Однофазная сеть переменного тока: Однофазные цепи переменного тока

31. Однофазный переменный ток. Основные характеристики.

Переменным электрическим током называется ток, периодически меняющийся по величине и направлению.

Основное достоинство переменного тока заключается в возможности трансформировать напряжение. Кроме того, электрические машины переменного тока надежней в работе, проще по устройству и эксплуатации.

Говоря о переменном токе, обычно имеют в виду синусоидальный переменный ток, т. е. ток, изменяющийся по синусоидальному закону. При синусоидальном токе ЭДС электромагнитной индукции, самоиндукции и взаимоиндукции изменяются по синусоидальному закону. Синусоидальный переменный ток проходит в замкнутой линейной электрической цепи под действием синусоидальной ЭДС.

Амплитуда – это максимальное значение периодически изменяющейся величины.

Период – это время, в течение которого переменная величина делает полный цикл своих изменений, после чего изменения повторяются в то же последовательности.

Обозначается период буквой Ти измеряется в секундах

Частота – это число периодов за единицу времени.

Обозначается частота буквойf, f= 1/T, и измеряется в герцах.

Угловая скорость – характеризуется углом поворотом рамки в единицу времени.

Обозначается ω (омега), .

Мгновенное значение – значение в данный момент времени.

Действующее значение переменного тока – значение переменного тока эквивалентное постоянному току по тепловому действию.

Действующее значение переменного тока в раза меньше его амплитудного значения.

32. Электрические цепи синусоидального тока с активным сопротивлением.

В общем случае цепь переменного тока характеризуется тремя параметрами: активным сопротивлением R, индуктивностью L и емкостью С. В технике часто применяются цепи переменного тока, в которых преобладает один или два из этих параметров.

При анализе работы и расчетах цепей исходят из того, что для мгновенных значений переменного тока можно использовать все правила и законы постоянного тока.

Активным сопротивлением R обладают элементы, которые нагреваются при прохождении через них тока (проводники, лампы накаливания, нагревательные приборы и т.д.).

Е сли к активному сопротивлению R приложено синусоидальное напряжение , то и ток в этой цепи изменяется по синусоидальному закону:

Ток в цепи с активным сопротивлением совпадает по фазе с напряжением, так как начальные их фазы равны.

33. Электрические цепи синусоидального тока с индуктивностью.

Идеальной называют индуктивность L такой катушки, активным сопротивлением R и емкостью С которой можно пренебречь, т.е. R = 0 и С=0.

Если в цепи идеальной катушки индуктивностью Lпроходит синусоидальный ток ,то этот ток создает в катушке синусоидальный магнитный поток , который индуктирует в катушке ЭДС самоиндукции.

Тогда

Т аким образом, ЭДС самоиндукции в цепи с идеальной индуктивностью L, как и ток, вызвавший эту ЭДС, изменяется по синусоидальному закону, но отстает от тока по фазе на угол .

Следовательно

Для существования тока в цепи с идеальной индуктивностью необходимо приложить к цепи напряжение, которое в любой момент времени равно по величине, но находится в противофазе с ЭДС, вызванной этим током. I=U/ωL.

Закон Ома для этой цепи можно записать так:

Индуктивное сопротивление Х_L

– это противодействие, которое ЭДС самоиндукции е_Lоказывает изменению тока.

Трехфазные и однофазные сети

Трехфазная сеть — это способ передачи электрического тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по одному возвращается назад. Те провода, по которым ток идет, называются фазными, а по которому возвращается — нулевым.

Трехфазная цепь состоит из трех фазных проводов и одного нулевого. Такое возможно потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120°.  Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно с экономической точки — не нужны еще два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток распределяется на три фазы, и каждой из них дается по нулевому проводу. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя в частном секторе нередко трехфазная сеть заводится прямо в дом.

Любая однофазная электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному проводу ток поступает к потребителю, а по другому возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти не будет. Вот и все описание однофазной цепи.

Земля, или, правильнее сказать, заземление — третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предохранителем. Это можно объяснить на примере. В случае когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток электричества в буквальном смысле слова уходит в землю.

От трансформаторной понижающей подстанции до ВРУ (Вводно-распределительное устройство, где происходит прием, учет и распределение электрической энергии

) приходит трехфазная сеть пятижильным проводом, а в наши квартиры приходит уже трехжильный. На вопрос, куда деваются еще 2, ответ простой: питают другие квартиры. Это не значит, что квартир только 3, их может быть сколько угодно, лишь бы кабель выдержал. Просто внутри ВРУ выполняется схема разъединения трехфазной цепи на однофазные.

К каждой фазе, отходящей в квартиру, добавляются ноль и заземление, так и получается трехжильный кабель. В идеале в трехфазной сети только один ноль. Больше и не надо, поскольку ток сдвинут по фазе относительно друг друга на одну треть. Ноль — это нейтральный проводник, в котором напряжения нет. Относительно земли у него нет потенциала в отличие от фа-
зного провода, в котором напряжение (фазное напряжение между фазой и нулем) равно 220 В. Между фазами (так называемое линейное напряжение между любыми из трех фаз) напряжение 380 В. Фазные провода в трехфазной сети обычно маркируются так: фаза А — желтый, фаза B — зеленый, фаза C — красный.

В трехфазной сети, к которой ничего не подключено, в нейтральном проводнике нет напряжения. Самое интересное начинает происходить, когда сеть подключается к однофазной цепи. Одна фаза входит в квартиру, где стоят 2 лампочки и холодильник, а вторая где 5 кондиционеров, 2 компьютера, душевая кабина, индукционная плита и т. д. Понятно, что нагрузка на 2 эти фазы неодинакова, происходит перекос фаз и ни о каком нейтральном проводнике речи уже не идет. На нем тоже появляется напряжение, и чем неравномернее нагрузка, тем оно больше. Фазы уже не компенсируют друг друга, чтобы в сумме получился ноль.

На данный момент ситуация усугубляется еще тем, что большинство домашних электроприборов являются импульсными.

По этой причине возникают дополнительные импульсные токи, которые не компенсируются в средней точке. Эти импульсные приборы вместе с разной нагрузкой на фазы создают такие условия, что в нейтральном проводнике может оказаться ток равный или превышающий ток одной из фаз. Однако нейтраль такого же сечения, что и фазный провод, а нагрузка больше.

Вот почему в последнее время все чаще возникает явление, называемое «отгоранием» или обрывом нулевого проводника — нейтральный проводник просто не справляется с нагрузкой, перегревается и отгорает.

Для защиты от такой неприятности надо либо увеличивать сечение нейтрального провода (а это дорого), либо распределять нагрузку между 3 фазами равномерно (что в условиях многоквартирного дома невозможно). Поэтому оптимальным решением я считаю использование реле контроля напряжения, которое отключит питание квартиры в случае выхода напряжения за допустимые пределы. Тем самым оно защитит ваши электроприборы.

Реле контроля напряжения

Если у вас в доме есть трехфазное оборудование, то ответ очевиден. Также к плюсам трехфазной сети можно отнести то, что на ввод можно использовать кабель меньшего сечения, чем при однофазной, так как в трехфазной сети мощность распределяется по трем фазам, благодаря чему на каждую фазу приходится меньшая нагрузка.

К минусам трехфазного ввода можно отнести более высокие расходы на покупку трехфазных автоматов, УЗО, счетчика, габариты распределительного щита будут больше чем однофазного, а также при трехфазной сети необходимо грамотно распределить нагрузку по фазам во избежании перекоса фаз — несимметрии токов и напряжений.

Что касается мощности, то здесь в основном все зависит от максимально разрешенной мощности, указанной в технических условиях на подключение. Если у вас на даче небольшой летний домик или бытовка и разрешенная мощность предположим 5квт, то вполне достаточно будет однофазного ввода, а вот при наличии большого загородного дома со множеством потребителей, или своей мастерской с трехфазными потребителями, то здесь конечно уже не обойтись без трехфазной сети.

Однофазные и трехфазные цепи переменного тока

Однофазные цепи переменного тока

• Значения трехфазного тока в трехфазной системе
• Как рассчитать/найти номинал трансформатора в кВА (однофазный и трехфазный)?
• Соединение звездой (Y): трехфазная мощность, значения напряжения и тока
• Соединение треугольником (Δ): 3-фазная мощность, значения напряжения и тока
• Разница между соединениями «звезда» и «треугольник» — сравнение Y/Δ
• Осветительные нагрузки, соединенные по схеме «звезда» и «треугольник»
• Схемы однофазной и трехфазной проводки (1-фазная и 3-фазная проводка)
• Установка однофазной электропроводки в доме в соответствии с NEC и IEC
• Установка трехфазной электропроводки в доме – IEC и NEC
• Установка однофазной электропроводки в многоэтажном здании 
• Установка трехфазной электропроводки в многоэтажном здании
• Метод пуска трехфазного двигателя по схеме «звезда-треугольник» (Y-Δ) с помощью автоматического пускателя по схеме «звезда-треугольник» с таймером.
• Как подключить однофазный счетчик электроэнергии?
• Как подключить однофазное питание к дому с помощью УЗО?
• Как подключить трехфазный счетчик электроэнергии?
• В чем разница между нейтралью, землей и землей?
• В чем разница между сопротивлением постоянному и переменному току и как ее рассчитать?
• Что такое допуск и как он рассчитывается?
• Что такое коэффициент мощности (Cosθ)? Cos fi или P.f Определения и формулы
• Что такое электрическая цепь? Типы цепей, сети и части цепи
• Основное различие между линейной и нелинейной схемой
• Токи короткого замыкания и симметричные компоненты
• Номинальные характеристики электрических контакторов
• Коэффициент добротности в электротехнике и электронике
• Докажите, что объем проводника обратно пропорционален квадрату напряжения (Vol = 1/V2). И каково влияние этого отношения на систему передачи и распределения.
• Методы улучшения коэффициента мощности с их преимуществами и недостатками
• Введение в гармоники — влияние гармоник на энергосистему
• В индуктивной цепи, почему ток увеличивается, когда частота уменьшается?
• Как найти количество узлов, ветвей, петель и сеток в цепи?
• Как преобразовать фарады конденсатора в кВАр и наоборот (для улучшения коэффициента мощности)
• Как подключить портативный генератор к домашней электросети — 4 метода
• Как рассчитать подходящий размер конденсатора в фарадах и кВАр для улучшения коэффициента мощности
• Электроэнергетическая система – производство, передача и распределение электроэнергии
• Недостатки низкого коэффициента мощности
• Эффект короны и разряд в линиях электропередачи и энергосистеме
• Компоненты допуска. (Простое объяснение)
• Сравнение систем передачи переменного и постоянного тока (с их преимуществами и недостатками)
• Причины низкого коэффициента мощности
• Преимущества улучшения и коррекции коэффициента мощности
• Активная, реактивная, полная и комплексная мощность. Простое объяснение с формулами.
• А (50/60 Гц) Трансформатор. Какой из них даст больше выходных данных? (При работе на частоте 50 или 60 Гц)
• Почему мощность равна нулю (0) в чисто индуктивной, чисто емкостной цепи или в цепи, в которой ток и напряжение сдвинуты по фазе на 90 градусов?
• Почему ток цепи (I) уменьшается, когда увеличивается индуктивность (L) или индуктивное сопротивление (XL) в индуктивной цепи?
• Почему коэффициент мощности цепи (Cos θ) уменьшается при увеличении индуктивности (L) или индуктивного сопротивления (XL) в индуктивной цепи?
• Однофазные цепи переменного тока MCQ (с пояснительными ответами)
MCQ трехфазных цепей переменного тока
• с пояснительными ответами

URL скопирован

Показать полную статью

Связанные статьи

Кнопка «Вернуться к началу»

Однофазный и трехфазный: в чем разница?

Содержание

Блок питания переменного тока можно разделить на однофазный (1-фазный) и трехфазный (3-фазный). Как правило, однофазное питание используется там, где потребность в электроэнергии невелика. Короче говоря, это для запуска небольшой техники. Трехфазное питание несет большую нагрузку и может работать на большом оборудовании на заводах.

Когда дело доходит до однофазной и трехфазной сети, основное различие заключается в том, что первая используется для бытового электроснабжения, а вторая – для работы тяжелой техники. В этой статье обсуждаются различия между ними, чтобы вы могли узнать , что такое трехфазное питание , и понять, как они работают.

Что такое однофазное питание и его особенности?

В однофазном электричестве напряжение питания изменяется одновременно. Обычно однофазный ток называют «бытовым напряжением», потому что он в основном используется в домах. Когда дело доходит до распределения питания, при однофазном подключении используются нулевой и фазный провода. Нейтральный провод действует как обратный путь для тока, а фазные провода несут нагрузку.

При однофазном подключении напряжение начинается с 230 Вольт и имеет частоту около 50 Герц. Поскольку напряжение в однофазном соединении постоянно растет и падает, на нагрузку не подается постоянная мощность. Давайте обсудим преимущества и недостатки использования однофазного питания.

Преимущества

• Однофазные соединения предназначены для бытового электроснабжения и жилых домов. Это связано с тем, что для работы большинства бытовых приборов требуется небольшое количество электроэнергии, таких как телевизор, освещение, вентиляторы, холодильник и т. д.
• Функционирование однофазного подключения простое и обычное. Он представляет собой компактный и легкий блок, в котором поток электроэнергии по проводам будет меньше, если напряжение выше.
• Из-за снижения мощности он обеспечивает оптимальную работу мощности от однофазного подключения и эффективную передачу мощности.
• Однофазное подключение лучше всего подходит для агрегатов мощностью до 5 л. с.

Недостатки

• Тяжелое оборудование, такое как промышленные двигатели и другое оборудование, не может работать от однофазного источника питания.
• Небольшие двигатели мощностью менее одного киловатта не могут работать от однофазного источника питания из-за отсутствия начального крутящего момента, необходимого двигателю. Итак, для бесперебойной работы двигателя требуется дополнительное оборудование, называемое пускателем двигателя .

Что такое трехфазное питание и его особенности?

При трехфазном подключении к электросети вы получаете три отдельных электрических услуги. Итак, как работает трехфазный ? Каждая ветвь тока может достигать максимального напряжения и отделяется на одну треть времени, завершенного в течение одного цикла. Короче говоря, напряжение от трехфазного подключения к сети остается постоянным.

И никогда не падает до нуля. Понимание трехфазного питания и принципов его работы важно, если вы работаете с тяжелым оборудованием. Для этого требуется три проводника вместе с одним нейтральным проводом в трехфазном соединении. Токопроводящие жилы находятся на расстоянии 120 градусов друг от друга.

Кроме того, вы можете найти два различных типа конфигураций в трехфазном питании: звезда и треугольник. Для конфигурации «звезда» требуется заземление и нейтральный провод. Конфигурация схемы «треугольник» не требует нейтральных проводов.

Более того, все виды высоковольтного оборудования могут использовать питание от схемы треугольника. Вот преимущества и недостатки использования трехфазного источника питания.

Преимущества

• Не требует дополнительных пускателей для запуска тяжелых промышленных двигателей, поскольку имеет достаточную мощность для обеспечения необходимого крутящего момента.
• Большая техника работает эффективно. Промышленные и коммерческие нагрузки предпочитают трехфазное подключение из-за высокой потребности в электроэнергии.
• При увеличении количества фаз в системе питания напряжение трехфазной сети становится более плавным.
• Трехфазное соединение не требует избыточных проводящих материалов для передачи электроэнергии. Таким образом, если речь идет об экономичном решении, трехфазное подключение является более экономичным.

Недостатки

• Самым большим недостатком трехфазного подключения является то, что оно не выдерживает перегрузки. Таким образом, это может повредить оборудование, и шансы на дорогостоящий ремонт выше. Это связано с тем, что стоимость отдельных компонентов высока.
• Поскольку напряжение блока очень высокое, трехфазное подключение требует больших затрат на изоляцию. Изоляция зависит от напряжения, а размер проводов зависит от распределения мощности.

В чем разница между однофазным и трехфазным питанием?

Вот важные различия между однофазным и трехфазным подключением.

• При однофазном подключении электрический ток протекает 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. А вот при трехфазном подключении он может нести напряжение до 415 Вольт.
• Для бесперебойного прохождения электричества по однофазному соединению требуется два отдельных провода. Один представляет собой нейтральный провод, а другой представляет собой одну фазу. Они необходимы для завершения цепи. При трехфазном подключении системе требуется один нейтральный провод и трехфазные провода для завершения цепи.
• Максимальная мощность, передаваемая по трехфазному соединению, по сравнению с однофазным источником питания.
• Однофазное соединение состоит из двух проводов, образующих простую сеть. А вот на трехфазном подключении сеть сложная, потому что там четыре разных провода.
• Так как однофазное соединение имеет один фазный провод, если что-то случится с сетью, полностью прервется подача питания. Однако в трехфазном источнике питания, если что-то случится с одной фазой, остальные фазы все равно будут работать.