Эта статья предназначена для новичков в области электротехники. Я сам был новичком когда-то, и всегда рад поделиться знаниями и помочь моим читателям повысить свой профессиональный уровень.
Теперь давайте разберемся, почему в разных электрощитках используется напряжение 380 Вольт, и в других — 220 Вольт. И почему некоторые потребители работают на трехфазное напряжение, а другие — на однофазное. В свое время я тоже интересовался этими вопросами и искал на них ответы. Сейчас я расскажу объяснение без использования сложных формул и диаграмм, которыми переполнены учебники.
Коротко для тех, кто не хочет читать дальше: напряжение 380 В называется линейным и используется в трехфазной сети между любыми из трех фаз. Напряжение 220 В называется фазным и действует между любой из трех фаз и нулевым (нейтральным) проводом.
Другими словами, если у потребителя есть только одна фаза, то он считается однофазным и его напряжение питания составляет 220 В (фазное). Если речь идет о трехфазном напряжении, то всегда имеется в виду напряжение в 380 В (линейное). В чем разница? Давайте рассмотрим подробнее.
Чем отличается трехфазное питание от однофазного?
В обоих случаях есть нулевой проводник (НОЛЬ). Я подробнее рассказывал об защитном заземлении здесь – это весьма обширная тема. Напряжение между каждой из трех фаз и нулем составляет 220 вольт. Однако, напряжение между этими тремя фазами составляет 380 вольт.
Принцип работы трехфазной системы
Так происходит потому, что напряжения на трехфазных проводах, когда они подвергаются активной нагрузке и пропускают ток, отличаются друг от друга на одну треть цикла, то есть на 120 градусов.
Более детальную информацию можно найти в учебнике по электротехнике, где рассматривается задача о напряжении и токе в трехфазной сети, а также представлены графические схемы.
Социальные сети, где вы можете найти СамЭлектрик.ру:
Не забудьте подписаться! Там тоже очень интересно!
Если у нас имеется трехфазное напряжение, значит есть три фазных напряжения по 220 Вольт. Как для однофазных потребителей (а их, стоит отметить, почти на 100% у нас в жилищах) важно подключать их к любой фазе и к нулю. При этом важно, чтобы потребление на каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.
Чтобы узнать больше о перекосе фаз и возможных причинах, советую ознакомиться с этой статьей.
Наиболее эффективно защититься от такого перекоса фаз помогут реле напряжения, такие как Барьер или ФиФ ЕвроАвтоматика.
Помимо этого, в ситуации, когда одна из фаз перегружена, она будет работать с трудом, а остальные фазы будут отдыхать, это неправильно и несправедливо.)
Преимущества и недостатки
Обе сети электропитания обладают своими преимуществами и недостатками, которые меняются или становятся незначительными при превышении пороговой мощности в 10 кВт. Рассмотрим их подробнее.
Плюсы однофазной сети 220 В
- Простота
- Доступность
- Более низкое опасное напряжение
Однофазная сеть 220 В, минусы
- Малая мощность пользовательского оборудования
Преимущества трехфазной сети 380 В
- Максимальная мощность ограничена только сечением проводов
- Экономия при использовании трехфазного потребления
- Питание промышленных устройств
- Возможность переключить однофазную нагрузку на «хорошую» фазу в случае ухудшения качества или отключения питания
Трехфазная сеть 380 В, минусы
- Оборудование стоит дороже
- Напряжение более опасно
- Ограничение на максимальную мощность однофазных нагрузок
Когда 380, а когда 220?
Так почему в наших квартирах напряжение составляет 220 В, а не 380? Ответ заключается в том, что для потребителей с мощностью менее 10 кВт обычно подключается только одна фаза. Это означает, что в доме используется одна фаза и нейтральный (нулевой) проводник. В 99% случаев именно такое подключение происходит в квартирах и домах.
Установленный электрощиток в доме является однофазным. Правый автомат является вводным, а далее идут автоматы, соответствующие каждой отдельной комнате. Многие специалисты могут обнаружить ошибки на данном фото. Впрочем, этот электрощиток сам по себе является ошибкой в целом…
Тем не менее, если планируется использование электроэнергии более чем на 10 кВт, то рекомендуется установить трехфазный ввод. Если в доме будет использоваться оборудование с трехфазным питанием (с трехфазными двигателями), я настоятельно рекомендую установить трехфазный ввод с линейным напряжением 380 В. Это позволит сэкономить на сечении проводов, повысить безопасность и снизить расходы на электроэнергию.
Входной автомат на 100 А, а затем трехфазный счетчик прямого подключения Меркурий 230.
Несмотря на то, что существуют способы подключения трехфазной нагрузки к однофазной сети, такие изменения существенно снижают КПД двигателей, и иногда при равных условиях можно заплатить в два раза больше за 220 В, чем за 380.
Однофазное напряжение применяется в частном секторе, где обычно потребляемая мощность не превышает 10 кВт. Для этого используется кабель с проводами сечением 4-6 мм². Потребляемый ток ограничен входным автоматическим выключателем, номинальный ток защиты которого не превышает 40 А.
Я уже писал об выборе защитного автомата здесь. А о выборе сечения провода – здесь. Там же – ожесточенные дебаты по этим вопросам.
Однако, применной выбрана, если мощность покупателя — 15 кВт и выше, в таком случае необходимо использовать трехфазное питание. В том числе, если в данном строении отсутствуют трехфазные покупатели, например, электродвигатели. В данной ситуации мощность делится между фазами, а электрооборудование (вводной кабель, коммутация) не подвергается такой нагрузке, как если бы ту же мощность получали от одной фазы.
Пример электрощитка, предназначенного для использования в трехфазной сети. Этот электрощиток может быть использован как с потребителями, работающими на трехфазном напряжении, так и на однофазном.
Например, если дом подключен к одной фазе и его мощность составляет 15 кВт, то для обеспечения такого потребления потребуется медный провод с минимальным сечением 10 мм². Кабель с жилами такого размера стоит дорого. Кроме того, я не встречал автоматические выключатели однополюсного исполнения на ток больше 63 А, которые можно установить на DIN-рейку.
Кстати, если вам нужен кабель ВВГ-нг-ls, рекомендую обратиться на сайт xcabel.ru. Там представлены различные кабели, которые имеют оптимальные цены.
Поэтому в офисах, магазинах и особенно на производственных предприятиях широко используется трехфазное питание. В таких случаях применяются трехфазные счетчики, которые бывают двух типов: с прямым включением и с трансформаторным включением (с использованием трансформаторов тока).
На вводном устройстве (перед счетчиком) устанавливаются специальные «ящички».
Вводной автомат установлен перед счетчиком в трехфазном вводе.
Однако, следует обратить внимание на недостаток трехфазного вводаа (который был отмечен ранее) — это ограничение мощности однофазных нагрузок. Например, предельная мощность трехфазного напряжения составляет 15 кВт. Это означает, что максимально допустимая мощность по каждой фазе составляет 5 кВт. Из этого следует, что максимально допустимый ток по каждой фазе не должен превышать 22 А (практически — 25 А). Приходится балансировать нагрузку.
Надеюсь, теперь стало ясно, что такое трехфазное напряжение 380 В и однофазное напряжение 220 В?
Схемы Звезда и Треугольник в трехфазной сети
Существует несколько вариантов включения нагрузки с рабочим напряжением 220 и 380 Вольт в трехфазную сеть. Эти варианты называются «Звезда» и «Треугольник».
Если нагрузка рассчитана на напряжение 220В, то она подключается к трехфазной сети по схеме «Звезда», то есть к фазному напряжению. При этом все группы нагрузки распределяются таким образом, чтобы мощности по фазам были примерно одинаковыми. Нули всех групп соединены вместе и подключены к нейтральному проводу трехфазного ввода.
В «Звезду» подключены все наши квартиры и дома с однофазным вводом, другой пример — подключение ТЭНов в мощных калориферах и конвектоматах.
Когда напряжение составляет 380В, оно подключается по схеме «Треугольник», то есть к линейному напряжению. Такое распределение по фазам наиболее характерно для электродвигателей и других устройств, в которых все три части нагрузки принадлежат к одному устройству.
Система распределения электроэнергии
Изначально напряжение всегда трехфазное. Под «изначально» я понимаю генератор на электростанции (тепловой, газовой, атомной), от которого высокое напряжение в многие тысячи вольт поступает на понижающие трансформаторы, формирующие несколько уровней напряжения. Последний трансформатор понижает напряжение до уровня 0,4 кВ и подает его конечным потребителям — нам с вами, в квартиры и частные жилые дома.
На больших предприятиях с потреблением мощности более 100 кВт обычно есть собственные подстанции 10/0,4 кВ.
Передают трехфазное питание поэтапно от генератора к потребителю.
На изображении показано, как напряжение 110 кВ (или другое, также трехфазное) проходит от генератора G к первой трансформаторной подстанции ТП1, которая снижает его до 10 кВ. Каждый город или район имеет одну такую ТП1, которая может иметь мощность от нескольких мегаватт до сотен мегаватт (МВт).
Затем напряжение поступает на трансформатор ТП2 второй ступени, который дает выходное напряжение 0,4 кВ (380 В) для конечных потребителей. Мощность трансформаторов ТП2 составляет от нескольких киловатт до нескольких мегаватт. На ТП2 за счет электрических линий питания подключаются несколько многоквартирных домов, частных домов и т. д.
Для уменьшения потерь при транспортировке электроэнергии необходимо использовать такие методы преобразования уровня напряжения. Если вам интересно узнать больше о потерях в кабельных линиях, вы можете прочитать другую мою статью.
Хотя схема проста и может содержать несколько ступеней, а значения напряжения и мощности могут отличаться, конечное напряжение, которое получают потребители, всегда остается одним и тем же — 380 В.
Фото
В конце концов, предлагаю рассмотреть несколько снимков с пояснениями.
У нас имеется здание с электрощитом, который предназначен для трехфазного ввода, однако все потребители в нем работают на одну фазу.
