Трехфазное напряжение 380В. Об электрификации жилых домов.

В этой статье мы поговорим об электрификации жилых домов, трехфазном напряжении и как из 380В 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.

Трехфазное напряжение 380В. Об электрификации жилых домов. 1
Диаграмма трёхфазного напряжения

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.

Трехфазное напряжение 380В. Об электрификации жилых домов. 2
Сеть с глухозаземленной нейтралью.
Трехфазное напряжение 380В. Об электрификации жилых домов. 3
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.

Поделиться ссылкой:

Трехфазное напряжение 380В. Об электрификации жилых домов.: 1 комментарий

  • 23.03.2020 в 22:19
    Permalink

    Спасибо за статью. Познавательно.!

    Ответ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять