Принципиальная схема трехфазного электросчетчика

Виды электрических сетей

Электричество поступает к конечному потребителю посредством линий электропередачи, а поскольку в них высокое напряжение, эту энергию невозможно использовать без трансформации. Для понижения напряжения служат специальные системы – трансформаторные подстанции; они преобразуют высоковольтное напряжение до оптимального значения.

Для обеспечения дома электропитанием может использоваться схема трехфазной сети или однофазной, их особенности будут рассмотрены ниже.

Трансформаторная подстанция

Трансформаторная подстанция предназначена для получения электроэнергии, поступающей с линий электропередач, ее преобразования и распределения. В состав подстанции входят следующее оборудование: понижающий трансформатор, устройство распределения электричества (УР) и блок управления.

За городом наибольшее распространение получили столбовые и мачтовые подстанции. Главный прибор подстанции – одно- или трехфазный трансформатор, понижающий напряжение. Чаще всего в сельской местности используется схема однофазной сети, функционирующая совместно с трехфазными трансформаторами.

Напряжение понижается до номинального уровня и после преобразования может составлять либо 380 В (линейное), либо 220 В (фазное). Соответственно, и электропитание, получаемое потребителями, именуют трехфазным или однофазным.

Однофазное электроснабжение

С целью обеспечения объектов электропитанием в схеме однофазной сети используется две линии: фазная и нулевого рабочего провода. В совокупности они образуют однофазную электросеть. Номинальное напряжение в ней равно 220 В.

Осуществление подключения к однофазной сети по такой схеме не предусматривает наличие заземления. Сейчас она используется значительно реже – встретить ее можно преимущественно в зданиях, входящих в старый жилой фонд.

Однофазная двухпроводная сеть

Однофазная сеть может быть двух- или трехпроводной. Один из признаков двухпроводной электросети – использование алюминиевых жил. В трехпроводных сетях помимо стандартных проводов (фазного и нулевого) еще имеется защитный, выполняющий функцию заземления.

Использование схемы однофазной сети такого типа позволяет организовать дополнительную защиту обитателей жилища от удара электрическим током и исключить перегорание электрических приборов. Заземляющий провод (PE) подсоединяется к корпусам бытовой техники, как только происходит замыкание фазы на корпус, оборудование отключается.

При строительстве современных зданий используется преимущественно подключение к однофазной сети с тремя проводниками, значительно реже – с одним.

Трехфазное электропитание

Трехфазное питание предполагает ввод в здание трех питающих фаз, обозначаемых L1, L2, L3, и нулевого проводника N. Величина номинального рабочего напряжения между любыми парами проводов-фаз составляет 380 В, а между проводом-«нулем» и каждым из фазных проводов – 220 В. Использование схемы трехфазной сети позволяет обеспечивать оборудование электричеством с напряжением 220 или 380 вольт. Идущая от электрощита проводка прокладывается по жилищу в соответствии с проектом.

Одна из самых важных задач при подключении к трехфазной сети – грамотно рассчитать нагрузку на каждую из трех фаз, так как ее неравномерное распределение может стать причиной перекоса фаз. Значительный перекос часто приводит к возникновению аварийных ситуаций, в том числе критических, когда обгорает одна из фаз. Для распределения трехфазного электричества по объекту используются четырех- или пятижильные кабели.

Трехфазная сеть с четырехпроводным кабелем

Для подводки электричества к устройствам используется три фазных провода и рабочий нуль.

От распределительного щита к розеткам и осветительному оборудованию прокладывается два провода: нулевой рабочий в комбинации с каждым фазным. В результате устройства обеспечиваются электричеством, имеющим напряжение 220 В.

На схеме электропитания используются следующие обозначения фаз: A, B, C.

Пятипроводная трехфазная электросеть

Принципиальное отличие четырехпроводного питания от пятипроводного – наличие заземляющего провода, обозначаемого PE. Естественно, подключение к трехфазной сети с пятью проводниками обеспечивает более высокую безопасность, чем при использовании четырех проводников.

Наибольшая сложность при проектировании трехфазных электросетей – равномерно распределить нагрузку между фазами. При выполнении расчетов не следует ориентироваться на закон Ома – в таких случаях необходимо использовать коэффициент мощности (обозначается cosф) и спроса – Кспроса. Традиционно для жилых объектов cosф принимают равным 0,9-0,93, а коэффициент спроса для квартир (если число потребителей превышает 5) учитывается равным 0,8.

Основные особенности

Стабилизатор трехфазного типа в большинстве случаев состоит из трех однофазных стабилизаторов. Основной элемент схемы однофазного стабилизатора напряжения – автотрансформатор. Он включает пару намотанных на сердечник катушек, изолированных друг от друга. К первой катушке подключается источник электроэнергии, а ко вторичной, где вследствие электромагнитной индукции напряжение будет иметь отличные от входных характеристики – выходная нагрузка.

Кроме автотрансформатора с гальваническим соединением обмоток принципиальная схема стабилизатора включает:

• Контроллер (измеряет входные параметры тока и рассчитывает разницу с выходными);
• Управляющее устройство (получает команды от контроллера на активацию или отключение определённого числа витков первичной и вторичной обмоток в соответствии с необходимым коэффициентом трансформации);
• Систему защиты от перегрузок и короткого замыкания (магнитный и тепловой расщепители), а также кратковременных избыточных импульсов или проседаний входного напряжения (грозозащита).

Во многих современных моделях стабилизирующих устройств реализована функция байпас. Это дополнительный элемент схемы, который обеспечивает непрерывность питания подключённых к сети потребителей в случае его обрывов при переключении нагрузки на трансформаторе. Наличие байпаса востребовано при защите чувствительного к непрерывности питающего тока электрооборудования.