Расчет мощности трехфазной сети по току

Что такое электродвигатель?

Электродвигатель – это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Работа большинства устройств зависит от взаимодействия магнитного поля с обмоткой ротора, выражающегося во вращении. Они работают от постоянного или переменного тока. Источником питания может быть батарея, инвертор или розетка.

В некоторых случаях двигатель работает в обратном направлении, то есть преобразует механическую энергию в электрическую. Такие установки широко используются в электростанциях, работающих на воздушном или водяном потоке.

Электродвигатели классифицируют по типу источника питания, внутреннему устройству, области применения и мощности. Преобразователи частоты переменного тока также могут иметь специальные щетки. Они работают от однофазного, двухфазного или трехфазного напряжения, имеют воздушное или жидкостное охлаждение. Формула мощности двигателя переменного тока

Р = U х I,

где P — мощность, U — напряжение, I — ток.

Общие приводные агрегаты с размерами и характеристиками используются в промышленности. Самые большие двигатели мощностью более 100 МВт используются в силовых установках судов, компрессорных и насосных станциях. Меньшие размеры используются в бытовой технике, такой как пылесос или вентилятор.

Конструкция электрического двигателя

В состав привода входят:

• Ротор.
• Статор.
• Шарикоподшипники.
• Воздушные пространства.
• Обмотка.
• Выключатель.

Ротор — единственная подвижная часть привода, которая вращается вокруг своей оси. Ток, проходящий по проводникам, создает индуктивное возмущение в обмотке. Генерируемое магнитное поле взаимодействует с постоянными магнитами статора, которые приводят в движение вал.

Их рассчитывают по формуле мощности электродвигателя по току, за которую берутся КПД и коэффициент мощности, включая все динамические характеристики вала.

Подшипники расположены на валу ротора и способствуют вращению вокруг своей оси. Внешней частью они крепятся к корпусу двигателя. Вал проходит через них и выходит наружу. Поскольку нагрузка выходит за пределы рабочей зоны подшипников, ее называют выносной.

Статор является неподвижным элементом в электромагнитной цепи двигателя. Может включать обмотку магнитов или постоянных магнитов. Сердечник статора изготовлен из тонких металлических листов, которые называются пакетом якоря. Он предназначен для уменьшения потерь энергии, что часто происходит с цельными стержнями.

Воздушный зазор — расстояние между ротором и статором. Небольшой зазор эффективен, так как влияет на низкий коэффициент работы электродвигателя. Ток намагничивания увеличивается с размером зазора. Поэтому всегда стараются делать это минимально, но в разумных пределах. Слишком маленькое расстояние приводит к трению и расшатыванию фиксирующих элементов.

Обмотка состоит из медного провода, собранного в катушку. Обычно укладывается вокруг мягкого намагниченного сердечника, состоящего из нескольких слоев металла. Возмущение индукционного поля происходит в момент прохождения тока по проводам обмотки. В этот момент устройство входит в режим явной и неявной конфигурации полюсов.

В первом случае магнитное поле установки создает обмотку вокруг полюсного наконечника. Во втором случае пазы полюсного наконечника ротора разбросаны в распределенном поле. Двигатель с экранированными полюсами имеет обмотки, содержащие магнитные помехи.

Переключатель используется для изменения входного напряжения. Он состоит из контактных колец, размещенных на валу и изолированных друг от друга. На контактные щетки поворотного коммутатора подается ток якоря, что вызывает изменение полярности и заставляет ротор вращаться от полюса к полюсу.

Если напряжения нет, двигатель перестает вращаться. Современные установки оснащены дополнительными электронными средствами, контролирующими процесс вращения.

Принцип действия

По закону Архимеда ток в проводнике создает магнитное поле, в котором действует сила F1. Если из этого проводника сделать металлический каркас и поставить его в поле под углом 90°, то на края будут действовать силы, направленные в противоположную сторону друг относительно друга. Они создают крутящий момент вокруг оси, который начинает ее вращать.

Катушки якоря обеспечивают постоянное кручение. Поле создается электрическими или постоянными магнитами. Первый вариант выполнен в виде обмотки катушки на стальном сердечнике. Таким образом, петлевой ток создает индукционное поле в обмотке электромагнита, которое создает электродвижущую силу.

Рассмотрим более подробно работу асинхронных двигателей на примере установок с фазным ротором. Такие машины работают на переменном токе со скоростью якоря, не равной пульсации магнитного поля. Поэтому их еще называют индуктивными. Ротор приводится в движение за счет взаимодействия между электрическим током в катушках и магнитным полем.

При отсутствии напряжения во вспомогательной обмотке устройство находится в состоянии покоя. Как только на контактах статора появляется электрический ток, в помещении образуется постоянное магнитное поле с пульсацией +F и -F. Его можно представить в виде следующей формулы:

nпр = nоб = f1 × 60 ÷ p = n1

куда:

nпр — число оборотов, которые делает магнитное поле в прямом направлении, об/мин;

nоб — число оборотов поля в обратном направлении, об/мин;

f1 — частота пульсаций электрического тока, Гц;

p — количество полюсов;

n1 – общее количество оборотов в минуту.

Испытывая пульсации магнитного поля, ротор получает первое движение. Из-за неравномерного воздействия тока он будет развивать крутящий момент.

По закону индукции в короткозамкнутой обмотке образуется электродвижущая сила, которая генерирует ток. Частота пропорциональна скольжению ротора. За счет взаимодействия электрического тока и магнитного поля создается крутящий момент на валу.

Для расчета производительности есть три формулы мощности асинхронного двигателя. В случае изменения фазы используйте

S = P ÷ cos (альфа), где:

S — полная мощность, измеряемая в вольт-амперах.

P — активная мощность, выраженная в ваттах.

альфа — фазовый сдвиг.

Под полной мощностью понимается реальный показатель, а под активной мощностью расчетный.

Виды электродвигателей

По источнику питания станции делятся на работающие от:

• Постоянный ток.
• Переменный ток.

По принципу действия они, в свою очередь, делятся на:

• Коллектор.
• Клапан.
• Асинхронный.
• Синхронный.

Вентильные двигатели не относятся к отдельному классу, так как их устройство представляет собой вариант работы коллектора. В их конструкцию входит электронный преобразователь и датчик положения ротора. Обычно они интегрированы вместе с панелью управления. За их счет происходит согласованный обмен якоря.

Синхронные и асинхронные двигатели работают исключительно на переменном токе. Вращение контролируется сложной электроникой. Асинхронные делятся на:

• Трехфазный.
• Двухфазный.
• Простая фаза.

Теоретическая формула мощности трехфазного электродвигателя при соединении в звезду или треугольник

P = 3*Uф*Iф*cos(альфа).

Однако для линейных значений напряжения и тока это выглядит как

P = 1,73 × Up × If × cos(альфа).

Это будет реальным показателем того, какую мощность двигатель берет из сети.

Синхронные делятся на:

• Степпер.
• Гибридный.
• Индуктор.
• Гистерезис.
• Реактивный.

В своей конструкции шаговые двигатели имеют постоянные магниты, поэтому их не выделяют в отдельную категорию. Работой механизмов управляют с помощью частотных преобразователей. Существуют также универсальные двигатели, работающие на постоянном и переменном токе.

Общие характеристики двигателей

Все двигатели имеют общие параметры, которые используются в формуле для определения мощности электродвигателя. На их основе можно рассчитать характеристики машины. В разной литературе они могут называться по-разному, но обозначают одно и то же. В список таких параметров входят:

• Крутящий момент.
• Мощность двигателя.
• Эффективность.
• Номинальное число оборотов.
• Момент инерции ротора.
• Расчетное напряжение.
• Электрическая постоянная времени.

Вышеуказанные параметры необходимы, прежде всего, для определения КПД электроустановок, приводимых в действие механической мощностью двигателей. Расчетные значения дают лишь приблизительное представление о реальных свойствах продукта. Однако эти показатели часто используются в формуле мощности электродвигателя. Именно она определяет КПД машин.

Вращательный момент

У этого термина есть несколько синонимов: силовой момент, момент двигателя, крутящий момент, крутящий момент. Все они используются для обозначения индикатора, хотя эти понятия не всегда идентичны с точки зрения физики.

В целях унификации терминологии разработаны стандарты, сводящие все в одну систему. Поэтому в технической документации всегда используется термин «крутящий момент». Это векторная физическая величина, равная произведению векторных значений силы и радиуса. Радиус-вектор проведен от оси вращения к точке приложения силы.

С точки зрения физики разница между крутящим моментом и крутящим моментом заключается в точке приложения силы. В первом случае это внутреннее усилие, во втором — внешнее. Значение измеряется в ньютон-метрах. Однако в формуле мощности двигателя в качестве основной величины используется крутящий момент.

Он рассчитывается как

М = F × г, где:

М — крутящий момент, Нм;

F — приложенная сила, Н;

r — радиус, м.

Для расчета номинального крутящего момента привода используйте формулу

Мном = 30Рном ÷ пи × ном, где:

Рном — номинальная мощность электродвигателя, Вт;

ном — номинальное число оборотов, мин-1.

Соответственно, формула номинальной мощности электродвигателя должна выглядеть так:

Рном = Мном * пи * ном / 30.

Обычно все свойства указываются в спецификации. Но бывает, что приходится работать с совершенно новыми установками, информацию о которых найти очень сложно. Для расчета технических параметров таких устройств берутся данные их аналогов.

При этом всегда известны только номинальные свойства, которые приведены в спецификации. Реальные данные необходимо рассчитывать самостоятельно.

Трёхфазное или однофазное подключение

Датчик движения для сигнализации

В зависимости от используемого типа подключения потребляемая мощность определяется по-разному.

В однофазной сети потребляемая энергия рассчитывается по простейшей формуле:

P=U∙I∙cosϕ,

где cosϕ — коэффициент мощности, характеризующий фазовый сдвиг между током и напряжением в реактивной нагрузке.

Мощность 3-х фазной сети складывается из потребления по каждой фазе в отдельности. Формула мощности для трехфазного тока выглядит следующим образом:

Ptot=Uа∙Iа∙cosϕа+ Ub∙Ib∙cosϕb+ Uc∙Ic∙cosϕc,

где U, I, cosϕ – соответственно напряжение, ток и коэффициент мощности в каждой фазе.

К вашему сведению. Видно, что в общем случае трехфазное подключение требует большего количества измерительных блоков.

Иногда можно рассчитать энергопотребление по упрощенной версии. При симметричном потреблении, например при подключении асинхронного двигателя, токи потребления одинаковы, и формула имеет следующий вид:

P=3Uф∙Iф∙cosϕ=√3Ul∙Il∙cosϕ,

куда:

• Uф, Iф — фазное напряжение и ток;
• Uл, Iл — линейные напряжение и ток.

Асинхронный двигатель

Как отыскать мощность трехфазной сети по току и напряжению, расчет по формулам

Трехфазные и однофазные сети распределены примерно поровну в жилых и многоквартирных домах. Но стоит заметить, что промышленная сеть по умолчанию трехфазная, а для улицы, где расположены частные дома или для многоквартирного дома, почти всегда подойдет трехфазная сеть. И только потом она разветвлялась на три однофазные и выводилась к конечному потребителю электроэнергии.

Расчет был сделан не просто так, но чтобы обеспечить очень эффективную передачу электроэнергии от электростанции к вам, цель также состоит в том, чтобы уменьшить потери электроэнергии в процессе транспортировки, потому что току сопротивляется проводник, через который этот ток течет.

Если вам интересно, какая сеть есть у вас в доме или квартире, найти ее довольно просто.

Если открыть электрощит и посмотреть, сколько проводов используется для вашей квартиры, то если вы видите 2 или 3 провода, это однофазная сеть, 1 и 2 провода фаза и ноль, 3 провода, если они расположены, заземленный. В трехфазной сети проводов будет либо 4, либо 5. Три фазы А, В, С, ноль и при наличии заземляющего проводника.

Количество фаз также определяется так называемой коробкой, начальным автоматическим выключателем. Для однофазной сети выделяют 2 или 1 двойной кабель, а в трехфазной сети будет 1 тройной кабель и одинарный кабель. Но не забывайте о напряжении, с которым нужно быть очень осторожным.

Рассчитать ток, а расчетом напряжения узнать ток не составляет труда, обычно трехфазные сети требуют огромных потребителей энергии. По формуле, приведенной в статье, можно легко рассчитать мощность, используя значения силы тока и напряжения.

Узнаем потребляемую мощность электричества

Итак перейдем к сути, нам нужно узнать мощность электричества по току и напряжению. Во-первых, вам нужно знать, сколько энергии вы хотите потреблять. Это легко выяснить, сравнив всех потребителей энергии в вашем доме. Выберем самую распространенную технику, без которой не может обойтись современный человек.

Кстати, узнать, сколько потребляет тот или иной прибор, можно в паспортных данных вашего электроприбора, либо на наклейке, которая может быть на крышке. Начнем с максимального использования напряжения:

• Стиральная машина — 2700 Вт
• Водонагреватель (бойлер) — 2000 Вт
• Утюг — 1875 Вт
• Кофеварка — 1200 Вт
• Пылесос — 1000 Вт
• Микроволновка — 800 Вт
• Компьютер — 500 Вт
• Освещение — 500 Вт
• Холодильник — 300 Вт
• Теле — 100 Вт

По формуле нам нужно все сложить и разделить на 1000, чтобы перевести из ватт в киловатты.

Итого у нас получилось 10975 ватт, переведем в киловатты, делим на 1000.

Итого имеем потребление 10,9 кВт.

Для обычного мастера вполне достаточно даже одной фазы. Особенно, если вы не собираетесь включать все сразу, что конечно маловероятно.

Но надо иметь в виду, что ток потребления может быть значительно выше, особенно если вы живете в частном доме и/или у вас есть гараж, потребление 1 блока может составлять 4-5 кВт. Тогда вам лучше подойдет трехфазная сеть, так как она более мощная и позволяет подключать значительно более массивные электропотребители.

Трехфазная сеть

Рассмотрим конкретнее трехфазную сеть, которая для нас более предпочтительна. Для начала приведем сравнительное описание однофазной и трехфазной сети. Выделим некоторые плюсы и минусы.

При использовании трехфазной сети существует вероятность неравномерного распределения нагрузки по каждой фазе. Если, например, электрокотел и мощный обогреватель питаются от первой фазы, а телевизор и холодильник — от второй, то будут такие явления, как «перекос фаз» — асимметрия напряжений и токов, которая может быть результатом неисправности некоторых потребителей тока.

Чтобы избежать подобной ситуации, следует тщательно планировать распределение нагрузки еще на первом этапе проектирования сети.

Трехфазная сеть также потребует большего количества проводов, кабелей и автоматических выключателей, пропускающих ток, так как сила тока будет значительно выше, соответственно монтаж такой сети будет дороже.

Однофазная сеть уступает трехфазной сети по вероятному возможному эффекту. Так что если вы собираетесь использовать много массивных электропотребителей, второй вариант соответственно будет лучше.

Например, при наличии в доме двухжильного (трехжильного при заземлении) от силовой шины кабеля сечением 16 мм2 суммарная мощность всех электропотребителей в доме не должна превышать 14 кВт, что в примере выше.

А вот если использовать такое же сечение провода для трехфазной сети, но соответственно кабель будет 4-5 жильным, то максимальная суммарная мощность будет уже равна 42 кВт.

Рассчитываем мощность трехфазной сети

Для расчета возьмем некий производственный цех, где установлено 30 электродвигателей. В мастерскую входит четырехжильный провод, помните, что это 3 фазы: А, В, С и нейтраль (ноль). Номинальное напряжение 380/220 вольт. Суммарная мощность всех двигателей ПН1 — 48кВт, так же у нас есть лампы освещения в цеху, суммарная мощность ПН2 — 2кВт.

• Ru — установленная суммарная мощность группы потребителей, равная по величине сумме их заявленных мощностей, измеренная в кВт.
• Кс – коэффициент потребности в максимальном режиме нагрузки. Фактор спроса учитывает максимально возможное количество чередующихся получателей в группе. Для электродвигателей коэффициент спроса должен учитывать величину их нагрузки.

Коэффициент потребности для легкой (легкой) нагрузки, т е легкой, Кс2-0,9, а для силовой нагрузки, т е электродвигателей Кс1=0,35. Средний коэффициент мощности для всех потребителей cos(φ) = 0,75. Необходимо найти расчетный ток полосы.

Расчет

Рассчитайте расчетную мощность нагрузки P1 = 0,35 * 48 = 16,8 кВт

и расчетная легкая нагрузка Р2 = 0,9 *2 = 1,8 кВт.

Полная расчетная нагрузка Р = 16,8 + 1,8 = 18,6 кВт;

Номинальный ток рассчитывается по формуле:

P — расчетная мощность потребителя (электродвигателей и освещения), кВт;

Неноминальное напряжение на зажимах приемника, равное межфазному (линейное, при соединении фазы и фазы, то есть 380 В), иначе говоря, напряжение сети, от которой он питается, В;

cos (φ) — коэффициент мощности приемника.

Таким образом, мы рассчитали мощность по току, которая позволит вам обращаться с трехфазными сетями. Но подойдя конкретно к установке системы, не забывайте о мерах безопасности, ведь ток и напряжение – опасные для вашей жизни явления.

Формула для расчета мощности трехфазной сети

Субботний вечер. Начала стирать, запустила стиральную машину. Попутно решил пропылесосить, при этом включив чайник, чтобы после чаю попить. И свет погас, оставив в квартире полную темноту. Знакомый образ? Чтобы этого не произошло, нужно уметь рассчитывать нагрузку в сети, знать мощность электрического тока.

Особенности трехфазной системы

Для снабжения жилых домов и квартир электроэнергией применяются два типа схем:

• простая фаза;
• трехфазный.

Электросеть от электростанции выходит 3-мя фазами, в таком же виде поступает в дома, далее делится на отдельные фазы.

Этот способ передачи электроэнергии считается экономичным, так как снижает потери при транспортировке.

Читайте также: Мультиметр DT-830B: как пользоваться, инструкция по приминению

Как узнать свою схему

Узнать количество фаз в доме или квартире несложно, для этого придется вскрыть распределительный щит и посчитать провода, по которым в квартиру поступает электричество.

При однофазной сети количество проводов будет 2: фаза, ноль.

Время от времени появляется 3-х проводная земля. В трехфазной системе электропроводки 4: 3 фазы, ноль. Также можно добавить заземляющий провод.

2 любимых способа подключения трехфазной системы:

Схема “Треугольник”

Любая фаза подключается к соседней. Ток от источника находится в фазе, линейной по отношению друг к другу.

Схема “Звезда”

Фазы соединяются в одной точке. В этот момент общее напряжение будет равно 0. Ток только фазный, а напряжение может изменяться от линейного к фазному. Что это дает пользователю? Линейное напряжение в квартире 380 В, фазное 220 В.

Большинство устройств работают с напряжением 220 В, но некоторым устройствам требуется большее напряжение: старые электропечи, массивные обогреватели и котлы, промышленные электроинструменты.

Благодаря этой схеме любое устройство будет работать без проблем.

Характеристики трехфазной цепи

Трехфазная сеть имеет ряд преимуществ:

• снижает потери при транспортировке электроэнергии на большие расстояния;
• кабели и оборудование имеют наименьший расход, чем однофазная сеть;
• система питания сбалансирована;
• в системе для работы сразу 2 формы напряжения: линейное 380 В и фазное 220 В.

Расчет

расчет мощности трехфазной системы затруднен, так как ток в сети не постоянный, а переменный.

При постоянном токе мощность рассчитывается путем умножения напряжения и тока. При переменном токе все величины нестабильны из-за наличия нескольких фаз.

Способ подключения также важен. При однофазной системе мощность также рассчитывается путем умножения напряжения и тока, но учитывается коэффициент мощности cos, характеризующий фазовый сдвиг в реактивной нагрузке между напряжением и током.

Расчет происходит по следующей формуле полного расчета мощности тока в трехфазной сети:

Ptotal=Ua∙Ia∙cosа+ Ub∙Ib∙cosb+ Uc∙Ic∙cosc

где U — напряжение, I — ток, cos — коэффициент мощности, a, b и c — фазы.

Измерение мощности в трехфазных цепях проводят ваттметром.

В случае симметричной нагрузки определяют только одну фазу и результат измерения умножают на 3. При измерении 3-х фаз одновременно понадобится 3 единицы. При отсутствии «нулевой» фазы производится измерение 2 единиц и расчет мощности производится по 1 закону Кирхгофа:

Иа+Иб+Ик=0

Сумма 2-х показаний ваттметра даст показатель мощности трехфазной цепи.

Узнаем потребляемую мощность электричества

Как рассчитать мощность и зачем это нужно?

знание максимальной потребляемой мощности позволит правильно организовать электроснабжение квартиры или домовладения.

Для его расчета нужно рассчитать потребляемую мощность однофазных устройств и изучить трехфазные устройства. Свойства указаны в технических паспортах продуктов или в техническом руководстве. Зная эти характеристики и используя формулу расчета мощности, определяют силу тока в трехфазной системе, которая оказывает нагрузку на провода.

С помощью полученной информации выбираются предохранители и кабели, которые будут использоваться при прокладке внутренней электрической сети.

Рассчитываем мощность трехфазной сети

Для удобства и быстрых расчетов существуют онлайн-сервисы с калькуляторами, где можно быстро рассчитать мощность сети, указав известные пользователю характеристики.

Симметричная нагрузка

Если система состоит из четырех проводов (3 фазы и «ноль»), а нагрузка равномерно распределена между фазами, достаточно иметь измерительный блок, чтобы узнать значение общей мощности. Обмотка тока ваттметра включена последовательно с одним из линейных проводов, а обмотка напряжения счетчика включена между линейным и нейтральным проводами

. Такой тип подключения дает возможность узнать количество ватт в одной фазе. А так как нагрузка в системе распределена равномерно, то результирующая мощность трехфазной сети находится путем умножения полученных показаний на количество фаз, то есть на 3.

Неравномерное распределение потребителей

Цепи с несимметричной нагрузкой по фазам требуют использования нескольких ваттметров для определения мощностной характеристики.

В системе, состоящей из четырех проводов, необходимо соединить три устройства таким образом, чтобы обмотки напряжения каждого были соединены между нулевым проводом и одной из фаз. Общий результат можно найти, просуммировав отдельные показания каждого ваттметра.

Для трехпроводной системы потребуется как минимум два ваттметра для определения мощности всей цепи. Обмотки напряжения каждого отдельного ваттметра подключаются к клемме входного тока и оставшемуся свободному линейному проводу.

Полученные показания складываются и получается значение этой величины для трехфазной цепи. Эта схема подключения счетчика основана на первом законе Кирхгофа.

Такие нюансы очень важны при проектировании трехфазной сети для частного сектора. И их также следует учитывать при обслуживании существующих систем электроснабжения.

Электрический счетчик

Для любой схемы подключения необходим амперметр. Трехфазный счетчик может быть подключен непосредственно к сети (прямое подключение) или через трансформатор напряжения (полукосвенное), где показания счетчика умножаются на коэффициент.

Важно соблюдать порядок подключения, где нечетные числа — мощность, а четные — нагрузка. Цвет проводов указан в описании, а схема расположена на задней стороне устройства

Вход и соответствующий выход трехфазного счетчика обозначены одним цветом. Самый распространенный порядок подключения, когда фазы идут первыми, а последний провод нулевой.

трехфазный счетчик прямого подключения для дома обычно рассчитан на мощность до 60 кВт.

Прежде чем выбрать многотарифную модель, следует согласовать вопрос с электроснабжающей компанией. Современные устройства с рейтерами позволяют рассчитывать плату за электроэнергию в зависимости от времени суток, фиксировать и фиксировать значения мощности во времени.

Температурные показатели приборов подобраны максимально широко. В среднем они колеблются от -20 до +50°С. Срок службы приборов достигает 40 лет при межповерочном интервале 5-10 лет.

Счетчик подключается после начального трех- или четырехполюсного автоматического выключателя.

Электроприборы, влияющие на качество потребления

Коэффициент мощности равен единице при подключении ламп и обогревателей. Он падает до 0,7 и менее при добавлении в схему электродвигателей и других компонентов с реактивными компонентами, доминирующими с точки зрения энергопотребления.

Правильное применение определений мощности и расчетов помогает оптимизировать проектирование электрической сети с учетом характеристик подключаемых нагрузок.

Вышеизложенная информация будет полезна на этапе определения параметров электропроводки, автоматических выключателей. Комплексное использование этих знаний позволит повысить надежность электроснабжения, предотвратить возникновение и развитие аварийных ситуаций.

Рассмотрим трехфазную систему питания

Такие цепи могут быть соединены в звезду или в треугольник. Для простоты чтения схем и во избежание фазовых ошибок принято обозначать U, V, W или A, B, C.

При соединении звездой общее напряжение в точке N равно нулю. Мощность трехфазного тока будет в этом случае также постоянной величиной, в отличие от однофазного. Это означает, что трехфазная система уравновешена, в отличие от однофазной, то есть мощность трехфазной сети постоянна. Сразу значение суммарной трехфазной мощности будет равно:

В этом типе подключения бывает два вида напряжения – фазное и линейное. Фаза — это напряжение между фазой и нулевой точкой N:

Следовательно, общая мощность трехфазной сети для данного типа подключения будет равна:

Но так как линейное и фазное напряжения отличаются друг от друга на , то рассматривается сумма фазных воздействий. При расчете трехфазных цепей этого типа принято использовать формулу:

Соединение звездой

Буквенное обозначение начала обмоток — «А», «В», «С», концов — «Х», «У», «З». Нулевая точка отмечена как «О». Каждая обмотка имеет два конца. При соединении в «звезду» все три одноименных (начало) вывода обмотки соединяются друг с другом в одной точке «О». К свободным концам подключается нагрузка.

Соединение треугольником

При выполнении этого соединения на дрель ставятся перемычки, включая обмотки в следующей последовательности:

• конец «А» — с началом «Б»;
• конец «В» — с началом «С»;
• конец «С» — с началом «А».

Графическое изображение катушек выглядит как треугольник, отсюда и название.

Когда хотят использовать подключаемый асинхронный двигатель с максимальным КПД, обмотки соединяют в треугольник. В этом случае фазные напряжения одинаковы (Uл = Uф), линейный ток будет рассчитываться по формуле:

Ил = √3 * Иф.

При подключении двигателя в качестве нагрузки необходимо учитывать ряд нюансов:

• достигается увеличение мощности в 1,5 раза;
• значение пускового тока увеличивается, по сравнению с рабочим током в 7 раз из-за затрудненного пуска;
• резкое увеличение нагрузки на валу электрической машины приведет к резкому увеличению тока.

Из-за всего этого есть риск перегрева машины, чего не происходит при соединении обмоток нагрузки по схеме «звезда». Там двигатель не настроен на перегрев, а пуск осуществляется плавно.

Включаем обмотки по схеме «треугольник

При двух типах включения обмотки различают и определяют два вида токов: линейные и фазные. Различия легко запомнить:

• ток, протекающий по проводнику, соединяющему источник с приемником, называется линейным;
• ток, движущийся по обмоткам источника или нагрузки, называется фазным током.

Стоит обратить внимание на формулы мощности для различных схем подключения источника к нагрузке.

Текущая мощность в схеме «звезда» определяется по формуле:

P = 3*Uf*If*cosϕ = √3*Ul*Il*cosϕ,

куда:

• Uф — фазное напряжение;
• Ul — линейное напряжение;
• Iф — фазный ток;
• Iл — линейный ток;
• cosϕ — фазовый сдвиг.

Текущая мощность в схеме «треугольник» рассчитывается по формуле:

P = 3* Uf* If*cosϕ = √3*Ul*Il*cosϕ.

Фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях

Следующий параметр, требующий внимательного рассмотрения, – это напряжение. Так же, как и токи, напряжение в данном случае фазное и линейное.

Чтобы разница была более наглядной, лучше всего рассмотреть графическое представление векторов напряжения (фаз). Уже известно, что они размещены под углом 1200. Это угол между обмотками трехфазного генератора.

Сохраняя наклон вектора Ub, он откладывается (путем смены знака) от точки, где заканчивается вектор Ua.

Так из полученной векторной диаграммы видно, что линейный вектор напряжения Ul равен расстоянию между начальной точкой вектора напряжения Ua и конечной точкой вектора напряжения Ub. Заметно, что линейный вектор напряжения превышает фазное напряжение. Насколько велика эта разница, можно определить по формуле:

Ул = 2*Uа*sin600.

Поскольку sin600= √3/2, формула имеет вид:

Uл = √3 * Uа = 1,73 * Uа.

Итак, Uл = 1,73*Uф

При практических измерениях параметров напряжения фазное напряжение измеряют касанием щупов тестера к фазному и нулевому проводникам. Линейное значение необходимо измерять касанием щупов двух фазных проводников.

Подключение нагрузки к источнику в трехфазной цепи может осуществляться как по трем проводам, без нулевого проводника, так и с его использованием. Все зависит от типа нейтрали в сети. В сетях с глухозаземленной нейтралью нулевой провод служит для предотвращения перекоса фаз.

Кроме того, он используется в схемах защиты от пробоя изоляции на корпусе оборудования. Это позволяет инициировать остановку безопасности или выполнить операцию безопасности.

Сети с изолированной нейтралью прекрасно работают на трехфазных линиях. Соединения этого типа исключают одновременное использование как фазного, так и линейного напряжения. При таком расположении есть риск поражения электрическим током при пробое изоляции.

Отличия от однофазного тока

Как правило, в многоквартирные дома подается трехфазный переменный ток. Это связано с подключением большого количества однофазных нагрузок. В этом случае можно равномерно загрузить каждую фазу цепи подстанции. Это предотвратит искажение интерфейсных и фазных напряжений.

Основные отличия, по сравнению с однофазным током, заключаются в следующем плане:

• напряжение сети не рассчитано на питание однофазных потребителей;
• значение мощности нагрузки зависит от сечения питающего кабеля;
• возможность включения в сеть трехфазных потребителей;
• допустимость переключения однофазного потребителя на другую фазу.

В связи с этим использование трехфазного тока более эффективно в производстве.

Распределение электроэнергии

Важно! Стоимость оборудования, кабельной продукции, электроэнергии, измерительных приборов при подключении к установке напряжения 380 В значительно выше, чем для однофазной сети.

Какой вариант тока выбрать, трехфазный или однофазный, решать домовладельцу. Особенно это касается больших частных домов, где современное электрооборудование требует наличия всех трех фаз. Затраты на подвод 3-х фазного питания и установку измерительной станции с лихвой окупят себя при возможности использования на приусадебном участке трехфазных потребителей.

Измерение мощности

Измерение активной мощности в сетях осуществляется с помощью ваттметра

В зависимости от схемы подключения нагрузки и ее характера (симметричный или несимметричный) схемы подключения устройств могут различаться. Рассмотрим случай с симметричной нагрузкой:

Схема включения ваттметра с симметричной нагрузкой

Здесь измерение проводится только в одной фазе и затем умножается на три по формуле. Этот способ позволяет сэкономить на приборах и уменьшить габариты измерительной установки. Применяется, когда не требуется высокая точность измерения в каждой фазе.

Этот способ более точный, так как позволяет измерять мощность каждой фазы, но для этого необходимы три прибора, большие габаритные размеры установки и обработка показаний с трех приборов.

Измерение в цепи без нейтрального проводника

Для этой схемы требуется два устройства. Этот метод основан на первом законе Кирхгофа

ИА+ИБ+ИК=0. Отсюда следует, что сумма показаний двух ваттметров равна трехфазной мощности этой цепи. Ниже приведена векторная диаграмма для этого случая:

 

Можно сделать вывод, что показания приборов зависят не только от размеров, но и от характера нагрузки.