что такое 220 и 380 вольт
Чем отличается напряжение 220 от 380 Вольт
Напряжение 380B называется линейным, потому как действует между любыми из трех фаз в трёхфазной сети. Напряжение 220B называется фазным, действует между одной из трех фаз и нулём.
От генерирующих электростанций к потребителям электрическая энергия подается при помощи высоковольтных линий, частота которых составляет 50 Гц. Понижение высокого синусоидального напряжения происходит на трансформаторных подстанциях, после чего выполняется его распределение потребителям – на уровне 220B и 380B. Различается однофазная и трехфазная сеть. Однако каковы отличия между ними? Давайте разбираться.
Если при подключении дома или квартиры используются два провода (фазы и нуля), система является однофазной. Коэффициент ее рабочего напряжения составляет 220B. Если же заходят 4 провода (трех фаз и нуля) – это трехфазная система. Ее рабочее напряжение (линейное) составляет 380B.
Специфика подачи напряжения
По типу электрического тока напряжение бывает переменным и постоянным. При разной форме переменного тока изменяется его величина и значение. В то время, как у постоянного тока сохраняется одна и та же полярность знака, а вот величина может изменяться.
Напряжение, присутствующее в современных розетках, имеет переменную синусоидальную форму. Его значение бывает следующих видов:
Трехфазные цепи. Как подается напряжение в них
В трехфазной цепи напряжение может быть фазным или линейным. Векторная диаграмма выглядит следующим образом:
На графике присутствуют три вектора напряжений (фаз) – Uа, Ub и Uс. Величина угла между ними равна 120°. Это соблюдается между обмотками в простейшем электрооборудовании. Для того, чтобы знак вектора Ub изменился на противоположный, его нужно отразить таким образом, чтобы векторное начало и конец поменялись местами, при этом первоначальный угол наклона был сохранен. После установки векторного начала Ub в конец Uа полученное расстояние и будет рассматриваться, как вектор линейного напряжения (Uл).
Чем отличаются между собой
Однофазные сети
В таких сетях ток может проходить и по замкнутым цепям. При подключении рекомендуется в первую очередь подвести напряжение к эффективной нагрузке и только после этого вернуть его обратно. Провод, который подводит ток в условиях переменного тока, является фазой. Второй провод является нулевым. Между этими двумя проводами, передающими однофазный ток, величина напряжения составляет 220B.
Двухфазные сети
Этот тип электросетей предусматривает осуществление передачи двух переменных токов, по которым их напряжение сдвигается по фазе на 90°. Для передачи токов используются два фазных и два нулевых провода. Из-за дороговизны такой способ передачи напряжения сейчас не используется.
Трехфазные сети
В таких электросетях одновременно передаются три переменных тока со сдвигом напряжения по фазе на 120°. Источники соединяются по схеме «звезды», что позволяет использовать только три провода – 3-х фазных и одного нулевого. Преимуществом таких сетей признана экономичность и возможность передачи тока на большие расстояния. В любой паре проводов фаз присутствует напряжение в 380B, а в парах одного фазного и нулевого провода – 220B.
Исходя из вышеперечисленного, для электропитания городских квартир и частных домов оборудуются однофазные или трехфазные сети.
Где используется напряжение в 220B, а где в 380B
В большинстве жилых объектов (квартирах, домах, коттеджах и на дачах) установлены и используются однофазные электросети, в которых напряжение составляет стандартные 220B. Это обоснуется тем, что уровень потребления в обычном доме или квартире не превышает, как правило, 10 кВт.
Трехфазная электросеть проводится на объекты, где планируемый уровень потребления мощностей превышает значение в 10 кВт, а также установлены и используются электрические установки, которые требуют именно трехфазную подачу напряжения для обеспечения корректного функционирования. К примеру, если для запуска трехфазного двигателя использовать лишь одну фазу с применением конденсатора, это существенно понизит КПД электроустановки и в то же время увеличит расход электрической энергии.
С другой стороны, если уровень максимально потребляемой мощности в частном домохозяйстве не превышает 9-ти кВт, допускается использование на вводе двужильного медного кабеля с сечением 6мм и установку автомата на 40A.
В случае, когда максимальная нагрузка предположительно равняется 15кВт, для провода одной фазы величина проходящего тока составит 70A. Следовательно, обязательной будет прокладка медного провода с 10-милиметровым сечением и силового автоматического выключателя. Однако стоимость такой сети намного дороже. А потому выходом из ситуации может стать монтаж обычной трехфазной сети и распределение эффективной нагрузки поровну между фазами, то есть – по 5 кВт. На сегодняшний день подобные решения по обеспечению электропитанием используются большинством магазинов, предприятий и офисов.
По каким схемам потребители подключаются к трехфазным электросетям
Для подключения электродвигателей, нагревателей и других трехфазных мощностей используется схема «звезда» или «треугольник». Большинство установок оснащены перемычками, которые в зависимости от положения обмоток формируют вышеуказанные схемы.
Соединение звездой
Схема предусматривает соединение концов обмоток генерирующего устройства в одну точку и подключение к началу этих же обмоток нагрузки. В электродвигателях получается, что линейное напряжение в 380B, при условии соединения обмоток по схеме звезды, прикладывается к двум обмоткам для каждой фазной пары.
Соединение треугольником
В этой схеме предусмотрено прикладывание линейного напряжения к каждой обмотке. Эти элементы, как правило, рассчитаны именно на такие подключения.
Указанные способы подключения имеют и плюсы, и недостатки.
Плюсы подключения однофазной сети 220B
Минусы использования однофазной сети 220B
Плюсы подключения трехфазной сети 380B
Недостатки трехфазной сети 380B
Чем трехфазное напряжение отличается от однофазного
Три фазы = линейное напряжение 380 Вольт, Одна фаза = фазное напряжение 220 Вольт
Статья адресована начинающим электрикам. Я тоже когда-то был начинающим, и всегда рад поделиться знаниями и поднять профессиональный уровень моих читателей.
Итак, почему в некоторые электрощитки приходит напряжение 380 Вольт, а в некоторые – 220? Почему у одних потребителей напряжение трёхфазное, а у других – однофазное? Было время, я задавался этими вопросами и искал на них ответы. Сейчас расскажу популярно, без формул и диаграмм, которыми изобилуют учебники.
Очень коротко, для тех, кто не будет читать дальше: напряжение 380 В называется линейным и действует в трехфазной сети между любыми из трёх фаз. Напряжение 220 В называется фазным и действует между любой из трёх фаз и нейтралью (нулём).
Другими словами. Если к потребителю подходит одна фаза, то потребитель называется однофазным, и напряжение его питания будет 220 В (фазное). Если говорят о трехфазном напряжении, то всегда идёт речь о напряжении 380 В (линейное). Какая разница? Далее – подробнее.
Чем три фазы отличаются от одной?
В обоих видах питания присутствует рабочий нулевой проводник (НОЛЬ). Про защитное заземление я подробно рассказал здесь, это обширная тема. По отношению к нулю на всех трёх фазах – напряжение 220 Вольт. А вот по отношению этих трёх фаз друг к другу – на них 380 Вольт.
Напряжения в трёхфазной системе
Подробнее можно ознакомиться в учебнике электротехники – про напряжение и ток в трехфазной сети, а также увидеть векторные диаграммы.
Получается, что если у нас есть трехфазное напряжение, то у нас есть три фазных напряжения по 220 В. И однофазных потребителей (а таких – почти 100% в наших жилищах) можно подключать к любой фазе и нулю. Только делать это надо так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.
Подробнее о перекосе фаз, и от чего он бывает – здесь.
А защититься от перекоса фаз лучше всего с помощью реле напряжения, например Барьер или ФиФ ЕвроАвтоматика.
Кроме того, чрезмерно нагруженной фазе будет тяжело и обидно, что другие “отдыхают”)
Преимущества и недостатки
Обе системы питания имеют свои плюсы и минусы, которые меняются местами или становятся несущественными при переходе мощности через порог 10 кВт. Попробую перечислить.
Однофазная сеть 220 В, плюсы
Однофазная сеть 220 В, минусы
Трехфазная сеть 380 В, плюсы
Трехфазная сеть 380 В, минусы
Когда 380, а когда 220?
Так почему же в квартирах у нас напряжение 220 В, а не 380? Дело в том, что к потребителям мощностью менее 10 кВт, как правило, подключают одну фазу. А это значит, что в дом вводится одна фаза и нейтральный (нулевой) проводник. В 99% квартир и домов именно так и происходит.
Однофазный электрощиток в доме. Правый автомат – вводной, далее – по комнатам. Кто найдёт ошибки на фото? Хотя, этот щиток – одна сплошная ошибка…
Однако, если планируется потреблять мощность более 10 кВт, то лучше – трехфазный ввод. А если имеется оборудование с трехфазным питанием (содержащее трехфазные двигатели), то я категорически рекомендую заводить в дом трехфазный ввод с линейным напряжением 380 В. Это позволит сэкономить на сечении проводов, на безопасности, и на электроэнергии.
Трехфазный ввод. Вводной автомат на 100 А, далее – на счетчик трехфазный прямого включения Меркурий 230.
Не смотря на то, что есть способы включения трехфазной нагрузки в однофазную сеть, такие переделки резко снижают КПД двигателей, и иногда при прочих равных условиях можно за 220 В заплатить в 2 раза больше, чем за 380.
Однофазное напряжение применяется в частном секторе, где потребляемая мощность, как правило, не превышает 10 кВт. При этом на вводе применяют кабель с проводами сечением 4-6 мм². Потребляемый ток ограничивается вводным автоматическим выключателем, номинальный ток защиты которого – не более 40 А.
Про выбор защитного автомата я уже писал здесь. А про выбор сечения провода – здесь. Там же – жаркие обсуждения вопросов.
Но если мощность потребителя – 15 кВт и выше, то тут обязательно нужно использовать трехфазное питание. Даже, если в данном здании нет трехфазных потребителей, например, электродвигателей. В таком случае мощность разделяется по фазам, и на электрооборудование (вводной кабель, коммутация) ложится не такая нагрузка, как если бы ту же мощность брали от одной фазы.
Пример трехфазного электрощитка. Потребители и трехфазные, и однофазные.
Например, если дом питается от одной фазы, и потребляет мощность 15 кВт – это ток около 70А, нужен медный провод сечением не менее 10 мм². Стоить кабель с такими жилами будет существенно. А автоматов на одну фазу (однополюсных) на ток больше 63 А на ДИН-рейку я не встречал.
Кстати, если вас интересует кабель ВВГ-нг-ls, рекомендую обратиться на сайт xcabel.ru. Там вы найдёте самый широкий ряд различных кабелей по оптимальным ценам.
Поэтому в офисах, магазинах, и тем более на предприятиях применяют только трёхфазное питание. И, соответственно, трёхфазные счетчики, которые бывают прямого включения и трансформаторного включения (с трансформаторами тока).
И на вводе (перед счетчиком) стоят примерно такие “ящички”:
Трехфазный ввод. Вводной автомат перед счетчиком.
Существенный минус трехфазного ввода (отмечал его выше) – ограничение по мощности однофазных нагрузок. Например, выделенная мощность трехфазного напряжения – 15 кВт. Это значит, что по каждой фазе – максимум 5 кВт. А это значит, что максимальный ток по каждой фазе – не более 22 А (практически – 25). И надо крутиться, распределяя нагрузку.
Надеюсь, теперь понятно, что такое трехфазное напряжение 380 В и однофазное напряжение 220 В?
Схемы Звезда и Треугольник в трехфазной сети
Существуют различные вариации включения нагрузки с рабочим напряжением 220 и 380 Вольт в трехфазную сеть. Эти схемы называются “Звезда” и “Треугольник”.
Когда нагрузка рассчитана на напряжение 220В, то она включается в трехфазную сеть по схеме “Звезда”, то есть к фазному напряжению. При этом все группы нагрузки распределяются так, чтобы мощности по фазам были примерно одинаковы. Нули всех групп соединены вместе и подключены к нейтральному проводу трехфазного ввода.
В “Звезду” подключены все наши квартиры и дома с однофазным вводом, другой пример – подключение ТЭНов в мощных калориферах и конвектоматах.
Когда нагрузка на напряжение 380В, то она включается по схеме “Треугольник”, то есть к линейному напряжению. Такое распределение по фазам наиболее типично для электродвигателей и другой нагрузки, где все три части нагрузки принадлежат к единому устройству.
Система распределения электроэнергии
Исходно напряжение всегда является трехфазным. Под “исходно” я подразумеваю генератор на электростанции (тепловой, газовой, атомной), с которого напряжение в много тысяч вольт поступает на понижающие трансформаторы, которые образуют несколько ступеней напряжения. Последний трансформатор понижает напряжение до уровня 0,4 кВ и подаёт его конечным потребителям – нам с вами, в квартирные дома и в частный жилой сектор.
На крупных предприятиях с потреблением мощности более 100 кВт обычно существуют собственные подстанции 10/0,4 кВ.
Трехфазное питание – ступени от генератора до потребителя
На рисунке упрощенно показано, как с генератора G напряжение (везде речь идёт про трехфазное) 110 кВ (может быть 220 кВ, 330 кВ или другое) поступает на первую трансформаторную подстанцию ТП1, которая понижает напряжение в первый раз до 10 кВ. Одна такая ТП устанавливается для питания города или района и может иметь мощность порядка от единиц до сотен мегаватт (МВт).
Далее напряжение поступает на трансформатор ТП2 второй ступени, на выходе которого действует напряжение конечного потребителя 0,4 кВ (380В). Мощность трансформаторов ТП2 – от сотен до тысяч кВт. С ТП2 напряжение поступает к нам – на несколько многоквартирных домов, на частный сектор, и т.п.
Такие ступени преобразования уровня напряжения необходимы для того, чтобы уменьшить потери при транспортировке электроэнергии. Подробнее о потерях в кабельных линиях – в другой моей статье.
Схема упрощённая, ступеней может быть несколько, напряжения и мощности могут быть другие, но суть от этого не меняется. Только конечное напряжение потребителей одно – 380 В.
Напоследок – ещё несколько фото с комментариями.
Электрощит с трехфазным вводом, но все потребители – однофазные.
Трехфазный ввод. Переход на меньшее сечение проводов, чтобы подключить их к счетчику.
Стоит ли ждать сюрпризов от домашней электросети? 380 вольт в квартире
Напряжение 380B называется линейным, потому как действует между любыми из трех фаз в трёхфазной сети. Напряжение 220B называется фазным, действует между одной из трех фаз и нулём.
От генерирующих электростанций к потребителям электрическая энергия подается при помощи высоковольтных линий, частота которых составляет 50 Гц. Понижение высокого синусоидального напряжения происходит на трансформаторных подстанциях, после чего выполняется его распределение потребителям – на уровне 220B и 380B. Различается однофазная и трехфазная сеть. Однако каковы отличия между ними? Давайте разбираться.
Если при подключении дома или квартиры используются два провода (фазы и нуля), система является однофазной. Коэффициент ее рабочего напряжения составляет 220B. Если же заходят 4 провода (трех фаз и нуля) – это трехфазная система. Ее рабочее напряжение (линейное) составляет 380B.
Специфика подачи напряжения
По типу электрического тока напряжение бывает переменным и постоянным. При разной форме переменного тока изменяется его величина и значение. В то время, как у постоянного тока сохраняется одна и та же полярность знака, а вот величина может изменяться.
Напряжение, присутствующее в современных розетках, имеет переменную синусоидальную форму. Его значение бывает следующих видов:
Постоянный и переменный ток
Но есть еще одна очень важная разница между электричеством из батарейки и из бытовой розетки.
Заряды, создаваемые батарейкой, всегда выходят из одного полюса, и приходят к другому. Проводники соединяют полюса через какую-то нагрузку, заряды текут по ним в одну сторону, выполняя полезную работу. Такой ток называется постоянным.
Однако, это не единственный вариант движения зарядов по проводнику. Частицы, несущие заряды (как правило, это электроны), могут менять направление своего движения. Сперва переместиться в одну сторону, а потом – в другую, а потом обратно, и так далее. Причем, делать это очень часто (для российских линий – 50 раз в секунду). Фактически, при этом заряды не движутся, а лишь колеблются вокруг какого-то среднего положения. Однако, при этом они также могут совершать полезную работу. Такой ток называется переменным.
Его напряжение также измеряется вольтами, но, при этом имеется ввиду среднее значение, которое по действию было бы равно действию постоянного тока такого же напряжения. В моменты наибольшей силы мгновенное напряжение сети 220 достигает 310в!
Переменный ток имеет ряд очень важных особенностей, которые обусловили его широкое применение в жизни человека. Наиболее важными являются две:
Последняя особенность имеет ключевое значение. Для вращения электродвигателя необходимо создать вращающееся магнитное поле. Если подавать на двигатель постоянный ток – то вращающееся магнитное поле придется создавать конструктивными элементами самого двигателя. Раньше это делалось с помощью специального щеточно-коллекторного узла, который по мере поворота ротора двигателя переключал его обмотки так, чтобы магнитное поле поворачивалось на необходимый угол. Современные двигатели постоянного тока применяют для этого специальные электронные схемы, но суть их работы не меняется – они поворачивают магнитное поле по мере поворота ротора.
Трехфазные цепи. Как подается напряжение в них
В трехфазной цепи напряжение может быть фазным или линейным. Векторная диаграмма выглядит следующим образом:
На графике присутствуют три вектора напряжений (фаз) – Uа, Ub и Uс. Величина угла между ними равна 120°. Это соблюдается между обмотками в простейшем электрооборудовании. Для того, чтобы знак вектора Ub изменился на противоположный, его нужно отразить таким образом, чтобы векторное начало и конец поменялись местами, при этом первоначальный угол наклона был сохранен. После установки векторного начала Ub в конец Uа полученное расстояние и будет рассматриваться, как вектор линейного напряжения (Uл).
Главные отличия
Общим фактором является количество проводов и напряжение. На этом отличия и заканчиваются. Однофазное подключение характеризуется подведением к дому или квартире двух/трех проводов (фаза, ноль, заземление). Обычно сечение проводников составляет 4-6 мм2. А в доме используют проводку
При этом оно ограничено по максимальной мощности потребления, которая не должна превышать десяти кВт. Могут возникнуть трудности с подключением потребителей, рассчитанных на трехфазное напряжение. При подключении потребуются дополнительные устройства, а также нужно быть готовым, что произойдет потеря мощности.
Обычно к многоквартирному дому подводится три фазы, а в каждую квартиру приходит только одна фаза. При этом стараются распределять нагрузку пропорционально, исключая перекос фаз. Так же учитывают то, что напряжение 220В является менее опасным чем 380В, с точки зрения техники безопасности.
Если потребитель планирует подключение к электрической сети
с выделенной мощностью более десяти кВт — необходимо использовать трехфазное напряжение.
Отличие в этом случае заключается в подведении к дому или коттеджу кабеля с четырьмя/пяти жилами. В чем
состоит
отличие
от двухпроводного подключения. В этом случае потребитель получает две величины напряжения: линейное будет равно 380 В, а фазное — 220 В.
Замер производят следующим образом. Фазное напряжение меряют между нулевым проводником и каждой фазой попеременно, линейное замеряют между фазами.
На рисунке снизу показано, как измерить фазное и линейное напряжение.
Следует учитывать, что в коттеджах, где установленная мощность превышает десять киловатт, но отсутствует трехфазная нагрузка, активная мощность должна распределяться между фазами равномерно.
В этом состоит разница
при однофазном подключении, распределять мощности нет необходимости.
На нижеприведенном рисунке представлена схема подсоединения однофазной равномерно распределенной по трём фазам нагрузки и формула
зависимости линейного напряжения от фазного.
При этом не требуется использовать коммутационное оборудование (автоматы, пускатели) на большие токи. Чаще трехфазная сеть
применяется для промышленных предприятий, магазинов, офисных помещений.
Чем отличаются между собой
Однофазные сети
В таких сетях ток может проходить и по замкнутым цепям. При подключении рекомендуется в первую очередь подвести напряжение к эффективной нагрузке и только после этого вернуть его обратно. Провод, который подводит ток в условиях переменного тока, является фазой. Второй провод является нулевым. Между этими двумя проводами, передающими однофазный ток, величина напряжения составляет 220B.
Двухфазные сети
Этот тип электросетей предусматривает осуществление передачи двух переменных токов, по которым их напряжение сдвигается по фазе на 90°. Для передачи токов используются два фазных и два нулевых провода. Из-за дороговизны такой способ передачи напряжения сейчас не используется.
Трехфазные сети
В таких электросетях одновременно передаются три переменных тока со сдвигом напряжения по фазе на 120°. Источники соединяются по схеме «звезды», что позволяет использовать только три провода – 3-х фазных и одного нулевого. Преимуществом таких сетей признана экономичность и возможность передачи тока на большие расстояния. В любой паре проводов фаз присутствует напряжение в 380B, а в парах одного фазного и нулевого провода – 220B.
Исходя из вышеперечисленного, для электропитания городских квартир и частных домов оборудуются однофазные или трехфазные сети.
Для чего используется 380 вольт
В квартире, где работают только телевизор, холодильник, да изредка пылесос, нагрузка небольшая, поэтому можно обойтись всего двумя проводами: фаза и ноль. Если речь о доме, где есть гараж и мастерская или сауна и бассейн, где масса бытовой техники, система вентиляции или же ведется подогрев электрообогревателями, лучше заводить четыре провода и обеспечить линейное напряжение 380 вольт.
Это позволяет распределить нагрузку по фазам. Например, гараж и сауну «посадить» на одну фазу, кухню – на другую, все остальное – на третью. Разделение фаз выполняется при установке распределительного щитка. Для питания мощного оборудования, к примеру, электродвигателя, сварочного аппарата, электрического котла, электроплиты или сплитсистемы, у вас уже будет 380 вольт на щитке в доме.
Где используется напряжение в 220B, а где в 380B
В большинстве жилых объектов (квартирах, домах, коттеджах и на дачах) установлены и используются однофазные электросети, в которых напряжение составляет стандартные 220B. Это обоснуется тем, что уровень потребления в обычном доме или квартире не превышает, как правило, 10 кВт.
Трехфазная электросеть проводится на объекты, где планируемый уровень потребления мощностей превышает значение в 10 кВт, а также установлены и используются электрические установки, которые требуют именно трехфазную подачу напряжения для обеспечения корректного функционирования. К примеру, если для запуска трехфазного двигателя использовать лишь одну фазу с применением конденсатора, это существенно понизит КПД электроустановки и в то же время увеличит расход электрической энергии.
С другой стороны, если уровень максимально потребляемой мощности в частном домохозяйстве не превышает 9-ти кВт, допускается использование на вводе двужильного медного кабеля с сечением 6мм и установку автомата на 40A.
В случае, когда максимальная нагрузка предположительно равняется 15кВт, для провода одной фазы величина проходящего тока составит 70A. Следовательно, обязательной будет прокладка медного провода с 10-милиметровым сечением и силового автоматического выключателя. Однако стоимость такой сети намного дороже. А потому выходом из ситуации может стать монтаж обычной трехфазной сети и распределение эффективной нагрузки поровну между фазами, то есть – по 5 кВт. На сегодняшний день подобные решения по обеспечению электропитанием используются большинством магазинов, предприятий и офисов.
Оформление разрешительной документации для подключения
Для начала необходимо подготовить проект, в котором будет прописано оборудование, требующее более высокого, чем в обычной домашней сети, напряжения. Основываясь на характеристиках оборудования, планируемого к подключению, УК составляет технические условия, в которых прописываются сечения кабелей, параметры заземления и прочие данные, обязательные для исполнения. После этого составляется акт, в который входят отчеты сотрудников, осуществлявших проверку оборудования и подтверждающих необходимость подачи питания 380 вольт в дом.
Но есть и исключения из этих правил. Если от частного дома до ближайшей трехфазной силовой линии более 500 м, то подключение высокого напряжения невозможно – никто не даст подобного разрешения, даже при условии, что владелец самостоятельно установит дополнительные столбы. В этом случае, если подобное питание необходимо, единственным выходом остается установка генератора 380 вольт, работающего на дизельном топливе или бензине.
По каким схемам потребители подключаются к трехфазным электросетям
Для подключения электродвигателей, нагревателей и других трехфазных мощностей используется схема «звезда» или «треугольник». Большинство установок оснащены перемычками, которые в зависимости от положения обмоток формируют вышеуказанные схемы.
Соединение звездой
Схема предусматривает соединение концов обмоток генерирующего устройства в одну точку и подключение к началу этих же обмоток нагрузки. В электродвигателях получается, что линейное напряжение в 380B, при условии соединения обмоток по схеме звезды, прикладывается к двум обмоткам для каждой фазной пары.
Соединение треугольником
В этой схеме предусмотрено прикладывание линейного напряжения к каждой обмотке. Эти элементы, как правило, рассчитаны именно на такие подключения.
Указанные способы подключения имеют и плюсы, и недостатки.
Плюсы подключения однофазной сети 220B
Минусы использования однофазной сети 220B
Плюсы подключения трехфазной сети 380B
Ветреным и дождливым вечером особенно приятно сидеть в квартире, ничего не делая и наслаждаясь теплом и уютом. К сожалению, эта идиллия иногда неожиданно прерывается – лампочки внезапно раскаляются до невыносимой белизны, холодильник гудит и трясется, а телевизор показывает черный экран, да еще с дымком. В электрической сети резко повысилось напряжение! Почему такое происходит и как с этим бороться?
Первое, что приходит в голову – ошибка электрика. Но зажимы фазных и нулевого проводов по внешнему виду, цвету проводов, способу крепления здорово отличаются друг от друга, и перепутать их профессиональный электрик может разве что в бессознательном состоянии. Более вероятной причиной появления в квартире 380 вольт является обрыв нулевого провода. На профессиональном жаргоне это называется отгоранием нуля.
Почему отгорает ноль?
В последнее время такие ситуации происходят все чаще. Это связано как с общим износом электрических сетей, так и с техническими решениями, применявшимися при массовом строительстве домов в 50-70 годы ХХ века. При использовании трехфазной сети все квартиры в доме разбивались на три группы, присоединенные к трем разным фазам.
Тогда мало кто мог представить какую-нибудь электрическую нагрузку в квартире, кроме лампочек освещения и пары маломощных электрических приборов. Нагрузка в многоквартирном доме была практически полностью активной, линейной и симметричной. При этом токи в фазных проводах компенсировали друг друга, а ток в нулевом проводе был сравнительно небольшим. Это привело к очевидному решению – нечего на столь мало работающий провод тратить много материала. Нулевой провод решили делать тоньше фазных.
Современная жизнь внесла значительные коррективы. Не редки ситуации, когда в одной квартире установлены пара лампочек и телевизор, а в соседней – электрические теплые полы, электрический котел, несколько кондиционеров и джакузи. Кроме того, почти вся современная техника имеет импульсные блоки питания, сильно искажающие форму тока в сети. Нагрузка в домах перестала быть симметричной и линейной – компенсации фазных токов не происходит. Подчас ток в нулевом проводе даже больше токов в фазных проводах. Естественно, что более тонкий провод перегревается и не выдерживает.
Почему происходит перенапряжение?
Надо сказать, что при обрыве нуля «везет» далеко не всему дому. Перенапряжение может произойти только на одной или двух фазах. Остальным повезло и на этот раз без кавычек. Проще всего это понять на примере дома из трех квартир.
Каждая квартира питается от своей отдельной фазы А, В или С и нулевого провода N. Напряжение между фазой и нулем 220 вольт – это именно то напряжение, которое нужно в квартире. Напряжение между любыми двумя фазными проводами – 380 вольт. Это неотъемлемое свойство трехфазной электрической сети переменного тока. Такое напряжение в квартире совершенно не требуется, и в исправной сети оно туда и не попадает.
Представим, что в квартире 3 все потребители выключены – это позволит временно исключить ее из рассмотрения вместе с питающей ее фазой С.
И вот в такой ситуации нулевой провод на питающей линии обрывается. Очевидно, что обе квартиры становятся подключенными последовательно, но между двумя фазными проводами. А напряжение между фазами — те самые 380 вольт!
Если представить всех потребителей в квартирах в виде двух сопротивлений, то получится классический делитель напряжения.
Обе квартиры поделят 380 вольт между собой, но отнюдь не по-братски. Напряжения распределятся обратно пропорционально мощности электрических приборов. Чем больше электроприборов включено в одной квартире по сравнению с другой, тем ниже в ней будет напряжение.
Если в одной квартире включена одна лампочка на 40 Вт, а в другой — один электрический котел на 3 кВт, то лампочка получит 375 вольт, а котел — оставшиеся 5 вольт.
Естественно, что лампочка мгновенно перегорит и обесточит последовательную цепочку потребителей. В данном случае лампочка будет играть роль предохранителя для электрического котла. И это — самый благоприятный вариант.
В реальности в каждой квартире включено множество потребителей. И с точки зрения электротехники включены они параллельно. Поэтому выход из строя одного прибора не спасет остальные. Более того, выход из строя каждого прибора будет уменьшать общую нагрузку в квартире, и увеличивать приходящееся на нее напряжение, выводя из строя все новые и новые приборы.
А если сложнее? Углубимся в теорию…
Если потребители имеются во всех трех квартирах, то ситуация сложнее. В этом случае для понимания придется углубиться в теоретические основы электротехники. Но совсем немного – вы увидите, что такой путь даже проще и нагляднее, чем рисунки с квартирами.
Три напряжения в трехфазной сети имеют одинаковую частоту 50 Гц, равны по амплитуде и различаются по фазе (сдвигу колебаний друг относительно друга) на 120 градусов.
Такие напряжения принято условно отображать в виде векторной диаграммы. Каждое напряжение выражается отрезком, длина которого пропорциональна величине напряжения, а угол поворота относительно вертикали равен фазе.
При соединении потребителей звездой – каждая квартира между фазой и нулем — напряжения изображают выходящими из одной центральной точки. Это точка нулевого потенциала, она соответствует нулевому проводу. Концы векторов соответствуют фазным проводам.
Векторы эти непрерывно крутятся вокруг нейтральной точки, делая 50 оборотов в секунду, так как частота переменного тока 50 герц. Но взаимное расположение остается неизменным, что и позволяет рассматривать их условно неподвижными.
Напряжения между фазными проводами можно найти геометрически по теореме Пифагора. Эти напряжения называются линейными, они равны фазному напряжению, умноженному на квадратный корень из 3.
Нетрудно подсчитать, что для фазного напряжения 220 вольт линейное равно 380 вольтам. Подаваемое в квартиру напряжение 220 вольт зафиксировано между фазным и нулевым проводом. Если нагрузка в трех квартирах одинакова, то токи в фазных проводах одинаковы и компенсируют друг друга.
Нулевой провод вступает в игру лишь при разбалансе мощностей по фазам. В этом случае он необходим для отвода имеющейся разницы фазных токов. Если нулевой провод обрывается, то напряжения на фазах распределяются таким образом, чтобы фазные токи могли компенсировать друг друга сами. Фазы начинают напоминать крыловских лебедя, рака и щуку, тянущих точку нулевого потенциала каждый на себя.
Потенциал точки соединения потребителей (остаток нулевого провода) перестает фиксироваться и уходит в сторону от точки нулевого потенциала.
В зависимости от усилий животных (мощности на фазах) изменяется и фазное напряжение — от 0 до 380 вольт. Только в данном случае проигравший получает больше и его это не радует. Перенапряжение может происходить на одной или двух фазах из трех, это очевидно из рисунка.
Что делать, если в сети 380 вольт?
Если в электрической сети внезапно повысилось напряжение, то раздумывать нечего. Чем скорее вы выключите электрические приборы, тем больше шансов сохранить их в работоспособном состоянии. Обратите внимание, что у современных электронных приборов нужно именно физически вытащить шнур питания из розетки. Дело в том, что даже в выключенном состоянии часть схемы остается под напряжением, чтобы обеспечить возможность включения от кнопок управления или пульта. Конечно, выключать приборы по отдельности долго, лучше выключать сразу все в квартирном электрическом щитке.
Иногда встречаются советы при перенапряжении быстрее включить мощную технику – электрический чайник, обогреватель, утюг. Смысла в этом никакого нет. Во-первых, неизвестно какая нагрузка включена на других фазах поврежденного участка. Очень может быть, что конкурировать вы будете с десятком квартир и максимум, чего добьетесь – снизите напряжение на 5-10 вольт. А телевизору абсолютно безразлично, от какого напряжения сгореть – 350 или 340 вольт. Во-вторых, время, затрачиваемое на включение чайника, а тем более – поиски утюга, гораздо больше, чем на щелчок автоматических выключателей. Поэтому самым правильным будет отключение в квартирном щитке. Это быстрее и намного надежнее.
После отключения электроприборов лучше всего скооперироваться с соседями и вызвать электрика управляющей компании или аварийную бригаду. Работы по устранению таких аварий производятся бесплатно, за счет платежей на содержание и текущий ремонт общего имущества в многоквартирном доме или платежей за электроэнергию (в зависимости от места повреждения).
Самостоятельно исправлять повреждения даже в этажном щитке, а тем более – в вводно-распределительном устройстве многоквартирного дома или воздушной линии электропередач смертельно опасно.
Тут-тук, я переменный ток! Есть кто дома?
Ситуация с повышением напряжения может возникнуть и тогда, когда дома никого нет. А постоянно работающего оборудования в современных квартирах более чем достаточно – холодильники, кондиционеры, водонагреватели, работающие в дежурном режиме телевизоры и музыкальные центры, компьютерная техника. Здесь нужно надеяться только на автоматику. Для защиты в квартирном щитке устанавливается специальное устройство – реле защиты от перенапряжения.
При выходе напряжения за допустимые пределы реле отключит подачу электроэнергии в квартиру, а при восстановлении нормальных значений – автоматически подключит снова. Стоимость такого устройства 1200-3000 рублей в зависимости от мощности и сервисных функций.
Рекомендуем прочитать
Встречаются ли однофазные сети в чистом виде
Энергосистема нашей страны рассчитана на использование трехфазной сети. Все генераторы на электростанциях вырабатывают три фазы. Это относится к гидроэлектростанциям, АЭС, тепловым, приливным и т.д.
Такая схема передачи энергии на большие расстояния наиболее экономична. Для передачи аналогичной мощности при однофазной линии, потребуются провода большого сечения. Поэтому однофазные сети для передачи электроэнергии не применяются.
На нижеприведенном рисунке представлена схема передачи электроэнергии от ТЭЦ к потребителю.