Трохфазная сыстэма электрасілкаваньня

Трохфазная сістэма электрасілкаваньня — прыватны выпадак шматфазных сыстэм электрычных ланцугоў, у якіх дзейнічаюць створаныя агульнай крыніцай сінусаідальнай ЭРС аднолькавай частаты, ссунутыя адзін адносна другога ў часе на вызначаны фазавы кут. Такім чынам, кожная такая ЭРС знаходзіцца ў сваёй фазе перыядычнага працэсу, таму часта завецца проста фазай. Таксама «фазамі» завуць праваднікі — носьбіты гэтых ЭРС. У трохфазных сыстэмах кут зруху роўны 120 градусаў. Фазныя праваднікі пазначаюцца лацінскімі літарамі L з лічбавым азначнікам 1…3, альбо A, B і C.

Распаўсюджаныя пазначэньні фазных правадоў:

Расея, EC (вышэй 1000 В)	Расея, ЕС (ніжэй 1000 В)	Нямеччына	Данія
А	L1	U1	R
B	L2	V1	S
C	L3	W1	T

Значны ўнёсак у разьвіцьцё трохфазных сыстэм зрабіў М. В. Даліва-Дабравольскі, які правёў шэраг экспэрыментаў з індукцыйным электрарухавіком і выявіў шэраг пераваг трохфазнай сыстэмы ў дачыненьні да да іншых сыстэм.

Перавагі

Эканамічнасьць.
- Эканамічнасьць перадачы электраэнэргіі на значныя адлегласьці.
- У параўнаньні з сыстэмамі з вялікім лікам фаз эканамічнасьць выяўляецца ў неабходнасьці меншага ліку лінейных праваднікоў, што зніжае выдаткі на токаправодныя матэрыялы.
- Невялікая матэрыялаёмістасьць 3-фазных трансфарматараў.
Ураўнаважанасьць сыстэмы. Гэтая ўласцівасьць з'яўляецца адным з найважных, бо ў неўраўнаважанай сыстэме ўзнікае нераўнамерная мэханічная нагрузка на энэргагенэруючую ўстаноўку, што значна зьніжае тэрмін яе службы.
Магчымасьць простага атрыманьня кругавога варочаючагася магнітнага поля, неабходнага для працы электрычнага рухавіка і шэрагу іншых электратэхнічных прылад. Рухавікі 3-фазнага току (асынхронныя і сынхронныя) уладкованыя прасьцей, чым рухавікі нязьменнага току, адно- або 2-фазныя, і маюць высокія паказчыкі эканамічнасьці.
Магчымасьць атрыманьня ў адной усталёўцы двух працоўных напружаньняў — фазнага і лінейнага, і двух узроўняў магутнасьці пры злучэнні на «зорку» або «трыкутнік».

Дзякуючы гэтым перавагам трохфазныя сістэмы найболей распаўсюджаныя ў сучаснай электраэнэргэтыцы.

Схемы злучэньняў трохфазных ланцугоў

Зорка

Зоркай завецца такое злучэньне, калі канцы фаз абмотак гэнэратара (G) злучаюць у адну агульную кропку, званую нэйтральнай кропкай або нэйтралью. Канцы фаз абмотак прымача (M) таксама злучаюць у агульную кропку. Правады, якія злучаюць пачаткі фаз гэнэратара і прымача, завуцца лінейнымі. Провад, які злучае дзьве нэўтралі, завецца нэйтральным.

Трохфазны ланцуг, мелы нэйтральны провад, завецца чатырохправодным. Калі нэйтральнага провада няма — трохправодны.

Калі супрацівы Za, Zb, Zc прымача роўныя паміж сабой, то такую нагрузку завуць сімэтрычнай.

Суадносіны паміж лінейнымі і фазнымі токамі і высілкамі.

Напруга паміж лінейным провадам і нэйтралью (Ua, Ub, Uc) завецца фазнай. Напруга паміж двума лінейнымі правадамі(UAB, UBC, UCA) завецца лінейнай. Для злучэньня абмотак зоркай, пры сімэтрычнай нагрузцы, справядліва суадносіны паміж лінейнымі і фазнымі токамі і напружаньнямі:

$I_{L}=I_{F};\qquad U_{L}={\sqrt {3}}\times {U_{F}}$

Наступствы адгараньня (абрыву) нулявога провада ў трохфазных сетках

Пры сімэтрычнай нагрузцы ў трохфазнай сыстэме сілкаваннье спажыўца фазнай напругай магчыма нават пры адсутнаьсці нэйтральнага провада. Аднак, калі нагрузка на фазе не з'яўляецца строга сімэтрычнай, наяўнасьць нэйтральнага провада абавязкова. Пры яго абрыве або значным павелічэньні супраціву (дрэнным кантакце) адбываецца так званы «перакос фаз», у выніку якога падлучаная нагрузка, разьлічаная на фазную напругу, можа апынуцца пад адвольнай напругай у дыяпазоне ад нуля да лінейнага (пэўнае значэньне залежыць ад разьмеркаваньня нагрузкі па фазах у момант абрыву нулявога провада). Гэта часьцяком зьяўляецца прычынай выхаду са строю бытавой электронікі у кватэрных дамах. Бо супраціў спажыўца застаецца канстантай, то паводле закону Ома пры ўзрастаньні напругі, сіла току, якая будзе мець месца ў спажыўца, апынецца значна больш максімальна дапушчальнага значэньня, што і выкліча згараньне і (або) выхад са строю сілкуемага электраабсталяваньня.

Часам адгараньне (абрыў) нулявога провада на падстанцыі можа з'явіцца прычынай пажару ў кватэрах.

Праблема гарамонік, кратных трэцяй

Сучасная тэхніка ўсё часьцей абсталёўваецца імпульснымі сеткавымі крыніцамі сілкаваньня. Імпульсная крыніца без карэктара каэфіцыента магутнасьці спажывае ток вузкімі імпульсамі зблізку піка сінусоіды сілкавальнай напругі, у момант зарада кандэнсатара ўваходнага выпрамніка. Вялікая колькасьць такіх крыніц сілкаваньня ў электра-сетцы стварае падвышаны ток трэцяй гармонікі сілкавальнай напругі. Токі гарамонік, кратных трэцяй, замест узаемнага кампэнсаваньня, матэматычна сумуюцца ў нэйтральным правадніку (нават пры сімэтрычным размеркаваньні нагрузкі) і могуць прывесьці да яго перагрузкі нават без перавышэньня дапушчальнай магутнасьці спажываньня па фазах. Такая праблема існуе, у прыватнасьці, у офісных будынках з вялікай колькасьцю адначасова працуючай аргтэхнікі.

Існуючыя ўсталёўкі кампэнсаваньня рэактыўнай магутнасьці не здольныя вырашыць дадзеную праблему, бо паніжэньне каэфіцыента магутнасьці ў сетках з перавагай імпульсных крыніц сілкаваньня не звязана з занясеньнем рэактыўнай састаўляючай, а абумоўленае нелінейнасьцю спажываньня току.

Рашэньнем праблемы трэцяй гармонікі зьяўляецца ўжываньне карэктара каэфіцыенту магутнасьці (пасіўнага або актыўнага) у складзе схемы вырабляных імпульсных крыніц сілкаваньня^[1]^[2].

Трыкутнік

Трыкутнік — такое злучэньне, калі канец першай фазы злучаецца з пачаткам другой фазы, канец другой фазы з пачаткам трэцяй, а канец трэцяй фазы злучаецца з пачаткам першай.

Суадносіны паміж лінейнымі і фазнымі токамі і напружаньнямі

Для злучэньня абмотак трыкутнікам, пры сімэтрычнай нагрузцы, справядлівы суадносіны паміж лінейнымі і фазнымі токамі і напружаньнямі:

$I_{L}={\sqrt {3}}\times {I_{F}};\qquad U_{L}=U_{F}$

Распаўсюджаныя стандарты напружаньняў

	РФ і СНД	Краіны ЭЗ	Італія	ЗША
Напруга (фазная/лінейная)	220/380	230/400	240/420	127/220
Частата	50 Гц	50 Гц	50 Гц	60 Гц

Маркіроўка

Праваднікі, прыналежныя розным фазам, маркіруюцца асобным колерам. Гэта робіцца для большай прастаты ў абслугоўваньні, мантажы і рамонце электратэхнічнага абсталяваньня. У розных краінах маркіроўка ланцугоў адрозніваецца.

	Фаза A	Фаза B	Фаза C	Нэйтраль	Зямля
ЗША (120/208В)^[3]	Чорны	Чырвоны	Галубай	Белы або шэры	Зялёны
ЗША (277/480В)	Памяранцавы	Карычневы	Жоўты	Белы або шэры	Зялёны
Канада	Чырвоны	Чорны	Блакітны	Белы	Зялёны
Канада (Ізаляваныя трохфазныя ўсталёўкі)	Памяранцавы	Карычневы	Жоўты	Белы	Зялёны
Вялікабрытанія (з красавіка 2006)	Чырвоны (Карычневы)	Жоўты (раней Белы) (Чорны)	Блакітны (Шэры)	Чорны (Галубай)	Зялёна-жоўты
Эўропа (з красавіка 2004)	Карычневы	Чорны	Шэры	Блакітны	Зялёна-жоўты
Эўропа (да красавіка 2004, у залежнасьці ад краіны)	Карычневы або Чорны	Чорны або Карычневы	Чорны або Карычневы	Блакітны	Зялёна-жоўты
Эўропа (Пазначэньне шын)	Жоўты	Зялёны	Чырвоны
Расея (СССР)^[4]	Жоўты	Зялёны	Чырвоны	Блакітны	Зялёна-жоўты (на старых усталёўках - Чорны)
Расея з 2011 году	Карычневы	Чорны	Шэры	Блакітны	Зялёна-жоўты
Аўстралія і Новая Зэляндыя	Чырвоны	Жоўты	Блакітны	Чорны	Зялёна-жоўты (на старых усталёўках — зялёны)
Паўднёвая Афрыка	Чырвоны	Жоўты	Блакітны	Чорны	Зялёна-жоўты (на старых усталёўках — зялёны)
Малайзія	Чырвоны	Жоўты	Блакітны	Чорны	Зялёна-жоўты (на старых усталёўках — зялёны)
Індыя	Чырвоны	Жоўты	Блакітны	Чорны	Зялёны

Глядзіце таксама

Крыніцы

^ Патрабаваньні стандарту IEC 1000-3-2 накладваюць абмежаванні на гарманічныя складнікі току нагрузкі прылад магутнасцю ад 50 Вт.
^ У Расеі колькасьць гарманічных складнікаў току нагрузкі нармуецца стандартамі ГОСТ 13109-97, ОСТ 45.188-2001.
^ З 1975 году Нацыянальны электрычны кодэкс (ЗША) не рэгламентуе каляровае пазначэньне фазных правадоў. Прыведзеныя ў табліцы колеру з'яўляюцца агульнапрынятымі ў эксплуатацыі.
^ Паводле ППЭ пры пераменным трохфазным току: шыны фазы А пазначаюць жоўтым колерам, фазы В — зялёным, фазы С — чырвоным колерамі (па алфавітным парадку пачатковых літар у назве колераў: Ж, З, Ч), паводле новага ГОСТ Р 50462-2009 некалькі змяніліся колеры

Вонкавыя спасылкі

Трохфазная сыстэма электрасілкаваньня — сховішча мультымэдыйных матэрыялаў

[1] Патрабаваньні стандарту IEC 1000-3-2 накладваюць абмежаванні на гарманічныя складнікі току нагрузкі прылад магутнасцю ад 50 Вт.

[2] У Расеі колькасьць гарманічных складнікаў току нагрузкі нармуецца стандартамі ГОСТ 13109-97, ОСТ 45.188-2001.

[USA-3] З 1975 году Нацыянальны электрычны кодэкс (ЗША) не рэгламентуе каляровае пазначэньне фазных правадоў. Прыведзеныя ў табліцы колеру з'яўляюцца агульнапрынятымі ў эксплуатацыі.

[4] Паводле ППЭ пры пераменным трохфазным току: шыны фазы А пазначаюць жоўтым колерам, фазы В — зялёным, фазы С — чырвоным колерамі (па алфавітным парадку пачатковых літар у назве колераў: Ж, З, Ч), паводле новага ГОСТ Р 50462-2009 некалькі змяніліся колеры

[1]

[2]

[3]

[4]