Трехфазное напряжение: определение, отличия от однофазного

Все начинающие электрики когда-нибудь сталкиваются с вопросом, почему в некоторые электрощиты подведено напряжение в 380 V, а другие являются однофазными? Кратко это объясняется так: трехфазное напряжение 380 V является линейным, оно действует между всеми фазами в этой сети. Напряжение 220V является фазным, и действует между одной из трех фаз и нейтралью.

А теперь рассмотрим более подробно.

Специфика доставки тока потребителю

К конечным потребителям доставка электрического тока осуществляется при помощи высоковольтных линий электропередачи. На этом этапе ток подается под высоким напряжением, поэтому не подходит для непосредственного использования потребителями. Чтобы его можно было использовать, напряжение высоковольтного тока необходимо понизить. С этой целью вблизи потребителями устанавливаются трансформаторы. Это электротехнические установки, с помощью которых происходит понижение высоковольтного напряжения до номинальных значений. После преобразования электрический ток пригоден для бытового потребления.

Однофазное электропитание

Таким видом электроснабжения потребители питаются от линий нулевого развода или одной из фазных линий. Они формируют однофазную электросеть, где номинальное напряжение составляет привычные 220 V. В зависимости от количества рабочих проводников, однофазные сети условно подразделяются на:

• двухпроводные
• трехпроводные

В однофазной двухпроводной сети применяются фазный (L) и нулевой (N) провод, заземление бытовых электроприборов не требуется.

В однофазной трехпроводной сети используются три проводника: фазный (L), нулевой (N) и заземляющий (или защитный). Третий провод применяется для обеспечения дополнительной защиты для человека от поражений электрическим током, а также электрических приборов от перегорания. В случае замыкания фазных проводов на корпус электроустановок, устройство заземления позволяет сразу же отключить питание.

Трехфазное электропитание

Система трехфазного питания предполагает подвод в ВРУ дома или электрический щит квартиры сразу трех фаз (L1, L2, L3) и нулевого рабочего проводника (N). Между любыми фазными проводами действует напряжение 380V. Распределение электропроводки по объекту выполняется от щита, согласно заранее установленной схеме. Обеспечивается питание для бытовых электроприборов 220V или 380V.

Очень важно проводить расчет трехфазной сети правильно, чтобы электрическая нагрузка между всеми 3-я фазами была распределена равномерно. В противном случае высок риск сильного перекоса фаз, что может привести к возникновению аварийных ситуаций, а в некоторых случаях и к обгоранию одной из этих фаз. Чтобы распределение трехфазного питания по дому/квартире было равномерным, специалисты рекомендуют использовать электрические кабеля с 4 или 5 проводами.

Особенности трехфазной четырехпроводной электрической сети

При использовании четырехпроводной проводки питание объекта электроэнергией обеспечивается от трех фазных провода и нейтрали. Распределение электропроводов к приборам освещения и розеткам выполняется от распределительного короба или электрического щитка при помощи двух кабелей: каждым проводом фазного и нулевого значения для сетевого напряжения 220V. На общепринятых схемах фазы обозначаются буквами А, В, С.

Особенности трехфазной пятипроводной электрической сети

От предыдущей версии трехфазная пятипроводная электросеть отличается наличием пятого заземляющего провода (PE), который предназначен для выполнения защитных функций. Также важнейшим условием остается соблюдение принципа равномерности в распределении нагрузок по параметрам потребления мощности между всеми фазами.

В то же время, следует отметить, что в случае трехфазного питания определение степени нагрузки в электросети по всем известному закону Ома не получится. Это объясняется тем, что при проведении расчетов учитываются коэффициенты мощности (cosф) и спроса (Kспроса). При этому среднее значение для городских квартир cosф соответствует диапазону 0.90-0.93, а Kспроса – 0.8 (в случае если количество подключенных потребителей превышает 5).

Преимущества и недостатки обеих систем

Как однофазная, так трехфазная системы электропитания имеют свои преимущества и недостатки. Давайте перечислим их.

Однофазная сеть 220V отличается простотой в монтаже, дешевизной и меньшей степенью опасности подающегося напряжения. Однако к минусам относится ограниченная мощность потребителей.

Преимуществами использования трехфазной сети 380V являются:

• ограничение мощности лишь по сечению проводов;
• существенная экономия при условии трехфазного потребления;
• возможность питания промышленных электроприборов и оборудования;
• в случае пропадания питания или ухудшения его качества – возможность переключиться с однофазных нагрузок к работающей фазе.

К минусам системы относятся: более высокая опасность напряжения, дороговизна оборудования, ограничения по максимальной мощности однофазных нагрузок.

Когда устанавливается система 380 в, а когда 220 в?

Если допускаются к использованию две системы подачи электричества – 220В и 380В, почему же в обычных городских квартирах устанавливается лишь первая? Ответ простой: при подключении потребителей, чья мощность не превышает 10 кВт, используется только одна фаза. Следовательно, к дому подводится одна фаза и нулевой проводник.

В случаях, когда предполагает подключение потребителей мощностью более 10 кВт, рекомендуется прокладка трехфазного ввода. Обязательным трехфазный ввод с линейным напряжением равным 380V, является в зданиях с установленным оборудованием, которе оснащено трехфазными двигателями. Помимо увеличения уровня безопасности, такое решение позволит сэкономить на потреблении электрической энергии, а также на сечении проводов.

Преимущественно, в частном секторе используется однофазное напряжение, а на вводе монтируется электрокабель с сечением проводов 4-6мм2. В качестве ограничителя потребляемого тока используются автоматические выключатели с номинальным током защиты не более 40А.

Если предполагаемая мощность установленных потребителей превышает 15 кВт, обязательной к установке является система трехфазного питания. В этой случае мощность распределяется по фазам, что позволяет снизить нагрузку на электрооборудование. К использованию рекомендованы медные провода с сечением не меньше 10мм2.  Как правило, к трехфазному питанию подключаются торговые помещения, офисы и административные объекты, промышленные предприятия.