Среди напряжений различают переменный и постоянный ток. Переменное напряжение может иметь различные формы, главное, что его знак и величина меняются с течением времени. В случае постоянного тока знак всегда одной полярности, а величина может быть стабилизированной или нестабилизированной.
В наших розетках напряжение имеет переменную синусоидальную форму. Существуют различные значения, наиболее распространенными являются мгновенное, амплитудное и эффективное. Как следует из названия, мгновенное напряжение — это количество вольт в данный момент времени. Амплитуда — это форма синусоидальной волны относительно нуля в вольтах, а среднеквадратичное значение — это интеграл функции напряжения по времени. Взаимосвязь между ними такова: среднеквадратичное значение √2 или в 1,41 раза меньше среднеквадратичного значения. Вот как это выглядит на графике:
Напряжение в трехфазных цепях
В трехфазных цепях существует два типа напряжений: линейное и фазное. Чтобы понять различия, посмотрите на векторную диаграмму и график. Ниже вы видите три вектора Ua, Ub, Uc — это векторы напряжения или фазы. Угол между ними равен 120°, иногда говорят, что это 120 электрических градусов. Этот угол соответствует углу в простейших электрических машинах между обмотками (полюсами).
Если мы отразим вектор -Ub так, что его угол сохранится, но начало и конец поменяются местами, его знак будет инвертирован. Затем установите начало вектора -Ub в конец вектора Ua, расстояние между началом Ua и концом -Ub будет соответствовать линейному вектору напряжения Ul.
Проще говоря, мы видим, что величина линейного напряжения больше, чем фазного. Рассмотрим диаграмму напряжения трехфазной сети.
Красная вертикальная линия представляет собой линейное напряжение между фазой 1 и фазой 2, а желтая линия — амплитуду фазы 2.
БРУТАЛЬНЫЙ: Напряжение сети измеряется между фазой и фазой, а напряжение фаза-ноль измеряется между фазой и нулем.
Что касается расчета, то разница между напряжениями получается в результате решения этой формулы:
Напряжение сети составляет √3 или 1,73 раза больше фазного напряжения.
Нагрузка в трехфазной системе может быть подключена тремя или четырьмя проводами. Четвертый проводник — это нейтральный проводник. В зависимости от типа, сеть может быть с нейтральной изоляцией или надежно заземлена. Как правило, три фазы могут питаться без нулевого провода, если нагрузка равномерная. Это необходимо для равномерного распределения напряжений и токов, чтобы не было перекоса фаз, а также в качестве защитного проводника. В сети с глухим заземлением при неисправности на раме сработает автоматический выключатель или предохранитель в щите, что исключает опасность поражения электрическим током.
Замечательно то, что в такой сети мы имеем одновременно два напряжения, которые можно использовать в зависимости от требований нагрузки.
Для примера: посмотрите на электрический щиток в прихожей вашего дома. У вас три фазы, а в квартире у вас одна фаза и фаза ноль. То есть у вас есть 220 В (фаза) в розетках и 380 В (линия) между фазами в коридоре.
Почему линейное напряжение Uл больше фазного Uф в √3?│ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ
Схемы подключения потребителей к трём фазам
Все двигатели, большие нагреватели и другие трехфазные нагрузки могут быть подключены в звезду или треугольник. Большинство двигателей оснащены набором перемычек, которые создают соединение звезда или треугольник в зависимости от их положения, но об этом подробнее позже. Что такое звездное соединение?
Соединение звездой означает соединение обмоток генератора таким образом, что концы обмоток соединены в одной точке, а нагрузка подключена к началу обмоток. Обмотки двигателей и больших нагревателей также соединены звездой, но вместо обмоток их роль выполняют нагревательные элементы.
Возьмем для примера электродвигатель. При обмотке звездой сетевое напряжение 380 В подается на две обмотки и таким образом на каждую пару фаз.
Как из 220 получается 380 вольт? Очень просто! Смотрите #энерголикбез. Самое простое объяснение.
На рисунке A, B, C — это начала обмоток, а X, Y, Z — концы, соединенные в одной точке, и эта точка заземлена. Здесь показана сеть с глухим нейтральным заземлением (провод N). На практике это выглядит так, как показано на рисунке борного двигателя:
Красный квадрат показывает концы обмоток, они соединены перемычками, такое расположение перемычек (в линию) указывает на то, что они соединены звездой. Три фазы источника питания отмечены синим цветом.
На этой схеме обозначены начало (W1, V1, U1) и конец (W2, V2, U2), обратите внимание, что они смещены относительно начала, это необходимо для удобного соединения треугольником:
При соединении треугольником к каждой обмотке прикладывается линейное напряжение, что вызывает протекание больших токов. Обмотка должна быть рассчитана на такое подключение.
Каждый способ подключения имеет свои преимущества и недостатки, а некоторые двигатели даже переключаются со звезды на треугольник во время запуска.
Нюансы
Говоря о двигателях, не следует забывать о выборе схемы подключения. Дело в том, что двигатели обычно имеют обозначение на заводской табличке:
В первой строке вы увидите символы дельты и звезды, обратите внимание, что дельта появляется первой. Тогда 220/380 В — это напряжения треугольника и звезды, т.е. при подключении треугольником у вас должно быть сетевое напряжение 220 В. Если напряжение сети 380, то двигатель необходимо подключить звездой. С другой стороны, фазное напряжение всегда на 1,73 В меньше, независимо от напряжения сети.
Прекрасным примером является следующий двигатель:
Здесь номинальные напряжения уже 380/660, что означает, что вы должны подключить его в треугольник для линии 380, в то время как звезда рассчитана на трехфазное питание 660 В.
В то время как силовые нагрузки чаще работают с напряжением фаза-фаза, в осветительных цепях в 99% случаев используется фазное напряжение (между фазой и нулем). Исключение составляют электрические краны и т.п., где можно использовать вторичный трансформатор с сетевой обмоткой 220 В. Но это скорее тонкости и особенности устройства. Для начинающих проще запомнить: фазное напряжение — это то, которое находится между фазой и нулем в розетке, линейное напряжение — это то, которое находится между фазой и линией.
