Линейное и фазное напряжение: что это такое и чем они отличаются

Вопросы и ответы

Что такое фаза?

Фаза — это значение тригонометрической функции, например определяющей форму или описывающей волновое или колебательное движение. Его значение идентично углу или аргументу периодической функции.

Зависимость всей фазы от координат и времени не всегда линейна и гармонична. Конец проводника, через который ток входит в цепь, или клемма, представляет собой начало фазы. Изменение напряжения цепи во времени представляет собой проекцию вектора луча на ось координат.

Схема состоит из стандартных элементов — генератор энергии, передающий контур, приемник. Для представления о том, что такое фаза, линейное напряжение, их взаимодействие требует определения фазы. Положение фазы действительно только для линий переменного тока. Концепция определяется как уравнение сектора с векторным вращением, один конец которого закреплен в начале координат.

Электрические линии различаются по количеству фаз: одно-, двух-, трех- и многофазные.

В России трехфазная сеть популярна для питания потребителей, которые представлены хозпостройками или промышленными предприятиями. Подключение имеет преимущества по сравнению с однофазной схемой питания:

  • экономичность за счет выгодного использования материалов;
  • возможность транспортировки большого количества электроэнергии;
  • включение в рабочую цепь мощных электрогенераторов и двигателей;
  • создание различных показателей напряжения в зависимости от возможности включения потребляющей нагрузки в электрическую линию.

Работа в трехфазной цепи зависит от взаимного соотношения компонентов. Показатели напряжения зависят от фазы (угла наклона векторного луча к координатной плоскости к оси). Напряжение определяется потенциалом земли, который равен нулю.

Из-за этого кабель с присутствующим напряжением называется фазным, а провод заземления – нейтральным. Фазовый угол единичного вектора не имеет большого значения, так как в прямой он делает полный оборот на 360° за 1/50 секунды. Учитывается межфазный угол относительности двух векторов.

В сети с использованием реактивных частей берется угол между векторными показателями электрического тока и напряжения, он называется фазовым сдвигом. Если значения подключенных нагрузок не изменяются во времени, то величина сдвига всегда будет постоянной. Инвариантность показателя используется при расчете электрической линии и анализе работы.

При намотке на катушку многих витков провода номинальное напряжение увеличивается пропорционально числу витков. Это явление привело к развитию генераторов, обеспечивающих потребителей электроэнергией.

Для эффекта приложения магнитного поля иногда устанавливают несколько катушек. Магнитное поле статора за один оборот ротора пересекают одновременно 3 катушки, что приводит к увеличению мощности генератора. Это позволяет запускать 3 пользователей одновременно.

Что такое фазное напряжение?

На трехфазных магистралях в большинстве штатов величина напряжения составляет 220 вольт. Фазное напряжение измеряется между фазами в начале и в конце линии. На практике это значение посередине нейтрального проводника и заряженного кабеля. При соединении по типу звезды значения линейных токов и фазного электричества не отклоняются.

Фазное напряжение – это напряжение между нейтральным проводом и одним из фазных проводов (220 В).

Симметричная система исключает наличие нулевого проводника, при несимметричном способе нулевой кабель сохраняет пропорциональность источнику. Во втором варианте в схему часто включаются осветительные приборы, и требуется независимая работа 3-х рабочих кабелей, тогда выходы приемника объединяются по типу треугольника.

Интерфейсное напряжение используется в многоквартирном секторе с магазинами или офисами на первом этаже. Так вы сможете снабдить торговые залы силовыми кабелями для обеспечения 380 вольт.

В многоэтажных домах связь обеспечивается лифтами, эскалаторами, промышленными холодильниками. Прокладка кабелей относительно простая, учитывая, что дом нулевой и жил под нагрузкой, а в помещения общего пользования выходят 3 рабочих кабеля и нулевой провод.

Отличие трехфазного тока от однофазного в том, что показатель сети – линейный ток, а параметры, относящиеся к нагрузке, – фазное напряжение. От станции к потребителю проводится линия, включающая диспетчеров и нулевой провод.

Для уменьшения утечек при прохождении по цепи в начале и конце сети устанавливаются преобразователи, но картины это не меняет. Нейтральный провод фиксирует и транспортирует заявленный потенциал, полученный на выходе, к пользователю. Мощность в проводе под нагрузкой создается исходя из значения в нейтрали.

Величина фазного напряжения определяется и возникает относительно центра соединения обмотки — нулевого провода. В трехфазной цепи, симметричной относительно нагрузок, через ноль передается ток минимальных значений. На выходе такой линии провода под нагрузкой окрашены в общепринятые стандартные цвета:

  • ядро L1 — коричневое;
  • провод L2 — черный;
  • кабель L3 — серый;
  • нулевая коса N — синяя;
  • желтый или зеленый – предусмотрен для заземления.

Такие мощные линии проводят к крупным потребителям – целым микрорайонам, заводам. Для небольших приемников монтируется однофазная линия, включающая провод под напряжением и дополнительный ноль.

При равномерном распределении мощности в однофазных ветвях равновесие наступает в трехфазной схеме. Для прокладки составных ветвей берется напряжение фазы жилы по отношению к нейтрали.

Как определить линейное и фазное напряжение

Чтобы правильно идентифицировать эти два вида напряжения, нужно помнить о некоторых тонкостях.

На самом деле, многие люди часто путают эти два понятия. И поэтому становится сложно правильно определить их стоимость.

Во-первых, сетевое напряжение должно определяться исключительно между двумя фазами.

Во-вторых, фазное напряжение по определению должно рассчитываться непосредственно между фазой и нейтралью. Поэтому не стоит пытаться определить фазное напряжение между двумя фазами.

Типы соединения

Для запуска генератора часто используется линейное и фазное напряжение. Если говорить о запуске трехфазного генератора, следует отметить один немаловажный факт.

Такое устройство состоит не только из первичной, но и из вторичной обмотки. Эти обмотки должны быть подключены правильно, и есть два распространенных способа сделать это.

Только убедившись, что все обмотки подключены правильно, можно добиться определенных улучшений:

  • повышение мощности передачи – важнейшая задача, которую необходимо решить, но делать это следует без повышения напряжения. И сделать это можно с помощью определенных типов соединений.
  • Уменьшить пульсации напряжения – если в блоках питания наблюдаются постоянные колебания напряжения, это может привести к выходу из строя подключенных к нему устройств. Поэтому устранение этого дефекта с помощью различных составов является важной задачей.
  • Уменьшите количество проводов — при подключении к сети нужно минимизировать количество подключений для улучшения качества работы устройств. Вот почему так важно использовать две упрощенные электрические схемы.

Звезда

Сначала рассмотрим этот тип подключения. Для его выполнения нужно соединить начало всех мотков в одной точке.

Эта точка называется нулевой. В некоторых печатных руководствах упоминается другое обозначение — нейтральная точка.

Иногда встречается соединение нулевой точки и нулевого источника питания. И поэтому заблуждающиеся молодые и неопытные электрики считают его обязательным. Но это не так, такое подключение в некоторых случаях можно использовать, да и не нужно.

Важно! Если такое соединение присутствует, система правильно называется 4-х проводной. В случае его отсутствия соединение считается трехпроводным.

Треугольник

Для установления соединения используется схема, отличная от описанной выше. Ведь нужно соединить одну обмотку с другой.

Свое название соединение получило из-за внешнего сходства с треугольником.

Его функция заключается в том, что все обмотки соединяются в строгой последовательности. А так как нет общей точки соприкосновения, то такая система может быть только одного типа, а именно трехпроводной.

Нюансы выбора типа соединения

В настоящее время активно используются оба типа соединения, звезда и треугольник. Однако это вовсе не означает, что вы можете выбрать наиболее понравившийся способ по своему усмотрению.

Есть определенные требования и общие рекомендации, благодаря которым вы сможете избежать ошибок.

Необходимо помнить, что при линейном напряжении 220 вольт нельзя подключать двигатель по схеме звезда.

Для такого напряжения идеальна схема треугольник.

С другой стороны, если напряжение в сети выше 220 вольт, например 380, лучшим вариантом будет использование звезды.

Если вы запомните это простое правило, то сможете в будущем избежать ошибок при подключении генераторов и других устройств.

Отличия

В обычной квартире, или частном доме, как правило, имеется только однофазный тип сети 220 вольт, поэтому к их электрощиту подключаются в основном два провода – фаза и ноль, реже – третий к ним добавилось — заземление.

Для высотных зданий с офисами, гостиницами или торговыми центрами поставляется сразу 4 или 5 силовых кабелей, которые обеспечивают три фазы сети 380 вольт.

Почему такое жесткое разделение? Дело в том, что, во-первых, трехфазное напряжение само по себе отличается повышенной мощностью, а во-вторых, оно особенно пригодно для привода специальных мощных трехфазных электродвигателей, применяемых на заводах, в электрических лебедках лифтов, эскалаторных подъемниках и т д на

Такие двигатели при подключении к трехфазной сети выдают во много раз большую мощность, чем их однофазные аналоги тех же габаритов и массы.

При соединении проводников не обязательно монтировать нулевой контакт, потому что вероятность пробоя очень мала, благодаря свободной нейтрали.

Но у такого устройства сети есть и свое слабое место, так как в линейной схеме соединения крайне сложно найти место повреждения на проводнике в случае аварии или пробоя, что может увеличить риск возгорания.

Измерение

Напряжение, возникающее между фазными проводниками, называется линейным. При этом между фазой и нулем появляется фазное напряжение. Линейный вариант используется для определения токов и других показателей для трехфазной цепи.

При этом в такие цепи допускается включать не только трехфазные контакты. Также допускается использование однофазных – особенно различных бытовых приборов.

Номинальное напряжение сети 380 вольт. Под влиянием ряда факторов, происходящих в локальной сети, она может изменяться. Поэтому наиболее важные различия между соответствующими типами напряжения заключаются в способах соединения обмоток.

Экспертное заключение Карнаух Екатерина Владимировна Окончила Национальный университет кораблестроения по специальности «Экономика предприятия» Линейный вариант считается более распространенным.

Это связано с безопасностью использования и удобством развертывания сети. Для измерения этого параметра стоит воспользоваться мультиметром. При этом потребуются датчики тока, вольтметры и другие специальные приборы для оценки показателей фазного напряжения.

Контроль и регулировка этого показателя осуществляется линейным стабилизатором напряжения. Это устройство поддерживает, что параметр в норме. Кроме того, он способствует нормализации высокого напряжения.

Расчет

Сети с линейным током используются довольно часто. Это связано с минимальным риском и простотой разведения таких проводов. Все электроприборы в этом случае подключаются только к одному фазному проводу, по которому протекает ток. В этом случае только он считается источником опасности.

Для расчета такой схемы будет достаточно обычных формул из курса физики. Кроме того, для измерения этого показателя в сети достаточно обычного мультиметра. При этом для получения показаний соединения фаз требуется целая система оборудования.

Для расчета напряжения линейного тока рекомендуется использовать формулу Кирхгофа и закон Ома. Благодаря использованию этих понятий можно будет быстро рассчитать характеристики определенного поршня или электрической сети.

Цель применения

В многоквартирных домах основными получателями являются бытовые приборы, работающие от сети 220 вольт. В этом случае возникает необходимость в равномерном разделении проводов с нагрузкой. Поэтому квартиры должны быть соединены в соответствии с шахматной расстановкой.

В частных домах метод используется для распределения нагрузки на каждый кабель. При этом стоит учитывать опережающие токи, которые передаются при включении наибольшего количества устройств.

Включив одинаковые электродвигатели в сеть с одной или тремя фазами, вы сможете получить разницу в мощности их работы. При выборе более эффективного способа подключения можно увеличить выходные параметры в 3 раза. Учитывая соотношение фазных и линейных токов, стоит рассчитывать обмотки на более высокие параметры.

Что такое линейное напряжение?

В трехфазной линии дополнительное напряжение можно изолировать, подключив перемычку между двумя нагруженными кабелями. Значение выше, потому что это проекция на координатную плоскость 2-х векторов, образующих между собой угол 120°.

Прибавка к значению фазного напряжения составляет 73% или рассчитывается как √3-1. Общепринятое линейное напряжение в ЛЭП всегда составляет 380 вольт.

Линейное напряжение – это напряжение между двумя фазными проводами (380 В).

Напряжение рассчитывается в интервале фаз или между их выходами. При монтаже схемы возникают трудности, заключающиеся в неточностях расчета проводника, что иногда становится причиной аварии. Схемы подключения отличаются вариантами совмещения нагруженных жил и источника питания. Преимущества однофазной сети:

  • безопасность эксплуатации оборудования, так как опасность в плане повреждения исходит от 1 кабеля;
  • схема используется для реализации эффективной кабельной разводки, выбора принципа работы, расчета параметров и выполнения измерений.

Расчеты в системе просты, проводятся с учетом стандартных физических формул. Для измерения показателей схемы используется мультиметр. Характеристики подключения к фазе определяют с помощью специальных вольтметров, датчиков тока.

Линейное напряжение возникает при прохождении электрического тока через подводную лодку при совмещении источника и приемника энергии. При снижении мощности на участке между выходом генератора и потребителем изменяются и параметры фазного напряжения. Зная линейные показатели, легко вычислить значение фазного напряжения.

Сетевые функции:

  • при проводке не нужны профессиональные приспособления, достаточно отвертки со встроенным индикатором;
  • ноль при соединении проводов не используется – за счет нулевой жилы отсутствует риск поражения электрическим током;
  • схема распространяется на постоянные сети и линии переменного тока;
  • однофазное подключение производится в трехфазной линии, но не наоборот.

Использование линейного и фазного напряжения

Электрические цепи бывают постоянного и переменного тока. Чаще для подключения источника питания к потребителю применяют трехфазные цепи переменного тока. Этот тип питания имеет ряд преимуществ:

  • более низкие затраты на передачу энергии;
  • возможность создания электродвижущей силы для работы асинхронного оборудования (лифтов, подъемников);
  • линейное напряжение и фазное напряжение могут использоваться одновременно.

Для подключения генераторов к сети используйте принцип треугольника или звезды. В первом варианте обмотки соединены последовательно, начало фазы и конец второй фазы соединены. Схема позволяет увеличить напряжение в несколько раз.

Во втором случае первые части обмоток объединены в общую точку, увеличения мощности не происходит.

Классификация электрической сети по составу рабочих элементов:

  • активный;
  • пассивный;
  • линейный;
  • нелинейный.

Используя 4 кабеля в магистрали, можно, варьируя подключения, использовать как линейные, так и фазные токи, что расширяет область применения. Трехфазные линии считаются универсальными, так как подключается большая нагрузка, например, к сети 10 вольт.

Если подключить к линии подходящий приемник, например трехфазный электродвигатель, его механическая мощность достигнет значений в 3 раза выше, чем у однофазного устройства.

В многоквартирном секторе основными получателями являются бытовые приборы и приборы, работающие от сети 220 В. Между проводами с нагрузкой должно быть равномерное разделение, чтобы квартиры подключались в шахматном порядке.

В частном домостроении принята концепция распределения нагрузки на каждый кабель от всех бытовых приборов и оборудования. Учитываются токи проводников, которые передаются при подключении максимального количества блоков.

Включив одинаковые электродвигатели в сеть с 1 или 3 фазами, можно получить разницу в мощности работы. Если вы дополнительно выберете эффективный способ подключения, показатели на выходе увеличатся втрое. Учитывая соотношение между фазными и линейными токами, обмотки следует рассчитывать на повышенные значения.

Относительная разница заряда между нагруженными проводами всегда больше, чем такая же разница между фазой и нейтралью. Основное отличие линейных характеристик напряжения от фазной мощности заключается в параметрах результирующего напряжения.

Классическим примером использования обоих видов напряжения является подключение при установке трехфазного генератора. Используются вторичные обмотки и первичные обмотки, соединенные по одной из схем.

Соотношение между линейным напряжением и значением фазы при соединении треугольником помогает выровнять ток, и оба эффекта почти равны. Аналогично подключаются двигатели, преобразователи и трансформаторы.

Вариант «звезда» предполагает соединение контактов всех обмоток цепи с помощью перемычек. Ток с индикаторами этой сети проходит в проводниках, а напряжение передается на активные выходы и контакты.

Читайте также: Виды цоколей ламп: маркировка,типы, размеры, устройство

Вычисление соотношения между фазным и линейным напряжением

Для расчета коэффициента необходимо знать линейные параметры. Все расчеты производятся по формуле: 12UAB=UA cos 30˚, или UAB=2√3/2×UA=√3×UA. Таким образом, делаем вывод, что окончательная формула такова – Ul = √3 × UФ.

На первый взгляд может показаться, что формулы слишком сложные, но это не так. С другой стороны, домашнему мастеру делать такие расчеты практически нет смысла. Достаточно простой проверки напряжения на каждой из фаз обычным мультиметром.

Для чего требуется проверка напряжения фаз перед включением

При подключении оборудования, требующего напряжения 380 В (например, асинхронного электродвигателя), проверьте напряжение на каждой из трех фаз и сравните показатели. Особенно это относится к частному сектору, где напряжение нестабильно или электрики недостаточно квалифицированы.

Дело в том, что в селах часто не учитывают распределение нагрузки. В результате таких действий одна из фаз может быть перегружена при минимальной нагрузке на остальные. Вместе с устаревшими трансформаторами это приводит к перекосу фаз.

Получается, что в одной из фаз значительно снижено напряжение. Это приводит к перегреву трехфазных двигателей или другого оборудования и неисправностям.

Схемы подключения трёхфазных двигателей

Существует два способа подключения трехфазной сети, и это касается не только электродвигателей. Нагревательные элементы также могут быть подключены по схеме «звезда» или «треугольник». Попробуем разобраться, в чем между ними разница.

«Звезда» и её особенности

Соединение звездой происходит следующим образом: к началу каждой обмотки подключается фазный провод, а все концы соединяются друг с другом. В этом случае на стыке образуется «технический ноль». Он чрезвычайно нестабилен и поэтому не используется в электрической цепи.

Такое подключение не позволяет двигателю выйти на полную мощность, но способствует увеличению срока службы техники. В защиту такого подключения можно также сказать, что пуск двигателя будет очень плавным, техника сможет выдерживать кратковременные перегрузки и меньше греться. Поэтому, если максимальная мощность электродвигателя не требуется, лучше всего выбрать способ соединения звездой».

«Треугольник»: плюсы и минусы способа подключения

Здесь обмотки соединены последовательно. Начало одного из них коммутирует с концом другого. Этот вариант имеет определенные недостатки, такие как высокие пусковые токи и перегрев при длительной работе. Однако есть и существенные преимущества по сравнению со звездным соединением.

Оборудование при таком подключении выдает максимальную мощность, что зачастую становится решающим критерием при выборе способа крепления. Электродвигатели с соединением треугольником развивают максимальный крутящий момент.

Чаще всего соединение «треугольник» используется для подключения мощных устройств, например, станков в промышленных цехах.

Комбинированный вариант соединения

В некоторых случаях используется комбинированный вариант звезда-треугольник. Электродвигатель плавно запускается при соединении звездой, а после того, как наберет нужные обороты, реле подключает его к соединению треугольником.

Однако не все двигатели можно подключить таким образом. Например, есть электродвигатели, у которых всего 3 вывода в контактной группе. Они изначально сделаны для соединения «звезда» и подключить их «треугольником» невозможно.

Если объединить распространенные виды включения в трехфазную сеть, то можно увидеть следующую картину.

Подведём итог

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что фазное напряжение в сети 0,4 кВ всегда равно 220 В, тогда как линейное напряжение равно 380 В. Однако не следует полагать, что при меньших значениях фазного напряжения становится менее опасен.

Редакция Homius со всей ответственностью заявляет, что поражение электрическим током может быть смертельным, независимо от того, находится ли линейное напряжение в цепи или в фазе. Ведь не само напряжение вызывает повреждение тканей и органов, а сила тока. Например, 220 В, преобразованные в 36 В, становятся еще опаснее.

Ведь такого низкого напряжения человек практически не ощущает, а в это время ток воздействует на органы. Поэтому при электромонтажных работах нельзя забывать о мерах безопасности.

Надеемся, что предоставленная информация будет полезна начинающим электрикам и домашним мастерам. Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать их в обсуждениях ниже. Редакция Homius будет рада ответить на них максимально подробно и быстро.

Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector