+7 (800) 222-22-96 +7 (861) 292-22-96

Поиск

Меню



Трехфазный переменный ток

В настоящее время практически во всех сферах жизни человека используются два вида токов – переменные и постоянные. Они нашли свои оптимальные «ниши», где проявляют себя с самой лучшей стороны.

Тем не менее, несмотря на существующие отличия в основных параметрах электросетей в разных странах, на сегодня преобладающей является именно трехфазная система переменного тока.

Преимущества смещения фаз

Многолетняя производственная практика показала, что смещение фаз относительно друг друга на угол 120˚ обеспечивает наиболее оптимальные для массовой эксплуатации параметры энергетической системы.

Благодаря этому без дополнительных процедур на валу электродвигателя формируется вращающий момент. С другой стороны, соединение обмоток электрических установок и механизмов по схеме «звезда» (У) или треугольник (Д) дает возможность сократить число питающих проводников с 6 до 3-4.

Особенности соединений разных типов

Четырехпроводной вариант используется в случае соединения типа «звезда» с выводом нейтрали. Такие трехфазные электрические цепи переменного тока преимущественно эксплуатируются на производственных объектах и в бытовых условиях, рассчитанных на 0,4 кВ, и позволяют подключать как трехфазных, так и одно- и двухфазных потребителей.

При этом в устройствах-потребителях с тремя фазами фиксируются меньшие токи, чем в однофазных аналогах, а при симметричной нагрузке четвертый провод вообще не используется (токи в этом проводе находятся на нулевом уровне). В то же время случаются такие ситуации, вызванные объективными условиями, когда ток в «нулевом» проводе оказывается выше, чем в «фазе»: случай с преобладающими нелинейными нагрузками (например, когда в блоке питания компьютера отсутствует PFC-модуль).

Иногда вид опор воздушных линий электропередачи, между которыми подвешено больше, чем четыре провода, может вызвать сомнение о преобладании трех- и четырехпроводных систем. Но здесь следует иметь в виду, что это – либо совместная подвеска, либо расщепление «фазы».

Варианты исполнения нейтрали (в зависимости от класса напряжения):

  • нейтраль глухозаземленная (в сетях НН);
  • нейтраль изолированная (в сетях СН);
  • нейтраль эффективнозаземленная ( в сетях ВН/СВН).

Менее распространенным является соединение типа «зигзаг-звезда (зигзаг)» (Z). С его помощью можно эффективно подключать нагрузки резко-неравномерного характера, а также имеющие три уровня напряжений (например, 380/220/127 В).

Трехфазный переменный ток схема и график
Включение нагрузки в трехфазной сети

В настоящее время используются в общей сложности 12 групп соединений обмоток, посредством которых обеспечиваются разные сдвиги одноименных фаз в процессе трансформации напряжения. Наиболее распространенными в промышленности являются соединения типов У-У (под номером «0») и У-Д (получило номер «11»).

Все остальные варианты соединений обмоток используются гораздо реже (например, в трансформаторах изменения числа фаз, печных трансформаторах).

Особенности расцветки

Маркировка фаз разными цветами существенно облегчает эксплуатацию трехфазных сетей.

Применяют следующие цветовые маркеры:

  • желтый – фаза А (L1);
  • зеленый – фаза В (L2);
  • красный – фаза С (L3);
  • синий – ноль N;
  • желто-зеленый – заземление РЕ.

Указанная здесь расцветка полностью соответствует ПУЭ 7 изд. п. 1.1.29-30. Вместе с тем, в Российской Федерации действует НТД, который регламентирует другую расцветку.

Порядок фаз и их цветовая маркировка в трехфазных цепях
Промышленный электрогенератор трехфазного тока

Трехфазная сеть переменного тока в России

Генерация электроэнергии происходит на электростанциях. Параметры самой генерируемой электроэнергии, а также оборудования, которое применяется при этом, стандартизированы и отображены в различных ГОСТах.

Большинство генераторов электроэнергии формируют напряжение 6,3/10,5/21,0/36,75 кВ (полный их список отображен в ГОСТ 721-77). Но при передаче электрической энергии на значительные расстояния приведенные величины ведут к излишним энергопотерям. Эту проблему обычно решают повышением напряжения.

С этой целью применяют силовые повышающие трансформаторы. Мощности этих трансформаторов, как и мощности генераторов, зафиксированы в соответствующих ГОСТах. Не стандартизированными остаются мощности гидрогенераторов, поскольку в их характеристиках учитываются технологические особенности гидроэлектростанций (ГЭС).

Трехфазное напряжение переменного тока передается на уровнях, которые соответствуют стандарту ГОСТ 29322-2014. Есть надежда, что благодаря исследованию эффекта Мейснера и открытию сверхпроводников, характеризуемых высокими критическими температурами, ЛЭП в будущем будут функционировать без потерь.

Частота

Среди огромного разнообразия регламентированных классов напряжений, сечений проводников и мощностей электрооборудования существует один параметр электросети, который имеет неизменный показатель. Это частота, установленная в Российской Федерации (как и в большинстве других стран мира) на уровне 50 Гц.

Данный уровень частоты, легко достигаемый технологически, гарантирует достаточно высокую эффективность работы электрооборудования. Лампы накаливания, мерцающие на такой частоте, не вредят здоровью человека. Также при частоте 50 Гц скин-эффект кардинально не влияет на процесс передачи электроэнергии.

Однако отклонение уровня частоты от номинального показателя даже на десятые доли оказывает негативное воздействие на электрическую сеть и ее функционал. Падение же частоты нередко имеет лавинообразный характер. Предотвратить развитие аварии призван АЧР, который отключает безответственных потребителей электроэнергии.

График частоты электрического тока 50 герц

Шины

Распределение электроэнергии на станциях/подстанциях производится с помощью специальных распределительных устройств (РУ). Основным токопроводящим элементом в них, как правило, выступают секции шин.

Для изготовления шин трехфазного переменного тока чаще всего используется алюминий таких марок, как АД0, АД31, АД31Т, реже – АД1, А5, АД5 (по ГОСТ 21488-97). Медные шины изготавливаются из меди марок М-0б, М-1, М-2 (по ГОСТ 434-78).

Медные шины применяются в электрических установках, размещенных рядом с морскими побережьями и химическими производствами. При этом медь целесообразно использовать в условиях незначительных нагрузок. Алюминий используется во всех прочих случаях, а также на производственных объектах, которые работают с аммиаком. Гораздо реже используются стальные шины.

Шинопроводы, шинные мосты, секции шин изготавливают преимущественно из прямоугольных (плоских) шин, реже – из шин круглых или профильных. На шинах, которые монтируются на опорном изоляторе в вертикальном положении, допускается более долговременная токовая нагрузка, чем на шинах, установленных горизонтально.

Также допустимую нагрузку увеличивает окрашивание.

Для увеличения пропускной способности шинопровода собираются пакеты из 2-3 шин.

В ОРУ выше 110 кВ шины не используются.