Фаза в электричестве это: Для чего нужны фаза, ноль и заземление?

Для чего нужны фаза, ноль и заземление?

Известно, что электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях при помощи генераторов переменного тока. Затем, по линиям электропередач от трансформаторных подстанций электроэнергия поступает потребителям. Разберем подробнее, каким образом энергия подводится к подъездам многоэтажных домов и частным домам. Это даст понять даже чайникам в электрике, что такое фаза, ноль и заземление и зачем они нужны.

• Простое объяснение
• Углубляемся в тему

Простое объяснение

Итак, для начала простыми словами расскажем, что собой представляют фазный и нулевой провод, а также заземление. Фаза — это проводник, по которому ток приходит к потребителю. Соответственно ноль служит для того, чтобы электрический ток двигался в обратном направлении к нулевому контуру. Помимо этого назначение нуля в электропроводке — выравнивание фазного напряжения. Заземляющий провод, называемый так же землей, не находится под напряжением и предназначен для защиты человека от поражения электрическим током. Подробнее о заземлении вы можете узнать в соответствующем разделе сайта.

Надеемся, наше простое объяснение помогло разобраться в том, что такое ноль, фаза и земля в электрике. Также рекомендуем изучить цветовую маркировку проводов, чтобы понимать, какого цвета фазный, нулевой и заземляющий проводник!

Углубляемся в тему

Питание потребителей осуществляется от обмоток низкого напряжения понижающего трансформатора, являющегося важнейшей составляющей работы трансформаторной подстанции. Соединение подстанции и абонентов выглядит следующим образом: к потребителям подводится общий проводник, отходящий от точки соединения трансформаторных обмоток, называемый нейтралью, наряду с тремя проводниками, представляющими собой выводы остальных концов обмоток. Выражаясь простыми словами, каждый из этих трех проводников является фазой, а общий – это ноль.

Между фазами в трехфазной энергетической системе возникает напряжение, называемое линейным. Его номинальное значение составляет 380 В. Дадим определение фазному напряжению — это напряжение между нулем и одной из фаз. Номинальное значение фазного напряжения составляет 220 В.

Электроэнергетическая система, в которой ноль соединен с землей, называется «система с глухозаземленной нейтралью». Чтобы было предельно понятно даже для новичка в электротехнике: под «землей» в электроэнергетике понимается заземление.

Физический смысл глухозаземленной нейтрали следующий: обмотки в трансформаторе соединены в «звезду», при этом, нейтраль заземляют. Ноль выступает в качестве совмещенного нейтрального проводника (PEN). Такой тип соединения с землей характерен для жилых домов, относящихся к советской постройке. Здесь, в подъездах, электрический щиток на каждом этаже просто зануляют, а отдельное соединение с землей не предусмотрено. Важно знать, что подключать одновременно защитный и нулевой проводник к корпусу щитка весьма опасно, потому как существует вероятность прохождения рабочего тока через ноль и отклонения его потенциала от нулевого значения, что означает возможность удара током.

К домам, относящимся к более поздней постройке, от трансформаторной подстанции предусмотрено подведение тех же трех фаз, а также разделенных нулевого и защитного проводника. Электрический ток проходит по рабочему проводнику, а назначение защитного провода заключается в соединении токопроводящих частей с имеющимся на подстанции заземляющим контуром. В этом случае в электрических щитках на каждом этаже располагается отдельная шина для раздельного подключения фазы, нуля и заземления. Заземляющая шина имеет металлическую связь с корпусом щитка.

Известно, что нагрузка по абонентам должна быть распределена по всем фазам равномерно. Однако, предсказать заранее, какие мощности будут потребляться тем или иным абонентом, не представляется возможным. В связи с тем, что ток нагрузки разный в каждой отдельно взятой фазе, появляется смещение нейтрали. Вследствие чего и возникает разность потенциалов между нулем и землей. В случае, когда сечение нулевого проводника является недостаточным, разность потенциалов становится еще значительнее. Если же связь с нейтральным проводником полностью теряется, то велика вероятность возникновения аварийных ситуаций, при которых в фазах, нагруженных до предела, напряжение приближается к нулевому значению, а в ненагруженных, наоборот, стремится к значению 380 В. Это обстоятельство приводит к полной поломке электрооборудования. В то же время, корпус электрического оборудования оказывается под напряжением, опасным для здоровья и жизни людей. Применение разделенных нулевого и защитного провода в данном случае поможет избежать возникновения таких аварий и обеспечить требуемый уровень безопасности и надежности.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео по теме, в которых даются определения понятиям фазы, нуля и заземления:

Надеемся, теперь вы знаете, что такое фаза, ноль, земля в электрике и зачем они нужны. Если возникнут вопросы, задайте их нашим специалистам в разделе «Задать вопрос электрику«!

Рекомендуем также прочитать:

• Что такое зануление и для чего оно предназначено
• Как передается электроэнергия на расстояния
• Как распределить нагрузку по фазам

Что такое фаза и ноль в электричестве

Почти ежедневно мы пользуемся электричеством и многие знают, что в обыкновенной бытовой розетке один из контактов ‒ фаза, а другой ‒ ноль. В то же время, что такое фаза в электричестве, особенно для новичка, известно немногим. Всем привычней «плюс» и «минус», а вот фаза – ноль как бы совсем другое электричество. На самом деле все очень просто ‒ привычный «плюс» и «минус» меняются по очереди 50 раз за секунду на одном контакте, который и называется фазой.

Содержание

• 1 Фаза
• 2 Ноль
• 3 Рождение
• 4 Трансформация тока
• 5 Как определяется фаза
• 6 Маркировка проводов

Фаза

Если говорить более профессионально, то в обычной сети переменное напряжение частотой 50 Гц, а фаза ‒ период этого напряжения, протекающий за 1/50 секунды.

В общем понятии определение ‒ что такое фаза в электричестве, звучит как «повторяющийся период изменения напряжения за единицу времени». Выглядит период следующим образом. Напряжение возрастает от нуля вольт до +220 V, потом падает обратно до нуля и растет уже в отрицательную сторону до ‒220 V, и снова падает на ноль. Затем период повторяется 50 раз за каждую секунду. Если выразить фазу графически, где ось абсцисс будет шкалой времени, а ось ординат шкалой напряжения, то получится синусоида – волна, состоящая из гребня и впадины. Именно поэтому переменный ток еще называют «синусоидальным».

Ноль

С нулем все намного проще. «Ноль» – это ноль вольт (0 V), то есть нулевой потенциал. Он служит своеобразным коллектором, принимающим электрический ток, прошедший через нагрузку, например, через лампочку. Если ноль отключить, то электрический ток остановится и лампочка, оставаясь под напряжением, все равно светить не будет.

Теперь, когда вы знаете что такое фаза и ноль в электричестве, вполне логично задать вопрос ‒ зачем все так усложнять и почему в розетке не «плюс» и «минус»? Чтобы это объяснить предлагаем совершить маленькое путешествие вместе с переменным током, посмотрев для чего это нужно.

Рождение

«Колыбелью» электрического тока, которым мы повседневно пользуемся, является электростанция. Несколько огромных генераторов мощностью в десятки мегаватт. В статоре генератора расположены 3 обмотки. Ротор вращается, создавая переменное магнитное поле, которое возбуждает в обмотках переменный ток. Как видите, ток уже появляется переменным. Дальше его нужно передать на тысячи километров, но есть «загвоздка». Учитывая огромную мощность, ток измеряется в миллионах ампер. Ток всего 0,25 А раскаляет нить лампочки до свечения, а что же произойдет с проводами при нескольких миллионах? Они попросту сгорят за долю секунды.

Чтобы снизить ток, нужно поднять напряжение. Это можно сравнить с потоком воды по трубе. Если перекачивать десятки литров в секунду по тонкой трубке, то напор будет настолько сильный, что ее скорей всего порвет. Но если применить толстую трубу, то все пройдет без сбоев. Математически это выглядит так: I = P/U, то есть ток равен потребляемая мощность деленная на напряжение. Из формулы видно, что чем больше U (напряжение), тем меньше I (ток), именно поэтому напряжение и повышают до 100 – 200 тыс. вольт.

Трансформация тока

Повышают напряжение на трансформаторной станции. Для повышения напряжения, ток сначала нужно преобразовать в магнитное поле, а затем снова в ток. Процесс происходит в трансформаторе. Здесь опять переменный ток «выигрывает», ведь постоянный не трансформируется. Чтобы возбудить ток во вторичной обмотке трансформатора нужно переменное электромагнитное поле, которое индуцируется только переменным током.

В большинстве электробытовых приборов (телевизор, компьютер, блок питания) происходит аналогичный процесс трансформации, только напряжение наоборот понижается. Если бы в сети был постоянный ток, то его пришлось бы сначала преобразовывать в переменный.

На своем пути ток проходит еще много трансформаторных станций, понижая напряжение на каждом ответвлении. В конечном итоге ток напряжением 10 кВ попадает на последнюю ТП и там, понижаясь до 250 V на каждой фазе, отправляется к конечному потребителю лампочки, телевизоры, утюги и другую технику.

Как определяется фаза

Когда включаем в розетку вилку, то где фаза и ноль неважно, но при подключении некоторого оборудования это имеет значение. Например, кнопка звонка подключается на разрыв нуля, а выключатель света ‒ на фазу. Для определения электрической фазы существует очень простой прибор – индикатор, похожий на отвертку. Хотя есть другие, например, ПИН-50 или варианты индикаторов с ЖК- дисплеем, где, кроме индикации, отображается напряжение. Также существуют приборы, определяющие наличие напряжения через изоляцию. Если при касании щупом контакта лампочка загорается, то это фаза, если нет ‒ «ноль» или «земля». Индикацию фазы производят с целью определения, а также чтобы убедиться в отсутствии напряжения перед началом работ на линии.

Маркировка проводов

В 1-фазной внутриквартирной электрической сети проводка осуществляется трехжильным проводом, где каждая жила имеет изоляцию определенного цвета. Цвета электрических проводов обозначают, где земля, фаза, ноль.

• Ноль – синий или голубой.
• Земля – желто-зеленый.
• Фаза – белый, черный или коричневый.

Хотя в старых домах, где проводку осуществляли проводом АПВ, цветовая маркировка не практиковалась. Знать каким цветом фаза и ноль маркируются в электричестве нужно для упрощения ремонтно-монтажных работ, хотя 100% доверять не стоит, ведь монтажники могли ошибиться.

Читайте также:

• Действие электрического тока на организм человека
• Электрический ток в металлах
• Зачем и как изолируют электрические провода

Что такое фаза в электричестве? | Что такое однофазные и трехфазные соединения? | Однофазное питание

Важный момент

1

Что такое фаза в электричестве?

Обычно фазная мощность представляет собой ток или напряжение между нейтральным кабелем и нейтральным кабелем. Фаза означает распределение нагрузки, если используется один провод, то на него будет дополнительная нагрузка, а если три провода, то нагрузка будет разделена между ними. Это можно назвать меньшей мощностью для однофазной и большей мощностью для трехфазной.

Если это однофазная система, то она включает два провода, а если это трехфазная система, то она состоит из трех (или) четырех проводов. Оба используют мощность переменного тока для питания систем, таких как однофазные и трехфазные устройства. Потому что ток с использованием переменного тока всегда в направлении переменного. Основное различие между этими двумя поставщиками заключается в надежности распределения.

Также прочтите: Что такое трехфазный генератор? | Как работают трехфазные генераторы переменного тока? | Однофазный генератор VS. Описание трехфазного генератора

Что такое однофазные и трехфазные соединения?

Большинство из нас знает, что в мире электричества токи по проводам переносят электричество, которое зажигает наши лампочки и приводит в действие наши приборы. Тип тока, подаваемого из электрической сети, представляет собой переменный ток (или AC). При однофазном питании одиночный переменный ток подается по одному проводу, тогда как в трехфазной системе по трем проводам идет переменный ток с фиксированным временным сдвигом между осциллограммами напряжения.

Однофазное питание в Индии — это питание 230 В по двум проводам (один называется фазным, а другое — нейтральным), а трехфазное питание — это питание 415 В по 4 проводам, а в доме линия называется 230В (по выбору) можно разделить на отдачу либо одной фазы, а другой нейтрали) по отдельным точкам.

Основное различие между ними заключается в том, что трехфазное соединение может выдерживать большие нагрузки, а однофазное – нет. Чтобы привести аналогии, которые помогут вам понять различия, давайте возьмем пример с шоссе. Если шоссе однополосное, то только несколько двухколесных транспортных средств могут двигаться по нему параллельно, или, если мы попытаемся втиснуться, у нас могут быть две машины, движущиеся параллельно.

Но дальше этого дело не пойдет, а если у нас будет 3-х полосное шоссе, то много машин может двигаться параллельно. Количество транспортных средств, курсирующих по однофазной магистрали, также зависит от размера транспортных средств. Легковой автомобиль и двухколесный транспорт могут легко двигаться параллельно по однополосному шоссе, но грузовик, возможно, придется оставить в покое.

Точно так же однофазное шоссе можно рассматривать как однополосное шоссе, а трехфазное — как многополосное шоссе. Существует предел нагрузки, которую может выдержать одна фаза, и это число обычно устанавливается на уровне 7,5 кВт (или 7500 Вт или десять лошадиных сил) (но варьируется от штата к штату).

Итак, если сумма мощностей всех используемых вами устройств превышает 7,5 кВт, вам необходимо трехфазное подключение. А если у вас одновременно работают три полуторатонных кондиционера и один водонагреватель, то можно получить 7,5 кВт. Или у вас есть машина с двигателем мощностью более 10 л.с. Если нагрузка меньше 7,5 кВт, однофазное подключение справится легко.

Также прочтите: Что такое биогаз? | Генератор биогаза | Кто может использовать генератор биогаза?

Однофазное питание:

Во всем электрическом поле однофазное питание — это подача электроэнергии переменного тока системой, в которой все напряжения питания изменяются одновременно. Эти типы разделения энергоснабжения используются, когда нагрузки (бытовые приборы) обычно включают тепло и электроэнергию с гигантскими электродвигателями.

Когда однофазный источник питания подключен к двигателю переменного тока, он не создает вращающееся магнитное поле; вместо этого однофазные двигатели требуют для работы дополнительных цепей, но такие электродвигатели встречаются редко. Имеет номинальную мощность 10 кВт. В каждом цикле напряжение однофазной сети достигает удвоенного пикового значения; Прямая мощность непостоянна.

Однофазная нагрузка может питаться от трехфазных разделяющих трансформаторов двумя способами. Один с соединениями между двумя фазами или один с соединением между фазой и нейтралью. Оба они будут давать другое напряжение, чем данный источник питания.

Этот тип фазового питания обеспечивает выходное напряжение около 230 В. Применение этого источника питания используется для питания небольших бытовых приборов, таких как кондиционеры, вентиляторы, обогреватели и многое другое.

№1. Преимущества однофазного питания

• Преимущества выбора однофазного питания обусловлены следующими причинами. Дизайн менее сложен.
• Низкая стоимость проектирования
• Повышенная эффективность, обеспечивающая мощность около 1000 Вт переменного тока
• Мощность до 1000 Вт.
• Сотрудники самых разных отраслей и приложений

№2. Применение однофазного питания

Применение однофазных источников питания включает следующее.

• Этот блок питания подходит как для дома, так и для бизнеса.
• Он используется для снабжения электроэнергией жилых домов, а также непромышленных предприятий.
• Этого источника питания достаточно для питания двигателей мощностью примерно до пяти лошадиных сил (л.с.).

Также прочтите: Что такое генератор постоянного тока? | Строительство генератора постоянного тока | Принцип работы генератора постоянного тока | Детали генератора постоянного тока

Трехфазное питание:

Трехфазное питание состоит из четырех проводов с тремя жилами, ведущими к нейтрали. Три проводника удалены от фазы и пространства и имеют фазовый угол 120º друг от друга. Трехфазный источник питания используется как однофазный источник переменного тока.

Для работы с небольшой нагрузкой можно выбрать как нейтраль, так и однофазный источник питания переменного тока из трехфазной системы электропитания переменного тока. Этот запас постоянен и не будет сброшен до нуля.

Мощность этих систем можно охарактеризовать в двух конфигурациях, а именно, соединение звездой (или треугольником). Соединение по схеме «звезда» используется для дальней связи, поскольку оно включает нейтральный кабель для тока ошибки.

№1. Преимущества трехфазного питания

Преимущества трехфазного питания перед однофазным объясняются следующими причинами:

• Для трехфазного питания требуется меньше меди
• Показывает минимальный риск для сотрудников, работающих с этой системой.
• Высокая эффективность проводника.
• Рабочие, работающие в этой системе, также получают заработную плату.
• Он также может работать с широким диапазоном силовых нагрузок.

№2. Применение трехфазного питания

Применения трехфазного питания включают следующее.

• Этот тип питания используется в электросетях, мобильных вышках, центрах обработки данных, самолетах, кораблях, беспилотных системах, а также других электронных нагрузках мощностью более 1000 Вт.
• Это относится к промышленным, производственным и крупным предприятиям.
• Они также использовались в энергоемких центрах обработки данных с высокой плотностью размещения.

Также прочтите: Как работает генератор? | Как генераторы производят электричество? | Части Генератора

Основные различия между однофазным и трехфазным питанием:

Основные различия между 1-й фазой и 3-й фазой заключаются в следующем.

Особенность	Однофазный	Трехфазный
Определение	Однофазные источники питания работают с использованием одного проводника	Трехфазные источники питания работают с использованием трех проводников
Волновые циклы	Имеет только один определенный волновой цикл	Имеет три различных волновых цикла
Соединения цепей	Для подключения к цепи нужен только один провод	Для подключения силового каскада к цепи требуется три провода.
Выходы Уровни напряжения	Около 230В. Обеспечивает уровень напряжения	Приблизительно 415 В. Обеспечивает уровень напряжения
Фазы Наименование	Имя фазы одной фазы — разделенная фаза.	Этот этап не имеет специального названия
Способности к передаче энергии	Имеет минимальную мощность для передачи электроэнергии	Эта ступень имеет максимальную мощность для передачи электроэнергии.
Сложность цепей	Однофазные источники питания могут быть сконструированы просто	Его конструкция сложная
Возникновение сбоев питания	Частые отключения электроэнергии	сбоев питания не происходит
Потеря	Максимальная потеря в одной ступени	Потери в трехфазном режиме минимальны
Эффективность	Минимальная эффективность	имеет максимальную эффективность
Затраты	Не дороже трехфазного блока питания	Немного дороже однофазного
Приложения	Используется для домашнего использования	Трехфазные источники питания используются в крупных отраслях промышленности для работы с большими нагрузками.

Также прочтите: Как работает парогенератор? | Что такое парогенератор? | Что такое паровой котел?

Как преобразовать одну фазу в три фазы?

Поскольку это наиболее важная концепция, которую необходимо знать, следующие пункты объясняют преобразование одного шага в три шага. Когда имеется крупный компрессор без трехфазного источника питания, подходящего для системы, построенной на местной электросети, существует ряд способов решить эту проблему и обеспечить соответствующую мощность для компрессора.

Основным решением является преобразование трехфазного двигателя в однофазный. Для этого преобразования существуют в основном три типа трехфазных преобразователей.

№1. Статический преобразователь

Когда трехфазный двигатель не запускается с однофазным питанием, после запуска он может работать от однофазного ведущего. Это делается с опорами конденсаторов. Но этот метод не имеет такой большой эффективности, да и времени меньше.

№2. Вращающийся преобразователь фазы

Он действует как объединение генератора и трехфазного двигателя. Он состоит из двигателя холостого хода, который вырабатывает мощность во время движения, и благодаря этому вся установка может надлежащим образом возбуждать трехфазную систему.

№3. Преобразователь частотно-регулируемого привода

Он работает с использованием инверторов, которые генерируют переменный ток на любом уровне частоты и воспроизводят почти все условия внутри трехфазного двигателя. Таким образом, это все о различиях между однофазными и трехфазными источниками питания и сравнительной таблице.

В заключение, из приведенной выше информации, мы можем сделать вывод, что при правильном подходе к проектированию частей блока питания, проектировщики могут дать полезные советы для достижения максимальной эффективности и экономии затрат вашего проекта.

Также прочтите: что такое генератор переменного тока? | Что такое генератор? | переменный ток против постоянного тока | На что обращать внимание в генераторе | Генератор переменного тока VS Генератор

Вывод:

Как правило, для подключения к жилому дому не требуется трехфазное подключение, поскольку для большинства бытовых приборов такое подключение не требуется.

Но если в доме много тяжелой техники, то коммунальщики могут предложить перейти на трехфазное подключение. Трехфазное подключение требует дополнительных затрат, поэтому его обязательно нужно оценить, действительно ли оно необходимо.

Также прочтите: Батарея бесключевого дистанционного управления разряжена | Когда замена батареи брелока замена? | Как заменить батарею дистанционного управления без ключа

---

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что такое фаза в электричестве?

Что такое фаза в электричестве? Как правило, фазное электричество — это ток или напряжение между существующим проводом, а также нейтральным кабелем. Фаза означает распределение нагрузки, если используется один провод, на нем будет дополнительная нагрузка, а если используются три провода, то нагрузки будут разделены между ними.

Фаза электричества

Обычно фазная мощность представляет собой ток или напряжение между нейтральным кабелем и нейтральным кабелем. Фаза означает распределение нагрузки, если используется один провод, то на него будет дополнительная нагрузка, а если три провода, то нагрузка будет разделена между ними.

Разница между однофазным и трехфазным источником питания

В однофазном соединении поток электричества проходит по одному проводнику. С другой стороны, трехфазное соединение состоит из трех отдельных проводников, которые необходимы для передачи электроэнергии. В однофазной системе электроснабжения напряжение может достигать 230 Вольт.

Трехфазное подключение

При трехфазном подключении системе требуется один нулевой провод и трехфазные провода для завершения цепи. Максимальная мощность передается по трехфазному соединению по сравнению с однофазным источником питания. Однофазное соединение состоит из двух проводов, образующих простую сеть.

Трехфазный источник питания «треугольник» обеспечивает

Трехфазный источник питания «треугольник» обеспечивает напряжение 240 В между опорами. Трансформатор использует этот электрический принцип для увеличения или уменьшения напряжения без движущихся частей или контактов.

Фаза Электричество

Обычно фазная мощность представляет собой ток или напряжение между нейтральным кабелем и нейтральным кабелем. Фаза означает распределение нагрузки, если используется один провод, то на него будет дополнительная нагрузка, а если три провода, то нагрузка будет разделена между ними.

Трехфазное питание Объяснение

Трехфазное питание можно определить как распространенный метод производства, передачи и распределения электроэнергии переменного тока. Это тип многофазной системы, который является наиболее распространенным методом, используемым электрическими сетями во всем мире для передачи электроэнергии.

Как получить трехфазное питание?

Первым шагом является подключение 3-фазных счетчиков электроэнергии, чтобы убедиться, что они размещены в нужных точках во избежание сбоев. Во-вторых, важно подключить автоматический выключатель (в литом корпусе). Это работает как главный выключатель на другие фазы от трехфазного счетчика.

Как получить трехфазное питание?

Как начать установку трехфазного питания? Первым шагом является подключение трехфазных счетчиков энергии, чтобы убедиться, что они размещены в нужных точках, чтобы избежать неисправностей. Во-вторых, важно подключить автоматический выключатель (в литом корпусе). Это работает как главный выключатель на другие фазы от трехфазного счетчика.

---

3-фазное электричество – как это работает

3-фазное электричество – как это работает. Мы продемонстрируем, как работает трехфазное электричество, сначала объяснив, как оно генерируется и чем оно отличается от однофазного электричества. Мы также расскажем, где трехфазное питание используется в промышленных и коммерческих зданиях.

Чтобы посмотреть БЕСПЛАТНУЮ версию этой презентации на YouTube, прокрутите вниз.

Как производится трехфазное электричество?

Если начать с источника трехфазной выработки электроэнергии, мы должны начать с электростанции, будь то атомная энергия, ископаемое топливо или другой источник. Преобразование генераторов переменного тока механическая энергия  в  электрическая энергия , в то время как двигатель переменного тока делает обратное, он преобразует электрическую энергию в механическую, например, при вращении вала двигателя насоса или вентилятора.

3-фазный генератор переменного тока преобразует механическую энергию в электрическую

Генератор переменного тока может представлять собой паровую турбину, работающую от котла, работающего на угле, газе, нефти или другом источнике, таком как ядерная энергия или плотина гидроэлектростанции. Пар или потенциальная энергия вращает генератор, производящий 3 фазы, о которых мы сейчас поговорим. Позже мы покажем вам угольную электростанцию, которая преобразует уголь в электричество.

Майкл Фарадей – Электромагнитная индукция и электромагнетизм

Прежде всего, мы должны воздать должное Майклу Фарадею, английскому ученому, внесшему вклад в изучение электромагнетизма и принципов, лежащих в основе электромагнитной индукции. Генераторы и двигатели переменного тока используют электромагнитную индукцию, как мы сейчас объясним.

Электромагнитная индукция

Магнитное поле может быть создано в проводнике путем пропускания через него электричества, или электрический ток может быть наведен в проводнике путем прохождения магнитного поля мимо проводника. Мы можем добиться этого с помощью трех предметов: проводника, электромагнитов и движения между ними.

Существует множество версий генератора переменного тока, одна из таких версий использует вращающийся электромагнит для создания магнитного поля, через которое проходят проводники, тем самым создавая электродвижущую силу и индуцируя ток, протекающий в проводниках. В другой версии проводники движутся, а электромагниты неподвижны. Общим является электромагнит, который создает магнитное поле, и проводник, который вводится в это магнитное поле.

3-фазная магнитная индукция

Когда северный полюс электромагнита проходит через обмотки электрического проводника, он индуцирует ток в проводе.

Когда магнит находится под углом 90 градусов к виткам проводника, ток в проводе не течет.

3-фазное электричество Магнитная индукция – ток отсутствует

Поскольку южный полюс электромагнита проходит через обмотки проводника, это заставляет ток течь в направлении, противоположном направлению, вызванному северным полюсом магнита. Это приводит к тому, что ток меняет направление, как показано формой волны.

3-фазное электричество, генерируемое электромагнетизмом

Есть три катушки 3-фазного электричества с углом 120 градусов между ними.

3-фазное электричество – частота в герцах

Что такое 3-фазное электричество

Используя то, что мы узнали ранее, теперь мы можем собрать простой 3-фазный генератор, добавив три набора обмоток, по одной на каждую фазу. Предыдущую одиночную обмотку можно считать однофазным генератором. Нужно будет поместить эти обмотки в корпус, чтобы скрепить все вместе.

Вот как может выглядеть простой однофазный генератор.

Однофазное электричество

Теперь, когда электромагнит вращается внутри статора, его магнитное поле прорезает проводники, заставляя ток течь попеременно туда и обратно. Используя только один проводник, мы получаем однофазную систему.

Добавив еще два проводника, мы получаем трехфазное электричество. Магнитное поле электромагнита теперь проникает в три проводника, индуцируя ток, протекающий во всех трех проводниках. Мы получаем три отдельные фазы, отстоящие друг от друга на 120 градусов, что дает нам наиболее эффективную схему использования энергии.

3-фазное электричество с использованием электромагнита

Когда магнитное поле северного полюса магнита достигает ближайшей точки одного из проводников, оно заставляет электроны и ток течь в одном направлении. Затем, когда южный полюс электромагнитного поля достигает того же самого проводника, это заставляет электроны или ток течь в обратном направлении. Это движение вперед и назад электронов или тока в трех отдельных обмотках — это то, как создается трехфазная мощность.

В то время как один проводник или обмотка набирает силу, обращенную к северному полюсу магнита, другие находятся на расстоянии 120 и 240 градусов, ожидая своей очереди под воздействием северного полюса магнита. Это происходит 60 раз в секунду, что дает нам 60 герц, или, если вы находитесь в стране, где используется 50 герц, это будет происходить 50 раз в секунду.

Полный оборот всех трех фаз равен одному циклу, а в системе на 60 герц это будет означать 60 циклов или оборотов ротора внутри корпуса статора каждую секунду, для системы на 50 герц — 50 циклов в секунду. Число циклов в секунду называется частотой и составляет 50 или 60 герц. Помните, что двигатели с частотно-регулируемым приводом могут работать очень сильно, и если вы не знакомы с этой концепцией, посмотрите наше видео о частотно-регулируемых приводах с частотно-регулируемым приводом.

Электростанция, работающая на угле

Трехфазное электричество вырабатывается здесь с использованием грязного угля. Уголь отправляется в котел, где он сжигается для создания пара, который вращает турбину в генераторе, производящем электричество. Электроэнергия передается по высоковольтным линиям к месту, где она будет потребляться. Электричество высокого напряжения будет преобразовано в более низкое напряжение, пропуская его через трансформатор.

Производство электроэнергии на угле

Эти трансформаторы могут быть расположены на промышленной или коммерческой территории, где напряжение будет снижено до уровня, необходимого для оборудования, которое они питают.

В зависимости от конфигурации трансформатора его можно настроить как трансформатор типа «треугольник» или «звезда», обеспечивающий все различные напряжения, необходимые в здании. От этого трехфазного электричества все в здании может быть запитано независимо от того, требуется ли однофазное или трехфазное электричество. Освещение в вашем доме будет использовать 115 вольт или что-то подобное, в то время как коммерческое здание может использовать 277 вольт, однофазное для своих осветительных приборов, поскольку 277 вольт распределяется более эффективно.

Вашему дому потребуется только однофазное электричество, в то время как коммерческие и промышленные здания могут использовать более эффективное и мощное трехфазное питание для своего оборудования, такого как насосы, вентиляторы, чиллеры, лифты, больничное оборудование и т.