56 для источника питания 220 В
162,63 для источника питания 230 В
169,71 для источника питания 240 В

Так что просто завершите этот расчет для каждого сегмента, пока таблица не будет заполнена для 1 полного цикла.

Теперь мы можем построить график, чтобы увидеть форму волны фаз 1.2 и 3 и то, как меняются напряжения. Это наш трехфазный источник питания, показывающий напряжение на каждой фазе при каждом повороте генератора на 30 градусов.

Если мы затем попытаемся суммировать мгновенное напряжение для всех фазы на каждом сегменте, мы видим, что они компенсируют друг друга. Так что вместо мы собираемся использовать эквивалентное среднеквадратичное напряжение постоянного тока.

Чтобы сделать это для фазы 1, мы возводим в квадрат мгновенное значение напряжения для каждого сегмента.Сделайте это для всех сегментов для полного цикла.

Затем сложите все эти значения вместе и разделите это число на количество сегментов, которое у нас есть, в данном случае у нас есть 12 сегментов. Затем извлекаем квадратный корень из этого числа. Это дает нам среднеквадратичное значение напряжения 120, 220, 230 В или 240 В в зависимости от того, для какого источника питания вы рассчитываете.

Это фазное напряжение. Это означает, что если мы подключим устройство между любой фазой и нейтралью, тогда мы получаем среднеквадратичное значение 120, 220, 230 или 240 В, как если бы у вас дома была розетка.

Сделаем то же самое для двух других фаз. Возведите в квадрат значение каждого мгновенного напряжения.

Если нам нужно больше мощности, мы подключаем между двумя или тремя фазы. Мы рассчитываем подаваемое напряжение, возводя в квадрат каждый из мгновенных значений. напряжения на фазу, затем сложите все три значения на сегмент и затем возьмите квадратный корень из этого числа.

Вы увидите, что трехфазное напряжение выходит на

.

208 В для источника питания 120 В
380 В для источника питания 220 В
398 В для источника питания 230 В
415 В для источника питания 240 В

Мы можем получить два напряжения от трехфазного источника питания.
Мы называем меньшее напряжение нашим фазным напряжением и получаем его, подключая любую фазу к нейтрали. Именно так мы получаем напряжение от розеток в наших домах, потому что они подключены только к одной фазе и нейтрали.

Мы называем большее напряжение линейным напряжением и получаем его, соединяя любые две фазы. Вот так мы получаем больше энергии от источника питания.

В США, например, многим устройствам требуется 208 В, потому что 120 В просто недостаточно мощно, поэтому нам приходится подключаться к двум фазам.В Северной Америке мы также можем найти системы на 120/240 В, которые работают по-другому. Мы рассмотрим это в другом уроке.


Объяснение основных измерений трехфазной мощности

Время чтения: 7 минут

Хотя однофазное электричество используется для питания обычных бытовых и офисных электроприборов, системы трехфазного переменного тока почти повсеместно используются для распределения электроэнергии и подачи электричества непосредственно на оборудование с более высокой мощностью.

В этой технической статье описываются основные принципы трехфазных систем и различие между различными возможными соединениями для измерения.

  • Трехфазные системы
  • Соединение звездой или звездой
  • Соединение треугольником
  • Сравнение звезды и дельты
  • Измерения мощности
  • Подключение однофазного ваттметра
  • Однофазное трехпроводное соединение
  • Трехфазное трехпроводное соединение (метод двух ваттметров)
  • Трехфазное трехпроводное соединение (метод трех ваттметров)
  • Теорема Блонделя: необходимое количество ваттметров
  • Трехфазное, четырехпроводное соединение
  • Настройка измерительного оборудования

Трехфазные системы

Трехфазное электричество состоит из трех напряжений переменного тока одинаковой частоты и одинаковой амплитуды.Каждая фаза переменного напряжения отделена от другой на 120 ° (Рисунок 1).

Рис. 1. Форма сигнала трехфазного напряжения

Эту систему можно схематически представить как осциллограммами, так и векторной диаграммой (рис. 2).

Рисунок 2. Векторы трехфазного напряжения

Зачем нужны трехфазные системы? По двум причинам:

  1. Три разнесенных вектором напряжения могут использоваться для создания вращающегося поля в двигателе. Таким образом, двигатели можно запускать без дополнительных обмоток.
  2. Трехфазная система может быть подключена к нагрузке таким образом, чтобы количество необходимых медных соединений (и, следовательно, потери при передаче) составляло половину от того, что они были бы в противном случае.

Рассмотрим три однофазные системы, каждая из которых выдает 100 Вт на нагрузку (рисунок 3). Общая нагрузка составляет 3 × 100 Вт = 300 Вт. Для подачи питания 1 ампер протекает через 6 проводов, и, таким образом, возникают 6 единиц потерь.

Рисунок 3. Три однофазных источника питания — шесть единиц потерь

В качестве альтернативы, три источника могут быть подключены к общей обратной линии, как показано на рисунке 4. Когда ток нагрузки в каждой фазе одинаков, нагрузка считается равной. сбалансированный. При сбалансированной нагрузке и трех токах, сдвинутых по фазе на 120 ° друг от друга, сумма тока в любой момент равна нулю, и ток в обратной линии отсутствует.

Рис. 4. Трехфазное питание, сбалансированная нагрузка — 3 единицы потерь

В трехфазной системе под углом 120 ° требуется только 3 провода для передачи энергии, для которой в противном случае потребовалось бы 6 проводов. Требуется половина меди, а потери при передаче по проводам уменьшатся вдвое.

Соединение звездой или звездой

Трехфазная система с общим подключением обычно изображается, как показано на Рисунке 5, и называется соединением «звезда» или «звезда».

Рисунок 5. Соединение звездой или звездой — три фазы, четыре провода

Общая точка называется нейтральной точкой.Эта точка часто заземляется на источнике питания из соображений безопасности. На практике нагрузки не сбалансированы идеально, и четвертый нейтральный провод используется для передачи результирующего тока.

Нейтральный проводник может быть значительно меньше трех основных проводов, если это разрешено местными нормами и стандартами.

Рисунок 6. Сумма мгновенных напряжений в любой момент времени равна нулю.

Соединение треугольником

Три однофазных источника питания, о которых говорилось ранее, также могут быть подключены последовательно.Сумма трех сдвинутых по фазе напряжений на 120 ° в любой момент равна нулю. Если сумма равна нулю, то обе конечные точки имеют одинаковый потенциал и могут быть соединены вместе.

Соединение обычно выполняется, как показано на Рисунке 7, и называется соединением «треугольник» по форме греческой буквы «дельта», Δ.

Рисунок 7. Соединение треугольником — трехфазное, трехпроводное

Сравнение звездой и треугольником

Конфигурация «звезда» используется для распределения питания между однофазными бытовыми приборами в доме и офисе.Однофазные нагрузки подключаются к одной ветви звезды между линией и нейтралью. Общая нагрузка на каждую фазу распределяется в максимально возможной степени, чтобы обеспечить сбалансированную нагрузку на первичное трехфазное питание.

Конфигурация «звезда» также может подавать одно- или трехфазное питание на более мощные нагрузки при более высоком напряжении. Однофазные напряжения — это напряжения между фазой и нейтралью. Также доступно более высокое межфазное напряжение, как показано черным вектором на Рисунке 8.

Рисунок 8. Напряжение (фаза-фаза)

Конфигурация «треугольник» чаще всего используется для питания трехфазных промышленных нагрузок большей мощности.Различные комбинации напряжений могут быть получены от одного трехфазного источника питания по схеме «треугольник», однако путем подключения или «ответвлений» вдоль обмоток трансформаторов питания.

В США, например, система с треугольником 240 В может иметь обмотку с расщепленной фазой или обмотку с центральным отводом для обеспечения двух источников питания 120 В (рисунок 9).

Рис. 9. Конфигурация треугольником с обмоткой «расщепленная фаза» или «отвод от средней точки»

Из соображений безопасности центральный отвод может быть заземлен на трансформаторе. 208 В также имеется между центральным ответвлением и третьей «верхней ветвью» соединения треугольником.

Измерения мощности

Мощность в системах переменного тока измеряется с помощью ваттметров. Современный цифровой ваттметр с выборкой, такой как любой из анализаторов мощности Tektronix, умножает мгновенные выборки напряжения и тока вместе для расчета мгновенных ватт, а затем берет среднее значение мгновенных ватт за один цикл для отображения истинной мощности.

Ваттметр обеспечивает точные измерения истинной мощности, полной мощности, реактивной мощности вольт-ампер, коэффициента мощности, гармоник и многих других параметров в широком диапазоне форм волн, частот и коэффициента мощности.

Чтобы анализатор мощности дал хорошие результаты, вы должны уметь правильно определять конфигурацию проводки и правильно подключать ваттметры анализатора.

Подключение однофазного ваттметра

Рисунок 10. Однофазные, двухпроводные измерения и измерения постоянного тока

Требуется только один ваттметр, как показано на рисунке 10. Системное подключение к клеммам напряжения и тока ваттметра несложно. Клеммы напряжения ваттметра подключены параллельно к нагрузке, и ток проходит через клеммы тока, которые включены последовательно с нагрузкой.

Однофазное трехпроводное соединение

В этой системе, показанной на рисунке 11, напряжения вырабатываются одной обмоткой трансформатора с центральным отводом, и все напряжения синфазны. Эта система распространена в жилых домах Северной Америки, где доступны один источник питания 240 В и два источника питания 120 В и могут иметь разные нагрузки на каждую ногу.

Для измерения общей мощности и других величин подключите два ваттметра, как показано на Рисунке 11 ниже.

Рисунок 11. Метод однофазного трехпроводного ваттметра

Трехфазное трехпроводное соединение (метод двух ваттметров)

При наличии трех проводов требуются два ваттметра для измерения общей мощности.Подключите ваттметры, как показано на рисунке 12. Клеммы напряжения ваттметров соединены фаза с фазой.

Рисунок 12. Трехфазный, трехпроводной, метод 2 ваттметра

Трехфазное трехпроводное соединение (метод трех ваттметров)

Хотя для измерения общей мощности в трехпроводной системе требуются только два ваттметра, как показано ранее, иногда удобно использовать три ваттметра. В соединении, показанном на Рисунке 13, ложная нейтраль была создана путем соединения клемм низкого напряжения всех трех ваттметров вместе.

Рисунок 13. Трехфазное, трехпроводное (метод трех ваттметров: установите анализатор в трехфазный, четырехпроводной режим).

Трехпроводное трехпроводное соединение имеет преимущества индикации мощности в каждой фазе (не возможно при подключении двух ваттметров) и фазных напряжений.

Теорема Блонделя: необходимое количество ваттметров

В однофазной системе всего два провода. Мощность измеряется одним ваттметром. В трехпроводной системе требуется два ваттметра, как показано на рисунке 14.

Рисунок 14. Доказательство для трехпроводной системы «звезда»

В общем, количество требуемых ваттметров равно количеству проводов минус один.

Проба для трехпроводной системы звездой

Мгновенная мощность, измеренная ваттметром, является произведением мгновенных значений напряжения и тока.

  • Показание ваттметра 1 = i1 (v1 — v3)
  • Показание ваттметра 2 = i2 (v2 — v3)
  • Сумма показаний W1 + W2 = i1v1 — i1v3 + i2v2 — i2v3 = i1v1 + i2v2 — (i1 + i2) v3
  • (Из закона Кирхгофа: i1 + i2 + i3 = 0, поэтому i1 + i2 = -i3)
  • 2 показания W1 + W2 = i1v1 + i2v2 + i3v3 = общая мгновенная мощность в ваттах.

Трехфазное, четырехпроводное соединение

Три ваттметра необходимы для измерения общей мощности в четырехпроводной системе. Измеренные напряжения представляют собой истинные напряжения между фазой и нейтралью. Междуфазные напряжения могут быть точно рассчитаны по амплитуде и фазе межфазных напряжений с использованием векторной математики.

Современный анализатор мощности также будет использовать закон Кирхгофа для расчета тока, протекающего в нейтральной линии.

Настройка измерительного оборудования

Для заданного количества проводов требуются N, N-1 ваттметров для измерения общих величин, таких как мощность.Вы должны убедиться, что у вас достаточно количества каналов (метод 3 ваттметра), и правильно их подключить.

Современные многоканальные анализаторы мощности вычисляют общие или суммарные величины, такие как ватты, вольты, амперы, вольт-амперы и коэффициент мощности, напрямую с использованием соответствующих встроенных формул. Формулы выбираются в зависимости от конфигурации проводки, поэтому настройка проводки имеет решающее значение для получения точных измерений общей мощности. Анализатор мощности с функцией векторной математики также преобразует величины между фазой и нейтралью (или звездой) в величины фаза-фаза (или дельта).

Коэффициент √3 может использоваться только для преобразования между системами или масштабирования измерений только одного ваттметра в сбалансированных линейных системах.

Понимание конфигурации проводки и выполнение правильных соединений имеет решающее значение для выполнения измерений мощности. Знакомство с обычными системами электропроводки и запоминание теоремы Блонделя поможет вам установить правильные соединения и получить результаты, на которые вы можете положиться.

Список литературы

Основы измерения трехфазной мощности — инструкция по применению от Tektronix

Ваттметр — это прибор для измерения электрической мощности (или скорости подачи электрической энергии) в ваттах любой данной цепи.Электромагнитные ваттметры используются для измерения полезной частоты и мощности звуковой частоты; другие типы требуются для радиочастотных измерений. Источник: Википедия

Источник: Портал электротехники

Трехфазная конфигурация Y и треугольника | Многофазные цепи переменного тока

Трехфазное соединение звездой (Y)

Первоначально мы исследовали идею трехфазных систем питания, соединив три источника напряжения вместе в так называемой конфигурации «Y» (или «звезда»).

Эта конфигурация источников напряжения характеризуется общей точкой подключения, соединяющей одну сторону каждого источника. (Рисунок ниже)

Трехфазное соединение «Y» имеет три источника напряжения, подключенных к общей точке.

Если мы нарисуем схему, показывающую, что каждый источник напряжения представляет собой катушку с проводом (генератор переменного тока или обмотку трансформатора), и произведем небольшую перестановку, конфигурация «Y» станет более очевидной на рисунке ниже.

Трехфазное четырехпроводное соединение «Y» использует «общий» четвертый провод.

Три проводника, идущие от источников напряжения (обмоток) к нагрузке, обычно называются линиями , а сами обмотки обычно называются фазами .

В системе с Y-соединением нейтральный провод может быть или не быть (рисунок ниже) в точке соединения посередине, хотя это, безусловно, помогает облегчить потенциальные проблемы, если один из элементов трехфазной нагрузки выйдет из строя, поскольку обсуждалось ранее.

Трехфазное трехпроводное соединение «Y» не использует нейтральный провод.

Значения напряжения и тока в трехфазных системах

Когда мы измеряем напряжение и ток в трехфазных системах, нам нужно указать , где мы измеряем.

Напряжение сети означает величину напряжения, измеренного между любыми двумя проводниками линии в сбалансированной трехфазной системе. В приведенной выше схеме линейное напряжение составляет примерно 208 вольт.

Фазное напряжение относится к напряжению, измеренному на любом одном компоненте (обмотка источника или сопротивление нагрузки) в сбалансированном трехфазном источнике или нагрузке.

Для схемы, показанной выше, фазное напряжение составляет 120 вольт. Термины линейный ток и фазный ток следуют той же логике: первый относится к току через любой один линейный проводник, а второй — к току через любой один компонент.

Источники и нагрузки, подключенные по схеме Y, всегда имеют линейные напряжения выше фазных, а линейные токи равны фазным токам.Если источник или нагрузка, подключенные по схеме Y, сбалансированы, линейное напряжение будет равно фазному напряжению, умноженному на квадратный корень из 3:

.

Однако конфигурация «Y» не единственная допустимая для соединения трехфазного источника напряжения или элементов нагрузки.

Трехфазная конфигурация треугольником (Δ)

Другая конфигурация известна как «Дельта» из-за ее геометрического сходства с одноименной греческой буквой (Δ). Обратите внимание на полярность каждой обмотки на рисунке ниже.

Трехфазное, трехпроводное соединение Δ не имеет общего.

На первый взгляд кажется, что три таких источника напряжения создают короткое замыкание, электроны текут по треугольнику, и ничто иное, как внутренний импеданс обмоток, сдерживает их.

Однако из-за фазовых углов этих трех источников напряжения это не так.

Закон Кирхгофа о напряжении в соединениях треугольником

Одной из быстрых проверок этого является использование закона Кирхгофа по напряжению, чтобы увидеть, равны ли три напряжения вокруг контура нулю.Если они это сделают, тогда не будет доступного напряжения для проталкивания тока вокруг этого контура и, следовательно, не будет циркулирующего тока.

Начиная с верхней обмотки и двигаясь против часовой стрелки, наше выражение KVL выглядит примерно так:

Действительно, если мы сложим эти три векторные величины вместе, они в сумме дадут ноль. Еще один способ проверить тот факт, что эти три источника напряжения могут быть соединены вместе в петлю без возникновения циркулирующих токов, — это разомкнуть петлю в одной точке соединения и рассчитать напряжение на разрыве: (рисунок ниже)

Напряжение на открытии Δ должно быть нулевым.

Начиная с правой обмотки (120 В ∠ 120 °) и продвигаясь против часовой стрелки, наше уравнение KVL выглядит следующим образом:

Конечно, на разрыве будет нулевое напряжение, что говорит нам о том, что ток не будет циркулировать в треугольной петле обмоток, когда это соединение будет выполнено.

Установив, что трехфазный источник напряжения, подключенный по схеме Δ, не сгорит до резкости из-за циркулирующих токов, перейдем к его практическому использованию в качестве источника питания в трехфазных цепях.

Поскольку каждая пара линейных проводов подключается непосредственно к одной обмотке в цепи Δ, линейное напряжение будет равно фазному напряжению.

И наоборот, поскольку каждый линейный провод присоединяется к узлу между двумя обмотками, линейный ток будет векторной суммой двух соединяющихся фазных токов.

Неудивительно, что результирующие уравнения для Δ-конфигурации выглядят следующим образом:

Анализ цепи примера соединения треугольником

Давайте посмотрим, как это работает на примере схемы: (Рисунок ниже)

Нагрузка на источнике Δ подключена к Δ.

Когда каждое сопротивление нагрузки получает 120 В от соответствующей фазной обмотки источника, ток в каждой фазе этой цепи будет 83,33 А:

Преимущества трехфазной системы Delta

Таким образом, ток каждой линии в этой трехфазной системе питания равен 144,34 А, что значительно больше, чем токи в линии в системе с Y-соединением, которую мы рассматривали ранее.

Можно задаться вопросом, не потеряли ли мы здесь все преимущества трехфазного питания, учитывая тот факт, что у нас такие большие токи в проводниках, что требует более толстого и более дорогостоящего провода.

Ответ — нет. Хотя для этой схемы потребуются три медных проводника калибра 1 (на расстоянии 1000 футов между источником и нагрузкой это составляет чуть более 750 фунтов меди для всей системы), это все же меньше, чем 1000+ фунтов меди, необходимых для Однофазная система, обеспечивающая одинаковую мощность (30 кВт) при одинаковом напряжении (120 В между проводниками).

Одним из явных преимуществ системы с Δ-соединением является отсутствие нейтрального провода. В системе с Y-соединением нейтральный провод был необходим на случай, если одна из фазных нагрузок выйдет из строя (или отключится), чтобы не допустить изменения фазных напряжений на нагрузке.

Это не обязательно (или даже возможно!) В схеме с Δ-соединением.

Когда каждый элемент фазы нагрузки напрямую подключен к соответствующей обмотке фазы источника, фазное напряжение будет постоянным независимо от обрывов в элементах нагрузки.

Пожалуй, самым большим преимуществом источника с Δ-подключением является его отказоустойчивость.

Возможен отказ одной из обмоток трехфазного источника, подключенного по схеме Δ (рисунок ниже), без влияния на напряжение или ток нагрузки!

Даже при выходе из строя обмотки источника линейное напряжение по-прежнему составляет 120 В, а напряжение фазы нагрузки по-прежнему составляет 120 В. Единственная разница заключается в дополнительном токе в оставшихся функциональных обмотках источника.

Единственным последствием разрыва обмотки источника для источника, подключенного по схеме Δ, является увеличение фазного тока в остальных обмотках. Сравните эту отказоустойчивость с системой с Y-соединением и обмоткой с открытым источником на рисунке ниже.

Разомкнутая обмотка источника «Y» снижает вдвое напряжение на двух нагрузках по Δ, подключенных к нагрузке.

При подключении нагрузки по схеме Δ два сопротивления испытывают пониженное напряжение, в то время как одно остается при исходном линейном напряжении, 208.Нагрузка, подключенная по схеме Y, постигает еще худшую участь (рисунок ниже) из-за того же отказа обмотки в источнике, подключенном по схеме Y.

Обмотка с открытым истоком системы «Y-Y» снижает вдвое напряжение на двух нагрузках и полностью теряет одну нагрузку.

В этом случае два сопротивления нагрузки испытывают пониженное напряжение, а третье полностью теряет напряжение питания! По этой причине источники с Δ-соединением предпочтительнее для надежности.

Однако, если требуется двойное напряжение (например,грамм. 120/208) или предпочтительнее для более низких линейных токов, предпочтительной конфигурацией являются системы с Y-соединением.

ОБЗОР:

  • Проводники, подключенные к трем точкам трехфазного источника или нагрузки, называются линиями .
  • Три компонента, составляющие трехфазный источник или нагрузку, называются фазами .
  • Напряжение линии — это напряжение, измеренное между любыми двумя линиями в трехфазной цепи.
  • Фазное напряжение — это напряжение, измеренное на отдельном компоненте трехфазного источника или нагрузки.
  • Линейный ток — это ток через любую линию между трехфазным источником и нагрузкой.
  • Фазный ток — это ток через любой компонент, содержащий трехфазный источник или нагрузку.
  • В симметричных Y-цепях линейное напряжение равно фазному напряжению, умноженному на квадратный корень из 3, а линейный ток равен фазному току.

  • В симметричных Δ-схемах линейное напряжение равно фазному напряжению, а линейный ток равен фазному току, умноженному на квадратный корень из 3.

  • Трехфазные источники напряжения, подключенные по схеме Δ, обеспечивают большую надежность в случае отказа обмотки, чем источники, подключенные по схеме Y. Однако источники, подключенные по схеме Y, могут выдавать такое же количество энергии при меньшем линейном токе, чем источники, подключенные по схеме Δ.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Еще раз о расчетах трехфазного переменного тока — Dataforth

Преамбула

Это примечание по применению является продолжением Указания по применению AN109, которые содержат систему переменного тока определения и основные правила расчетов с примерами.Читателю предлагается ознакомиться с AN109, Ссылки 3, 4 и 5 в качестве фона для данной инструкции по применению.

Трехфазная система напряжения

Системы трехфазного напряжения состоят из трех синусоидальные напряжения равной величины, равной частоты и разделены на 120 градусов.

На рисунке 1 показаны функции косинуса в реальном времени и соответствующее обозначение вектора для трехфазного межфазного система напряжения с линейным напряжением V12 в качестве эталона.

Обзор свойств системы трехфазного напряжения

Трехфазные питающие напряжения и системы нагрузки имеют два базовые комплектации; 4-проводная звезда и 3-проводная «Дельта». На рисунке 2 показан базовый трехфазный четырехпроводной звездой. сконфигурированная система напряжения с V1N в качестве эталона и На рисунке 3 показана трехпроводная система напряжения, настроенная по схеме «треугольник». с V12 в качестве ссылки соответственно.

Важные определения, соглашения и правила расчета как для 3-фазной 4-проводной звезды, так и для 3-проводной схемы треугольника сконфигурированные системы напряжения описаны в следующих список без «беспорядочной» векторной математики.

Ориентация фазора:
По определению, все синусоидальные векторы вращаются в против часовой стрелки с {1-2-3} или {3-2-1} последовательность и углы измеряются как положительные в против часовой стрелки. 4-проводная 3-фазная система звезды показан на рисунке 2 с V1N, выбранным в качестве эталона. В линейные напряжения составляют V12, V23 и V32 с линейно- нейтральные напряжения показаны как V1N, V2N и V3N.Фигура 3 показаны правильные линейные векторные напряжения для 3-х фазного преобразователя. фаза 3-проводная конфигурация треугольника с выбранным вектором V12 как ссылки. Примечание: любой вектор может быть выбран как ссылка, выбор совершенно произвольный.

Чередование фаз:
Последовательность фаз определяет последовательную синхронизацию, по которой каждый вектор линейного напряжения отстает друг от друга линейное напряжение вектор против часовой стрелки.Рисунки 1, 2 и 3 показана последовательность фаз {1-2-3}. Последовательность {1-2-3} означает, что V12 опережает V23 на 120 градусов, а V23 опережает V31 на 120 градусов. Кроме того, V1N опережает V2N на 120 градусов, а V2N опережает V3N на 120 градусов. это необходимо установить последовательность фаз перед выполнением любые вычисления для того, чтобы вычисленный вектор вектора углы могут быть правильно расположены друг относительно друга.

Есть только две допустимые последовательности фаз; {1-2-3} последовательность и последовательность {3-2-1}. Обе эти фазы последовательность определяется тем, как 3-фазный трансформатор линии питания (L1, L2, L3) подключены и промаркированы. На рисунке 4 показана последовательность {3-2-1} относительно {1-2-3} последовательность. Примечание: последовательность фаз может быть можно изменить, просто поменяв местами соединения любых двух из трех (L1, L2, L3) линий питания; однако это должно выполняться только в соответствии со всеми надлежащими нормы и правила, а также одобрение заводского инжиниринга сотрудники.

Индексы:
Соблюдение правильного порядка нижних индексов для всех векторов количество — один из важнейших ключей к успеху 3-х фазные расчеты. На рисунке 4 показан правильный нижний индекс порядок для каждой из двух различных фазовых последовательностей. За последовательность {1-2-3}, правильный порядок индексов [12], [23] и [31]; тогда как правильный порядок нижнего индекса для последовательность {3-2-1} — это [32], [21] и [13].

Нижний индекс:
После определения последовательности фаз и правильного индексы обозначены, расчеты по этим индексы вместе с условными обозначениями, принятыми для Версия закона Ома для переменного тока предотвратит угловые ошибки.

По соглашению, V12 — это падение напряжения вектора плюс (1) к минус (2) в направлении тока, протекающего из точки (1) к точке (2) и равен этому току, умноженному импедансом переменного тока между точками (1) и (2).За пример в векторной записи;

Сложение / вычитание фазора:
Правильная запись в нижнем индексе устанавливает правильный метод для векторного сложения / вычитания векторов. На рисунке 2 фазоры линейного напряжения в этой трехфазной {1-2-3} Последовательная 4-проводная система «звезда» состоит из линейно-нейтральной векторные напряжения следующим образом;

Если среднеквадратичные напряжения между фазой и нейтралью равны (стандарт сбалансированной системы), то приведенные выше уравнения показывают, что все линейное напряжение питания фазора — фаза-нейтраль. напряжения, умноженные на 3, и подводят фазу к нейтрали векторы напряжения на 30 градусов .Например, стандартный 4-проводная 3-фазная система звезды с линейным напряжением 120 вольт и V1N, выбранных в качестве опорного фазора на ноль градусов имеет линейное напряжение;

V12 = 208∠ 30 °; V23 = 208∠ -90 °; V31 = 208∠ 150 °.

Важная концепция: Конфигурация трехфазного трехпроводного треугольника система уравновешивания напряжений фактически не имеет линейно- нейтральные напряжения, такие как звездочка.Тем не менее дельта-фазное напряжение, как показано на Рисунке 3, все еще может быть построенный из теоретического набора сбалансированных 3-фазных линейные напряжения, как показано выше. В отношения с этими теоретическими напряжениями чрезвычайно полезен для определения углов дельта-фазора.

Расчетные процедуры, инструкции и формулы

Следующий список процедур, рекомендаций и формул проиллюстрировать схему расчета трехфазного фазора количества с использованием типовых данных паспортной таблички, взятых из отдельные единицы нагрузки.

Расчеты производятся следующим образом;


  1. Обозначение чередования фаз; {1-2-3} или {3-2-1}
  2. Определить индексы; [12], [23], [31] или [32], [21], [13]
  3. Предположим, что линейные токи L1, L2, L3 текут к нагрузкам. и нейтральный (обратный) ток течет к источнику питания.
  4. Протекает ток нагрузки и падение напряжения должно соответствовать обозначения нижних индексов, как определено ранее.
  5. Используйте «Закон Ома для переменного тока» для расчета величин и углы каждой отдельной однофазной нагрузки Текущий. Просмотрите AN109 Dataforth, ссылка 1.
  6. Важные понятия: линейные токи как для звезды, так и для 3-фазные нагрузки, сбалансированные по треугольнику, рассчитываются с использованием следующие отношения;
    1. Входная мощность переменного тока = 3 x (Vline) x (Iline) x PF
    2. PF — косинус угла, на который прямая токи опережают или отстают от линейного напряжения.Фактическое трехфазное напряжение фаза-нейтраль существуют в конфигурациях звезды; тогда как они теоретический в дельта-конфигурациях. Например, принять любую сбалансированную 3-фазную нагрузку на 10 ампер линейного тока и коэффициент мощности запаздывания 0,866 (30 °). Если системная последовательность {1-2-3} и V12 является справочным, тогда I1 = 10∠ -60 °; I2 = 10∠ 180 °; I3 = 10∠ 60 °.
  7. Определите количество треугольников мощности; Вт «P» и VAR «Q» для каждой нагрузки. Ссылка на обзор 1.
  8. Суммировать ранее рассчитанную индивидуальную нагрузку токи с использованием правильной записи индекса для определения каждая отдельная строка тока
  9. Наконец, просуммируйте все отдельные треугольники мощности нагрузки. количества (Вт «P» и VAR «Q») для определения количество треугольников мощности системы; P, Q и PF.Это этот последний шаг, который определяет, как загружается система население ведет себя.

Примеры расчетов

В следующих примерах предполагается типичное напряжение 208–120 вольт. трехфазная конфигурация 4 звезды с чередованием фаз из {1 2 3}, и V12 выбран в качестве ссылки. Это звёздочка система; однако нагрузки, подключенные между каждым из три отдельные линии питания (L1, L2, L3) составляют 208-вольтовый трехпроводной, треугольник.Три категории однофазные нагрузки принимаются для следующих расчеты. Эти категории идентичны тем определено в Руководстве по применению AN109 (Ссылка 1) и перечисленные ниже с необходимыми данными паспортной таблички.

  • Выходные киловатты; КВт, КПД (опция), PF = 1
  • Выходная мощность в лошадиных силах; HP, КПД, P
  • Входная кВА; КВА, ПФ, КПД 100%.

В таблице 1 приведены расчетные значения для предполагаемого население этих нагрузок. Читатели должны проверить эти расчеты. Dataforth предлагает интерактивный Excel рабочая тетрадь, аналогичная таблице 1, которая автоматически рассчитывает все величины трехфазной системы. Видеть Ссылка 2 для загрузки загрузите этот файл Excel.

Пример расчета нагрузок между фазой и нейтралью
Трехфазные звездообразные системы с нейтралью могут иметь одинаковые или неравные отдельные однофазные нагрузки, подключенные между любой из линий питания (L1, L2, L3) и нейтраль.Системы сбалансированы, если все нагрузки между фазой и нейтралью идентичны.

На рисунке 5 показаны три группы однофазных линейно-нейтральных нагрузки, подключенные по трехфазной системе «звезда». Эта конфигурация однофазных нагрузок может быть рассматривается как составная несбалансированная звездообразная нагрузка

На рисунке 6 показаны три группы однофазных межфазных нагрузки, подключенные по трехфазной системе «звезда».Этот конфигурацию однофазных нагрузок можно рассматривать как композитная несбалансированная дельта-нагрузка

На рисунке 7 показаны группа сбалансированных нагрузок звездой и группа сбалансированных дельта-нагрузок, обе из которых (могут быть) подключен по трехфазной системе звездой.

Таблица 1 представляет собой сводный набор расчетных результатов для конфигурации, показанные на рисунках 5, 6 и 7.Эти расчеты предполагают произвольную популяцию типа загружает ранее определенные и использует все правила, процедуры и определения, как показано выше. В Результаты системы из расчетов Таблицы 1 показаны ниже. в таблицах 2 и 3.

Напряжение сети V12 (208 при нулевом градусе) является опорным для указанные выше текущие углы.

Читателям предлагается проверить эти расчеты.

Как упоминалось выше, Dataforth предоставляет интерактивный Файл Excel, предназначенный для увлеченного исследователя. при расчете системных токов и сопутствующей мощности уровни. Этот файл позволяет исследователю ввести паспортную табличку. данные по всем системным нагрузкам; после этого все линии тока векторов и мощности рассчитываются автоматически. «Интерактивная рабочая тетрадь по Excel для трех- Расчет фаз переменного тока »можно загрузить с Веб-сайт Dataforth, см. Ссылку 2.

Рисунок 8 — иллюстрация изолированного истинного значения Dataforth. Модуль ввода RMS, SCM5B33. Эта функция также доступен в корпусе на DIN-рейку; DSCA33. Dataforth имеет набор модулей преобразования сигналов, разработанных специально для измерения переменного среднеквадратичного значения высокого напряжения параметры с использованием встроенного затухания. Читатель рекомендуется посетить ссылки 1, 6, 7 и 8.Ссылки на Dataforth Читателю предлагается посетить веб-сайт Dataforth и изучить их полную линейку изолированного преобразования сигнала модули и соответствующие примечания по применению, см. ссылки показано ниже.

  1. Dataforth Corp., http://www.dataforth.com
  2. Dataforth Corp., AN110 Excel Интерактивная работа Книга для расчетов трехфазного переменного тока
  3. Dataforth Corp., Примечание по применению AN109, Измерения однофазного переменного тока
  4. Dataforth Corp., AN109 Excel Интерактивная работа Книга для расчетов однофазного переменного тока
  5. Национальный электротехнический кодекс контролируется National Fire Агентство по охране, NFPA
  6. Dataforth Corp., Система аттенюатора напряжения SCMVAS,
  7. Dataforth Corp., серия модульных формирователей сигналов с истинным среднеквадратичным значением SCM5B33
  8. Dataforth Corp., серия DSCA33 формирователей сигналов True RMS для монтажа на DIN

Трехфазное электрическое питание | Передача электроэнергии

Трехфазная электроэнергия — распространенный метод передачи электроэнергии.Это тип многофазной системы, которая в основном используется для питания двигателей и многих других устройств. Трехфазная система использует меньше проводящего материала для передачи электроэнергии, чем эквивалентные однофазные, двухфазные системы или системы постоянного тока при том же напряжении.

В трехфазной системе три проводника цепи несут три переменных тока (одинаковой частоты), которые достигают своих мгновенных пиковых значений в разное время. Если взять за основу один проводник, то два других тока задерживаются во времени на одну треть и две трети одного цикла электрического тока.Эта задержка между «фазами» обеспечивает постоянную передачу мощности в течение каждого цикла тока, а также позволяет создавать вращающееся магнитное поле в электродвигателе.

Трехфазные системы могут иметь или не иметь нейтральный провод. Нейтральный провод позволяет трехфазной системе использовать более высокое напряжение, поддерживая при этом однофазные приборы с более низким напряжением. В ситуациях распределения высокого напряжения обычно не бывает нейтрального провода, поскольку нагрузки можно просто подключить между фазами (соединение фаза-фаза).

Трехфазный имеет свойства, которые делают его очень востребованным в электроэнергетических системах. Во-первых, фазные токи имеют тенденцию нейтрализовать друг друга, суммируясь до нуля в случае линейной сбалансированной нагрузки. Это позволяет исключить нейтральный провод на некоторых линиях; все фазные проводники проходят одинаковый ток и поэтому могут иметь одинаковый размер для сбалансированной нагрузки. Во-вторых, передача мощности на линейную сбалансированную нагрузку является постоянной, что помогает снизить вибрации генератора и двигателя.Наконец, трехфазные системы могут создавать магнитное поле, которое вращается в заданном направлении, что упрощает конструкцию электродвигателей. Три — это самый низкий фазовый порядок, демонстрирующий все эти свойства.

Большинство бытовых нагрузок однофазные. Обычно трехфазное питание либо вообще не поступает в жилые дома, либо там, где оно поступает, оно распределяется на главном распределительном щите.

На электростанции электрический генератор преобразует механическую энергию в набор переменных электрических токов, по одному от каждой электромагнитной катушки или обмотки генератора.Токи являются синусоидальными функциями времени, все с одной и той же частотой, но смещены во времени, чтобы получить разные фазы. В трехфазной системе фазы распределены равномерно, что дает разделение фаз на одну треть цикла. Частота сети обычно составляет 50 Гц в Азии, Европе, Южной Америке и Австралии и 60 Гц в США и Канаде (но для получения более подробной информации см. «Системы электроснабжения»).

Генераторы выдают напряжение в диапазоне от сотен вольт до 30 000 вольт. На электростанции трансформаторы «повышают» это напряжение до более подходящего для передачи.

После многочисленных дополнительных преобразований в сети передачи и распределения мощность окончательно преобразуется в стандартное сетевое напряжение (, то есть «домашнее» напряжение). Электропитание может быть уже разделено на одну фазу на этом этапе или все еще может быть трехфазным. При трехфазном понижении выход этого трансформатора обычно соединяется звездой со стандартным напряжением сети (120 В в Северной Америке и 230 В в Европе и Австралии), являющимся фазным напряжением.Другая система, обычно встречающаяся в Северной Америке, — это соединение вторичной обмотки треугольником с центральным ответвлением на одной из обмоток, питающих землю и нейтраль. Это позволяет использовать трехфазное напряжение 240 В, а также три различных однофазных напряжения (120 В между двумя фазами и нейтралью, 208 В между третьей фазой (известной как верхняя ветвь) и нейтралью и 240 В между любыми двумя фазами). быть доступным из того же источника.

Большой кондиционер и т. Д.оборудование использует трехфазные двигатели из соображений эффективности, экономии и долговечности.

Нагреватели резистивного нагрева, такие как электрические котлы или отопление помещений, могут быть подключены к трехфазным системам. Аналогичным образом может быть подключено электрическое освещение. Эти типы нагрузок не требуют вращающегося магнитного поля, характерного для трехфазных двигателей, но используют более высокий уровень напряжения и мощности, обычно связанный с трехфазным распределением. Системы люминесцентного освещения также выигрывают от уменьшения мерцания, если соседние светильники получают питание от разных фаз.

Большие выпрямительные системы могут иметь трехфазные входы; Результирующий постоянный ток легче фильтровать (сглаживать), чем выходной сигнал однофазного выпрямителя. Такие выпрямители могут использоваться для зарядки аккумуляторов, процессов электролиза, таких как производство алюминия, или для работы двигателей постоянного тока.

Интересным примером трехфазной нагрузки является электродуговая печь, используемая в сталеплавильном производстве и при переработке руд.

В большинстве стран Европы печи рассчитаны на трехфазное питание.Обычно отдельные нагревательные элементы подключаются между фазой и нейтралью, чтобы обеспечить подключение к однофазной сети. Во многих регионах Европы единственным доступным источником является однофазное питание.

Иногда преимущества трехфазных двигателей делают целесообразным преобразование однофазной мощности в трехфазную. Мелкие клиенты, такие как жилые или фермерские хозяйства, могут не иметь доступа к трехфазному питанию или могут не захотеть оплачивать дополнительную стоимость трехфазного обслуживания, но все же могут пожелать использовать трехфазное оборудование.Такие преобразователи также могут позволять изменять частоту, позволяя регулировать скорость. Некоторые локомотивы переходят на многофазные двигатели, приводимые в действие такими системами, даже несмотря на то, что поступающее питание на локомотив почти всегда либо постоянное, либо однофазное переменное.

Поскольку однофазная мощность падает до нуля в каждый момент, когда напряжение пересекает нулевое значение, но трехфазная подает мощность непрерывно, любой такой преобразователь должен иметь способ накапливать энергию в течение необходимой доли секунды.

Один из методов использования трехфазного оборудования в однофазной сети — это вращающийся фазовый преобразователь, по сути, трехфазный двигатель со специальными пусковыми устройствами и коррекцией коэффициента мощности, которые создают сбалансированные трехфазные напряжения.При правильной конструкции эти вращающиеся преобразователи могут обеспечить удовлетворительную работу трехфазного оборудования, такого как станки, от однофазного источника питания. В таком устройстве накопление энергии осуществляется за счет механической инерции (эффект маховика) вращающихся компонентов. Внешний маховик иногда находится на одном или обоих концах вала.

Вторым методом, который был популярен в 1940-х и 50-х годах, был метод, который назывался «методом трансформатора». В то время конденсаторы были дороже трансформаторов.Таким образом, автотрансформатор использовался для подачи большей мощности через меньшее количество конденсаторов. Этот метод работает хорошо и имеет сторонников даже сегодня. Использование метода преобразования имени отделяет его от другого распространенного метода, статического преобразователя, поскольку оба метода не имеют движущихся частей, что отделяет их от вращающихся преобразователей.

Другой часто применяемый метод — использование устройства, называемого статическим преобразователем фазы. Этот метод работы трехфазного оборудования обычно используется с нагрузками двигателя, хотя он обеспечивает только 2/3 мощности и может вызвать перегрев нагрузок двигателя, а в некоторых случаях — перегрев.Этот метод не будет работать, когда задействованы чувствительные схемы, такие как устройства ЧПУ, или в нагрузках индукционного и выпрямительного типа.

Производятся некоторые устройства, имитирующие трехфазное питание от однофазного трехпроводного источника питания. Это достигается за счет создания третьей «субфазы» между двумя токоведущими проводниками, в результате чего разделение фаз составляет 180 ° — 90 ° = 90 °. Многие трехфазные устройства будут работать в этой конфигурации, но с меньшей эффективностью.

Преобразователи частоты (также известные как твердотельные инверторы) используются для точного управления скоростью и крутящим моментом трехфазных двигателей.Некоторые модели могут питаться от однофазной сети. Преобразователи частоты работают путем преобразования напряжения питания в постоянный ток, а затем преобразования постоянного тока в подходящий трехфазный источник для двигателя.

Цифровые фазовые преобразователи — это последняя разработка в технологии фазовых преобразователей, которая использует программное обеспечение в мощном микропроцессоре для управления твердотельными компонентами переключения питания. Этот микропроцессор, называемый процессором цифровых сигналов (DSP), контролирует процесс преобразования фазы, непрерывно регулируя модули ввода и вывода преобразователя для поддержания сбалансированной трехфазной мощности при любых условиях нагрузки.

  • Трехпроводное однофазное распределение полезно, когда трехфазное питание недоступно, и позволяет удвоить нормальное рабочее напряжение для мощных нагрузок.
  • Двухфазное питание, как и трехфазное, обеспечивает постоянную передачу мощности линейной нагрузке. Для нагрузок, которые соединяют каждую фазу с нейтралью, при условии, что нагрузка имеет одинаковую потребляемую мощность, двухпроводная система имеет ток нейтрали, который превышает ток нейтрали в трехфазной системе.Кроме того, двигатели не являются полностью линейными, а это означает, что вопреки теории двигатели, работающие на трех фазах, обычно работают более плавно, чем на двухфазных. Генераторы на Ниагарском водопаде, установленные в 1895 году, были крупнейшими генераторами в мире в то время и были двухфазными машинами. Истинное двухфазное распределение энергии по существу устарело. В системах специального назначения для управления может использоваться двухфазная система. Двухфазная мощность может быть получена от трехфазной системы с использованием трансформаторов, называемых трансформатором Скотта-Т.
  • Моноциклическая энергия — это название асимметричной модифицированной двухфазной системы питания, используемой General Electric около 1897 года (отстаивавшей Чарльз Протеус Стейнмец и Элиху Томсон; это использование, как сообщается, было предпринято, чтобы избежать нарушения патентных прав). В этой системе генератор был намотан с однофазной обмоткой полного напряжения, предназначенной для освещения нагрузок, и с небольшой (обычно линейного напряжения) обмоткой, которая вырабатывала напряжение в квадратуре с основными обмотками. Намерение состояло в том, чтобы использовать эту дополнительную обмотку «силового провода» для обеспечения пускового момента для асинхронных двигателей, при этом основная обмотка обеспечивает питание осветительных нагрузок.После истечения срока действия патентов Westinghouse на симметричные двухфазные и трехфазные системы распределения электроэнергии моноциклическая система вышла из употребления; его было сложно анализировать, и его хватило не на то, чтобы разработать удовлетворительный учет энергии.
  • Системы высокого порядка фаз для передачи энергии были построены и испытаны. Такие линии электропередачи используют 6 или 12 фаз и конструктивные решения, характерные для линий электропередачи сверхвысокого напряжения. Линии передачи высокого порядка могут позволить передачу большей мощности через данную линию передачи на полосе отчуждения без затрат на преобразователь HVDC на каждом конце линии.

Многофазная система — это средство распределения электроэнергии переменного тока. Многофазные системы имеют три или более электрических проводника, находящихся под напряжением, по которым проходят переменные токи с определенным временным сдвигом между волнами напряжения в каждом проводнике. Полифазные системы особенно полезны для передачи энергии электродвигателям. Самый распространенный пример — трехфазная система питания, используемая в большинстве промышленных приложений.

Один цикл напряжения трехфазной системы

На заре коммерческой электроэнергетики на некоторых установках для двигателей использовались двухфазные четырехпроводные системы.Основным преимуществом этого было то, что конфигурация обмотки была такой же, как у однофазного двигателя с конденсаторным пуском, а при использовании четырехпроводной системы концептуально фазы были независимыми и легко анализировались с помощью математических инструментов, доступных в то время. . Двухфазные системы заменены трехфазными. Двухфазное питание с углом между фазами 90 градусов может быть получено из трехфазной системы с использованием трансформатора, подключенного по Скотту.

Многофазная система должна обеспечивать определенное направление вращения фаз, поэтому напряжения зеркального отображения не учитываются при определении порядка фаз.Трехпроводная система с двумя фазными проводниками, разнесенными на 180 градусов, по-прежнему остается только однофазной. Такие системы иногда называют разделенной фазой.

Полифазное питание особенно полезно в двигателях переменного тока, таких как асинхронный двигатель, где оно генерирует вращающееся магнитное поле. Когда трехфазный источник питания завершает один полный цикл, магнитное поле двухполюсного двигателя вращается на 360 ° в физическом пространстве; Двигатели с большим количеством пар полюсов требуют большего количества циклов питания, чтобы совершить один физический оборот магнитного поля, и поэтому эти двигатели работают медленнее.Никола Тесла и Михаил Доливо-Добровольский изобрели первые практические асинхронные двигатели, использующие вращающееся магнитное поле — раньше все коммерческие двигатели были постоянного тока, с дорогими коммутаторами, щетками, требующими большого технического обслуживания, и характеристиками, непригодными для работы в сети переменного тока. Многофазные двигатели просты в сборке, они самозапускаются и мало вибрируют.

Были использованы более высокие номера фаз, чем три. Обычной практикой для выпрямительных установок и преобразователей HVDC является обеспечение шести фаз с шагом между фазами 60 градусов, чтобы уменьшить генерацию гармоник в системе питания переменного тока и обеспечить более плавный постоянный ток.Построены экспериментальные линии передачи высокого фазового порядка, содержащие до 12 фаз. Это позволяет применять правила проектирования сверхвысокого напряжения (СВН) при более низких напряжениях и позволит увеличить передачу мощности в коридоре той же ширины линии электропередачи.

Жилые дома и малые предприятия обычно снабжаются одной фазой, взятой из одной из трех фаз коммунального обслуживания. Индивидуальные клиенты распределяются по трем фазам, чтобы сбалансировать нагрузки. Однофазные нагрузки, такие как освещение, могут быть подключены от фазы под напряжением к нейтрали цепи, что позволяет сбалансировать нагрузку в большом здании по трем фазам питания.Сдвиг фаз линейных напряжений составляет 120 градусов; Напряжение между любыми двумя живыми проводами всегда в 3 раза больше между живым и нулевым проводом. См. Статью Системы электроснабжения для получения списка однофазных распределительных напряжений по всему миру; трехфазное линейное напряжение будет в 3 раза больше этих значений.

В Северной Америке в многоквартирных домах может быть распределено напряжение 120 В (линия на нейтраль) и 208 В (линия на линию). Основные однофазные приборы, такие как духовки или плиты, предназначенные для системы с разделением фаз на 240 В, обычно используемой в односемейных домах, могут не работать должным образом при подключении к 208 Вольт; нагревательные приборы будут развивать только 3/4 своей номинальной мощности, а электродвигатели не будут правильно работать при подаче напряжения на 13% ниже.

ECE 494 — Лаборатория 1: Измерение трехфазной мощности

Эксперимент 1: Измерение трехфазной мощности

Цели

  • Для демонстрации линейных и фазовых соотношений в 3-фазных симметричных сетях.
  • Изучить и продемонстрировать двухваттметровый метод измерения мощности в 3-фазных сетях.

Оборудование

  • Два цифровых мультиметра со склада.
  • Один комплект банановых кабелей и измеритель качества электроэнергии Fluke 43B со склада.
  • Тележка с резисторной нагрузкой HMRL-3.
  • Один трехфазный вариак.
  • Один маленький ваттметр в черном ящике (измеритель мощности переменного тока Murata)
  • Одна распределительная коробка из шкафа или простой фазный выключатель.

Список литературы

  • Ричард Дорф, Введение в электрические схемы, гл.11, 9-е издание, John Wiley & Sons, Inc., 2013.
  • Д. Джонсон, Дж. Джонсон, Дж. Хилберн, Анализ электрических цепей, гл. 9, 10, 3-е издание, Prentice Hall, N.J., 1997.
  • Туран Генен, Электрические машины с MATLAB, стр. 17-41, 2-е издание, CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, 2012 г.

Фон

Трехфазные симметричные сети используются в электроэнергетике из соображений экономии и спектакль.Трехфазные генераторы и двигатели работают плавно, без пульсаций крутящего момента, в отличие от однофазных машин. Кроме того, сбалансированные трехфазные системы могут работать как трехпроводная или четырехпроводная система с гораздо меньшим количеством меди, необходимой для подачи питания в качестве по сравнению с тремя однофазными системами.

На электростанции обмотки трехфазной машины расположены так, чтобы обеспечивать три напряжения, каждое на 120 ° друг от друга во времени, и в обычной сбалансированной системе , обычно все одной величины.Эти три источника напряжения могут быть соединены звездой. (Y) или дельта (∆) конфигурация. Трехфазные нагрузки также могут быть подключены звездой или звездой. дельта-соединения. Соединение «звезда» имеет центральный узел, к которому может подключаться нейтральный провод. быть соединенным, но соединение треугольником представляет собой трехпроводную систему без узла для нейтрали или заземление) соединение.

Для измерения мощности в трехфазной системе необходимо использовать три ваттметра, каждый подключен к нейтрали для общей клеммы, и каждый отвечает на фазу-нейтраль напряжение и линейный ток.Затем нужно сложить мощности, указанные на каждом ваттметре. Анализ такой схемы показывает, что один ваттметр является избыточным, следовательно, двухваттметр является избыточным. Метод измерения трехфазной мощности был разработан для трехпроводных систем. Этот метод удовлетворительно, даже если нагрузки неуравновешены. Необходимо подключить ваттметры. с учетом полярности их катушек. Когда ток входит в отмеченный терминал токовой катушки, а положительное напряжение подключено к отмеченному выводу катушка напряжения, показание представляет потребляемую мощность.В этом случае алгебраическая сумма ваттметров определяет общую мощность нагрузки. В реактивных цепях может потребоваться чтобы перевернуть текущую катушку на один ваттметр, чтобы получить более высокое отклонение. Это показание считается отрицательным, когда полная мощность определяется алгебраически.

Если трехфазная система имеет четыре провода, необходимо использовать три ваттметра, если только известно, что система сбалансирована, и поэтому в нейтрали нет тока. провод.Для любой симметричной системы проводов N необходимо использовать N — 1 ваттметры для измерения общей мощности.


Предварительная лаборатория

  1. Предположим, что фазное напряжение составляет 120 В (линейное напряжение 208 В) на рисунке 1.1, и что три резистора имеют номинал 800 Ом. Рассчитайте ожидаемые значения из I 1 = I 2 = I 3 для полностью симметричной схемы.
  2. Просмотрите метод двух измерителей мощности для измерения трехфазной мощности.Определите, как для подключения счетчиков к схемам рисунков 1.1 и 1.2 для измерения мощности поставляется variac. Используемые нами измерители мощности также будут считывать напряжение и ток. они измеряют, но вам нужно будет подключить DMV, чтобы измерить оставшуюся фазу напряжение и линейный ток, а также для измерения дополнительных напряжений и токов запрашивается в описании лаборатории. (Напряжения в сети: V AB , V BC , V CA .Фазные напряжения: V AN , V BN , V CN . Мощность: W 1 , W 2 . Линейные токи: I 1 , I 2 , I 3 . Фазные токи: I P1 , I P2 , I P3 . Ток нейтрали: I N ) Распечатайте эти цепи и укажите на них, где ваши ваттметры и DVM подключатся.
  3. При каких условиях один из ваттметров будет измеряться двумя ваттметрами? читать отрицательные мощности со сбалансированным источником, питающим сбалансированную нагрузку?

Измерения мощности в 3-фазных системах

  1. Установите переключатели нагрузки стойки так, чтобы все 3 сопротивления номинально были идентичны.Мера номиналы резисторов до эксперимента; их значения должны точно совпадать.
  2. Подключите трехфазную звезду, как показано на рисунке 1.1. Подключите к власти измерители и цифровые вольтметры для измерения мощности, протекающей в нагрузку, линейные напряжения (V AB , V BC , и V CA ), фазные напряжения через резисторы (V AN и др.), ток нейтрали (I N ) и линейные токи.

    Примечание: важно контролировать ток через измерители мощности. чтобы убедиться, что он не превышает номинальный ток. Наблюдается низкая мощность при больших напряжениях и больших токах при низком коэффициенте мощности. Обратите внимание, что все измерения в этом эксперименте — переменный ток. Оценить весь инструмент показания для фазного напряжения источника 120 В (линейное напряжение между фазами 208 В). Соответственно выберите шкалу измерителя.


  3. Панель распределения напряжения находится сбоку от скамейки.Используйте вольтметр чтобы убедиться, что напряжение между линиями составляет 208 вольт. Подключите трехфазный переменный ток к распределительному щиту.
  4. Тщательно отрегулируйте выходное напряжение переменного тока до фазного напряжения 120 В (линейное напряжение 208 В).
  5. Без подключения нейтрального переключателя в открытом положении, измерьте и запишите все токи, напряжения. (линия и фаза), и запитать его различными сбалансированными нагрузками тележки резисторной нагрузки. Запишите результаты в таблицу 1.1. Выключите вариак и отключите питание.

    Примечание: Для измерения мощности требуется измерение напряжения, тока и фаза между ними. Измеритель Fluke имеет токовые клещи, которые представляют собой индуктивный датчик, преобразующий ток в напряжение для измерения прибором. Зажим имеет две шкалы настройки, и важно убедиться, что измеритель настроен на ту же шкалу, что и текущий зажим. Маленькие измерители черного ящика должны иметь свои текущие соединения «катушки» в последовательно со схемой.Для большинства измерений (все в этой лаборатории) вам нужно будет сократить подключение входного тока к одному из подключений «катушки» напряжения. Эти счетчики включаются, когда напряжение превышает примерно 65 Вольт. Они не читают отрицательную силу (поток мощности от нагрузки к источнику). Если счетчик показывает ток и напряжение но при отсутствии питания направление тока через устройство должно быть изменено на обратное. Ватт тогда показания счетчика следует рассматривать как отрицательные.

    Как ток, так и напряжение могут быть очень высокими при почти полном отсутствии рассеиваемой мощности в цепи, когда они не совпадают по фазе (низкий коэффициент мощности). Следовательно, важно всегда контролируйте напряжение, ток и мощность, чтобы убедиться, что ни одно из них не превышает номиналы измерителей мощности.

  6. Переведите переключатель в закрытое положение, чтобы подключить амперметр от нейтрали цепи резистора к нейтрали цепи резистора. трехфазный вариак и наблюдайте за текущим потоком.Ток должен быть прочитан на 300 мА. (или ниже) масштаб.
  7. Измерьте все токи, напряжения и показания мощности при тех же настройках нагрузки резисторной тележки нагрузки, начиная с шага 5. Запишите все измерения в таблицу 1.1. Выключите вариак и выключите питание.
  8. Подключите трехфазную цепь, как показано на рисунке 1.2. Поднимите сетевое напряжение до 120 Вольт (фазное напряжение 69,3В). Измерьте и запишите все токи, напряжения и показания мощности при тех же настройках сбалансированной нагрузки тележки резисторной нагрузки, начиная с шага 5.

    Примечание: Амперметров не хватит для измерения всей фазы токи и фазные напряжения одновременно. Сначала измерьте фазные токи, затем повторно подключите, чтобы измерить фазные напряжения.


Отчет

  1. Почему мы используем 208 В для сетевого напряжения по схеме «звезда», а только 120 В. для линейного напряжения на нагрузке «треугольник»?
  2. Рассчитайте общую мощность нагрузки в конфигурации звезды (ү) и дельты (Δ) при каждой балансировочной нагрузке из эксперимента, используя данные по току и напряжению, двумя разными методами.
  3. Составьте таблицу общей мощности нагрузки на основе расчетов из предыдущего вопроса и измерения двух ваттметров. метод. Обсудите любые различия.
  4. Проверьте соотношение фаз и линейного напряжения / тока в схемах конфигурации звезда (ү) и треугольник (Δ).

Вопросы для обсуждения

  1. Обсудите любые различия или сходства данных, полученных для соединения Y с или без нейтрального подключения.

  2. Таблица 1.1: Технические данные для подключенной нагрузки Y и Δ.

    Y
    без нейтрали
    Y
    с нейтралью
    Δ
    соединение
    Напряжение сети В ab
    в вольтах В до н.э.
    V ca

    Фаза Напряжение В AN
    в вольтах В БН
    V CN
    Мощность Вт 1
    в ваттах Вт 2



    Линия / Фаза I 1 / I p1
    Течения I 2 / I p2
    в усилителях I 3 / I p3
    I N



    Резистор R A
    в омах R B
    R C


  3. Повлияет ли на результаты, если ваттметр 2 будет установлен для измерения линейного тока B-B ’и обе катушки потенциалов ваттметра были перенесены на линию C вместо линии B.
  4. Покажите схему использования только одного ваттметра для измерения мощности в одной фазе сбалансированная трехфазная нагрузка.

Асимметричный / трехфазный поток мощности — документация pandapower 2.2.2

алгоритм (str, «nr») — алгоритм, который используется для определения мощности проблема с потоком.

Доступны следующие алгоритмы:

  • «nr» Newton-Raphson (реализация pypower с номером

ускорений)

Используется только для сети прямой последовательности

В сетях нулевой и обратной последовательности используется метод ввода тока

Vnew = Y.inv * Указано (из s_abc / v_abc старых)

Icalculated = Y * Vnew

calculate_voltage_angles (bool, «авто») — учитывать углы напряжения в расчете расхода

Если True, углы напряжения ext_grids и сдвиги трансформатора равны учитывается при расчете потока нагрузки. Учитывая напряжение углов требуется только в ячеистых сетях, которые обычно найдено в более высоких уровнях напряжения. Calcul_voltage_angles в автоматическом режиме по умолчанию:

  • Верно, если уровень напряжения в сети выше 70 кВ
  • Неверно, иначе

Уровень сетевого напряжения определяется как максимальное номинальное напряжение. любой шины в сети, подключенной к линии.

max_iteration (int, «auto») — максимальное количество переносимых итераций в алгоритме потока мощности.

В «автоматическом» режиме значение по умолчанию зависит от решателя потока мощности:

Для трехфазных вычислений его расширено до 3 * max_iteration

толерантность_mva (float, 1e-8) — условие завершения потока нагрузки относится к несоответствию P / Q мощности узла в MVA

trafo_model — трансформаторный аналог модели

  • «t» — трансформатор смоделирован как эквивалент Т-модели.
  • «пи» — не рекомендуется, так как он менее точен, чем Т-модель.

Итак, для трехфазного потока нагрузки это не

реализовано

trafo_loading (str, «текущий») — режим расчета для трансформатор нагрузки

Нагрузка трансформатора может быть рассчитана относительно номинальной ток или номинальная мощность. В обоих случаях общий трансформатор нагрузка определяется как максимальная нагрузка с двух сторон трансформатор.

  • «ток» — нагрузка трансформатора дана как отношение тока

расход и номинальный ток трансформатора. Это рекомендуемый настройки, так как тепловые, а также магнитные эффекты в трансформатор зависит от тока. — «мощность» — нагрузка трансформатора дана как отношение полной мощность потока к номинальной полной мощности трансформатора.

enforce_q_lims (булево, ложь)

(не тестировался с трехфазным потоком нагрузки) — учитывать реактивную мощность генератора лимиты

Если True, ограничивает реактивную мощность в сети.gen.max_q_mvar / min_q_mvar соблюдаются в потоке загрузки. Это делается путем запуска второго расход нагрузки при нарушении пределов реактивной мощности на любом генераторе, так что время выполнения для потока нагрузки увеличится, если реактивная власть должна быть сокращена.

Примечание: enforce_q_lims работает, только если алгоритм = «nr»!

check_connectivity (bool, True) — выполнить дополнительное подключение тест после перехода с pandapower на PYPOWER

Если True, дополнительный тест подключения на основе SciPy Compressed Выполняются подпрограммы разреженных графиков.Если проверка обнаружит неподтвержденные автобусы, они выведены из эксплуатации в ппк

Voltage_depend_loads (bool, True)

(не тестировался с трехфазным потоком нагрузки) — рассмотрение нагрузки, зависящие от напряжения. Если False, net.load.const_z_percent и net.load.const_i_percent не учитываются, т.е. net.load.p_mw и net.load.q_mvar считаются нагрузками с постоянной мощностью.

рассмотреть_линию_температуру (булево, ложь)

(не тестировался с трехфазным потоком нагрузки) — регулировка линии полное сопротивление зависит от температуры в линии.Если True, net.line должен содержат столбец «temperature_degree_celsius». Температура Коэффициент зависимости альфа должен быть указан в net.line.alpha

столбец, в противном случае используется значение по умолчанию 0,004

** КВАРГ:

numba (bool, True) — Активация JIT-компилятора numba в решатель ньютона

Если установлено значение True, JIT-компилятор numba используется для генерации матрицы для потока мощности, что приводит к значительному быстродействию улучшения.

switch_rx_ratio (с плавающей запятой, 2)

(не тестировался с трехфазным потоком нагрузки) — rx_ratio переключателей шины. Если импеданс равен нулю, шины, подключенные замкнутым переключателем шина-шина сплавлены, чтобы смоделировать идеальный автобус. В противном случае они моделируются как ветви с сопротивлением, определенным как столбец z_ohm в переключателе таблица и этот параметр

delta_q

(не тестировался с трехфазным потоком нагрузки) — Допуск реактивной мощности для опции «enforce_q_lims» в квар — помогает сходимости в некоторых случаях.

trafo3w_losses

(Не тестировался с 3-фазным потоком нагрузки) — определяет, где потери разомкнутого контура трехобмоточного трансформаторы рассмотрены. Допустимые варианты: «hv», «mv», «lv». для стороны ВН / СН / НН или «звезда» для точки звезды.

v_debug (bool, Ложь)

(не тестировался с 3-фазным потоком нагрузки) — если True, значения напряжения в каждом итерация Ньютона-Рэфсона регистрируется в ppc

init_vm_pu (строка / число с плавающей запятой / массив / серия, нет)

(не тестировался с трехфазным потоком нагрузки) — позволяет определить инициализация специально для значений напряжения.Работает только с init == «auto»!

  • «авто»: все шины инициализируются средним значением всех

элементов управления напряжением в сети — «flat» для плоского старта от 1.0 — «результаты»: вектор величины напряжения берется из таблицы результатов. — поплавок, которым инициализируются все величины напряжения — итерация со значением величины напряжения для каждой шины (длина и порядок должны соответствовать автобусам в net.bus) — серия панд со значением величины напряжения для каждой шины (индексы должны соответствовать индексам в net.автобус)

init_va_degree (строка / число с плавающей запятой / массив / серия, нет)

(не тестировался с трехфазным потоком нагрузки) —

Позволяет определить инициализацию специально для углов напряжения. Работает только с init == «auto»!

  • «авто»: углы напряжения инициализируются из потока мощности постоянного тока

, если углы вычисляются, или 0 в противном случае — «dc»: углы напряжения инициализируются из потока мощности постоянного тока. — «flat» для плоского старта от 0 — «результаты»: вектор угла напряжения берется из таблицы результатов. — поплавок, которым инициализируются все углы напряжения — итерация со значением угла напряжения для каждой шины (длина и порядок должен соответствовать автобусам в сети.автобус) — серия панд со значением угла напряжения для каждой шины (индексы должны соответствовать индексам в net.bus)

переработка (dict, none)

(не тестировался с трехфазным потоком нагрузки) — повторное использование внутренних переменных потока мощности для расчет временных рядов

Содержит dict со следующими параметрами: _is_elements: если True, в сервисных элементах снова не фильтруются и берутся из последнего результата в net [«_ is_elements»] ppc: Если True, ppc берется из сети [«_ ppc»] и обновляется.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *