Преимущества и недостатки трехфазного ввода
Когда возникает вопрос о технологическом присоединении к электрическим сетям при гражданском строительстве, например, частного жилого дома, то будущий владелец задумывается о том, какого класса напряжение запросить ему в своей заявке — трехфазную сеть (380 В) или однофазную (220 В).
Задача упрощается в том случае, когда потенциальный потребитель электроэнергии имеет представление о том, какие электроустановки или электроприемники будут подключены.
Для начала стоит разобраться, откуда берется трехфазное напряжение.
Сама по себе трехфазная система принята во всем мире как наиболее экономически целесообразная при производстве электроэнергии на электростанциях, дальнейшем ее преобразовании, передаче и потреблении в распределительных сетях.
Трехфазный ток потребляется в первую очередь разного рода промышленными предприятиями, которые в большом количестве эксплуатируют крупные трехфазные электроприемники. Самой массовой группой из них являются электродвигатели. Три фазы — это минимальное число полюсов, которое способно надёжно запускать с помощью вращающегося магнитного поля ротор электродвигателя.
Трехфазный ввод. Преимущества
Преимущества трехфазной системы справедливы и для бытового применения:
• возможность подключения мощных и производительных энергопотребляющих устройств – станков, двигателей, нагревателей, сварочных аппаратов, электроинструмента и т.д.;
• универсальность, т.е. возможность одновременного подключения электроустановок и приборов, работающих на фазном напряжении (220 В) и на линейном (380 В);
• падение напряжения меньше, так как величина тока, питающего трехфазную нагрузку меньше, чем при однофазном питании при аналогичной потребляемой мощности (соответственно, в некоторых случаях можно использовать проводники с меньшим сечением – снижение материалоемкости);
• возможность равномерного распределения однофазной нагрузки по фазам, а также резервирование однофазной нагрузки при потере одной из фаз.
Недостатки трехфазного вода
Основным и скорее единственным неизбежным недостатком трехфазного ввода является его дороговизна в сравнении с однофазным. Высокая стоимость возникает вследствие применения кабелей и проводов с большим количеством жил, трехфазных счетчиков, большего количества электроматериалов, шкафов распределительных устройств большего размера, необходимости в более квалифицированном электромонтаже.
При сравнительно дорогом монтаже плюсы от подключения 3-х фаз значительны в долгосрочной перспективе с учетом растущего энергопотребления. Переустройство же однофазной сети, подключенной «на время», приведет к еще большим излишним тратам.
Чем трехфазный ток лучше однофазного
Разработанная для приведения в действие многофазных электродвигателей, посредством вращающегося магнитного поля, система трехфазного тока и по сей день используется для передачи электроэнергии на расстояние. Все дело в том, что трехфазный переменный ток, в отличие от однофазного, имеет ряд важных преимуществ:
1. Материалоемкость силовых кабелей значительно снижается при использовании трех фаз, поскольку при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах, а если представить передачу одной и той же мощности по трем однофазным линиям, а затем сравнить с передачей этой же мощности по одной трехфазной линии, да еще с учетом разницы в напряжениях, то очевидной становится выгода в объемах применяемых для передачи материалов.
2. Трехфазный ток может преобразовываться при помощи нескольких однофазных трансформаторов для отдельных цепей, либо может быть использован один трехфазный трансформатор. Применение трехфазного трансформатора экономически более выгодно, опять же в силу меньшего расхода материалов.
3. Возможность получения двух рабочих напряжений в одной установке: фазного (между фазой и нейтралью) и линейного (между двумя фазами линии), соответственно доступны и два уровня мощности при соединении нагрузки в «звезду» или в «треугольник».
4. Безусловная возможность получения вращающегося магнитного поля статора, — главного условия для работы электрического двигателя и многих других электротехнических устройств. Как синхронные, так и асинхронные двигатели трехфазного тока устроены проще, чем другие типы распространенных двигателей (однофазные, двухфазные, постоянного тока), и имеют довольно высокие показатели экономичности, по сравнению с ними.
5. С применением именно трехфазной схемы питания светильников на люминесцентных лампах резкого уменьшается мерцание и стробоскопический эффект. В одном светильнике размещаются три группы ламп, питающихся каждая от отдельной фазы (или просто три ламы, по одной на каждой фазе).
6. Одним из важнейших достоинств трехфазного тока является уравновешенность системы в целом. Нагрузку на энергогенерирующую установку удается распределить максимально равномерно, и это значительно продлевает срок службы энергогенерирующего оборудования, поскольку неравномерная нагрузка здесь губительна.
Эти преимущества трёхфазных систем и делают их наиболее распространенными в современной электроэнергетике.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Однофазные, двухфазные и трехфазные системы переменного тока
Системы переменного тока могут быть однофазными, двухфазными или трехфазными в зависимости от количества фаз, которые используются для передачи электрической энергии.
Системы переменного тока классифицируют по следующим признакам:
1) по числу фаз — однофазные и многофазные,
2) по числу проводов — двухпроводные и многопроводные.
Однофазные системы
Однофазные системы переменного тока используют только одну фазу для передачи электрической энергии. Это наиболее простая система, которая используется однофазный переменный ток в таких приложениях, таких как освещение, бытовые приборы и электроинструменты.
Исторически, первые установки, работавшие на переменном токе, были однофазными. Вследствие отсутствия отвечающего различным запросам практики однофазного двигателя, однофазные установки для силовых и осветительных целей с появлением трехфазного тока не только почти перестали строить, но целый ряд существовавших однофазных установок был переделан в двух- или трехфазные.
Сейчас однофазные силовые и осветительные установки встречаются редко: в основу электрификации во всех странах положены электростанции и сети трехфазного тока, на питание от которых должны постепенно переходить и потребители всех других существующих пока отдельно установок, помимо этого до сих пор нет однофазных электродвигателей, способных конкурировать с трехфазными.
Для передачи значительных количеств энергии на большие расстояния однофазные системы не применяются: расход меди для трехфазной системы составляет 75% расхода меди, потребной для однофазной системы при том же напряжении между проводами и том же кпд передачи (тех же потерях), при одинаковых размерах однофазный генератор развивает значительно меньшую мощность, чем трехфазный.
Однофазные двигатели сложнее, дороже трехфазных и вызывают большие колебания напряжения при пуске. Поэтому несмотря на то, что однофазные цепи проще многофазных, распределение энергии однофазными системами чрезвычайно редко применяют для питания двигателей свыше 10 кВт.
Распределение однофазными цепями наиболее принято для целей освещения как в однофазных, так и в многофазных (в виде однофазных ответвлений от трехфазных сетей) установках.
Кроме того однофазные цепи применяют для электрических печей, нагревательных приборов и некоторых вспомогательных целей. Для целей же тяги однофазный ток применяется часто при электрификации железных дорог.
Однофазные установки можно (подобно установкам постоянного тока) выполнять в виде двухпроводных и трехпроводных.
Трехпроводные установки выполняются так же, как при постоянном токе, но деление напряжения при переменном токе осуществимо значительно легче, так как нулевой провод можно просто присоединить к средней точке обмотки генератора или трансформатора.
Если при этом можно ожидать больших неравномерностей в распределении нагрузки между двумя половинами трехпроводной системы, то во избежание неодинаковых падений напряжения в обеих половинах нужны изменения конструкции или схемы соединений обмоток трансформатора.
Однако (за исключением США, где они иногда применяются) трехпроводные однофазные системы практически распространения не получили.
При переменном токе для уменьшения расхода металла на проводе можно вместо увеличения числа проводов прибегать к повышению напряжения посредством трансформирования, кроме того при трехпроводной системе более целесообразен трехфазный ток.
Двухфазные системы
Двухфазные системы встречаются в настоящее время крайне редко (например, для питания электрических печей). В США они были ранее широко распространены, причем из построенных в этой стране двухфазных установок часть существует и поныне.
Двухфазные системы представляют собой сочетание двух однофазных систем, в которых ЭДС и соответственно токи сдвинуты по фазе на 90° (четверть периода).
Получить такие токи (двухфазный ток) возможно от двух имеющих общий вал генераторов, обмотки якорей которых расположены друг по отношению к другу со сдвигом на 90°. На практике их получают от одного генератора с двумя обмотками, сдвинутыми на 90°.
Подробно про устройство и принцип работы двухфазных систем переменного тока смотрите здесь: Двухфазная система переменного тока
Трехфазные системы
Трехфазные системы представляют собой сочетание трех однофазных систем, в которых ЭДС и токи (смотрите — Трехфазный переменный ток) сдвинуты друг относительно друга по фазе на 120° (треть периода).
Трехфазные системы в настоящее время наиболее распространены в силовых и осветительных установках. Их достоинства: значительная экономия металла на провода (смотрите — Мощность и потери энергии в цепи переменного тока) и одинаковая пригодность для осветительных и силовых целей благодаря наличию весьма совершенных двигателей трехфазного тока.
Преимущества трехфазных систем перед однофазными:
- Трехфазная система может передавать в три раза больше мощности, чем однофазная система с тем же напряжением и током.
- Трехфазная система использует меньше проводов для передачи той же мощности, что и однофазная система. Это позволяет сократить затраты на проводку и уменьшить потери энергии.
- Трехфазная система более надежна, чем однофазная система, поскольку она имеет три провода и три фазы, что позволяет компенсировать любые потенциальные проблемы с одной из фаз.
- Трехфазная система более проста в управлении и контроле, поскольку она имеет меньше проводов и обладает более предсказуемым поведением при изменении нагрузки.
В трехфазных системах переменного тока нагрузка распределяется между тремя фазами более равномерно, чем в однофазных системах.
Это связано с тем, что каждая фаза имеет сдвинутую на 120° фазу напряжения по отношению к другой фазе.
При использовании трехфазной системы нагрузка может быть распределена между тремя фазами таким образом, чтобы каждая фаза получала примерно одинаковую нагрузку.
Соединение обмоток генераторов и трансформаторов осуществляется по одной из следующих схем:
- Три фазы не связаны между собой (на практике вследствие сложности и большого расхода металла на провода (6 проводов) не применяется),
- Трехпроводные системы: а) обмотки генераторов и трансформаторов соединены между собой треугольником, б) соединение звездой — выбор той или иной из этих двух систем определяется тем, требуется ли в данной части сети большой ток при малом напряжении (треугольник) или же наоборот (звезда).
- Четырехпроводная система: соединение звездой с нулевым проводом. Здесь возможно использовать два различных напряжения (фазное и линейное), поэтому возможно присоединение к одной и той же сети осветительных приборов (включается между одним из фазных проводов и нулевым) и двигателей (присоединяются к трем фазным проводам), кроме того четырехпроводная система применяется там, где можно ожидать неравномерного распределения нагрузки между тремя частями (фазами) системы (нулевой провод при этом, неся разность токов, выравнивает несимметричность).
- Пятипроводная система: соединение звездой с нулевым и защитным проводами — в настоящее время это наиболее часто встречающаяся система, так как она обладает всеми преимуществами четырехпроводной системы и обеспечивает максимальную электробезопасность.
При соединении звездой все три фазы соединены в одной точке, образуя треугольник. Обычно называемая «нулевой» проводник подключается к середине соединения фаз.
При соединении треугольником каждая фаза соединена с соседней по цепочке, образуя треугольник. В этом типе соединения нулевой проводник не требуется, поскольку напряжение между любыми двумя фазами составляет полное напряжение системы.
Трансформирование в трехфазных системах осуществляется с помощью трехфазных или же однофазных трансформаторов.
Первичные и вторичные обмотки одного трехфазного трансформатора или одной трансформаторной группы, состоящей из трех однофазных трансформаторов, включают треугольником или звездой.
Иногда треугольник на первичной стороне невыгоден для выполнения трансформаторов, тогда первичные обмотки включают звездой, а вторичные — зигзагом (звезда, в которой каждая фаза состоит из двух секций, расположенных на различных сердечниках трансформатора). Подробно об этом смотрите здесь: Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Каковы преимущества трехфазной системы перед однофазной?
Трёхфазная линия электропередачЭкономичность.
Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
По сравнению с системами с большим числом фаз экономичность проявляется в необходимости меньшего числа линейных проводников, что снижает затраты на токопроводящие материалы.
Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок её службы.
Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для трёхфазного асинхронного двигателя и ряда других электротехнических устройств.
Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного.
Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространённые в современной электроэнергетике
Источник: инет
Остальные ответы
Я вот эти знаю:
1. Простой двигатель, не требующий дополнительных компонентов.
2. Малый коэффициент пульсаций выпрямителя (до 6% без конденсатора) .
Вообще однофазная система — это часть трехфазной, откуда следует вывод об универсальности 3х фазной. А другие преимущества можно перечислять бесконечно.. . кроме вышеперечисленных хотелось бы указать на то, что при выпрямлении 3х фазного тока колебания выпрямленного тока намного меньше, чем у однофазной системы.
Однофазный ток-определение весьма условное.
По сути, даже однофазный двигатель получает фазу и . сдвинутую
фазу, а ещё ноль. Итого 3.Похоже на 3 фазы.
В бытовых условиях некоторые электроприборы (кондиционер, эл. конфорки)
мощностью более 5 л. с.
легче запитать трёхфазным током-провода
меньшего сечения.
Для домашних бытовых приборов особого значения нет, а в помышленности
это существенно.