Что такое фазный ток, как его найти и измерить
Содержание
- 1 Преимущества и недостатки трехфазных сетей
- 2 Что такое трехфазный генератор
- 3 Соединение обмоток генератора
- 3.1 Соединение звездой
- 3.2 Соединение треугольником
- 4 Видео по теме
В большинстве стран, в том числе и в России, используется трехфазная система электроснабжения. В ней действуют ЭДС синусоидального типа, которые образуются от единого генератора и имеют синхронную частоту. При подключении к трехфазной сети следует понимать, что такое фазные и линейные токи, а также напряжения.
Преимущества и недостатки трехфазных сетей
Основное преимущество трехфазных электросетей переменного тока — простота образования вращающегося магнитного поля. Это привело к созданию асинхронных короткозамкнутых двигателей как наиболее распространенных исполнительных электромоторов в мире.
Трехфазное питание двигателей с короткозамкнутым ротором легко обеспечивает следующие качества:
- легкий реверс. Изменяя чередование фаз на статоре при помощи пускателей можно менять направление вращения;
- снижение пусковых токов. Переключением звезда-треугольник обмоток статора снижается пусковой ток — фазный ток при выходе двигателя из состояния покоя;
- ступенчатое регулирование скорости. За счет переключения пар полюсов трехфазная система превращается в шестифазную у двухскоростных асинхронных двигателей;
- плавное регулирование оборотов. Изменяя частоту и амплитуду трехфазного питания, можно регулировать скорость короткозамкнутого двигателя в определенных пределах.
В системах трехфазного электроснабжения использование меньшего количества проводов и уменьшенного сечения нулевого провода на больших расстояниях дает существенную экономию цветных металлов. Магнитопровод и обмотки трехфазных трансформаторов при равных габаритах значительно мощнее однофазных, что тоже важно.
Использование трехфазных обогревателей позволяет иметь различный фазный ток нагрева при переключении звезда-треугольник. Это позволяет управлять скоростью нагрева объекта, что бывает полезным при включении и экономичным при поддержании заданной температуры.
Повсеместное использование люминесцентных и светодиодных светильников в промышленности при подключении их к разным фазам трехфазной системы снижает стробоскопический эффект. Сдвиг по фазе питающих токов снижает пульсации ламп.
Одно из основных требований к трехфазным нагрузкам — не допустить перекоса фаз. Для этого надо распределять однофазные устройства на группы и равномерно разносить их по трем фазам. Кроме того, при наличии двигателей переменного тока, установленных на механизмах, требуется следить за правильностью чередования фаз, чтобы при включении станки и агрегаты вращались в нужном направлении. В промышленности за этим следят электрики.
В частном домовладении распределение потребителей по группам ложится на владельца. Если не планируется в доме мощных трехфазных устройств типа котлов или варочных панелей, прокладывать такие сети внутри нет необходимости. Это дорого и, возможно, есть ограничение по мощности подключения от электросетей.
Что такое трехфазный генератор
Основой трехфазной сети является генератор, на якоре которого размещены три обмотки. Они разнесены по окружности относительно друг друга на 120 градусов. В каждой замкнутой катушке, вращающейся в однородном магнитном поле статора подобно замкнутой рамке, будет образовываться синусоидальная ЭДС, которая создаст ток той же частоты и формы.
Чтобы катушки не действовали друг против друга, создавая ЭДС взаимоиндукции, они должны быть намотаны либо по часовой или против часовой стрелки, но все в одном направлении. Переменный ток снимается с контактных колец щетками и поступает на нагрузку. Каждая катушка — это фаза. Для их обозначения используются латинские буквы А, В, С. Переменные токи, присутствующие в фазах, называют фазными. Их обозначают IФ или для каждой фазы IА, IВ, IС. Токи, протекающие в ветвях нагрузки, принято называть линейными. Значение линейных токов зависит от величины фазных напряжений и типа нагрузки.
Формулы для определения значения ЭДС в каждой самостоятельной катушке генератора в зависимости от угла вращения будут иметь вид:
ЭДС можно представить графически в виде трех синусоид, сдвинутых на 1/3 периода.
Аналогично происходит образование токов, если разнесенные на угол 120 градусов (2π/3) обмотки размещены на статоре генератора, а вращается постоянный магнит — ротор электрической машины. Привод, обеспечивающий равномерное вращение ротора, может быть любым.
Соединение обмоток генератора
Обмотки генератора соединяют либо в звезду, либо в треугольник. В первом случае начала обмоток электрической машины соединены вместе (НА+НВ+НС), а концы КА, КВ, КС выводятся на нагрузку (концы вместе, а начала на нагрузку тоже правильно). При соединении в треугольник начало одной обмотки соединяется с концом другой (НА+КВ, НВ+КС, НС+КА), а на нагрузку выводятся места соединения.
Соединение звездой
При соединении генератора переменного тока с нагрузкой по схеме звезда в несимметричных системах, когда фазы могут быть нагружены по-разному, применяется нулевой провод. С его помощью нейтраль генератора подключают к нейтрали приемника. Так можно устранить перекос фаз, если появляется разность между напряжениями точек N и n.
При разных сопротивлениях в приемнике фазные токи различны по величине. Ток в проводе, соединяющем нейтрали, определяется как сумма векторов всех фазных токов:
Разность потенциалов между проводниками, соединяющими обмотки генератора и приемника, называется линейным напряжением. При соединении звездой фазным напряжением становится потенциал на выходе из обмотки и нулевой точки звезды. Для определения соотношения между значениями линейного и фазного напряжения используется формула:
При соединении в звезду фазный и линейный ток имеют одинаковое значение в приемниках с одинаковыми сопротивлениями. Там, где сопротивления не равны, величина линейных и фазных токов будет определяться нагрузкой.
Соединение генератора и 3-х фазной нагрузки в звезду возможно без нейтрального провода при одинаковых сопротивлениях фаз приемника. Соотношения напряжений и токов при этом соответствуют варианту с симметричной нагрузкой. Трехфазный несимметричный приемник без провода, соединяющего нейтрали, создает аварийную ситуацию.
Соединение треугольником
Подключение начала одной обмотки трехфазного генератора к концу другой образует треугольник — замкнутый контур, сумма ЭДС внутри которого равна 0.
При соединении обмоток треугольником в случае симметричной нагрузки справедливым является соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:
Согласно закону Кирхгофа, в вершинах треугольника приемника линейные токи можно определить по формулам:
Токи в фазах приемника можно найти, исходя из закона Ома:
При несимметричной нагрузке (различном сопротивлении фаз приемника) исходят из того, что она (не симметрия) никак не влияет на фазные напряжения и токи генератора, то есть, мощность источника бесконечно велика по сравнению с приемником. При таком допущении зависимость между фазными и линейными токами остается той же, что и при симметричной нагрузке.
Если необходимо узнать величину тока и напряжения в трехфазной цепи, зачастую выполняют измерение одного из линейных токов и одного из линейных напряжений. Измеряется параметр таким же способом, что и в однофазной цепи. Для этого используют вольтметры, амперметры и трансформаторы тока.
Видео по теме
Трехфазная
цепь состоит из трех основных элементов:
трехфазного генератора, линии передачи
со всем необходимым оборудованием,
приемников (потребителей). Напряжение
между линейным проводом и нейтралью
(Ua, Ub, Uc) называется фазным.
Напряжение между двумя линейными
проводами (UAB, UBC, UCA) называется линейным.
Для соединения обмоток звездой, при
симметричной нагрузке, справедливо
соотношение между линейными и фазными
токами и напряжениями:
.
14. Симметричный и несимметричный приемники в трехфазных цепях, векторные диаграммы.
Векторная
диаграмма при соединении приемника
звездой в случае симметричной нагрузки.
Векторная
диаграмма при соединении приемника
звездой в случае симметричной нагрузки.
15.
Ток в нейтральном проводе в трехфазных
цепях. Нейтральный
(нулевой рабочий) провод — провод,
соединяющий между собой нейтрали
электроустановок в трёхфазных
электрических сетях.
При соединении обмоток генератора и
приёмника электроэнергии по схеме
«звезда» фазное напряжение зависит
от подключаемой к каждой фазе нагрузки.
В случае подключения, например, трёхфазного
двигателя, нагрузка будет симметричной,
и напряжение между нейтральными точками
генератора и двигателя будет равно
нулю. Однако, в случае, если к каждой
фазе подключается разная нагрузка, в
системе возникнет так называемое напряжение
смещения нейтрали,
которое вызовет несимметрию напряжений
нагрузки. На практике это может привести
к тому, что часть потребителей будет
иметь пониженное напряжение, а часть
повышенное. Пониженное напряжение
приводит к некорректной работе
подключённых электроустановок, а
повышенное может, кроме этого, привести
к повреждению электрооборудования или
возникновению пожара.
Соединение
нейтральных точек генератора и приёмника
электроэнергии нейтральным проводом
позволяет снизить напряжение смещения
нейтрали практически до нуля и выровнять
фазные напряжения на приёмнике
электроэнергии. Небольшое напряжение
будет обусловлено только сопротивлением нулевого
провода.
15 Вопрос Ток в нейтральном проводе в трехфазных цепях.
Трехфазные
цепи с нейтральным проводе называют
четерехпроводными цепями.
Обычно
сопротивлением проводов не учитывается
/
Тогда
фазные напр. приемника будут равны фазн.
напряжением генератора. 
.
При
том что комплексные сопротивления равны
,
то токи определяются 
В
соответствии с 1 зак. Киргофа ток в нейтр.
проводе 
При
симмет. напр. 
При
несим. напр. 
Нейтр
провод выравнивает фазные напряжения.
16 Режимы работы трехфазного премника.
Различают
два вида соединений: в
звезду и в
треугольник. В
свою очередь при соединении в звезду
система может быть трех- и четырехпроводной.
Соединение
в звезду
На
рис. 6 приведена трехфазная система при
соединении фаз генератора и нагрузки
в звезду. Здесь провода АА’, ВВ’
и СС’ – линейные провода.
Линейным называется
провод, соединяющий начала фаз обмотки
генератора и приемника. Точка, в которой
концы фаз соединяются в общий узел,
называется нейтральной (на
рис. 6 N и N’ – соответственно
нейтральные точки генератора и нагрузки).
Провод,
соединяющий нейтральные точки генератора
и приемника, называется нейтральным (на
рис. 6 показан пунктиром). Трехфазная
система при соединении в звезду без
нейтрального провода называется трехпроводной, с
нейтральным проводом – четырехпроводной.
Все
величины, относящиеся к фазам, носят
название фазных
переменных, к
линии – линейных. Как
видно из схемы на рис. 6, при соединении
в звезду линейные токи 
и 
равны
соответствующим фазным токам. При
наличии нейтрального провода ток в
нейтральном проводе 
.
Если система фазных токов симметрична,
то 
.
Следовательно, если бы симметрия токов
была гарантирована, то нейтральный
провод был бы не нужен. Как будет показано
далее, нейтральный провод обеспечивает
поддержание симметрии напряжений на
нагрузке при несимметрии самой нагрузки.
Поскольку
напряжение на источнике противоположно
направлению его ЭДС, фазные напряжения
генератора (см. рис. 6) действуют от точек
А, В и С к нейтральной точке N; 
–
фазные напряжения нагрузки.
Линейные
напряжения действуют между линейными
проводами. В соответствии со вторым
законом Кирхгофа для линейных напряжений
можно записать
|
|
(1) |
; 
Отметим,
что всегда 
–
как сумма напряжений по замкнутому
контуру.
На
рис. 7 представлена векторная диаграмма
для симметричной системы напряжений.
Как показывает ее анализ (лучи фазных
напряжений образуют стороны равнобедренных
треугольников с углами при осно. вании,
равными 300), в этом случае
|
|
(4) |
Обычно
при расчетах принимается 
.
Тогда для случая прямого
чередования фаз 
, 
(при обратном
чередовании фаз фазовые
сдвиги у 
и 
меняются
местами). С учетом этого на основании
соотношений (1) …(3) могут быть определены
комплексы линейных напряжений. Однако
при симметрии напряжений эти величины
легко определяются непосредственно из
векторной диаграммы на рис. 7. Направляя
вещественную ось системы координат по
вектору 
(его
начальная фаза равна нулю), отсчитываем
фазовые сдвиги линейных напряжений по
отношению к этой оси, а их модули
определяем в соответствии с (4). Так для
линейных напряжений 
и 
получаем: 
; 
.
Соединение
в треугольник
В
связи с тем, что значительная часть
приемников, включаемых в трехфазные
цепи, бывает несимметричной, очень важно
на практике, например, в схемах с
осветительными приборами, обеспечивать
независимость режимов работы отдельных
фаз. Кроме четырехпроводной, подобными
свойствами обладают и трехпроводные
цепи при соединении фаз приемника в
треугольник. Но в треугольник также
можно соединить и фазы генератора (см.
рис. 8).
Для
симметричной системы ЭДС имеем
.
Таким
образом, при отсутствии нагрузки в фазах
генератора в схеме на рис. 8 токи будут
равны нулю. Однако, если поменять местами
начало и конец любой из фаз, то 
и
в треугольнике будет протекать ток
короткого замыкания. Следовательно,
для треугольника нужно строго соблюдать
порядок соединения фаз: начало одной
фазы соединяется с концом другой.
Схема
соединения фаз генератора и приемника
в треугольник представлена на рис. 9.
Очевидно,
что при соединении в треугольник линейные
напряжения равны соответствующим
фазным. По первому закону Кирхгофа связь
между линейными и фазными токами
приемника определяется соотношениями
Аналогично
можно выразить линейные токи через
фазные токи генератора.
На
рис. 10 представлена векторная диаграмма
симметричной системы линейных и фазных
токов. Ее анализ показывает, что при
симметрии токов
|
|
(5) |
.
В
заключение отметим, что помимо
рассмотренных соединений «звезда –
звезда» и «треугольник – треугольник»
на практике также применяются схемы
«звезда – треугольник» и «треугольник
– звезда».
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Содержание
- 1 Чему равен ток в трехфазной сети?
- 2 Как найти ток в трехфазной цепи?
- 3 Как найти линейный ток в трехфазной цепи?
- 4 Сколько проводов в трехфазной проводке?
- 5 Сколько фаз в трехфазной сети?
- 6 Как рассчитать нагрузку по току?
- 7 Что такое фазное напряжение?
- 8 Как найти фазное напряжение?
- 9 Что такое косинус фи?
- 10 Как найти линейный ток в звезде?
- 11 Как определяется линейный ток при симметричной и несимметричной нагрузке?
- 12 Что включает в себя трехфазная цепь?
- 13 Какое напряжение нужно для частного дома?
- 14 Почему в трехфазной сети 380 вольт?
Чему равен ток в трехфазной сети?
Формула расчета мощности электрического тока
I = P/(U*cos φ), а для трехфазной сети: I = P/(1,73*U*cos φ), где U для трехфазной сети принимается 380 В, cos φ – это коэффициент мощности, отражающий соотношение активной и реактивной составляющих сопротивления нагрузки.
Как найти ток в трехфазной цепи?
На практике применяется формула, в которой ток и напряжение обозначают линейные величины и для соединения в звезду и в треугольник. В первое уравнение подставим Uф=U/1,73, а во второе Iф=I/1,73, получим общую формулу P=1,73·U·I·cosфи.
Как найти линейный ток в трехфазной цепи?
На фазах нагрузки находят линейные напряжения источника питания. Фазные токи в нагрузке определяют с помощью закона Ома для участка цепиIф = Uф/zф, где Uф – фазное напряжение на нагрузке (соответствующее линейное напряжение источника питания); zф – полное сопротивление соответствующей фазы нагрузки.
Сколько проводов в трехфазной проводке?
Если электрическая сеть трехфазная, то проводов будет 4 или 5. Три из них – это фазы, четвертый – ноль, и пятый – заземление.
Сколько фаз в трехфазной сети?
При однофазном подключении к дому подводится два провода, фаза и ноль, между которыми напряжение 220 В. Трехфазная же сеть характеризуется наличием четырех проводов: трех фаз и ноля. Между каждой фазой и нолем напряжение 220 В, а между самими фазами 380 В (как показано на изображении).
Как рассчитать нагрузку по току?
Формула расчета мощности электрического тока
Согласно закону Ома, сила тока(I) пропорциональна напряжению(U) и обратно пропорциональна сопротивлению(R), а мощность(P) рассчитывается как произведение напряжения и силы тока. Исходя из этого, ток в участке сети рассчитывается: I = P/U.
Что такое фазное напряжение?
Uф — фазное напряжение — это напряжение между началом и концом фазной обмотки или приемника энергии. Другими словами можно сказать: фазное напряжение — это напряжение между ли-нейным и нулевым проводами. При симметричной нагрузке нулевой провод практически не нужен, т.
Как найти фазное напряжение?
При соединении в звезду с нулевым проводом можно получить два напряжения: линейное напряжение Uл между проводами отдельных фаз и фазное напряжение Uф между фазой и нулевым проводом (рис. 2). Соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается следующим образом: Uл=Uф∙√3.
Что такое косинус фи?
Коэффициент мощности cos фи (φ) определяется как отношение полезной мощности к полной. Математически это определение часто записывают в виде кВт/кВА, где числитель – активная (действительная) мощность, а знаменатель – кажущаяся (активная + реактивная, полная) мощность.
Как найти линейный ток в звезде?
При соединении в звезду с нулевым проводом можно получить два напряжения: линейное напряжение Uл между проводами отдельных фаз и фазное напряжение Uф между фазой и нулевым проводом (рис. 2). Соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается следующим образом: Uл=Uф∙√3.
Как определяется линейный ток при симметричной и несимметричной нагрузке?
При симметричной нагрузке токи во всех фазах одинаковы и смещены по отношению друг к другу на 120° . Их модули или действующие значения можно определить как I = Uф/Z. Векторные диаграммы для симметричной и несимметричной нагрузки в системе с нейтральным проводом приведены на рис.
Что включает в себя трехфазная цепь?
Трёхфазная цепь Трёхфазная цепь, трёхфазная система, совокупность трёх однофазных электрических цепей переменного тока (называемых фазами), в которых действуют три переменных напряжения одинаковой частоты, сдвинутых по фазе друг относительно друга; частный случай многофазной системы.
Какое напряжение нужно для частного дома?
Для обычных бытовых нужд применяется сеть 220 В. Если Вам надо присоединить жилой дом 15 кВт максимальной мощности, то целесообразнее ввод в щиток дома сделать 380 В, а оттуда — внутреннюю разводку 220 В. Если максимальная мощность Вашего дома (сад) около 5 кВт, достаточно сети 220 В.
Почему в трехфазной сети 380 вольт?
Линейное напряжение больше фазного в 1,73 раза. Умножение 230 на 1,73 даёт 398, что примерно равно 400 Вольтам или 0,4 кВ. Собственно, 3 фазы — это 380, потому что мгновенное значение напряжения на одной из фаз сдвинуто относительно другой.
Как найти фазный ток если фазные токи разной величины?
Ученик
(209),
закрыт
10 лет назад
Дополнен 10 лет назад
Кароче Ia=9,4
Ib=6,3
Ic=12,6
По какой формуле мне найти фазный ток??
Дополнен 10 лет назад
Кароче Ia=9,4
Ib=6,3
Ic=12,6
По какой формуле мне найти фазный ток??
Дополнен 10 лет назад
Кароче Ia=9,4
Ib=6,3
Ic=12,6
По какой формуле мне найти фазный ток??
max
Мыслитель
(7458)
10 лет назад
ну так на каждой фазе свой ток. это и есть ее фазный ток.
нет понятия среднего фазного тока.
фазные токи на каждой фазе редко когда бывают равные, чаще они отличаются и есть понятие “перекос фаз”.
Алексей Иванов
Мыслитель
(5675)
10 лет назад
Ну намудрил.
Ток может течь только в каком то одном проводе (контуре) от большего потенциала к меньшему, и в каждом проводе он имеет свое значение. В 3 фазной цепи нагрузка может быть как семитричной (ток равный) так и не семетричной (в каждой фазе своё значение тока) . Если где то эти провода сходятся в точку. То в той точке по Закону Киргофа (сумма токов в узле=0). Считаеш.
Если вопрос по выбору защиты то принимается максимально возможный ток в одной из фаз.
Алексей Гуров
Просветленный
(33841)
10 лет назад
Ну вот если у Вас эти токи в фазах А, B, и С имеют чисто активный характер, то это можно изобразить примерно так как на рисунке.
Построить векторную диаграмму. И найти суммарный ток.
Похоже этот ток Io = 4 и протекает через нейтраль.
Постройте в масштабе, или попробуйте математически решить эту сумму векторов.
Всем привет мои дорогие друзья, подписчики, и все кто читает эту статью. Сегодня я хочу ответить на часто задаваемый вопрос новичков и студентов: “Чем отличается фазные напряжения и токи от линейных”. Я отвечу по простому, чтобы этот материал мог понять каждый, поэтому не надо говорить, что я где-то использовал не правильную терминологию.
Начну по порядку. Существует в основном две схемы подключения трехфазных источников питания и их потребителей, это звезда и треугольник. Есть еще зигзаг, но его я рассматривать не буду. И мы будем ориентироваться по схеме соединения источника.
Первый вариант это звезда. Как вы видите на схеме, концы или начала обмоток соединяют между собой и существует центральная четвертая точка, так называемая нулевая точка трансформатора или генератора, которую обычно с сетях электроснабжения заземляют. Такие сети называют – с глухозаземленной нейтралью.
Если мы говорим про фазное напряжение, то это напряжение на одной обмотке, или как в нашем случае, это между фазой и нейтралью источника. Линейное напряжение – это напряжение между линиями, то есть между двух фаз. В этой схеме линейное напряжение больше фазного в квадратный корень из 3 раз. То есть получается линейное напряжение равно квадратный корень из трех умноженное на фазное напряжение.
Про ток – тоже самое. Фазный ток – это ток в одной обмотке фазы. А линейный ток – это ток в линии одной фазы. Получается, что ток протекающий в обмотке источника и по одной фазе линии равны. И мы можем записать формулу, что линейный ток равен фазному.
Рассмотрим второй вариант, это схема соединения треугольником. Здесь нет нейтрали, и конец одной обмотки подключен к началу другой. Здесь картина полностью противоположенная.
Фазное напряжение – это напряжение на одной обмотке. А линейное, между двумя фазами. Получается, что на обмотке и между ее двумя фазами напряжение одно и тоже, поэтому мы можем записать это в формулу, что линейное напряжение равно фазному.
Теперь рассмотрим как протекает ток. Фазный ток, это ток протекающий по одной обмотке. А линейный по одной фазе, и как вы заметили, что ток в этой системе будет отличаться. Линейный ток равен квадратному корню из трех умноженное на фазный ток.
Если Вам понравилась эта статья, то поставьте ей лайк, а также не забудьте подписаться на наш канал. Всего Вам доброго, до новых встреч
