3 фазная сеть. Двухфазная электрическая сеть

Двухфазные электрические сети применялись в начале XX века в электрических распределительных сетях переменного тока. В них применялись два контура, напряжения в которых были сдвинуты по фазе друг относительно друга на (90 электрических градусов). Обычно в контурах использовались четыре линии - по две на каждую фазу. Реже применялся один общий провод, имевший больший диаметр, чем два других провода. Некоторые из наиболее ранних двухфазных генераторов имели по два полноценных ротора с обмотками, физически повёрнутыми на 90 градусов.

Впервые идеи использования двухфазного тока для создания вращающего момента были высказаны Домиником Араго в 1827 году . Практическое применение было описано Николой Тесла в его патентах от 1888 года , примерно тогда же им была разработана конструкция двухфазного электродвигателя . Далее эти патенты были проданы компании Вестингауза , которая начала развивать двухфазные сети с США. Позднее эти сети были вытеснены трёхфазными, теория которых разрабатывалась русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским , работавшим в Германии в компании AEG . Однако, благодаря тому, что в патентах Теслы содержались общие идеи использования многофазных цепей, компании Вестингауза некоторое время удавалось сдерживать их развитие с помощью патентных судебных процессов .

Преимуществом двухфазных сетей было то, что они допускали простой, мягкий пуск электрических двигателей. На заре электротехники эти сети с двумя отдельными фазами были более просты для анализа и разработки. Тогда ещё не был создан метод симметричных составляющих (он был изобретён в 1918 году), который впоследствии дал инженерам удобный математический инструментарий для анализа несимметричных режимов нагрузки многофазных электрических систем.

Схема трансформатора Скотта

Двухфазные контуры обычно используют две отдельные пары токонесущих проводников. Могут использоваться и три проводника, однако по общему проводу течёт векторная сумма фазных токов, и поэтому общий провод должен иметь больший диаметр. В отличие от этого, в трёхфазных сетях при симметричной нагрузке векторная сумма фазных токов равна нулю, и поэтому в этих сетях возможно использовать три линии одинакового диаметра. Для электрических распределительных сетей требование трёх проводящих линий лучше, чем требование четырёх, поскольку это даёт значительную экономию в стоимости проводящих линий и в расходах по их установке.

Двухфазное напряжение может быть получено от трёхфазного источника путём соединения однофазных трансформаторов по так называемой схеме Скотта. Симметричная нагрузка в такой трёхфазной системе в точности эквивалентна симметричной трёхфазной нагрузке.

В некоторых странах (например, в Японии) схему Скотта используют для питания железных дорог, электрифицированных по системе однофазного переменного тока промышленной частоты. В этом случае в контактной сети чередуются только две фазы, а не три. На двухпутных дорогах пути разных направлений могут на всём протяжении питаться каждый от своей фазы двухфазной сети, что позволяет избавиться от чередования фаз по ходу следования поезда и устройства нейтральных вставок (хотя это усложняет работу станций). В России такая система не получила распространения.

Двухфазный электрический ток

Двухфазным электрическим током называется совокупность двух однофазных токов, сдвинутых по фазе относительно друг друга на угол π 2 {\displaystyle {\frac {\pi }{2}}} , или на 90°:

I 1 = I m sin ⁡ ω t {\displaystyle i_{1}=I_{m}\sin \omega t} ;

I 2 = I m sin ⁡ (ω t − π 2) {\displaystyle i_{2}=I_{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2}})} .

Φ 1 = Φ m sin ⁡ ω t {\displaystyle \Phi _{1}=\Phi _{m}\sin \omega t} ;

Φ 2 = Φ m sin ⁡ (ω t − π 2) {\displaystyle \Phi _{2}=\Phi _{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2}})} .

Двухфазные электрические сети применялись в начале 20-го века в электрических распределительных сетях переменного тока. В них применялись два контура, напряжения в которых были сдвинуты по фазе друг относительно друга на 90 градусов. Обычно в контурах использовались 4 линии - по две на каждую фазу. Реже применялся один общий провод, имевший больший диаметр, чем два других провода. Некоторые из наиболее ранних двухфазных генераторов имели по два полноценных ротора с обмотками, физически повёрнутыми на 90 градусов.

Впервые идеи использования двухфазного тока для создания вращающего момента были высказаны Домиником Араго в 1827 году . Практическое применение было описано Николой Тесла в его патентах от 1888 года , примерно тогда же им была разработана конструкция соответствующего электродвигателя . Далее эти патенты были проданы компании Вестингауза , которая начала развивать двухфазные сети с США. Позднее эти сети были вытеснены трёхфазными, теория которых разрабатывалась русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским , работавшим в Германии в компании AEG . Однако, благодаря тому, что в патентах Теслы содержались общие идеи использования многофазных цепей, компании Вестингауза некоторое время удавалось сдерживать их развитие с помощью патентных судебных процессов .

Электрический ток особо опасен для человека, к тому же он не виден. При монтаже проводки применяют провода разных цветов для безопасной и быстрой работы, буквами и цифрами обозначают сечение провода. Цветовые и символьные обозначения прописаны в стандартах, не стоит их нарушать, чтобы не подвергать свою и чужую жизни опасности.

Цветовая маркировка изоляции жил

Визуально провода отличаются друг от друга не только цветом и диаметром, но и количеством и видом жил. В зависимости от этой характеристики различают одножильные и многожильные электрические провода. Их многообразие находит свое применение в цепях переменного тока как в производственных трехфазных сетях напряжением 380В, так и в домашней однофазной сети 220В. Силовые цепи постоянного тока используют этот же стандарт электрических проводов.

Однофазная двухпроводная сеть 220В

К такой сети относится устаревший тип проводки, где в качестве жил используются алюминиевые провода в единой белой оплетке, в народе «лапша». Одна жила электрического провода – фазный проводник, вторая жила — нулевой. Однофазная двухпроводная сеть используется для обычных бытовых нужд: простых розеток и выключателей.

Проблема при монтаже одноцветной проводки заключается в затруднительном определении фазного и нулевого проводов. Наличие дополнительного измерительного оборудования поможет справиться с задачей, можно использовать мультиметр или специальную отвертку с индикатором, пробник, тестер, «прозвонку».

Проектирование однофазной двухпроводной сети разрешено ГОСТом для помещений с небольшой нагрузкой на электрическую сеть и невысокими требованиями к безопасности. В таких случаях применяют два одножильных провода или один двухжильный с жилами разных цветов.

В случае использования цельного провода одна жила имеет коричневый цвет, другая синий или голубой. Согласно общепринятой маркировке коричневая жила – это фаза, а синяя — нулевой проводник, строго не рекомендуется этот порядок нарушать. На практике встречаются фазные провода отличных от коричневого цветов: черный, серый, красный, бирюзовый, белый, розовый, оранжевый, но не синий.

Применение двух независимых одножильных проводов также требует маркировки. Можно использовать цветной по всей длине провод, например, синий — для нуля, красный — для фазы. Допустимо маркировать одинаковые по цвету провода изолентой или термоусадочными трубками разных цветов, располагая маркировку с обоих концов каждой жилы.

Применение трубки предполагает не обматывание концов, а надевание ее на провод и воздействие горячим воздухом с целью фиксации термоусадки на проводе. Для домашнего использования можно использовать любые цвета маркировочных материалов, доступные и понятные монтажнику проводки.

Однофазная трёхпроводная сеть 220В

Современные требования к монтажу электрической проводки диктуют наличие третьего провода — заземления. В этом отличие и основное преимущество однофазной трехпроводной сети.

Три электрических проводника выполняют соответствующие функции: фаза, ноль и заземление, защита от травмирования переменным током. Маркировка фазного провода остается коричневой, нулевого – синей или голубой, а провод заземления обязательно применять в оплетке желто-зеленого цвета.

Бытовая техника, соответствующая европейским стандартам безопасности, требует подключения к розеткам, имеющим заземление. Такие розетки имеют специальный контакт, к которому подводится желто-зеленый провод. Использовать этот цвет для маркировки провода фаза и ноль строго не рекомендуется, чтобы избежать возможных неприятных последствий.

Трёхфазная сеть 380В

Трехфазная сеть так же, как и однофазная, может быть с заземлением или без него. В зависимости от этого разделяют трехфазную четырехпроводную электрическую сеть напряжением 380В и трехфазную пятипроводную сеть.

Четырехпроводная сеть состоит из трех фазных проводников и одного нулевого рабочего проводника, защитный проводник заземления здесь отсутствует. В пятипроводной сети кроме трех фазных проводников и одного нулевого есть и проводник заземления.

Аналогично с двухфазной маркировкой жил, синяя или голубая жила используется для нулевого проводника, желто-зеленая – для проводника заземления. Для фазы А предусмотрен коричневый цвет, для фазы В – черный, фаза С маркируется серым цветом. Возможны исключения из правил для фазных жил, их цветовая маркировка допускает использовать другие цвета, но не синий и желто-зеленый, у которых уже имеется своя функция.

В распределении по группам однофазной нагрузки или подключении трехфазной нагрузки используются четырехжильные и пятижильные провода.

Сеть постоянного тока

Сеть постоянного тока отличается от сети переменного тока тем, что в ней присутствуют два проводника: плюс и минус. Жила плюсового проводника маркируется красным цветом, а жила минусового проводника – синим.

Практика цветового разделения проводов знакома профессионалам и любителям своего дела, активно применяется в электрике, но все же не стоит слепо доверять маркировке. Подстраховка измерительным прибором – обдуманный и взвешенный ход при монтаже электрических сетей, не стоит им пренебрегать.

Если вы электрик, нам полезно ваше мнение о статье. Напишите пожалуйста свой комментарий ниже.

Рядовой потребитель с электричеством сталкивается, ежедневно заживая
свет и включая тот или иной прибор в розетку. Выключатели
друг от друга отличаются мало, а вот с розетками все гораздо
сложнее. Попробуем разобраться, как устроена розетка.
Начнем с той, которая была изготовлена и установлена лет этак
10-15 назад. Она подключена всего к двум проводам. Изоляция
одного из проводов обязательно должна иметь голубоватую или
синюю окраску. Именно так определяется рабочий нулевой проводник.
Ток по нему идет не от источника, а от потребителя. Этот
провод вполне безобидный, и если схватиться за него, не прикасаясь
ко второму, то ничего страшного и ужасного не случится.
А вот второй провод, окраска которого может быть любой, за исключением
синей, голубой, желто-зеленой в полоску и черной, более
опасный и коварный. Называется он фазный проводник.
Дотронувшись до этого провода, можно получить хорошенький
разряд. И это не шутки, поскольку напряжение бытовой сети переменного
тока 220 В, а любой ток, напряжение которого свыше 50 В,
убивает человека за несколько секунд. Наличие напряжения на фазных
проводниках можно определить специальными индикаторами.

Однофазный трехфазный переменный ток Многие слышали такие загадочные слова, как одна фаза, три
фазы, ноль, заземление, или земля, и знают, что это важные понятия
в мире электричества. Однако не все понимают, что они обозначают.
Тем не менее знать это обязательно. Не углубляясь в технические
подробности, которые не нужны домашнему мастеру, можно
сказать, что трехфазная сеть - это такой способ передачи электрического
тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по
одному возвращается назад. Вышесказанное надо немного пояснить.
Любая электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному
ток идет к потребителю (например, к чайнику), а по другому -
возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти
не будет. Вот и все описание однофазной цепи. Тот провод, по которому
ток идет, называется фазовым или просто фазой, а по которому
возвращается - нулевым или нолем. Трехфазная цепь состоит
из трех фазовых проводов и одного обратного. Такое возможно
потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута
по отношению к соседнему проводу на 120° . Более
подробно на этот вопрос поможет ответить учебник по электромеханике.
Передача переменного тока происходит именно при помощи
трехфазных сетей. Это выгодно экономически - не нужны еще
два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток разделяется на
три фазы, и каждой из них дается по нолю. В таком виде он обычно
и попадает в квартиры и дома, хотя иногда трехфазная сеть заводится
прямо в дом. Как правило, речь идет о частном секторе, и такое
положение дел имеет свои плюсы и минусы.
Трехфазная система состоит из трех источников
электроэнергии и трех цепей, соединенных общими проводами
линии передач.
Источником энергии для всех фаз является трехфазный генератор.
Очередность подключения трехфазных двигателей
в качестве нагрузки оказывается существенной для установления
направления их вращения, то для обеспечения этой однозначности
приняты следующие условные цветовые обозначения
фаз: А - желтая изоляция; В - зеленая; С - красная и нейтраль
- черная.

Однофазный трехфазный переменный ток. При соединении звездой, кроме равного напряжения на зажимах
каждой из фаз (фазного напряжения между фазой и общим
проводом - Uф), существует и напряжение между разными фазами,
называемое линейным напряжением - Uл. Линейное напряжение
в этом случае больше фазного в √3 раз.
Если ток во всех фазах оказывается одинаковым (такая нагрузка
называется симметричной; примером может служить трехфазный
двигатель), то ток в нейтральном проводе отсутствует и этот
провод не нужен. Но другие подключаемые нагрузки бывают несимметричными,
поэтому для них нейтральный провод необходим.

Несколько реже, чем соединение звездой, в трехфазных сетях
применяют соединение треугольником. Обмотки фаз источника
электродвижущей силы при этом соединяются так, что конец
одной соединяется с началом следующей и т. д.
Преимуществом соединения фаз треугольником считается то,
что даже при несимметричной нагрузке нет необходимости использовать
четвертый провод.
Заметим, что подключение нагрузок в случае подведения
напряжения от источника способом треугольника может быть произведено
как треугольником, так и звездой.