Как из трехфазного тока сделать однофазный?

Как из 380 сделать 220 Вольт

Большинство однофазных электроприборов подключаются к сети 220В, но к многоквартирным домам, гаражным кооперативам и дачным посёлкам подводится трехфазное напряжение 380В. Для питания бытовых потребителей такое напряжение не годиться, поэтому при монтаже электропроводки возникает вопрос — как из 380 сделать 220 Вольт.

В чем отличие трехфазного напряжения от однофазного

Питание всех бытовых потребителей осуществляется по четырём проводам от трёхфазной сети — три фазных (линейных) L1, L2 и L3 и один нейтральный (нулевой) проводник N, а в квартиры подводится однофазное напряжение, для которого необходимы только два проводника — нулевой и фазный.

Переменное напряжение в разных фазах сдвинуто относительно друг друга на 120° для получения вращающегося магнитного поля в электродвигателях и уменьшения тока в нейтральном проводе.

Кроме количества проводников у трёхфазной сети имеются и другие особенности:

• Напряжение в сети. В однофазной схеме есть только одна величина напряжения — между фазой L и нейтралью N, а в трёхфазной сети имеется два напряжения, отличающиеся по своему значению. Это фазное L-N, равное 220 Вольт, и линейное, между любыми двумя фазными проводами L1-L2, L2-L3 или L1-L3, равное 380 Вольт. Поэтому один из способов, как из 380 сделать 220 Вольт, это просто подключить электроприбор к нулю и фазе.
• Различное сечение проводов. В однофазной электропроводке все провода имеют одинаковое сечение и рассчитываются на полный ток потребителя, а в трёхфазной сети по нейтральному проводнику протекает только уравнительный ток. Из-за этого нейтральная жила имеет меньшее сечение по сравнению с фазными, но при этом нагрузку по фазам необходимо распределять максимально равномерно.
• Разное количество полюсов у автоматических выключателей. В однофазной сети достаточно отключать только фазный проводник, поэтому допускается установка однополюсного автомата (кроме вводного). В трёхфазной нужно отключать все фазы одновременно, из-за чего необходима установка трёхполюсного выключателя.

Схемы подключения «звезда» и «треугольник» в трехфазной сети

Передавать электроэнергию выгоднее по высоковольтным ЛЭП, поэтому питание всех жилых районов и большинства промышленных предприятий осуществляется через понижающие трансформаторы, начала вторичных обмоток, которых соединены между собой, а концам обмоток подключаются отходящие фазные провода.

Точка соединения катушек заземляется и к ней подключается нейтральный проводник. Такая схема электроснабжения называется TN и описана в ПУЭ гл.1.7.

Существует две схемы подключения электроприборов к такой сети, отличающихся подаваемым напряжением.

Самая распространенная схема соединения это «звезда». Используется при включении электроприборов, напряжение питания которых составляет 220В. При этом один из проводов каждого из аппаратов присоединяется к одной из фаз, а оставшиеся соединяются вместе и подключаются к нейтрали.

При этом мощность аппаратов может быть различной, что вызовет появление в нейтральном проводнике уравнительного тока, но напряжение на каждом из электроприборов будет постоянным (за исключением потерь в питающих кабелях).

При соединении в «звезду» трёх одинаковых электроприборов ток в нейтральном проводе отсутствует, поэтому его допускается не подключать, но при поломке одного из аппарата напряжение питания каждого из оставшихся составит 190 Вольт.

Поэтому звезда без нейтрали используется, в основном, при подключении трёхфазного электродвигателя.

Менее распространённой является схема соединения «треугольник». При этом каждый из электроприборов подключается к двум из трёх линейных проводников. Напряжение питания всех электроприборов составит 380В.

Такая схема используется в электроустановках, в которых отсутствует возможность подключения нейтрали или заземления, например, в подвижных аппаратах, питание которых осуществляется не кабелями, а при помощи токосъёмных пластин.

Плюсы и минусы трехфазной и однофазной сети

Использование для питания частного дома трёхфазного напряжения 380 В имеет ряд отличий от однофазного 220 В, поэтому при принятии решения о подключении к такой сети следует изучить все достоинства и недостатки такой схемы электроснабжения.

У трёхфазной сети есть ряд преимуществ перед однофазной:

• Меньшее сечение подходящего кабеля. При равномерном распределении нагрузки по фазам имеется возможность повышения общей мощности электроприборов.
• Подключение трёхфазных электродвигателей без дополнительных устройств и потери мощности. Обычные асинхронные электродвигатели при включении в однофазную сеть теряют значительную часть момента или необходимо приобрести специальный преобразователь.
• Дополнительные возможности модернизации и ремонта электропроводки. Зная, как из 380 получается 220, можно изменять подключение электроприборов в зависимости от конкретной ситуации.

Кроме того, в некоторых случаях подвод к зданию трёхфазного питания позволяет получить в электрокомпании разрешение на повышение потребляемой мощности.

Кроме достоинств трёхфазная схема электроснабжения имеет и недостатки:

• необходимо получить разрешение на изменение схемы в электрокомпании;
• дополнительные затраты на замену питающего кабеля;
• увеличенные размеры и стоимость аппаратуры во вводном щитке.

Где взять 220 Вольт, если в щите три фазы

Чаще всего вопрос, как из 380 сделать 220 Вольт, задают жители многоквартирных домов. В этих зданиях в подъезде на каждом этаже установлен электрощиток, к которому подходит три фазы, нейтраль, а в некоторых случаях ещё и заземление.

В таком электрощите имеется два напряжения — линейное 380В, между двумя разными фазами, и фазное 220В, между любой из фаз и нейтралью.

Фактически, для получения однофазного напряжения в трёхфазном щите необходимо двухжильный кабель присоединить к одной из фаз и нейтральной шиной. При наличии в схеме заземления желательно использовать не двухжильный, а трёхжильный кабель и подключить его следующим образом, согласно правилам цветовой маркировки кабелей:

• коричневая жила — фаза;
• синяя или голубая — нейтраль;
• жёлто-зелёная — заземление.

Важно! Для уменьшения тока в подходящем к зданию кабеле подключение разных квартир необходимо производить равномерно по всем трём фазам.

Схема как из 380 сделать 220 Вольт

Существует несколько вариантов, как из 380 сделать 220 Вольт. Схемы таких соединений должны быть известны любому опытному электромонтёру:

• Подключить однофазную нагрузку к фазному и нулевому проводам. Нейтральный проводник обычно имеет меньшее сечение, или для их поиска в четырёхжильном кабеле можно использовать мультиметр. Напряжение между фазными проводами составит 380В, а между фазой и нулём 220В.
• Использовать трансформатор 380/220. Мощность этого устройства должна быть равна или больше мощности подключаемого электроприбора. Достоинство этой схемы в меньшей опасности поражения электрическим током. Вместо обычного трансформатора можно взять автотрансформатор. Этот прибор имеет меньшие габариты, но не защищает от поражения электрическим током.

Куда подключать заземление

Кроме нейтрали и фазы в современной электропроводке используется ещё один проводник — защитное заземление. К нему присоединяются корпуса электроприборов и светильников.

При нарушении изоляции между этими деталями и элементами, находящимися под напряжением, возникает короткое замыкание или появляется ток утечки. В результате этого явления происходит отключение автоматического выключателя или дифференциальной защиты, соответственно.

В современной системе электроснабжения жилых домов используются три схемы заземления:

• TN-C. Старая система заземления, при которой заземление линий электропередач осуществляется только в подстанции, на нейтрали вторичной обмотки трансформатора, после чего к потребителю подводится совмещённый проводник PEN, выполняющий одновременно функцию заземления и нейтрали. В этом случае вместо защитного заземления имеет место защитное зануление и подключать к нему корпуса электроприборов запрещено ПУЭ 1.7.132. Для защиты людей от поражения электрическим током в такой системе необходимо использовать УЗО или дифавтомат.
• TN-C-S. Это более современная система, при которой во вводном щитке совмещённый провод PEN разделяется на нейтраль N и заземление РЕ. Место разделения при этом подключается к контуру заземления здания. Согласно ПУЭ п.1.7.135 после разделения соединение этих проводников запрещено. Заземляющий провод в квартирной электропроводке в данной системе необходимо присоединять именно к проводнику РЕ.
• TN-S. Самая современная схема, при которой электроснабжение осуществляется при помощи пяти проводов — три фазных L1, L2 и L3 , нейтраль N и заземление РЕ. В этом случае заземление присоединяется только к заземляющему проводнику.

В крайнем случае, допускается подключать защитное заземление к отдельному контуру, изготовленному согласно нормам ПУЭ п.п.1.7.100-118. В этом случае получится система заземления ТТ.

Важно! Использовать в качестве заземлителя водопроводные, канализационные или отопительные трубы запрещено.

Вывод

В обычной электропроводке есть только два варианта, где взять 220 Вольт. Это подключить линию к фазному и нейтральному проводникам, кроме заземления, или использовать понижающий трансформатор. Последний метод применим не только в сети 380В, но и при любом другом напряжении.

Как из трехфазного тока сделать однофазный?

Универсальный преобразователь однофазного тока в трёхфазный

В статье освещаются вопросы эксплуатации трёхфазных асинхронных двигателей в однофазных сетях. Предлагаемое устройство позволяет снять все проблемы, возникающие при этом.

В настоящее время многих любителей конструирования, владельцев личных подсобных хозяйств интересуют вопросы применения трёхфазных асинхронных двигателей в однофазной сети. Асинхронные двигатели конструктивно очень просты и неприхотливы в эксплуатации, что и обеспечивает их наибольшее распространение среди потребителей. Вместе с тем, эксплуатация трёхфазных двигателей в однофазной сети связана с рядом трудностей. Как известно из курса электротехники, трёхфазный переменный электрический ток порождает вращающееся магнитное поле, которое создаёт вращающий момент на валу электродвигателя. Однофазный ток создаёт пульсирующее поле, не способное привести ротор двигателя во вращение — такой ток необходимо преобразовать в многофазный и только потом подавать на электродвигатель. На сегодня известно большое количество способов преобразования однофазного тока в многофазный, но все они, как правило, имеют ряд недостатков:

— трудно получить «чистый» трёхфазный ток (добиться разности фаз 120° между фазами). В большинстве случаев получают двухфазный ток с разностью фаз Δφ=90°. Эксплуатация на таком токе ведет к значительной потере мощности электродвигателя. Теоретически, такие потери составляют 30-40%, в реальности — значительно больше (50-60%). Например, от трёхфазного электродвигателя мощностью 2 кВт в однофазной сети может остаться 800 Вт;
— преобразователи однофазного тока не обладают универсальностью. Они создаются под конкретный электродвигатель, имеют ограничения по мощности и т. д. Вместе с тем, существуют определённые типы трёхфазных электродвигателей, которые не запускаются в однофазной сети всеми известными методами (см. Адаменко А.и д.р. Однофазные конденсаторные электродвигатели. Сб. «В помощь радиолюбителю», 1975, № 49, с.69-77);
— наличие реактивных элементов (как правило, конденсаторов) для пуска и работы электродвигателя создает целый ряд эксплуатационных неудобств, делает конструкцию громоздкой и не всегда безопасной в быту и т.д.

Предлагаемый универсальный преобразователь однофазного тока в трёхфазный, построенный на базе обычного трёхфазного электромотора, полностью лишён этих недостатков:
— способен вырабатывать «полноценный» трёхфазный ток, в т.ч. напряжением 380 В;
— нет потерь в мощности двигателя;
— пригоден для любого типа электродвигателей и любой мощности (мощность ограничена возможностями электросети в пределах 7 кВт);
— конструктивно очень прост. Человек, владеющий навыками электротехники в объёме средней школы, сделает его в течение 1-2 часов. Для — его построения требуется трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 3-4 кВт, один конденсатор ёмкостью 40-60 мкФ и набор монтажного провода. Трёхфазный двигатель никакой переделки не требует;

— собственное потребление энергии минимально. Преобразователь автора этой статьи мощностью 4 кВт потребляет на холостом ходу примерно 200 Вт.

Рассмотрим основные принципы, положенные в основу работы преобразователя. Для этого вспомним устройство и работу синхронного генератора трёхфазного тока. Он состоит из ротора и статора. Три статорных обмотки сдвинуты в пространстве на угол 120°. С помощью внешнего источника энергии ротор генератора приводится во вращение, и его изменяющийся магнитный поток наводит в обмотках статора ЭДС индукции. Если обмотки статора соединить с потребителем, в цепи появится трёхфазный электрический ток. Для получения однофазного тока используют выводы от одной статорной обмотки трёхфазного генератора. Такой ток, чаще всего, используют для бытовых нужд и личного потребления.

Попробуем теперь, имея одну фазу, восстановить оставшиеся две. Возьмём обычный трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. У него также имеются ротор и три статорные обмотки, сдвинутые в пространстве на угол 120°. Подадим на одну из обмоток однофазный ток. По указанным выше причинам, ротор такого двигателя не сможет сам начать вращение. Но, если посторонней силой, сообщить ему первоначальный вращающийся момент, то он будет вращаться дальше за счёт переменного однофазного напряжения в одной обмотке. (Строгое научное объяснение этого факта я опускаю, т.к. оно широко известно из курса электротехники). Вращающийся ротор своим магнитным потоком навёдет ЭДС индукции в двух других статорных обмотках, т.е. восстановит недостающие две фазы. Таким образом, мы получим что-то вроде вращающегося трёхфазного трансформатора. Одна из обмоток двигателя, на которую подаётся переменный однофазный ток из сети, становится возбуждающей обмоткой, формирующей магнитное поле вращающегося ротора, а он, в свою очередь, возбуждает переменное напряжение в оставшихся обмотках.

Полученное напряжение будет трёхфазным, т.к. это обусловлено самой конструкцией электродвигателя. Напряжение на двух оставшихся обмотках будет несколько меньше напряжения на возбуждающей обмотке (за счёт потерь при преобразовании). Эта разница составляет, примерно 10-15 В и определяется конструктивными особенностями электродвигателя. Блок-схема универсального преобразователя показана на рис.1.

Как заставить ротор преобразователя вращаться от однофазного напряжения? Таких способов существует несколько. Я рекомендую использовать широко распространённую схему с пусковым конденсатором (см. рис.2).

Рис.2 Схема универсального преобразователя.

Ёмкость конденсатора Сп может быть небольшой, т.к. ротор асинхронного преобразователя приводится во вращение без механической нагрузки на валу. Для преобразователя, построенного на базе асинхронного электродвигателя мощностью 4 кВт (авторский вариант) достаточно конденсатора Сп=60 мкФ. Эксперименты, проведённые с таким преобразователем, дали хорошие результаты, но, вместе с тем, были выявлены некоторые недостатки:
— напряжение 380 В является очень опасным для жизни человека. Чтобы снизить вероятность ЧП, в быту, желательно, использовать линейное напряжение 220 В;
— собственное потребление электроэнергии преобразователем было значительным. Это снижало КПД устройства, особенно в режиме «холостого хода».

Дальнейшая модернизация конструкции позволила избавиться от этих недостатков. Так, в качестве преобразователя автор применял асинхронный 4-киловаттный электродвигатель с 6-полюсной статорной обмоткой (т.н. «тысячник «). Его обмотки включены «звездой» и рассчитаны на линейное напряжение 380 В. Я же подключал их к 220 В (т.е. между «фазой» и «нулём» двигателя было 127 В). Такое подключение показано на рис.3.

Рис.3 Схема преобразователя на «трёхфазное» линейное напряжение 220 В.

Обычно, пусковой конденсатор Сп отключается после того, как преобразователь начнёт работать, но можно и не отключать, т.к. его влияние на работу устройства, в целом, минимально. Легко заметить, что в данном случае получилась «несимметричная звезда» Преобразователь вырабатывает: «фаза» + «фаза» + «ноль». Я такой ток называю «квазитрёхфазный» т.е. «похожий на трёхфазный ток» (см. рис.4).

Рис.4 Векторные диаграммы напряжений вырабатываемые преобразователем.

И, действительно, достоинств у него оказалось не меньше, чем у обычного трёхфазного тока. Он также порождает вращающееся магнитное поле. А, т.к. «рождён» он трёхфазным асинхронным двигателем, то идеально подходит в качестве рабочего тока для трёхфазных асинхронных двигателей. Кроме всего прочего, удалось снизить линейное напряжение до 220 В, а также собственное энергопотребление довести до 200 Вт. Все потребители, подключаемые к такому преобразователю, можно включать как «звездой», так и «треугольником» рис.5.

Рис.5 Подключение потребителей к преобразователю.

С целью повышения эффективности отдачи преобразователя, можно дополнить его автотрансформатором соответствующей мощности, который включается после преобразователя в одну из фаз. Если у автотрансформатора сделать несколько отводов, то напряжение на какой-либо фазе можно менять, а, стало быть, регулировать мощность подключаемых к преобразователю электромоторов, что хорошо экономит электроэнергию. Например, установленный на крупорушке однокиловаттный трёхфазный электродвигатель, я использую на полную мощность только при помоле твёрдых семян (кукурузы и гороха), а для помола ячменя и пшеницы достаточно 400-500 Вт. Автотрансформатор торроидального типа мощностью ≈5 кВт на статорном железе от сгоревшего электродвигателя мощностью 10 кВт. Обмотка автотрансформатора содержит около 300 витков провода ПЭТВ Ø 2,12 мм с 10 отводами (после каждых 30 витков – отвод). При необходимости, количество витков автотрансформатора можно уточнить по формуле:
W=220·45/S

где S=а×в, (S, см2). (см рис.6).

Чтобы извлечь магнитопровод из корпуса статора, его надо разбить и удалить сгоревшую обмотку. Получится чистый магнитопровод. Его обматывают куском ткани (мешковиной), пропитанной эпоксидным клеем или лаком. Когда клей высохнет, можно наматывать обмотку автотрансформатора. Её мотают в несколько слоёв, равномерно распределяя по всему магнитопроводу. Верхний слой также покрывается тканью, пропитанной слоем эпоксидной смолы. Такая технология обеспечивает надёжную защиту от влаги и достаточную механическую прочность. Конечная схема преобразователя выглядит следующим образом (рис.7).

Рис.7 Схема преобразователя с автотрансформатором.

Хочу добавить, что мой преобразователь используется в личном хозяйстве около 12 лет. От него работают трёхфазные потребители:
– электропилорама, мощностью 2,8 кВт;
– крупорушка, мощностью 1 кВт;
– электроточило, мощностью 400 Вт.
Такой же преобразователь я помог сделать своему коллеге по работе. У него безупречно функционируют трёхфазные:
– электрический бур, мощностью 1 кВт;
– малогабаритная бетономешалка, мощностью 500 Вт;
– крупорушка, мощностью 1,2 кВт;
– электрофуганок, мощностью 0,6 кВт.

Разумеется, трёхфазные электродвигатели от однофазной сети будут потреблять при работе через преобразователь ровно столько энергии, сколько написано в их паспорте (закон сохранения энергии не обманешь!).

В заключение хочу дать несколько практических советов для тех, кто захочет повторить конструкцию преобразователя (и навсегда забыть обо всех проблемах, связанных с эксплуатацией трёхфазных электродвигателей в однофазных сетях):

Мощность электродвигателя, используемого в качестве преобразователя, должна быть больше мощности подключаемого к нему электропривода. Например, если в преобразователе используется электродвигатель мощностью 4 кВт, то мощность подключаемых электродвигателей должна быть меньше или равной 3 кВт;

Практика показала, что преобразователь мощностью 4 кВт может решить все «проблемы» личного хозяйства. К тому же нагрузка на сеть в пределах 2-3 кВт является вполне приемлемой;

Ток, потребляемый преобразователем в рабочем режиме не должен превышать значений паспортного тока для данного типа электродвигателей (в противном случае преобразователь может сгореть);

В качестве электродвигателей-преобразователей лучше использовать «тихоходные» электромоторы (синхронная частота вращения 1000 об/мин и меньше). Они очень легко запускаются, и кратность пускового тока к рабочему у них, как правило, меньше, чем у высокооборотных, а стало быть «мягче» нагрузка на сеть.

Порядок работы с преобразователем должен быть такой: первым запускается преобразователь, затем потребители трёхфазного тока. Выключение осуществляется в обратной последовательности.

В качестве пускового конденсатора Сп можно применять конденсаторы типа МБГО, МБГП, МБГТ, К-42-4 и др. на рабочее напряжение не менее 600 В. Применять электролитические конденсаторы не желательно. Ёмкость пускового конденсатора Сп определяется мощностью преобразователя. Для 4-киловаттных преобразователей она примерно равна 60-80 мкФ Её подбирают экспериментально, начиная с верхней границы:
Сп=2800·Iф/Uс,
где Iф–номинальный фазный ток преобразователя, А,
Uс–напряжение однофазной сети, В.

Литература: Прищеп Л. Г. Учебник сельского электрика. М.: Агропромиздат, 1986.
Бирюков С. Три фазы — без потери мощности.- Радио, 2000, № 7, с. 37–39
Адаменко А. и д.р. Однофазные конденсаторные электродвигатели. Сборник «В помощь радиолюбителю», 1975, № 49, с.69–77.
В. Клейменов. Электродвигатель — преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. Радио, 2002, № 1, с.28.
Гуров С. Трехфазное напряжение — это очень просто.- Радио, 2002, № 1, с.29

Статья опубликована в журнале «Сделай сам» 2003, № 4, с.90 – 94.

Преобразования однофазных и трехфазных систем

В ряде случаев необходимо преобразовывать системы переменного тока с одним числом фаз в системы с другим числом фаз, а также выполнять другие преобразования.

Преобразование уравновешенных систем в уравновешенные или неуравновешенных в неуравновешенные производится относительно просто. При преобразовании неуравновешенной системы в уравновешенную или обратно в систему вводятся конденсаторы или катушки индуктивности, либо то и другое.

В течение отрезков времени, когда мощность системы превышает среднюю, излишняя мощность запасается в конденсаторе или катушке индуктивности, а при мощности, меньшей средней, возвращается в систему.

Пример схемы преобразования неуравновешенной однофазной системы в неуравновешенную двухфазную показан на рис. 1.

Рис. 1. Схема преобразования в двухфазную систему

Вторичная обмотка однофазного трансформатора разделена на две одинаковые половины. В одной половине обмотки ЭДС действует, предположим, от 0 к А, а в другой от В к 0. Если считать положительным направление ЭДС от начала обмотки к концу, то при этом получим двухфазную систему, ЭДС половин обмотки которой сдвинуты по фазе относительно друг друга на угол π (рис. 1).

Однофазная система может быть преобразована в уравновешенную. Пример схемы преобразования однофазной системы в трехфазную приведен на рис. 2.

Рис. 2. Схема преобразования однофазной системы в уравновешенную трехфазную

Добавочные реактивные сопротивления хс и x l подобраны так, чтобы модули Z a — jx c и + jх l были одинаковы (и равны модулю Zc, а аргументы равны — π /3 и π /3 соответственно. При этом получим трехфазную симметричную систему токов I A, I B и IC и соответствующую им трехфазную симметричную систему напряжений.

Преобразование однофазной системы в любую многофазную можно выполнить и при помощи различных электронных и электромеханических устройств. Например, мы можем получить требуемую многофазную систему от многофазного электрического генератора, который приводится от однофазного двигателя. Дефицит и излишек мощности в этом случае покрываются за счет изменений кинетической энергии вращающегося двигателя.

Наибольшее распространение имеют преобразователи трехфазного переменного тока в системы многофазного переменного тока. Многофазные системы с числом фаз шесть, двенадцать и большим числом фаз служат для питания выпрямителей, регулируемых приводов и других целей.

Схема простейшего шестифазного преобразователя дана на рис. 3 .

Рис. 3. Векторные диаграммы и схема преобразования трехфазной системы в шестифазную

Первичная обмотка трансформатора получает питание от трехфазного источника энергии. У каждой из трех вторичных обмоток имеются выводы из их середин. Выводы от середин вторичных обмоток соединяются вместе.

В целом на стороне вторичных обмоток получаем шестифазную симметричную систему напряжений, образующих шестилучевую звезду и сдвинутых относительно друг друга на угол π/3 (рис. 3).

Для получения систем с большим числом фаз следует вводить добавочные ЭДС, обеспечивающие требуемые сдвиги фазных напряжений.

Путем преобразования могут быть получены и другие системы, например система из двух напряжений, сдвинутых относительно друг друга на угол π/2.

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:

Трехфазное напряжение 380В. Об электрификации жилых домов.

В этой статье мы поговорим об электрификации жилых домов, что такое трехфазное напряжение 380В и как из него получается напряжение 220В.

Целый ряд бытовых электроприборов требует иного, чем обычная лампа, фен, пылесос, паяльник, подключения. К таким нестандартным приборам относятся, во первых, устройства требующие наличия защитного заземления (компьютеры, автоматические стиральные машины), во вторых, устройства большой мощности (электрочайники, кондиционеры, СВЧ-печи, плиты, духовки, водонагревательные приборы) и в третьих, это приборы, требующие для подключения особой разводки электропроводки – трехрожковые (и более) люстры.

Грамотное подключение вышеупомянутых бытовых приборов и устройств к электросети очень важно, т. к. невыполнение правил их подключения может привести к возгоранию, электротравме или выходу прибора из строя. Ниже мы рассмотрим устройство защитного заземления (зануления) и установку специального прибора электрозащиты – устройства защитного отключения (УЗО) для подключения компьютера и автоматической стиральной машины, устройство и правила защиты электросети от перегрузок для подключения мощных электроприборов, а также схему разводки электропроводки для подключения многорожковой люстры.

Итак если вы посмотрите на вилку какого-либо современного электроприбора, то увидите что она сделана т. н. евростандарту, т. е. имеет не два, а три контакта для подключения трехпроводной штепсельной розетке, или к евророзетке. Для чего же нужен третий провод в евророзетке и вилке под нее, и что такое особенное скрывается в конструкции приборов, рассчитанных именно на такое подключение.

Для того чтобы разобраться в различие числа проводов в различных розетках, а также в предназначении заземления и защитного зануления и в работе защитных устройств, необходимо знать, каким именно образом проводка в наших домах идет от питающего генератора или трансформаторной подстанции до распределительных щитков наших квартир.

Тот ток, который идет непосредственно он генератора или трансформаторной подстанции, существенным образом отличается от тока, который мы имеем в розетках, выключателях и прочих точках установки электроприборов в наших квартирах, хотя этот же переменный ток с частотой 50+-0,1Гц (такая частота и такой допуск, по крайней мере, установлены в соответствующих нормативных документах).

Однако ток, идущий от генератора или трансформаторной подстанции, в отличие от тока в квартирной электросети – трехфазный, т. е. является суммой трех переменных токов, но сдвинутой на 120 градусов фазой, а это значит, что максимумы напряжений компонентов трехфазного тока не совпадают, а являются сдвинутыми относительно друг друга на 1/3 периода колебаний. Каждая составляющая компонента трехфазного тока имеет сокращенное название “фаза”.

Статорные обмотки питающего генератора трехфазного тока или вторичные обмотки трансформатора на подстанции соединены “звездой”, т. е. три их конца соединяются в одной общей точке. Другие концы обмоток являются свободными, и к ним подключаются провода, называемые фазными (всего их три). В электротехнике фазные провода имеют обозначение соответственно L1, L2, L3, а фазный провод однофазной цепи обозначается просто буквой L.

При такой схеме включения обмоток генератора или трансформатора к источнику тока можно подключать лишь определенный класс электроприборов, рассчитанных на питание переменным трехфазным током и конструктивно обеспечивающих равенство нагрузки всех трех фаз. Однако такие электроприборы за-за дороговизны, материало- и трудоемкости изготовления, необходимости выполнение условия равной нагрузки фаз при работе (что очень трудно осуществить), а также из-за незащищенности их и электросети в случае аварии на практике применяются исключительно редко.

Для питания трехфазным током потребителей с неравной нагрузкой фаз, к которым относится электрифицированные строительные сооружения (и в т. ч., разумеется, жилые дома), производственные сооружения и площади, трехпроводную линию питания трехфаным токам необходимо заменить на четырехпроводную, подключив четвертый провод к точке соединения обмоток трансформатора или генератора. Этот четвертый провод называется рабочим нулевым, по скольку в случае равенства фазовых нагрузок ток в этом проводе равен нулю, и его можно исключить из цепи. Это, однако, не означает, что для питания потребителей нулевой провод не нужен: напротив, как уже было сказано выше, при питании трехфазным током потребителей с неравной нагрузкой фаз, наличие нулевого провода является обязательным. В электротехнике рабочий нулевой провод, как правило обозначается латинской буквой N, в старых изданиях и чертежах он может иметь обозначение L0.

На вводно-распределительное устройство наших домов поступает переменный трехфазный ток с частотой 50Гц и с линейным напряжением (т. е. напряжением, измеренным между любыми двумя фазными проводами), точнее, с амплитудой линейного напряжения: ведь ток переменный – 380В. Фазное напряжение, т. е. напряжение, измеренное между любым фазным проводом и рабочим нулевым проводом, для сети трехфазного тока в 1,73 раза меньше линейного, и при линейном напряжении 380В значение фазного напряжения равно 220В.

Во вводно-распределительном устройстве поступающий в него трехфазный ток распределяется по трем группам потребителей однофазного тока. В жилых домах, каждая такая группа – это определенное число квартир, напряжение в которые поступает по общему для них какому-либо фазному проводу и рабочему нулевому проводу. Относительно квартирной сети это значит, что те два провода, которые есть в каждой розетке или выключателе – это провод соединенный с одним из фазных проводов L1, L2 или L3 и провод, соединенный с рабочим нулевым проводом N. Естественно, что напряжение 220В в квартирной электросети – это фазное напряжение в сети трехфазного тока с линейным напряжением 380В. В тех квартирах, где напряжение электросети равно 127В, линейное напряжение в сети трехфазного тока равно 220В.

Теперь рассмотрим возникающие в сети трехфазного напряжения аварии и применяемые для предотвращения их пагубных последствий меры электрозащиты. Начнем с самого простого – с замыкания одного из фазных проводов на землю. Такое может произойти, например, при повреждении линий электропередачи (обрыв провода). В этом случае может возникнуть опасное для жизни напряжение между рабочим нулевым проводом и землей. Чтобы в случае аварии фазного провода сделать это напряжение минимальным, не представляющем угрозы для жизни, рабочий нулевой провод (вернее, не сам провод, а среднюю точку генератора или трансформатора) соединяют с землей – заземляют. При этом потенциал рабочего нуля совсем ненамного отличается от потенциала замели (ее потенциал в электротехники принят равным нулю), т. к. необходимо еще учитывать хотя и малое, но конечное сопротивление заземления (если считать сопротивление заземления равным нулю, то потенциал рабочего нуля будет в точности равен потенциалу земли). Сеть подключенным таким образом генератором или трансформатором называется сетью с глухозаземленной нейтралью. Существуют еще сети с изолированной нейтралью, но для электрификации жилых домов в нашей стране они не используются.

Сеть с глухозаземленной нейтралью. Сеть с изолированной нейтралью

В сельской местности, однако, электрификация домов, в особенности если она была выполнена несанкционированно и с нарушением ПУЭ, может быть произведена сетью с изолированной нейтралью. Такое происходит например когда провода до щитка частного дома идут непосредственно от ВЛЭП (воздушной линии электропередачи), без надлежащего заземления щитка. В этом случае при обрыве фазного провода на нуле может образоваться напряжение, равное напряжению на фазном проводе (380 или 220В).

Обрыв нулевого провода – весьма серьезная аварийная ситуация, которая при отсутствие надежных средств защиты может привести к катастрофическим последствиям. в сетях трехфазного тока вследствие несиметричной нагрузки обрыв рабочего нулевого провода ведет е повышению фазного напряжения во всех трех группах однофазных потребителей. В самом плохом случае, при только одной нагруженной фазе и двух других холостых (например если в таких квартирах в данный момент никто не пользуется электричеством) на фазном проводнике фазное напряжение не меняется, но на нулевом в это же время имеется разноименное фазное напряжение, т. е. напряжение в сети моментально подскакивает в два раза!

Поэтому в водно-распределительном устройстве должно обязательно предусматриваться защитное устройство – реле максимального напряжения, отключающее при обрыве рабочего нулевого проводника одновременно, как фазные проводники, так и сам рабочий нулевой проводник. По той же самой причине на рабочий нулевой проводник категорический запрещается ставить различные коммутирующие элементы, а также защитные устройства и предохранители, размыкающие только рабочий нулевой провод.

Рассмотрим еще одну, довольно часто втречающуюся ситуацию – пробой фазного провода на металлический корпус электроприбора. Таким прибором может быть генератор трехфазного тока, трансформатор или же бытовой электроприбор – пылесос, стиральная машина, компьютер и т. д. Чтобы обезопасить человека от поражения электрическим током при случайном контакте с оказавшимися под напряжением металлическими нетоковедущими частями электроприборов, эти части заземляют (защитное заземление).

Если питающая прибор электросеть выполнена по схеме с глухозаземленным рабочим нулем, их присоединяют отдельным проводником к этой глухозаземленной нулевой точке (защитное зануление). Провод при помощи которого выполняется защитное зануление, называется нулевым защитным и в электротехнике обозначается латинскими буквами PE. Третий, обособленный провод, который присутствует во всех евророзетках – это как раз и есть нулевой защитный провод.

Здесь необходимо сделать следующее пояснение: хотя рабочий нулевой провод и нулевой защитный провод в конечном итоге присоединяются к одной точке генератора или трансформатора, по сути своей это различные провода, т. к. по рабочему нулевому проводу нормально (т. е. при штатном не аварийном состоянии сети) течет ток, тогда как по нулевому защитному проводу нормально ток не течет.

Трехфазное напряжение из однофазной сети всего за 3 минуты: простой лайфхак

Простому обывателю доступно лишь однофазное электричество. Для бытовых нужд этого вполне хватает, но приборы с мощность более 2,2 кВт требуют трехфазного подключения. Мощные двигатели обычно подключают к однофазной сети через конденсаторы.

Однако при таком способе подключения существует один значительный недостаток – значительная потеря мощности. Чтобы этого избежать, можно сделать трехфазное напряжение из однофазного за 3 минуты с помощью самодельного расщепителя фаз.

Что нужно для получения трехфазного напряжения?

Во-первых, понадобится трехфазный электродвигатель с мощностью большей, как минимум на 30%, чем у подключаемого оборудования. Так, например, для подключения 3кВт компрессора потребуется электродвигатель, как минимум на 4,5 кВт. Больше — лучше.

Также нужен пакетный переключатель и конденсатор для облегчения запуска ведущего двигателя.

Схема подключения

Ведущий электродвигатель (расщепитель фаз) подключается к сети 220 В, — способ подключения (звезда, треугольник) не имеет значения. Запуск производится через конденсатор С=100 мкФ.

Далее к контактам обмоток ведущего двигателя через пакетный выключатель подключается трехфазное оборудование, — схема подключения (звезда или треугольник) не имеет значения.

Данная схема элементарна, но работает достаточно стабильно.

Запуск системы

Включаем через пакетник

Подаём напряжение 220 В на первый (ведущий) двигатель через конденсаторы, — облегчают запуск. Можно без них, но тогда необходимо придать первичное движение валу двигателя.

В течение нескольких секунд вал электромотора будет набирать крутящий момент, после этого, если пуск производился с конденсаторами, то их отключаем.

На обмотках ведущего мотора образовалось трехфазное напряжение около 200 В: на двух по 200, на одной около 190 В.

Включаем пакетный выключатель – ведомый электромотор запустился без проблем. Всё отлично работает.

Схему при необходимости можно и нужно доработать. Кстати, для стабилизации работы, т.е. для сглаживания нагрузки можно первый двигатель оснастить тяжелым маховиком, который не будет давать проседать нагрузке.

Заключение

Этот простой способ был известен ещё в 60-х годах прошлого века. О чём не раз упоминалась в специализированной литературе: журнал МК, статья именно Синёва, №4 1972 год. В этом материале рассмотрены варианты корректировки напряжения по всем фазам.

Тематическое видео: Как сделать 3-ёх фазное напряжение в гараже

Как сделать 3-ёх фазное напряжение в гараже за 5 минут ★Хранители истории★

Трехфазное напряжение из однофазной сети всего за 3 минуты: простой лайфхак

Для нас очень важна обратная связь с нашими читателями. Оставьте свой рейтинг в комментариях с аргументацией Вашего выбора. Ваше мнение будет полезно другим пользователям.

Как правильно укрыть виноград на зиму: мероприятия и способы укрытия в средней полосе, Сибири, Урале | (Фото & Видео)

Нужно установить розетку, а провода слишком короткие? Простой лайфхак

Как изготовить качели своими руками: особенности конструкции, пошаговые инструкции (чертежи с размерами) | (100 Фото & Видео)

Детектор скрытой проводки своими руками . | Схема +Инструкция

Изготовление железобетонных столбов для забора своими руками

Самодельное приспособление для спайки скруток ⚡

абсолютно бесполезная идея
Поставьте трёхфазный счётчик и ещё на электроэнергии с экономите
Какой КПД у этой громоздкой конструкции

Владимир, я уверен с вами многие не согласятся! Это решение для временного и событийного использования. Сколько нужно времени для того, чтобы установить трёхфазный счётчик?

Подтверждаю! Уже около 10лет работает такая конструкция. Запитывается дома все: от слабенького заточного до циркулярки с двигателем на 3квт. Главное не перегружать двигатель-генератор.

Из за одного потребителя(циркулярки например)ставить 3х фазный счетчик не всегда удобно. Во первых элсети потребуют проект, который будут согласовывать пол года. Потом финансовая часть – провода, счетчик, монтаж/подключение. А этот вариант очень даже работоспособный. Лет 15 назад так запускали циркулярку. Большой мотор просто валялся во дворе и мощность была раза в 2 больше. Он грелся, а вот на циркулярке работал как от 3х фаз и был холодный. Насчет маховика идея мне понравилась, можно было бы попробовать.

Говорят, что есть такие устройства (пускатели, коммутаторы, фазоинверторы) , не знаю, сколько они стоят, но если завалялся трёхфазный асинхронный двигатель (так?), то выйдет в разы дешевле (в качестве временного решения)

Но! Это же не экономично тратить доп. энергию на вращение пустого двигателя…

Движок лучше продать , а на эти деньги купить инвертор .

Понадобилось запустить дровокол от 220 вольт, двигатель 1,5 кВт, соединил в треугольник и запустил через частотный преобразователь, который купил на АЛИ за 4500 р. Частотник на 2,2 кВт.
И не надо городить весь этот бред! К тому же частотник программируется на любые режимы, обороты регулируются от 0 до максимальных без потери крутящего момента. Реверс также присутствует!

Давно циркулярку так работает. Двигатель 1,1 кВт. Генератор подключен в режиме звезда он повышает напряжения.Пилит доски на 60 мм быстро.Отлично!

Зачем ДВА двигателя? Сразу ставь конденсатор на нужный мотор и все…работает. подключай любое трехфазное устройство к однофазной сети через конденсатор и нет проблем.

Любой движок можно запустить через фазосдвигающие конденсаторы. Второй двигатель ни к чему.