Пример расчета трехфазной цепи
Имеется трехфазная четырехпроводная электрическая цепь с нагрузкой, соединенной «звездой» (рис. 54).
Дано: UЛ=380 В; RА=6 Ом; RB=8 Ом; RС=10 Ом; XA=8 Ом; XB=6 Ом.
Определить: фазные и линейные токи; активную, реактивную и полную мощности. Построить векторную диаграмму.
Рис. 54. Трехфазная четырехпроводная электрическая цепь
при соединении нагрузки «звездой»
Решение.
Из приведенной схемы видно, что нагрузка является несимметричной.
Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора Параметры схемы замещения можно определить по опытам холостого хода и короткого замыкания.
1. Полное сопротивление каждой фазы:
Ом;
Ом;
Ом.
2. Фазное напряжение
В.
3. Фазные токи:
А; А; А.
4. Углы сдвига по фазе между фазным напряжением и фазным током:
;
;
.
5. Активная мощность трехфазной цепи:
PA=IA UА cos φA=22·220·0,6=2904 Вт;
PB=IB UB cos φB=22·220·0,8=3872 Вт;
PC=IC UC cos φC=22·220·1=4840 Вт;
P=PA+PB+PC=2904+3872+4840=11616 Вт=11,6 кВт.
6. Реактивная мощность трехфазной цепи:
QA=I AUA sin φA=IA UA=22·220·0,8=3872 ВАр;
QB=IB UB sin φB=IB UB=22·220·0,6=2904 ВАр;
QC=IC UC sin φC=IC UC=22·220·0=0;
Q=QA+ QB+ QC=3872+2904+0=6776 ВАр=6,8 кВАр.
7. Полная мощность трехфазной цепи
кВА.
Построение векторной диаграммы (рис. 55) следует начинать с векторов фазных напряжений, которые располагаются под углом 120º друг к другу. Концы этих векторов являются вершинами равностороннего треугольника, сторонами которого будут векторы линейных напряжений.
Рис. 55. Векторная диаграмма для трехфазной
четырехпроводной схемы
при соединении нагрузки «звездой»
В фазах А и В включена активно-индуктивная нагрузка. Векторы фазных токов IA и IB отстают от векторов фазных напряжений на углы φА и φВ соответственно. В фазе С нагрузка активная, следовательно, фазный ток и фазное напряжение совпадают по фазе.
Контрольные вопросы по трехфазным
электрическим цепям переменного тока
1. Лампы накаливания с номинальным напряжением UН=220 В включают в трехфазную сеть с линейным напряжением UЛ=380 В. Определить схему соединения ламп.
1) «звездой» без нейтрального провода;
2) «звездой» с нейтральным проводом;
3) «треугольником»;
4) лампы нельзя включить в сеть.
2. Какой из токов линейный, а какой фазный?
| 1) I1, I2 – линейные токи;2) I1, I2 – фазные токи;3) I1 – фазный ток, I2 – линейный ток;4) I1 – линейный ток, I2 – фазный ток |
3. Между какими точками приведенной схемы замеряются линейное и фазное напряжения?
| 1) напряжение UAN – линейное, а напряжение UВN – фазное;2) напряжение UAВ – линейное, а напряжение UВС – фазное;3) напряжение UСA – линейное, а напряжение UСN – фазное. |
4. В трехфазную сеть с линейным напряжением UЛ=380 В надо включить асинхронный двигатель, обмотки которого рассчитаны на напряжение 220 В. Как следует соединить обмотки двигателя?
1) «звездой»; 2) «треугольником»; 3) включить нельзя.
5. Фазное напряжение генератора при системе «звезда» с нейтральным проводом равно 127 В. Какие приемники энергии можно подключить к генератору?
с номинальным напряжением 127 В;
с номинальным напряжением 220 В;
с номинальным напряжением 127 и 220 В.
6. Указать правильную схему подключения вольтметра к трехфазной нагрузке с целью измерения фазного напряжения.
7. Указать правильную схему подключения вольтметра к трехфазной нагрузке с целью измерения линейного напряжения.
8. Сопротивление фазы симметричного трехфазного приемника равно 22 Ом. Линейное напряжение UЛ=380 В. Что покажет амперметр, включенный в данную цепь?
4) 14 А |
9. Что произойдет в трехфазной цепи, соединенной по схеме «звезда», при симметричной нагрузке в случае обрыва нейтрального провода?
фазные и линейные напряжения останутся неизменными;
перераспределение фазных напряжений;
перераспределение линейных напряжений.
10. Что произойдет в трехфазной цепи, соединенной по схеме «звезда», при несимметричной нагрузке в случае обрыва нейтрального провода?
перераспределение фазных напряжений;
фазные и линейные напряжения не изменятся;
перераспределение линейных напряжений.
11. Может ли нейтральный провод в четырехпроводной трехфазной цепи обеспечить симметрию фазных напряжений при несимметричной нагрузке?
может, если обладает пренебрежимо малым сопротивлением;
не может;
может, если нагрузка чисто активная.
12. Три активных сопротивления: RA=110 Ом, RВ=220 Ом, RС=220 Ом соединены «звездой» и включены в трехфазную сеть с линейным напряжением UЛ=380 В. Определить линейные токи IA, IВ, IC при наличии нейтрального провода.
1) IA=1 A; IВ=IC=1 A;
2) IA=4 A; IВ=IC=1 A;
3) IA=2 A; IВ=IC=1 A.
13. Будут ли меняться линейные токи при обрыве нейтрального провода в случае симметричной нагрузки?
4) 50 А |
14. В симметричной трехфазной цепи показания амперметра А2 составляют 38 А. Чему равно показание амперметра А1?
15. Сопротивление фазы симметричного трехфазного приемника равно 10 Ом. Линейное напряжение 220 В. Что покажет амперметр?
| 1) 38 А;2) 50 А;3) 10 А;4) 30 А. |
16. Сопротивление фазы трехфазного приемника равно 10 Ом (ZФ=10 Ом). Что покажет вольтметр, если амперметр показывает 17,3 А?
| 1) 50 В;2) 73 В;3) 300 В;4) 100 В;5) 173 В. |
17. Какое из приведенных уравнений соответствует определению активной мощности для трехфазной цепи при условии симметричной нагрузки?
| 1) Q=;2) P=;3) ;4) . |
18. Какое из приведенных уравнений соответствует определению активной мощности для трехфазной цепи при условии несимметричной нагрузки?
| 1) ;2) ;3) ;4) ;5) . |
19. Укажите способ повышения коэффициента мощности приемника в цепи переменного тока:
1) последовательно с приемником включить индуктивную катушку;
2) параллельно приемнику включить индуктивную катушку;
3) параллельно приемнику включить конденсатор;
4) нет правильного ответа.
| 1) ;2) ;3) ;4) ;5) . |
20. Какое из приведенных уравнений соответствует определению реактивной мощности для трехфазной цепи при условии несимметричной нагрузки?
21. К симметричной нагрузке, соединенной «треугольником», приложено линейное напряжение UЛ=220 В, линейный ток IЛ=5 А. Коэффициент мощности cos j=0,8. Найти активную мощность трехфазной цепи.
1) 1140 Вт; 2) 1100 Вт; 3) 1520 Вт; 4) исходных данных недостаточно для расчета.
22. Линейное напряжение трехфазной сети 380 В. Линейный ток 10 А, коэффициент мощности cos j=0,75. Найти активную мощность трехфазной цепи.
4930 Вт; 2) 6200 Вт; 3) 3800 Вт; 4) 5750 Вт.
Источник: http://all-about-car.ru/circuit/radiotechnics17.htm
Мгновенная мощность
В отличие от цепей постоянного тока, где мощность в течение определенного промежутка времени остается неизменной, в цепях переменного тока дело обстоит иначе. Так как ток и напряжение постоянно меняют своё значение, то и мощность соответственно будет меняться в каждый момент времени. Такая мощность называется мгновенной.
Мгновенной мощностью p(t) называют произведение приложенного к цепи мгновенного напряжения u(t) на мгновенное значение тока i(t) в этой цепи.
График мгновенной мощности представлен на рисунке ниже
Мощность обозначена заштрихованной областью. Знак мощности зависит от сдвига фаз между током и напряжением. В данном случае в цепи присутствуют только активные сопротивления, которые не создают сдвига фаз, поэтому мощность имеет только положительные значения.
Рассмотрим другой график
На данном графике имеются области отрицательных значений мгновенной мощности. Такой график может соответствовать цепи, в которой присутствуют конденсатор или катушка, причем положительные участки — это мощность, которая пошла в цепь и рассеялась на сопротивлении, либо запаслась в качестве энергии полей конденсаторов или катушек, а отрицательные участки это мощность, которая была возвращена обратно источнику.
Активная мощность
Чтобы понять какое количество энергии потребляет источник, целесообразнее взять среднюю мощность за период. Для этого вернемся к первому графику.
На графике мгновенной мощности выделяют прямоугольник со сторонами T и Pm/2. Часть графика, которая находится выше линии Pm/2 точно укладывается в незаштрихованную часть прямоугольника. Таким образом, с помощью линии Pm/2 мы можем определить среднюю мощность за период, которая называется активной мощностью. Активная мощность – это полезная мощность, которая идет на преобразование в другие виды энергии.
В нашем случае сдвиг фаз равен нулю, поэтому коэффициент мощности равен единице, но в случаях с реактивными элементами нужно этот момент учитывать.
Активная мощность измеряется в ваттах – Вт.
cosφ – коэффициент мощности, который показывает отношение активной мощности к полной мощности.
Реактивная мощность
Реактивная мощность – это энергия, которая периодически циркулирует между источником и приемником. Реактивная мощность возникает потому, что конденсатор и катушка способны накапливать энергию, а затем снова отдавать её в сеть. На практике от реактивной мощности зачастую стараются избавиться.
Реактивная мощность измеряется в вольт амперах реактивных – ВАр.
Полная мощность
Полная мощность — это максимальное значение активной мощности.
Полная мощность измеряется в вольт-амперах — ВА.
Для наглядного представления существует треугольник мощностей, в котором гипотенузой является полная мощность, а катетами – активная и реактивная составляющие.
— Последовательная RL-цепь
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3.20 (5 Голоса)
Источник: https://electroandi.ru/toe/ac/mgnovennaya-moshchnost.html
Мощность трехфазной сети
В цепи постоянного тока мощность определяется довольно просто – это произведение тока и напряжения. Они не изменяются во времени и есть постоянной величиной, соответственно и мощность является постоянной, то есть система уравновешена.
С сетями переменного напряжения все гораздо сложнее. Они бывают однофазные, двухфазные, трехфазные и т.д. Наибольшее распространение получили однофазные и трехфазные сети в силу своего удобства и наименьших затрат.
Рассмотрим трехфазную систему питания
Такие цепи, могут соединяться в звезду или в треугольник. Для удобства чтение схем и во избежание ошибок фазы принято обозначать U, V, W или А, В, С.
Схема соединения звезда:
Схема соединения фаз в звезду
Для соединения звездой суммарное напряжение в точке N равно нулю. Мощность трехфазного тока в данном случае тоже будет постоянной величиной, в отличии от однофазного. Это значит что трехфазная система уравновешена, в отличии от однофазной, то есть мощность трехфазной сети постоянна. Мгновенно значение полной трехфазной мощности будет равно:
В данном типе соединения присутствуют два вида напряжения – фазное и линейное. Фазное – это напряжение между фазой и нулевой точкой N:
Фазное напряжение в цепи
Линейное – между фазами:
Линейное напряжение
Поэтому полная мощность трехфазной сети для такого типа соединения будет равна:
Но поскольку линейное и фазное напряжение отличаются между собой в , но считается сумма фазовых мощностей. При расчете трехфазных цепей такого типа принято пользоваться формулой:
Или:
Соответственно для активной:
Для реактивной:
Схема соединения в треугольник
Схема соединения обмоток в треугольник
Как видим при таком виде соединения, фазное и линейное напряжение равны, из чего следует, что мощность для соединения в треугольник равна:
И соответственно:
Измерение мощности
Измерение активной мощности в сетях производится с помощью ваттметра
Цифровой ваттметрАналоговый ваттметр
В зависимости от схемы соединения нагрузки и его характера (симметричная или несимметричная) схемы подключения приборов могут разниться. Рассмотрим случай с симметричной нагрузкой:
Схема включения ваттметра при симметричной нагрузке
Здесь измерение проводится всего лишь в одной фазе и далее согласно формуле умножается на три. Этот способ позволяет сэкономить на приборах и уменьшить габариты измерительной установки. Применяется, когда не нужна большая точность измерения в каждой фазе.
Измерение при несимметричной нагрузке:
Схема включения ваттметра при несимметричной нагрузке
Этот способ более точный, так как позволяет измерить мощность каждой фазы, но это требует трех приборов, больших габаритных размеров установки и обработки показаний с трех приборов.
Измерении в цепи без нулевого проводника:
Схема включения ваттметра при отсутствии нулевого провода
Эта схема требует двух приборов. Этот способ основывается на первом законе Кирхгофа
IA+IB+IC=0. Из этого следует, что сумма показаний двух ваттметров равна трехфазной мощности этой цепи. Ниже показана векторная диаграмма для данного случая:
Векторная диаграмма включения двух ваттметров при различных видах нагрузки
Мы можем сделать вывод, что показания приборов зависят не только от величины, но еще и от характера нагрузки.
Из диаграммы следует, что мы можем определить показание приборов аналитически:
Проанализировав полученный результат можем сделать вывод что, при преобладании активной нагрузки (φ=0) результаты измерения ваттметров тождественны (W1=W2). При активной и индуктивной (R-L) показания W1 меньше чем W2 (W1600 показания W1 вообще отрицательные (W1W2, а при φ
Источник: https://elenergi.ru/moshhnost-trexfaznoj-seti.html
Расчет мощности трехфазной сети
Количество потребленной энергии в сети однофазного тока определяется простейшими расчетами, это не вызывает затруднений. Расчет мощности трехфазной сети сопряжен с некоторыми трудностями:
- Наличие трех фаз вместо одной;
- Различные схемы соединения потребителей – «звезда» или «треугольник»;
- Симметрия или ее отсутствие при распределении нагрузки по фазам.
Как узнать свою схему
Для правильного определения и расчета мощности требуется знание нескольких факторов:
- Количества фаз питания;
- Способа соединения потребителей.
При однофазном подключении используется два провода:
- Фазный провод;
- Нулевой провод.
Для трехфазной сети характерно наличие трех или четырех проводников (подключение с заземленной нейтралью). При этом используется две различных схемы включения:
- «Треугольник». Каждая нагрузка подсоединяется с двумя соседними. Напряжение каждой фазы подводится к точкам соединения потребителей.
- «Звезда». Все три потребителя соединяются в одной точке. Ко вторым концам подключаются фазы питания. Это схема с изолированной нейтралью. В схеме с заземленной нейтралью точка соединения потребителей подключается к нулевому проводнику.
Соединение источника и потребителей
Трёхфазное или однофазное подключение
В зависимости от того, какой тип подключения используют, определение потребляемой мощности производится по-разному.
Учимся легко считать потребляемую мощность электроприбора
В однофазной сети потребляемая энергия считается по простейшей формуле:
P=U∙I∙cosϕ,
где cosϕ – коэффициент мощности, характеризующий сдвиг фаз между током и напряжением в реактивной нагрузке.
Мощность 3 х фазной сети является суммой потребления по каждой фазе в отдельности. Формула мощности 3 х фазного тока имеет следующий вид:
Pобщ=Uа∙Iа∙cosϕа+ Ub∙Ib∙cosϕb+ Uc∙Ic∙cosϕc,
где U, I, cosϕ – напряжение, сила тока и коэффициент мощности в каждой фазе, соответственно.
К сведению. Видно, что в общем случае трехфазное соединение требует большее количество приборов учета.
Иногда посчитать потребление энергии можно по упрощенному варианту. При симметричном потреблении, например, при подключении асинхронного двигателя, токи потребления одинаковы, и формула принимает следующий вид:
P=3Uф∙Iф∙cosϕ=√3Uл∙Iл∙cosϕ,
где:
- Uф, Iф – фазные напряжение и ток;
- Uл, Iл – линейные напряжение и ток.
Характеристики трехфазной системы
Трехфазная система электропитания характеризуется несколькими значениями напряжения и тока. Все зависит от того, между какими точками схемы производятся измерения:
- между фазным проводом и нейтралью – фазное напряжение Uф;
- между отдельными фазами – линейное Uл.
Соотношение между данными параметрами:
Uл=√3∙Uф.
При симметричном распределении нагрузки токи во всех проводах равны. В четырехпроводной схеме (с заземленным нулем) ток в нулевом проводнике отсутствует, поэтому даже при обрыве нуля сеть продолжает нормально функционировать.
В том случае, когда потребление энергии по фазам различается, в нейтральном проводе протекает некоторый ток. Полный обрыв нейтрального проводника вызывает перекос фаз, поэтому напряжение на проводах может измениться в диапазоне от нуля до линейного.
Последствия увеличения сопротивления нейтрали
Реактивный характер нагрузки учитывается коэффициентом мощности cosϕ. Данная величина пришла из теории комплексных чисел, которые используются, когда необходимо рассчитать параметры цепей переменного тока. В случае активной нагрузки cosϕ=1, но, чем более реактивный характер имеют потребители, тем больше коэффициент уменьшается, показывая, как снижается реальная мощность относительно полной.
Важно! Поэтому для правильного расчета и уменьшения нагрузки на генераторное оборудование в реактивных цепях устанавливают корректоры коэффициента мощности. Цепи с корректором приближают коэффициент cosϕ к единице.
Пример расчёта мощностных показателей
Расчёт электрической и акустической проводок
Наиболее простым примером может считаться расчет потребления энергии симметричной нагрузкой. Сколько будет потреблять электроэнергии трехфазный асинхронный двигатель, подключенный в сеть с линейным напряжением 380 В, и потребляющий ток 10 А по каждой фазе? Коэффициент мощности cosϕ=0.76. Тогда потребляемая мощность равна:
P=√3Uл∙Iл∙cosϕ=√3∙380∙10∙0,76=5000 ВА.
Более сложный расчет бытовой сети:
- Фазное напряжение – 220 В;
- Потребление по линиям – 10 А, 5 А, 2 А;
- Первые две фазы подключены к активной нагрузке (электроплита, чайник);
- Третья нагружена на люминесцентные светильники с cosϕ=0,5.
Pобщ=Uа∙Iа∙cosϕа+ Ub∙Ib∙cosϕb+ Uc∙Ic∙cosϕc=220∙10+220∙5+220∙2∙0,5=3520 ВА.
Используя онлайн калькулятор расчетов, можно избавиться от большинства ошибок и сократить время вычислений. Требуется лишь правильно ввести данные по текущим параметрам
Измерение мощности ваттметром
Мощность потребления трехфазного тока измеряют, используя ваттметры. Это может быть специальный ваттметр, для 3-х фазной сети, либо однофазный, включенный по определенной схеме. Современные приборы учета электроэнергии часто выполняются по цифровой схемотехнике. Такие конструкции отличаются высокой точностью измерений, большими возможностями оперирования с входными и выходными данными.
Трехфазный цифровой ваттметр
Варианты измерений:
- Соединение «звезда» с нулевым проводником и симметричная нагрузка – измерительный прибор подключается к одной из линий, считанные показания умножаются на три.
- Несимметричное потребление тока в соединении «звезда» – три ваттметра в цепи каждой фазы. Показания ваттметров суммируются;
- Любая нагрузка и соединение «треугольник» – два ваттметра, подключенных в цепь любых двух нагрузок. Показания ваттметров также суммируются.
На практике всегда стараются выполнить нагрузку симметричной. Это, во-первых, улучшает параметры сети, во-вторых, упрощает учет электрической энергии.
Источник: https://amperof.ru/teoriya/raschet-moshhnosti-trexfaznoj-seti.html
Определение условной трехфазной мощности, создаваемой в трехфазной сети однофазными ЭП. Мощности в трехфазной сети формула
РазноеМощности в трехфазной сети формула
Наибольшее распространение в нашей стране получили однофазные и трёхфазные электрические сети. Сетевые компании стремятся к развитию именно трёхфазных распредок, т.к. из них всегда можно сделать однофазные, для питания частных квартир и домов. Однако последнее время и частники стремятся к получению трёхфазного электропитания своих жилых помещений.
Трёхфазная электрическая сеть
Как узнать свою схему
Распределительная сеть, приходящая в квартиры и дома потребителей, сегодня делится приблизительно поровну на: однофазную и трёхфазную. Что касается промышленности, там всегда применяется «трёхфазка». На улицах городов и сёл можно увидеть только сети в трёхфазном исполнении, хотя её могут разделить на однофазную. Обычно это происходит для потребителей с разрешённой мощностью менее 10 000 Вт.
Данное распределение сделано для снижения потерь электрической энергии, чтобы обеспечить наибольшее КПД при передаче мощности от генерирующей станции до конечного потребителя. Потери в трехфазной сети при этом меньше.
Дополнительная информация. Потери электроэнергии – это недоотпуск конечному потребителю электроэнергии, по сравнению с произведённой. Обусловлены ненулевым сопротивлением кабелей, проводов и оборудования. Поэтому протекающему току оказывается сопротивление, что приводит к потерям распределительной сети.
Для определения своего типа подключения не нужно быть электриком. Для начала нужно открыть электрический щит, расположенный либо внутри квартиры/дома, либо на лестничной площадке/ближайшей к дому опоре. Необходимо обратить внимания на подходящий кабель. Наличие от одного до трёх проводов указывает на однофазную сеть, 4-5 проводов – на «трёхфазку». Только не следует прикладывать пальцы к проводам для их подсчёта.
Пример «трёхфазки»
По современным правилам присоединения электроустановок практически все частные жилые дома подключаются по трём фазам с нагрузкой 15 кВт. Также три фазы подводят к большим многоквартирным домам.
Трёхфазное или однофазное подключение
Для начала необходимо разобраться, что предпочтительнее для потребителя. Для этого рассмотрим плюсы и минусы каждого вида подключения.
При использовании «трёхфазки» зачастую неопытные потребители неравномерно распределяют нагрузки по фазам. Например, если в доме на фазе А (так называемая фазная нагрузка) будут «посажены» бойлер и котёл, а на фазе С – люстра и игровая приставка с телевизором, то перекос фаз в такой схеме обеспечен.
Чем это грозит? «Всего лишь» выходом из строя дорогостоящих бытовых приборов. Это происходит из-за отсутствия симметрии токов и напряжения в конкретной бытовой цепи. Чтобы этого не происходило, необходимо при распределении нагрузок привлечь опытного специалиста, а не надеяться на собственную смекалку.
Не стоит забывать о большем количестве материала, необходимого для организации схемы с подключением по трём фазам. Провода и автоматы потребуются в существенно большем количестве, что неизбежно отразится на кошельке организатора.
Однофазка при использовании проводов одинакового сечения будет существенно уступать по возможности передачи нагрузки трёхфазке. Поэтому, если планируется большое количество потребителей электрической энергии, вторая предпочтительнее.
Пример однофазки
Например, к потребителю подходит провод с поперечным сечением 16 мм². В этом случае, чтобы избежать его нагрева, общая нагрузка не должна превышать 14 000 Вт. При использовании трёх фаз того же поперечного сечения нагрузка серьёзно увеличится – до 42 000 Вт, что даёт возможность подключения большего количества бытовых потребителей. Однако не стоит забывать, что в этом случае и расход электроэнергии возрастёт пропорционально, а стоимость кВт/ч на сегодняшний день недешёвая.
Пример расчёта мощностных показателей
Теперь для примера расчёта мощности трехфазных сетей рассмотрим абстрактный производственный цех, где есть двадцать электрических двигателей.
В главный распределительный щит данного помещения подведена четырёхпроводная кабельная линия (трёхфазка не обходится только тремя фазами: А, В, С, в ней обязательно присутствует ноль N). Напряжение здесь будет 380/220 В.
Примем, что общая нагрузка установленных двигателей равна 40 кВт (Ру1=40 кВт). Кроме того, присутствует освещение с общей нагрузкой осветительных приборов в 3 кВт (Ру2=3 кВт).
Ру – общепринятое обозначение установленной мощности всех потребителей, состоящая из мощностных показателей каждого электроприбора в отдельности. Единица измерения – кВт.
Здесь необходимо поговорить о важном параметре при расчёте мощности – коэффициенте спроса (Кс).
Важно! Коэффициент спроса – это отношение максимума нагрузки за 30 минут к их общей паспортной (установленной) мощности. По сути, показывает, какое количество приборов находится в работе в каждый период времени. Часто его обозначают как cosφ.
В рассматриваемом нами примере коэффициент спроса показывает объём загрузки электродвигателей в каждый момент времени. Для осветительной сети промышленного помещения его обычно принимают равным 0,9. Для действующих электродвигателей Кс=0,35. Усреднённый cosφ принимается равным 0,75.
Теперь произведём вычисления. Для начала нужно просчитать отдельно силовую и световую составляющие общей нагрузки:
Р1=0,35*40=14 кВт; Р2=0,9*3=2,7 кВт.
Формула полной нагрузки в этом случае будет следующей:
Р=Р1+Р2=14+2,7=16,7 кВт.
Рассчитать мощность трехфазного тока в нашем случае можно, используя уравнение:
I=1000*P/1,73*Uн* cosφ, где:
- Р – расчетная мощность двигателей и освещения, кВт;
- Uн – напряжение на приёмнике, в частности междуфазное, равное напряжению в сети. В данном случае равно 380 В;
- Cosφ – коэффициент спроса.
Итак, сила тока и мощность трехфазной сети могут быть определены на основе приведённого выше примера. Расчет тока по мощности не менее важен, чем расчет мощностных показателей сети.
Источник: https://szemp.ru/raznoe/mocshnosti-v-trehfaznoj-seti-formula.html
Измерение мощности трехфазной системы
Мощность в цепи трехфазного тока может быть измерена с помощью одного, двух и трех ваттметров. Метод одного прибора применяют в трехфазной симметричной системе. Активная мощность всей системы равна утроенной мощности потребления по одной из фаз.
При соединении нагрузки звездой с доступной нулевой точкой или если при соединении нагрузки треугольником имеется возможность включить обмотку ваттметра последовательно с нагрузкой, можно использовать схемы включения, показанные на рис. 1.
Рис. 1 Схемы измерения мощности трехфазного переменного тока при соединении нагрузок а — по схеме звезды с доступной нулевой точкой; б — по схеме треугольника с помощью одного ваттметра
Если нагрузка соединена звездой с недоступной нулевой точкой или треугольником, то можно применить схему с искусственной нулевой точкой (рис. 2). В этом случае сопротивления должны быть равны Rвт+ Rа = Rb =Rc.
Рис 2. Схема измерения мощности трехфазного переменного тока одним ваттметром с искусственной нулевой точкой
Для измерения реактивной мощности токовые концы ваттметра включают в рассечку любой фазы, а концы обмотки напряжения — на две другие фазы (рис. 3). Полная реактивная мощность определяется умножением показания ваттметра на корень из трех. (Даже при незначительной асимметрии фаз применение данного метода дает значительную погрешность).
Рис. 3. Схема измерения реактивной мощности трехфазного переменного тока одним ваттметром
Методом двух приборов можно пользоваться при симметричной и несимметричной нагрузке фаз. Три равноценных варианта включения ваттметров для измерения активной мощности показаны на рис. 4. Активная мощность определяется как сумма показаний ваттметров.
При измерении реактивной мощности можно применять схему рис. 5, а с искусственной нулевой точкой. Для создания нулевой точки необходимо выполнить условие равенства сопротивлений обмоток напряжений ваттметров и резистора R. Реактивная мощность вычисляется по формуле
где Р1 и Р2 — показания ваттметров.
По этой же формуле можно вычислить реактивную мощность при равномерной загрузке фаз и соединении ваттметров по схеме рис. 4. Достоинство этого способа в том, что по одной и той же схеме можно определить активную и реактивную мощности. При равномерной загрузке фаз реактивная мощность может быть измерена по схеме рис. 5, б.
Метод трех приборов применяется при любой нагрузке фаз. Активная мощность может быть замерена по схеме рис. 6. Мощность всей цепи определяется суммированием показаний всех ваттметров.
Рис. 4. Схемы измерения активной мощности трехфазного переменного тока двумя ваттметрами а — токовые обмотки включены в фазы А и С; б — в фазы А и В; в — в фазы В и С
Реактивная мощность для трех- и четырехпроводной сети измеряется по схеме рис. 7 и вычисляется по формуле
где РA, РB, РC — показания ваттметров, включенных в фазы А, В, С.
Рис. 5. Схемы измерения реактивной мощности трехфазного переменного тока двумя ваттметрами
Рис. 6. Схемы измерения активной мощности трехфазного переменного тока тремя ваттметрами а — при наличии нулевого провода; б — с искусственной нулевой точкой
На практике обычно применяют одно-, двух- и трехэлементные трехфазные ваттметры соответственно методу измерения.
Чтобы расширить предел измерения, можно применить все указанные схемы при подключении ваттметров через измерительные трансформаторы тока и напряжения. На рис. 8 в качестве примера показана схема измерения мощности по методу двух приборов при включении их через измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Рис. 8. Схемы включения ваттметров через измерительные трансформаторы.
Измерение мощности трехфазной системы
В случае симметричной нагрузки мощности, потребляемые отдельными ее фазами, одинаковы, поэтому достаточно измерить мощность Рф, потребляемую одной фазой, и, чтобы определить мощность, потребляемую нагрузкой в целом, умножить результат на 3: Р = 3 х Р .
Простейшие условия для такого измерения имеются, когда нагрузка соединена по схеме «звезда» с доступной нулевой точкой. В таких случаях цепь тока ваттметра следует включить последовательно с одной из фаз нагрузки (рис. 50.1), а цепь напряжения прибора — на напряжение той фазы, ток которой проходит через ваттметр.
Рис. 50.1.Измерение мощности трехфазной симметричной нагрузки при соединении по схеме «звезда» с доступной нулевой точкой
Ьсли нулевая точка нагрузки недоступна или нагрузка соединена по схеме «треугольник», то применяется искусственная нулевая точка. Это нулевая точка звезды, состоящей из сопротивления цепи напряжения ваттметра rmu и двух других, равных ему добавочных сопротивлений гв и гс (рис. 50.
2); при правильном соединении с искусственной нулевой точкой цепь напряжения ваттметра находится под фазным напряжением и через его цепь тока проходит фазный ток. Следовательно, ваттметр измеряет фазную мощность Р и вся мощность трехфазной нагрузки опять определится посредством умножения показаний ваттметра на 3.
Обычно завод-изготовитель снабжает ваттметр искусственной нулевой точкой.
Читать еще: Нюансы усадки кирпичного дома
В трехфазных трехпроходных системах измерения мощности при несимметричной нагрузке в большинстве случаев выполняются по методу двух ваттметров. Особен-
Рис. 50. 2.Измерение мощности с помощью искусственной нулевой точки
ность этого способа заключается в том, что даже при симметричной нагрузке показания ваттметров в большинстве случаев не равны, а показания одного из ваттметров могут быть отрицательными. В этом случае мощность трехфазной системы равна алгебраической сумме показаний двух ваттметров.
Чтобы доказать справедливость этого способа измерения, обратимся к уравнению мгновенной мощности системы, выразив ее через мгновенные значения токов и напряжений. Мгновенная мощность любой фазы равна произведению мгновенных значений фазных напряжения и тока, а мгновенная мощность трехфазной системы равна сумме мгновенных мощностей:
В частности, при соединении звездой
Но при соединении звездой без нулевого провода и, следовательно,
Подставив это значение /с в уравнение мощности, получим:
а так как разность фазных напряжений равна соответствующему линейному напряжению, то:
на основании чего
Следовательно, мощность трехфазной системы может быть выражена как сумма двух произведений напряжений и токов, а эти два произведения могут быть измерены двумя ваттметрами, включенными надлежащим образом (рис. 50.3).
Рис. 50.3.Измерение мощности с помощью метода двух ваттметров
Мощность трехфазной сети
В цепи постоянного тока мощность определяется довольно просто – это произведение тока и напряжения. Они не изменяются во времени и есть постоянной величиной, соответственно и мощность является постоянной, то есть система уравновешена.
С сетями переменного напряжения все гораздо сложнее. Они бывают однофазные, двухфазные, трехфазные и т.д. Наибольшее распространение получили однофазные и трехфазные сети в силу своего удобства и наименьших затрат.
Как найти мощность трехфазной сети по току и напряжению, расчет по формулам
Трехфазные и однофазные сети распространены примерно одинаково в частных и многоквартирных домах. Но стоит заметить, что промышленная сеть является трехфазной по умолчанию и в большинстве случаев к улице, где расположены частные дома или к многоквартирному дому подходит как раз-таки трехфазная сеть. А уже потом ее разветвляют на три однофазные, и заводят к конечному потребителю тока.
Расчет сделан не просто так, а с целью обеспечить максимально эффективную передачу электричества от электростанции к вам, а также преследуется цель наибольшего снижения потерь электричества в транспортировочном процессе, ведь на ток оказывает сопротивление проводник, по которому этот самый ток течет.
Если вам интересно, какая сеть у вас в доме или квартире, то определить это достаточно просто. Если вы откроете электрический щиток и посмотрите, сколько проводов используется для вашей квартиры, то если вы увидите 2 или 3 провода, это однофазная сеть, 1 и 2 провод — это фаза и ноль, 3 провод, если он присутствует — это заземление. В трехфазной же сети проводов будет или 4, или 5. Три фазы А, В,С, ноль и если присутствует — заземляющий проводник.
Так же определяется и количество фаз по так называемому пакетнику, вводному автоматическому выключателю. Для однофазной сети выделяется 2 или 1 сдвоенный кабель, а в трехфазной будет 1 строенный кабель и одинарный. Но не следует забывать о напряжении, с которым нужно быть очень осторожным.
Для того чтобы произвести расчет по току, и расчет по напряжению чтобы узнать мощность несложно, как правило, в трехфазных сетях нуждаются большие энергопотребители. С помощью формулы, приведенной в статье, произвести расчет мощности, используя значения тока и напряжения, вы сможете с легкостью.
Узнаем потребляемую мощность электричества
Итак, перейдем к существу, нам нужно узнать мощность электричества по току и напряжению. Прежде всего нужно знать, сколько потреблять энергии вы будете. Это легко узнать, сопоставив все энергопотребители в вашем доме.
Давайте выберем самую распространенную технику, без которой не обойтись современному человеку. Кстати, узнать сколько потребляет тот или иной прибор, можно в паспортных данных вашего электроприбора, или на бирке, которая может быть на корпусе.
Начнем с самого высокого потребления напряжения:
- Стиральная машина — 2700 Ватт
- Водонагреватель (бойлер) — 2000 Ватт
- Утюг — 1875 Ватт
- Кофеварка — 1200 Ватт
- Пылесос — 1000 Ватт
- Микроволновая печь — 800 Ватт
- Компьютер — 500 Ватт
- Освещение — 500 Ватт
- Холодильник — 300 Ватт
- Телевизор — 100 Ватт
По формуле нам нужно все добавить и поделить на 1000, для перевода из ватт в киловатты.
Суммарно у нас получилось 10975 Ватт, переведем в киловатты, поделив на 1000.
Итого у нас потребление 10.9 кВт.
Для обычного обывателя вполне достаточно и одной фазы. Особенно если вы не собираетесь включать все одновременно, что, конечно же, маловероятно.
Но нужно помнить что потребление тока может быть значительно выше, особенно если вы живете в частном доме и/или у вас есть гараж, тогда потребление одного прибора может составлять 4-5 кВт. Тогда вам будет предпочтительнее трехфазная сеть, как более мощная и позволяющая подключать значительно более мощных потребителей тока.
Трехфазная сеть
Давайте более подробно рассмотрим именно трехфазную сеть, как более предпочтительную для нас. Для начала приведем сравнительную характеристику однофазной и трехфазной сети. Выделим некоторые плюсы и минусы.
Когда используется трехфазная сеть есть вероятность что нагрузка распределиться неравномерно на каждую фазу.
Если, к примеру, от первой фазы будет запитан электрический котел и мощный нагреватель, а от второй — телевизор и холодильник, то будет иметь место такое явления, как «перекос фаз» — несимметрия напряжений и токов, что может быть следствием выхода из строя некоторых потребителей тока. Для избежания подобной ситуации следует тщательнее планировать распределение нагрузки еще на начальном этапе проектирования сети.
Также трехфазной сети потребуется большее число проводов, кабелей и автоматических выключателей, пропускающих ток, так как мощность будет значительно выше, соответственно монтаж такой сети будет дороже.
Однофазная сеть по возможной потенциальной мощности уступает трехфазной. Так что если вы предполагаете использовать много мощных потребителей тока, то второй вариант будет соответственно лучше. Для примера, если в дом заходит двужильный (трехжильный если он с заземлением), с линии электропередач, кабель сечением 16 мм2, тогда общая мощность всех электропотребителей в доме не должна превышать 14кВт, как в примере, наведенном выше.
Но если же вы будете использовать то же сечение провода для трехфазной сети, но соответственно кабель будет 4-5 жильным, то уже тогда максимальная суммарная мощность будет равняться уже 42 кВт.
Рассчитываем мощность трехфазной сети
Для расчета примем некий производственный цех, в котором установлены тридцать электродвигателей. В цех заходит четырехпроводная линия, помним что это 3 фазы: A, B, C, и нейтраль(ноль). Номинальное напряжение 380/220 вольт. Суммарная мощность всех двигателей составляет Ру1 — 48кВт, еще у нас есть осветительные лампы в мастерской, суммарная мощность которых составляет Ру2- 2кВт.
- Ру — установленная суммарная мощность группы потребителей, по величине равная сумме их заявленных мощностей, измеряется в кВт.
- Кс — коэффициент спроса при режиме наивысшей нагрузки. Коэффициент спроса учитывает самое большое возможное число включений приемников группы. Для электродвигателей коэффициент спроса должен брать в расчет величину их загрузки.
Коэффициент спроса для осветительной (освещения) нагрузки, то есть освещения, Кс2-0,9, и для силовой нагрузки, то есть электродвигателей Кс1=0,35. Усредненный коэффициент мощности для всех потребителей cos( φ ) = 0,75. Необходимо найти расчетный ток линии.
Расчет
Подсчитаем расчетную силовую нагрузку P1 = 0,35*48 = 16,8 кВт
и расчетную осветительную нагрузку Р2 = 0,9 *2 = 1.8 кВт.
Полная расчетная нагрузка P = 16,8+1,8=18,6 кВт;
Расчетный ток считаем с помощью формулы:
где
Р — расчетная мощность потребителя (электродвигатели и освещение), кВт;
Uн — напряжение номинальное на клеммах приемника, которое равняется междуфазному (линейному, когда подключается фаза и фаза, тоесть 380 В) то есть напряжению в сети, от которой он запитан, В;
cos ( φ ) — коэффициент мощности приемника.
Таким образом, мы произвели расчет мощности по току, который позволит вам разобраться с трехфазными сетями. Но перейдя непосредственно к монтажу системы не забывайте технику безопасности, ведь ток и напряжение опасное для вашей жизни явление.
Источник: https://elektro.guru/izmereniya-i-raschet/opredeleniya-moschnosti-seti-po-napryazheniyu-i-toku-raschet-po-formulam.html
Трехфазные цепи
При изучении электродинамики мы рассматривали только двухпроводные линии электрических цепей постоянного и переменного тока. Однако в силу целого ряда преимуществ на практике получили широкое применение цепи, в которых переменный электрический ток течет одновременно по нескольким проводам, но со сдвинутыми фазами колебаний.
Если в линии электропередачи действуют одновременно три переменных э. д. с, колебания которых сдвинуты друг по отношению к другу по фазе на угол 120°, то такую линию электропередачи называют трехфазной, а электрический ток — трехфазным.
Для получения трехфазного тока в синхронном генераторе размещают три обмотки 1, 2 и 3, плоскости которых повернуты друг по отношению к другу на угол 120°. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, в обмотках при вращении ротора индуцируются переменные э. д. с. с одинаковыми частотами, но с фазами, сдвинутыми друг по отношению к другу на угол 120°.
В электротехнике термин фаза имеет два значения: понятие, характеризующее стадию периодического процесса, и наименование однофазных цепей, образующих многофазную систему.
В трехфазных системах токи (напряжения) фаз сдвинуты на одну треть периода, т.е. на 120°.
При вращении магнита в обмотках индуктируются ЭДС, сдвинутые во времени на 120°.
Ниже приведены выражения для ЭДС фаз А, В, С и их векторная диаграмма:
Соединение фаз звездой
Рассмотрим схему соединения звездой
— фазные напряжения (напряжения между началом и концом соответствующей фазы);
— фазные токи — токи в фазах приемника;
— линейные напряжения (напряжения между началами двух соседних фаз);
— линейные токи — токи в линиях.
Для схемы соединения звездой очевидно равенство фазных и линейных токов. Независимо от характера нагрузки:
Из векторной диаграммы при равномерной (симметричной) нагрузке следует:
При неравномерной (несимметричной) нагрузке
Между точками 0 и 01 возникает напряжение несимметрии.
При симметричной нагрузке
При несимметричной нагрузке напряжения фаз приемника неодинаковы по величине и по фазе.
Для обеспечения симметричной системы напряжений во всех фазах и независимой работы отдельных приемников используется схема звезда с нулевым проводом или четырехпроводная система.
Поскольку узлы соединены нулевым проводом, напряжение между ними равно нулю. При несимметричной нагрузке фазные и линейные напряжения остаются постоянными.
Четырехпроводная система позволяет получать одновременно два напряжения — фазное и линейное, например, 220 и 380 В.
Для определения начала и конца обмотки поступают следующим образом. Начало одной из обмоток совершенно произвольно обозначают А, конец — X. Затем к ней присоединяют вторую обмотку, и если при этом напряжение увеличилось, значит, обмотки соединены концами, а начала свободны. Начало второй обмотки обозначают В, конец — Y. Таким же образом находят начало С и конец Z третьей обмотки.
Одним из существенных преимуществ четырехпроводной линии электропередачи и соединения обмоток генератора звездой является возможность получения в линии двух разных напряжений одновременно: фазных и линейных.
При строго симметричной нагрузке суммарный ток в общем проводе четырехпроводной линии равен нулю.
Таким образом, при симметричной нагрузке можно было бы обойтись без нулевого провода в линии, так как ток по нему не течет. Однако создать абсолютно симметричную нагрузку практически невозможно и ток обычно в нулевом проводе всегда есть, но он значительно меньше тока в фазах.
Преимущества использования четырехпроводной линии и роль при этом нулевого провода выясняются из следующего простого эксперимента. Соединим звездой три лампы накаливания Л1, Л2, Л3, а в нулевой и один из фазных проводов включим амперметры. Если все лампы совершенно одинаковы (симметричная нагрузка), то амперметр покажет отсутствие тока в нулевом проводе, а все лампы при его включении и отключении не изменят своего накала.
Теперь заменим лампу Л1 другой, например лампой меньшей мощности, т. е. создадим в цепи несимметричную нагрузку. Окажется, что без нулевого провода лампа Л1 горит с перекалом, а две другие — с недокалом.
Если же нулевой провод включить, то все три лампы будут потреблять номинальный для них ток и светиться нормальным для каждой из них накалом, но зато в нулевом проводе потечет электрический ток.
Однако, как показывает опыт, сила тока в нулевом проводе всегда меньше, чем в фазных проводах. Это позволяет уменьшить сечение нулевого провода по сравнению с фазными.
Таким образом, в четырехпроводной линии трехфазного тока силы токов через нагрузки, включенные звездой, при постоянных напряжениях регулируются автоматически, что создает благоприятные условия для работы электрических цепей при неизбежных на практике несимметричных нагрузках.
Соединение нагрузки треугольником
Рассмотрим схему соединения треугольником.
Из схемы очевидно:
Для схемы соединения треугольником:
Векторная диаграмма токов
Связь между линейными и фазными токами:
В обмотках, соединенных треугольником, при строго синусоидальных э. д. с. и при отсутствии нагрузки (или при симметричной нагрузке) суммарная э. д. с. равна нулю и ток в них отсутствует. Однако если форма э. д. с. в обмотках отклоняется от синусоидальной или генератор нагружен несимметрично, то суммарная э. д. с. уже не равна нулю и по обмоткам течет ток, что крайне нежелательно.
Для симметричной трехфазной системы справедливы соотношения:
в схеме звездой
в схеме треугольником
Используя метод преобразования, всегда можно перейти от схемы соединения звездой к схеме соединения треугольником и наоборот. Преобразование будет эквивалентным, если режим работы остальной части электрической цепи не изменится, то есть токи, притекающие к узловым точкам, в той и другой схеме будут одинаковыми, а потенциалы соответствующих узлов будут равны. Эти два условия сводятся к тому, что сопротивления или проводимости между двумя узловыми точками должны быть равны.
Значения сопротивлений, согласно обозначениям на рисунке, при переходе от «звезды» к «треугольнику» и от «треугольника» к «звезде»
Пример расчета с преобразованием звезды в треугольник
Дано:
Е=9 В
R1=1 Ом
R2=2 Ом
R3=3 Ом
R4=4 Ом
R5=5 Ом
R6=6 Ом
Необходимо найти все токи I-?
Решение:
Преобразовываем имеющуюся звезду в треугольник получим
где
Немного преобразуем (перерисуем) схему в другой более понятный вид
Произведем расчет сопротивлений при параллельном соединении
Схема примет вид
Отсюда эквивалентное сопротивление:
Проверим полученный результат с помощью баланса мощности, когда Ри источника мощности равна Рп мощности потребителя:
Переходим к первоначальной схеме
Проверим узел О по 1-му закону Кирхгофа
По балансу мощности цепи
Мощность трехфазной системы
В общем случае мощность трехфазного приемника равна сумме мощностей всех фаз:
Для симметричной системы:
Принимая: и учитывая сдвиг фаз токов и напряжений во времени на угол 120°, запишем:
Получили значение мощности, не зависящее от времени и постоянное на всем его протяжении. Система, в которой мощность не зависит от времени, называется уравновешенной.
Докажем справедливость данного утверждения.
, отсюда
Подставим значение тока фазы В в уравнение для мощности и после ряда перестановок получим
где первое слагаемое — это показания первого ваттметра, а второе — показания второго. В случае, если угол между напряжением и током равен 0 (активная нагрузка), будем иметь одинаковые показания двух ваттметров.
Мощность равна сумме показания приборов независимо от характера нагрузки , так как:
а) при индуктивной нагрузке
б) при емкостной нагрузке
При симметричной нагрузке справедливы соотношения:
для схемы звездой
для схемы треугольником
Мощность при симметричной нагрузке:
Измерение мощности в трехфазной сети
Метод двух ваттметров для измерения мощности однородной трехфазной нагрузки представлен на рисунке. Для данной схемы независимо от соединения нагрузки можем записать:
По показаниям ваттметров при равномерной нагрузке можно определить угол нагрузки:
При симметричной нагрузке (модули и фазы сопротивлений нагрузки равны между собой) измерение мощности можно производить одним ваттметром, включенным на соответствующие фазное напряжение и фазный ток,
При несимметричной нагрузке требуется измерение тремя ваттметрами, включаемыми в каждую фазу.
Дополнительно по теме
Источник: https://www.ess-ltd.ru/elektro/objaya-inform.php
Трехфазные и однофазные сети. Отличия и преимущества. Недостатки
В электрооборудовании жилых многоквартирных домов, а также в частном секторе применяются трехфазные и однофазные сети. Изначально электрическая сеть выходит от электростанции с тремя фазами, и чаще всего к жилым домам подключена сеть питания именно трехфазная. Далее она имеет разветвления на отдельные фазы. Такой метод применяется для создания наиболее эффективной передачи электрического тока от электростанции к месту назначения, а также для уменьшения потерь при транспортировке.
Чтобы определить количество фаз у себя в квартире, достаточно открыть распределительный щит, расположенный на лестничной площадке, либо прямо в квартире, и посмотреть, какое количество проводов поступает в квартиру. Если сеть однофазная, то проводов будет 2 – фаза и ноль. Возможен еще третий провод – заземление.
Если электрическая сеть трехфазная, то проводов будет 4 или 5. Три из них – это фазы, четвертый – ноль, и пятый – заземление. Также число фаз определяется и по количеству автоматических выключателей.
Трехфазные сети в квартирах применяются редко, в случаях подключения старых электроплит с тремя фазами, либо мощных нагрузок в виде циркулярной пилы или отопительных устройств. Число фаз также можно определить по величине входного напряжения. В 1-фазной сети напряжение 220 вольт, в 3-фазной сети между фазой и нолем тоже 220 вольт, между 2-мя фазами – 380 вольт.
Если не брать во внимание отличие в числе проводов сетей и схему подключения, то можно определить некоторые другие особенности, которые имеют трехфазные и однофазные сети
- В случае трехфазной сети питания возможен перекос фаз из-за неравномерного разделения по фазам нагрузки. На одной фазе может быть подключен мощный обогреватель или печь, а на другой телевизор и стиральная машина. Тогда и возникает этот отрицательный эффект, сопровождающийся несимметрией напряжений и токов по фазам, что влечет неисправности бытовых устройств. Для предотвращения таких факторов необходимо заранее распределять нагрузку по фазам перед прокладкой проводов электрической сети.
- Для 3-фазной сети требуется больше кабелей, проводников и выключателей, а значит, денежные средства слишком не сэкономить.
- Возможности однофазной бытовой сети по мощности значительно меньше трехфазной. Если планируется применение нескольких мощных потребителей и бытовых устройств, электроинструмента, то предпочтительно подводить к дому или квартире трехфазную сеть питания.
- Основным достоинством 3-фазной сети является малое падение напряжения по сравнению с 1-фазной сетью, при условии одинаковой мощности. Это можно объяснить тем, что в 3-фазной сети ток в проводнике фазы меньше в три раза, чем в 1-фазной сети, а на проводе ноля тока вообще нет.
Преимущества 1-фазной сети
Основным достоинством является экономичность ее использования. В таких сетях используются трехпроводные кабели, по сравнению с тем, что в 3-фазных сетях – пятипроводные. Чтобы осуществить защиту оборудования в 1-фазных сетях, нужно иметь однополюсные защитные автоматы, в то время как в 3-фазных сетях без трехполюсных автоматов не обойтись.
В связи с этим габариты приборов защиты также будут значительно отличаться. Даже на одном электрическом автомате уже есть экономия в два модуля. А по габаритам это составляет около 36 мм, что значительно повлияет при размещении автоматов в щите на DIN рейке. А при установке дифференциального автомата экономия места составит более 100 мм.
Трехфазные и однофазные сети для частного дома
Расход электроэнергии населением постоянно повышается. В середине прошлого столетия в частных домах было сравнительно немного бытовых устройств. Сегодня в этом плане совсем другая картина. Бытовые потребители энергии в частных домах плодятся не по дням, а по часам. Поэтому в собственных частных владениях уже не стоит вопрос, какие сети питания выбрать для подключения. Чаще всего в частных постройках выполняют сети питания с тремя фазами, а от однофазной сети отказываются.
Но стоит ли трехфазная сеть такого превосходства в установке? Многие считают, что, подключив три фазы, будет возможность пользоваться большим количеством устройств. Но не всегда это получается. Наибольшая допустимая мощность определена в техусловиях на подключение. Обычно, этот параметр составляет 15 кВт на все частное домовладение. В случае однофазной сети этот параметр примерно такой же. Поэтому видно, что по мощности особой выгоды нет.
Но, необходимо помнить, что если трехфазные и однофазные сети имеют равную мощность, то для 3-фазной сети можно применить кабель меньшего сечения, так как мощность и ток распределяется по всем фазам, следовательно, меньше нагружает отдельные проводники фаз. Номинальное значение тока автомата защиты для 3-фазное сети также будет ниже.
Большое значение имеет размер распределительного щита, который для 3-фазной сети будет иметь размеры заметно больше. Это зависит от размера трехфазного счетчика, который имеет габариты больше однофазного, а также автомат ввода будет занимать больше места. Поэтому распределительный щит для трехфазной сети будет состоять из нескольких ярусов, что является недостатком этой сети.
Но у трехфазного питания есть и свои преимущества, выражающиеся в том, что можно подключать трехфазные приемники тока. Ими могут быть электродвигатели, электрические котлы и другие мощные устройства, что является достоинством трехфазной сети. Рабочее напряжение 3-фазной сети равно 380 В, что выше, чем в однофазном типе, а значит, вопросам электробезопасности придется уделить больше внимания. Также дело обстоит и с пожарной безопасностью.
В результате можно выделить несколько недостатков применения трехфазной сети для частного дома:
- Нужно получать техусловия и разрешение на подключение сети от энергосбыта.
- Повышается опасность поражения током, а также опасность возгорания по причине повышенного напряжения.
- Значительные габаритные размеры распредщита ввода питания. Для хозяев загородных домов такой недостаток не имеет большого значения, так как места у них хватает.
- Необходим монтаж ограничителей напряжения в виде модулей на вводном щитке. В трехфазной сети это особенно актуально.
Преимущества трехфазного питания для частных домов:
- Есть возможность распределить нагрузку равномерно по фазам, во избежание возникновения перекоса фаз.
- Можно подключать в сеть мощные трехфазные потребители энергии. Это является наиболее ощутимым достоинством.
- Уменьшение номинальных значений аппаратов защиты на вводе, а также снижение сечения кабеля ввода.
- Во многих случаях можно добиться разрешения у компании по энергосбыту на повышение допустимого наибольшего уровня мощности потребления электроэнергии.
В итоге, можно сделать вывод, что практически осуществлять ввод трехфазной сети питания рекомендуется для частных строений и домов с жилой площадью более 100 м2.
Трехфазное питание особенно подходит тем хозяевам, которые собираются установить у себя циркулярную пилу, котел отопления, различные приводы механизмов с трехфазными электродвигателями.
Остальным владельцам частных домов переходить на трехфазное питание не обязательно, так как это может создать только дополнительные проблемы.
Похожие темы:
Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektroobustrojstvo/jelektroprovodka/trekhfaznye-i-odnofaznye-seti/
Измерение мощности в трехфазной системе — Новости — 2020
Электрическая мощность измеряется ваттметром . Ваттметр состоит из катушки тока, соединенной последовательно с нагрузкой, а другая потенциальная катушка соединена параллельно с нагрузкой.
Измерение мощности в трехфазной системе (на фото: традиционный измеритель мощности)
В зависимости от силы каждого движения магнитного поля на него воздействует указатель. Истинная или реальная мощность непосредственно отображается в ваттметре. В трехфазных системах мощность может быть измерена несколькими способами. Для временных измерений может использоваться один ваттметр.
Однако для постоянных измерений используется трехфазный ваттметр с двумя элементами, который показывает как сбалансированные, так и неуравновешенные нагрузки.
Для несимметричной нагрузки необходимо использовать два ваттметра, как показано на рисунке 1 .
Суммарная мощность рассчитывается путем добавления показаний измерений, данных двумя ваттметрами. С помощью этого метода можно также получить коэффициент мощности.
При использовании метода с двумя ваттметрами важно отметить, что показание одного ваттметра должно быть отменено, если коэффициент мощности системы меньше 0, 5 . В таком случае выводы одного ваттметра, возможно, придется обратить вспять, чтобы получить положительное значение. В случае коэффициента мощности менее 0, 5, данные должны быть вычтены вместо добавления.
Коэффициент мощности трехфазной системы, используя метод двух ваттметров (W1 и W2), можно рассчитать следующим образом:
Поскольку сумма и вычитание отсчетов выполняются для расчета полной истинной мощности трехфазной системы, показанные методы практически не используются в промышленности.
Используются более трехфазные анализаторы мощности, которые более удобны для пользователя.
Измеритель коэффициента мощности
Он похож на ваттметр в принципе, только две катушки якоря снабжены креплениями на одном валу. Они находятся на 90 ° друг от друга.
Оба катушки якоря вращаются в соответствии с их магнитной прочностью. Одна катушка движется пропорционально остаточной составляющей мощности, а другая катушка движется пропорционально индуктивной составляющей мощности.
Рисунок 1 — Методы измерения мощности в трехфазных системах: (a) Один метод ваттметра для сбалансированной нагрузки; (b) Два метода ваттметра для балансных / несбалансированных нагрузок
Измеритель энергии
Это показывает количество энергии (электрической энергии), используемое в течение определенного периода времени. В ватерметре есть два набора обмоток .
Один из них — обмотка напряжения, а другая — текущая обмотка. Поле, разработанное в обмотках напряжения, вызывает индуцирование тока на алюминиевом диске. Произведенный крутящий момент пропорционален напряжению и току в системе.
Диск, в свою очередь, подключен к числовым регистрам, которые показывают электрическую энергию, используемую с точки зрения киловатт-часов .
Что общего для пивной кружки и фактора силы? Учить.
Справка: Практическое устранение неисправностей электрооборудования и схем управления — М. Браун
ПОИСК: Статьи, программное обеспечение и руководства
Источник: https://ru.electronics-council.com/power-measurement-three-phase-system-72456
Расчет мощности трехфазной сети: формулы для расчета
Электрическая энергия на все объекты изначально поступает через трехфазную сеть. В частные дома она может заводиться напрямую, а в многоквартирном доме доходит лишь до вводного распределительного устройства. Далее по квартирам расходятся уже однофазные линии.
В любом случае потребуется выполнить расчет мощности трехфазной сети, чтобы заранее определить ее способность выдерживать запланированные нагрузки по току. Для того чтобы сделать правильные вычисления, нужно знать особенности таких сетей.
Все необходимые расчеты выполняются вручную при помощи формул или с использованием онлайн-калькулятора.
Специфика и особенности трехфазных сетей
Трехфазные электрические сети наиболее эффективно передают ток через промежуточные звенья, вплоть до потребителя. В процессе доставки потери энергии минимальны.
Наличие трехфазной сети в квартире или частном доме очень легко определить. Для этого нужно просто заглянуть в щиток и посчитать количество проводов. Если в наличии 2 или 3 проводника, значит сеть однофазная. В ней два провода являются фазой и нулем. При наличии заземления может быть третий провод.
В трехфазных сетях проводов больше на два из-за двух дополнительных фаз. При отсутствии заземления – их всего четыре, а при наличии заземляющего контура – пять.
Эту же задачу можно решить и с помощью вводного автоматического выключателя.
К нему также подводится определенное количество проводов, подключаемых в соответствующие клеммы.
В процессе эксплуатации трехфазной сети велика вероятность неравномерного распределения нагрузки по отдельным фазам.
Если к одной из них будет подключено только мощное оборудование, а к другим – обычные бытовые приборы, в этом случае может возникнуть ситуация, называемая перекосом фаз. В результате асимметрии тока и напряжения, отдельные потребители могут выйти из строя.
Во избежание негативных последствий, нагрузка должна быть равномерно спланирована еще на стадии проектирования и выполнен расчет мощности трехфазной сети.
Трехфазная сеть, по сравнению с однофазной, отличается большим количеством кабельно-проводниковой продукции, автоматов и других устройств. К ней подключается специфическое трёхфазное оборудование Суммарная мощность будет выше ровно в три раза. Значение мощности рассчитывается по току и напряжению с использованием формул.
Расчет мощности потребителей
В первую очередь нужно заранее установить объемы потребляемой электроэнергии. Для этого суммируется мощность всех потребителей, находящихся в доме. Сюда входит мощное оборудование, обычная бытовая техника и осветительные приборы. У некоторых хозяев этот список может быть дополнен теплыми электрическими полами.
Все необходимы сведения можно посмотреть в техническом паспорте, который прилагается к каждому устройству. На некоторые приборы наносится соответствующая маркировка. Вначале идут самые мощные агрегаты и далее – все остальное оборудование, по мере уменьшения мощности.
Для вычислений берется стиральная машина-автомат, мощностью 2600 Вт, электрический водонагреватель – 1900 Вт, утюг – 1500 Вт, пылесос – 1000 Вт, микроволновка – 800 Вт, компьютер и оргтехника – 600 Вт, осветительные приборы (с лампами эконом) – 400 Вт, холодильник – 300 Вт, телевизор – 100 Вт. Итоговый результат получился 9200 Вт и его необходимо перевести в киловатты. Для этого 9200 Вт делится на 1000, получается 9,2 кВт, что и будет расчетным потреблением электроэнергии.
С данной мощностью может справиться и одна фаза, однако в частных домах устанавливается более мощное оборудование, для работы которого лучше пользоваться сетями 380в. В этом случае гарантируется бесперебойное функционирование отопительных и водонагревательных котлов, насосов, электродвигателей и других агрегатов.
Как рассчитать трехфазную сеть
В качестве примера можно взять некие производственные площади с установленным оборудованием и по этим исходным данным делать расчет мощности трехфазного тока.
Формула тока короткого замыкания
В каждом станке используется электродвигатель. Их общая мощность Ру1 составляет 50 кВт, с учетом активной мощности. Кроме того, в помещении установлены осветительные приборы общей мощностью (Ру2) – 3 кВт. Символ Ру обозначает величину установленной суммарной мощности для конкретных групп потребителей. Работа оборудования осуществляется от трехфазной сети с 4 проводами и номинальным напряжением 380 В.
Кроме того, при расчетах учитывается коэффициент спроса Кс, действующий в режиме максимальной нагрузки. Он учитывает наивысшее количество включений потребителей данной группы. Для электродвигателей Кс1 берется с учетом величины их загруженности и составляет 0,35. Для приборов освещения Кс2 составляет 0,9. Все потребители выравниваются усредненным коэффициентом мощности cos φ = 0,75.
Расчеты начинаются с определения силовой нагрузки Р1 = 0,35 х 50 = 17,5 кВт. Далее рассчитывается осветительная нагрузка Р2 = 0,9 х 3 = 2,7 кВт. Таким образом, величина полной расчетной нагрузки составит Р = Р1 + Р2 = 17,5 + 2,7 = 20,2 кВт.
Для определения и расчета тока используется формула I = (1000 x P)/(1,73 x Uн x cos φ), в которой Р является расчетной мощностью потребителей, Uн – номинальным напряжением 380 вольт, cos φ – коэффициентом мощности.
Подставив нужные значения, находим значение силы и мощности по току: I = (1000 x 20,2)/(1,73 x 380 x 0,75) = 41 А. Полученный результат дает возможность узнать, сможет ли сеть обеспечить нормальную работу потребителей.
Использование калькулятора для расчета мощности
Онлайн-калькулятор существенно ускоряет проведение расчетов мощности в трехфазной сети. Для этого должны быть заранее известны мощность и характер нагрузки – активной и реактивной, сетевое напряжение, а также тип сети – одно- или трехфазный.
Все параметры рассчитываются по формулам и методикам, приведенным выше. Достаточно всего лишь вставить в окна необходимые данные и нажать кнопку «Рассчитать ток».
В окне с обозначением тока в А появится искомый результат, показывающий величину тока по мощности.
Закон электромагнитной индукции Фарадея
Источник: https://electric-220.ru/news/raschet_moshhnosti_trekhfaznoj_seti/2018-09-24-1573
