Elektrické obvody třífázového proudu

— vytváření skupin spotřebitelů
— rozdělení skupin podle fází
– vlastnosti napěťových relé a mnoho dalších. atd.

Expert na MyFuseBox

18 2023 августа

Tři fáze a třífázové zatížení

Nejprve si rychle projdeme, co jsou to 3 fáze. Aniž bychom se zabývali povahou vzhledu tří fází, víme, že v tomto případě nejsou do místnosti zavedeny tři, ale pět vodičů: 3 fáze (často nazývané L1, L2, L3), společná nula a uzemnění. Každá fáze má 220 V a celkem 380, a teď už vůbec nezáleží na tom, proč tomu tak je. Obecně máme tři vodiče po 220 V, stejně jako společný nulový vodič a zem.

Ale vnitřní zásuvky mají stále pouze 3 kontakty: fázi, nulu a zem. Naprostá většina všech domácích spotřebičů má přesně tyto zástrčky. To vše patří do kategorie jednofázové zátěže. Každé takové vedení musíme připojit k jedné ze tří dostupných napájecích fází. To je skoro vše.

Existuje také třífázové zatížení, jedná se o zařízení těžší než žehlička: sporáky, trouby, kotle, obráběcí stroje, některá speciální zařízení. Jsou napájeny třemi fázemi najednou. Například třífázové elektrické. Motor nemůže fungovat pouze z jedné fáze, potřebuje všechny tři najednou.

Můžeme tak mít kombinaci jednofázových a třífázových zařízení, která jsou napájena ze stejného panelu s třífázovým vstupem. Už tušíte, že zařízení s pěti kontakty jsou jednoduše připojena k potřebným vodičům pomocí ochranných zařízení (RCD, automaty), ale v každodenním životě je většina zátěže jednofázová a naším úkolem je rozdělit ji do fází, připojit správně a chránit ho. Promluvme si o tom nyní podrobněji.

Jak správně rozložit zátěž mezi fáze

Začněme tím hlavním – rozložením zátěže. Jednofázové zatížení musí být rovnoměrně rozloženo, aby byly současně zatíženy všechny tři fáze co nejrovnoměrněji.

Automatizace třífázového rozvaděče

Mimochodem, pokud nevíte, pak se pro spínání jednofázové zátěže používají konvenční jedno- a dvoupólové automatiky: automatické stroje, RCD, diferenciál. kulomety. Není zde potřeba žádná speciální automatizace. A pro připojení třífázových zařízení se již používají zařízení s velkým počtem pólů.

Schéma třífázového štítu se příliš neliší od jednofázového a zásadní rozdíl je v tom, že jednofázové zatížení musí být rozděleno do fází.

Obecný přístup je: počítejte všechna zařízení v ampérech nebo wattech a pak vydělte třemi, ale to je jen teorie. V praxi se některá zařízení zapnou, některá se vypnou, některá se zapnou nonstop (například lednička, chytré systémy a u někoho i televize), některá se zapnou sporadicky. Navíc se povaha provozu může měnit v důsledku různých ročních období, počasí a něčeho jiného. Teplé podlahy, topidla/topidla, dokonce i osvětlení mohou v různých časech fungovat jinak.

A také o povaze vykořisťování. Nemůžeme vědět, jaký bude průměrný provoz zařízení, proto operujeme pouze s určenými hodnotami výkonu. Charakter práce je, když např. pračka vyrobí 2000 W na maximální režim, ale v průměru za rok pracuje na 1000 W – průměrné odstřeďování, průměrná teplota, eko režim a tak dále. Na takové případy je třeba jen pamatovat.

Je jasné, že pouhé rozdělení součtu celého zatížení na tři přibližně stejné části není nejlepší způsob. To znamená, že potřebujeme systém, který zajistí, aby byly skupiny rovnocenné co do síly a vyvážené co do obsahu.

Budu mluvit o algoritmu třídění zátěže, který se používá v naší službě Myfusebox.

Algoritmus pro rozložení zátěže mezi fázemi

Nejprve zavěsíme osvětlení, klimatizace a zásuvky v různých místnostech na oddělené fáze. Pokud by byly 3 pokoje, pak by byl každý pokoj v samostatné fázi. Pokud je více než tři místnosti, systém pokračuje v rovnoměrném rozdělení skupinových linek.

Logika zpracování těchto skupin spočívá v tom, že osvětlení (je-li požadováno) je obvykle zapnuto ve více místnostech, stejně jako výstupní vedení. Něco se zapíná sporadicky, ale něco zároveň funguje stabilně.

Příklad:
Večer se svítí v kuchyni a v obývacím pokoji, v kuchyni je lednice a periodicky rychlovarná konvice s mikrovlnkou, v obývacím pokoji TV se stereo systémem a vánoční stromeček, v v ložnici někdo žehlí prádlo a v koupelně se pravidelně pere a někdo používá fén. Zároveň někde ohřívá vodu kotel a router distribuuje internet. Klimatizace ochlazují jak obývací pokoj, tak obě ložnice

Linky skupiny štítů

Když mluvíme o rozvodech osvětlení, zásuvek, bojlerů a dalších zařízení, ve skutečnosti neoperujeme s koncovými spotřebiteli, ale se skupinami. Ve skupině může být jeden spotřebitel nebo jich může být více. To je určeno nastavením systému a výpočty.

Skupina je něco, co je spojeno s jedním strojem. Skupina zahrnuje linky, které lze vzájemně kombinovat, jinými slovy, linky skupiny jsou napájeny jedním strojem a jsou všechny společně vypnuté.

Názorná ukázka skupinových linek na příkladu zásuvek ve čtyřpokojovém domě. Existují zásady pro vytváření skupin, ale jako příklad postačí toto méně než ideální řešení:

• řádek 1: zásuvky v nějakých dvou místnostech
• řádek 2: zásuvky dalších dvou místností
• linka 3: zásuvky v kuchyni, koupelnách a předsíni

Proto je při rozdělování zátěže mezi fázemi důležité pracovat se skupinami, protože ty představují stroje, které budou napájeny fázemi. Pokud umístíte dvě čáry do skupiny, pak již nemohou být rozptýleny do různých fází.

Podívejte se na obrázek níže. Zde je zobrazeno rozložení skupin podle fáze v závislosti na zadané hodnotě počtu vývodů v editoru Myfusebox:

Vysvětlivky k obrázku 1. Vytvořili jsme 6 místností a každá má zásuvky a chceme, aby počet nezávislých zásuvkových linek byl 3. Jak můžete vidět, 6 linek se změnilo na 3 skupiny níže uvedený popis ukazuje, do kterých místností tyto linky jdou.

Takže chráníme všechna vedení pomocí RCD, pak tři skupiny mají svůj vlastní RCD. Abychom zkontrolovali maximální únik pro celou zátěž domu, mohli bychom si vystačit se dvěma proudovými chrániči, ale když máme 3 fáze, nemá smysl používat pouze dvě z nich a nechceme zapojovat zásuvky bez RCD.

Nyní změníme nastavení, podívejte se na následující obrázek:

Stále stejný dům se šesti místnostmi se zásuvkami, ale nyní chceme, aby počet nezávislých zásuvkových linek byl 5 místo 3. To nám dává další flexibilitu, pokud jde o vypínání některých linek. Počet RCD se nezměnil, ale strojů je více. Nyní má téměř každý pokoj vlastní jistič pro zásuvky. Všechny linie ale stále patří ke svým fázím. Navíc nyní máme dva nulové autobusy na L2 a L3.

To byl příklad na zásuvky osvětlení a klimatizace jsou nakonfigurovány stejným způsobem.

Co je další

Po osvětlení, zásuvkách a klimatizacích se rozloží zbytek zátěže. Chytrý algoritmus hrubé síly se snaží shromáždit fáze, které jsou v součtu maximálně vyrovnané. Jak jsem však uvedl výše, jedná se o teorii, a přestože se co nejvíce blíží realitě, zůstává zde možnost, že se během provozu objeví nerovnováha. Dobrou zprávou je, že tuto nerovnováhu pravděpodobně ani nezaznamenáte. Abyste si toho všimli, je potřeba panel vybavit voltmetrem a ampérmetrem a začít zaznamenávat hodnoty.

Když se nyní podíváme na náš distribuční algoritmus, můžeme vidět, že zapínací a vypínací vlny budou víceméně rovnoměrně rozloženy napříč fázemi v okamžiku současného provozu. To je náš cíl. Ale každý projekt je jedinečný a můžete mít svou vlastní vizi, důležité je znát princip.

Jak vytvořit skupiny

Tématu skupin jsme se dotkli jen krátce, ve skutečnosti jde o velmi důležitou součást návrhu štítu. Ve skutečnosti je to nejdůležitější téma před rozdělením čehokoli do fází. O skupinovém designu napíšeme samostatný článek s příklady.

Skupina (nebo skupinové vedení) je jeden nebo více spotřebičů, které lze sloučit do jedné skupiny a pro které je zvolen automatický jistič (často 10A pro světlo a 16A pro zásuvky) a diferenciál. ochrana. V tomto případě se testuje celkový únik celé skupiny pro dané nastavení RCD nebo diferenciální odezvy. stroj. Více si o tom můžete přečíst v tomto materiálu.

Ostatní linky jsou nezávislé, nejsou s ničím kombinovány a mají výhradně vlastní stroj a často i samostatný RCD. Zpravidla se jedná o zařízení jako: sporáky, trouby, chráněné zásuvky, samostatné rozvody kotlů, vytápěné podlahy atd. Zde jsou jejich charakteristické rysy:

• vysoký výkon
• stroj může být vyšší než 16A (existuje tabulka hotových řešení)
• mohou zcela zabírat kapacitu proudového chrániče pro únik, což znamená, že mají svůj vlastní samostatný proudový chránič
• potenciální zahřívání vodičů při maximálním výkonu, proto by vodiče neměly být zatěžovány ničím jiným
• často používejte drát s větším průřezem než 2.5 mm2
• výpadek linky by neměl mít vliv na žádné další provozní linky, tzn. na této lince můžete stroj bezbolestně vypnout, aby vše ostatní v domě fungovalo jako doposud

Jednalo se o jednofázovou zátěž, shromáždili jsme ji do požadovaných skupin, každá skupina je chráněna proudovým chráničem a jističem a tyto skupiny rozdělily podle fází.

Třífázová zátěž je připojena ke všem třem fázím najednou, kromě výběru relé pro řízení napětí zde nejsou žádné triky. To stojí za pozornost, protože. Existuje mnoho možností a musíte pochopit, jak fungují.

Výběr relé pro třífázový panel: možnosti a příklady

Velmi často jsou v moderních panelech instalována napěťová ovládací relé; s největší pravděpodobností budete chtít nainstalovat toto zařízení, protože může chránit vaše domácí spotřebiče, pokud napětí dosáhne kriticky nízké nebo vysoké úrovně. Relé s indikací navíc umožňuje sledovat hodnoty napětí a proudu.

V jednofázové síti je vše jednoduché – vyberte relé podle svých představ a rozpočtu a neexistují žádné nuance. Pro třífázovou síť se zobrazí možnosti: můžete nainstalovat jedno třífázové relé nebo tři jednofázové relé. jaký je v tom rozdíl?

Jedno třífázové relé

Vyrobeno v jednom pouzdře s průměrnou šířkou 7 DIN modulů. Nastavení parametrů jednoduchého relé platí pro všechny 3 fáze a když dojde ke kritické události, relé vypne všechny fáze najednou a ne tu, na které se zvýšilo nebo snížilo napětí.

Tři jednofázová relé

Pokud nainstalujete tři jednofázová relé na každou fázi, pak se při spuštění vypne pouze jedno ze tří relé, pokud problém postihne jednu fázi. V takovém případě se vypne pouze třetina vašich zařízení a to je velmi výhodné, zejména v noci – nebudete muset hledat baterku.

Konečný výběr relé

Náklady na variantu se třemi relé budou vyšší než jedno třífázové, a pokud jedno ze tří selže, je levnější jej vyměnit, ale to není to nejdůležitější. Určitě potřebujete vědět, zda bude v prostorách třífázová zátěž, a pokud ano, jaké jsou vlastnosti zařízení. Stává se, že vstup je třífázový, ale zátěž je pouze jednofázová, pak nejsou žádné otázky – ideálně nainstalujte tři relé.

Pokud máte třífázové spotřebiče. Zařízení, která jsou napájena třemi fázemi najednou, mohou obvykle selhat, pokud jedna z fází selže. Některá zařízení, jako jsou kamna, mohou pokračovat v provozu v této konfiguraci, aniž by se rozbila. Vše závisí na samotném zařízení a měli byste si prostudovat vlastnosti. Minimálně u třífázových motorů je přehlednost úplná – neumí bezpečně vypnout jednu fázi.

Pokud tedy máte převážně jednofázovou zátěž a třífázová zátěž může pracovat v různých konfiguracích a může být připojena různými způsoby, je lepší nainstalovat tři relé. Přeplatek není výrazný, ale pohodlí je maximální.

Jiné možnosti

Existují také kombinovaná relé pro provoz v různých režimech, jsou naprogramována podle vašeho přání, umožňují upravit štít podle potřeby, ale jsou drahá.

Relé volby fáze

Tento typ relé stojí za zvážení samostatně. Často ve starých domech, zejména v rekreačních vesnicích, jsou na vstupu 3 fáze, které jsou však značně nestabilní kvůli nerovnoměrnému zatížení celé oblasti, přičemž celé zatížení domu je jednofázové a je tak málo že nemá smysl ho distribuovat do všech 3 fází. Zde s největší pravděpodobností budete muset neustále přecházet z jedné fáze ochabnutí do druhé – stabilní.

Pamatujete si, jak naši otcové a dědové neustále přepínali fáze v soukromých domech? Tohle je ono. Když jedna z fází jednoduše zmizí, není to tak děsivé, i když je to velmi nepohodlné, jiná věc je, když napětí kriticky překročí spodní nebo horní limity, to již má škodlivý vliv na domácí spotřebiče.

Právě pro takový případ existuje relé pro výběr fáze. Automaticky přepíná pracovní fázi v závislosti na přítomnosti a kvalitě fázového napětí v souladu s nastavenými parametry vlastního relé. Celá zátěž domu je napájena z jedné fáze. Velmi pohodlné zařízení, takže už nemusíte běžet k palubní desce.

Nulový průchod relé

V jednofázové síti v diagramu často vidíme, jak nulový vodič prochází relé v třífázovém relé to samé. Ale pokud použijete tři jednofázové, pak nemá smysl procházet nulou přes každé relé, stačí použít nulu na vstupy každého relé, aby byla zajištěna jejich činnost, a pracovní nula pro automatizaci nižší úrovně může být; převzato z tohoto společného svazku takříkajíc paralelně se třemi relé. Při spuštění relé vypne fázi a to stačí.

Pro lepší pochopení se podívejte na níže uvedený diagram:

O „nebezpečném“ třífázovém RCD

Chcete-li lépe porozumět problémům, můžete si přečíst sousední článek o proudových chráničích na našem blogu.

Na internetu jsou materiály, které říkají, že třífázové proudové chrániče nejsou bezpečné. Někdy odkazují na stejný únik ve všech třech fázích najednou, zatímco jiní mluví o zvláštnostech výpočtu sčítání fází. To je pro někoho matoucí, zejména rada neinstalovat třífázový proudový chránič. Nyní vše rozdělíme na kousky.

U jednofázového proudového chrániče je vše extrémně jasné, jak jsme popsali v článku dříve – únik se vypočítá pomocí jednoduchého vzorce a kontrola množství zatížení vypadá jednoduše. Další věcí je třífázový RCD. Faktem je, že jednoduché přidání úniků podél fázových vodičů RCD neodráží realitu, zde je nutné přidat vektor, jeho vzorec je poměrně složitý a nemá smysl ho prezentovat, hlavní věcí pro nás je pochopit princip .

Nejdůležitějším detailem hned je, že mluvíme o připojení jednofázové zátěže přes třífázový RCD. Svod podél fázových vodičů je v normálním stavu vyvážen nulou a neexistuje žádný rozdílový proud. Každá zátěž má přirozený svod a pokud použijeme nějaké vysoké hodnoty, můžeme dostat situaci, kdy výsledný svodový proud proudového chrániče v důsledku sčítání vektoru může být pod provozním prahem (například 13 mA), zatímco v v jedné z fází bude hodnota úniku již nad život ohrožující úrovní, například 45 mA.

V důsledku toho se RCD nevypne, ale existuje nebezpečný potenciál. U některých kombinací hodnot unikajícího proudu ve všech třech fázích nebude zaručeno, že RCD ochrání osobu před úrazem elektrickým proudem. A právě zde tkví hlavní nebezpečí.

Závěr je tento: třífázový proudový chránič 10 nebo 30 mA by neměl být použit pro připojení jednofázové zátěže, ale pro třífázovou zátěž může a měl by být použit. Existuje však výjimka – protipožární RCD lze instalovat na tři fáze, i když je celé následné zatížení jednofázové.

O pohodlí v třífázovém štítu

Skutečná nevyváženost po výpočtech

Na jednu stranu si toho možná ani nevšimnete a nikdy to nezjistíte, jak jsme diskutovali výše, na druhou stranu, pokud štít vybavíte indikátory proudu na každé fázi, tak se může začít zaznamenávat spotřeba po fázích a následně bude snadné si všimnout posunu. Pokud si všimnete a objevíte zjevnou chybu, můžete linky znovu připojit, ale často to nebude tak snadné. Speciálně pro takové případy je k dispozici křížový modul.

Jedná se o jednoduchou krabici s přípojnicemi pro pohodlné připojení fázových vodičů z veškeré automatizace v rozvaděči. Pokud potřebujete něco přesunout z jedné fáze do druhé, bude to stejně snadné jako loupání hrušek – zatočte fázový vodič do jiné sběrnice a máte hotovo. Pokud se váš štít ukáže být velký, měli byste určitě použít příčný blok.

Rozměry štítu

Nejvýhodnější je použít štít o šířce 16 nebo 18 modulů. Posuďte sami – čtyřpólový vstupní jistič a relé již zaberou asi 11 modulů, dále křížový blok, protipožární RCD a měřidlo. Panel s 12 DIN moduly bude zjevně příliš malý a jeho kolejnice nebudou stačit na veškerou automatizaci.

Shrnutí

Diskutovali jsme o principu rozložení zátěže mezi fázemi, ale pro vytvoření konečného diagramu stínění je také nutné vytvořit skupinová vedení a naučit se vypočítat diferenciální ochranu. Podrobně jsme o tom psali v článku o RCD. Obecně platí, že teprve po navržení skupin společně s RCD je můžete začít rozdělovat do fází.

Online konstruktor štítů

Můžete se zdarma zaregistrovat do služby Myfusebox a upravit nastavení pro vytvoření třífázového štítu pro realizaci vašeho projektu. Všechny výpočty tam probíhají automaticky a můžete se podívat na různé možnosti pro diagramy štítů. Do služby můžete přejít pomocí tlačítka vpravo

Hodně štěstí s designem štítu!

MyFuseBlog je sbírka článků ze služby pro vytváření elektrických panelů MyFuseBox

Zde zveřejňujeme články, které naši odborníci píší speciálně pro ty, kteří plánují provést vlastní elektroinstalaci a sestavit elektrický panel.

MyFuseBlog © 2022—2025 | Informační zdroj

Třífázové obvody a výhody jejich použití v napájecích systémech

Třífázový elektrický obvod je soubor tří jednofázových střídavých elektrických obvodů (fází), ve kterých pracují tři střídavá napětí o stejné frekvenci, vzájemně posunutá.

Nejběžnějším typem třífázových sítí jsou symetrické systémy, ve kterých jsou napětí sinusová, mají fázový posun 120 stupňů a jsou stejně velká. Třífázový systém je nezapojený, pokud jsou jeho fáze nezávislými elektrickými sítěmi, a připojený, pokud jsou fáze vzájemně elektricky propojeny. Při konstrukci elektrického napájecího systému se používají třífázové systémy, které jsou tvořeny fázovými vinutími třífázového generátoru, lineárními vodiči (spojovacími) a třemi přijímači elektrické energie.

Třífázová napájecí soustava je vícefázová soustava elektrických obvodů, ve kterých působí sinusové elektromotorické síly o stejné frekvenci, posunuté vůči sobě o určitý fázový úhel.

Výhody třífázových napájecích systémů jsou:

1. Možnost získání dvou provozních napětí v jedné elektroinstalaci.
2. Možnost elektroinstalace v bytových domech.
3. Schopnost získat kruhové magnetické pole, které je nezbytné pro provoz elektromotoru.
4. Účinnost přenosu energie vzhledem k jiným systémům.
5. Relativně nízká spotřeba materiálu.
6. Vyvážený systém, který podporuje delší životnost.

Schémata zapojení pro třífázové obvody

Hlavní způsoby připojení třífázových sítí jsou:

Každé fázové vinutí generátoru má dvě svorky. Za začátek vinutí se považuje svorka, ke které směřuje kladná elektromotorická síla. V hvězdicovém zapojení jsou konce fází připojeny k jednomu uzlu, nazývanému neutrální bod. Neutrální body generátoru a zátěže jsou obvykle spojeny neutrálním vodičem a zbývající vodiče spojující vinutí generátoru s přijímači jsou lineární. Příklad třífázového zapojení do hvězdy je na obrázku níže.

„Třífázové elektrické obvody“
Pomoc od odborníka na téma práce
Řešení problému s AI za 2 minuty
Najděte řešení svého problému mezi 1 000 000 odpověďmi

Obrázek 1. Příklad zapojení do hvězdy třífázového obvodu. Author24 — online výměna studentských prací

V zapojení do trojúhelníku je začátek fázového vinutí spojen s koncem následujícího, takže tři vinutí tvoří uzavřený trojúhelník, jak je znázorněno na obrázku níže.

Obrázek 2. Příklad třífázového obvodu zapojeného do trojúhelníku. Author24 — online výměna studentských prací

Proudy a napětí ve fázích generátoru a zátěže se nazývají fázové proudy, napětí mezi linkovými vodiči a proudy v nich se nazývají linkové proudy. V zapojení do hvězdy je fázový proud roven proudu vedení a v zapojení do trojúhelníku se fázové napětí rovná napětí vedení.

Výpočet třífázového elektrického obvodu zapojeného do hvězdy

Při výpočtu třífázových obvodů se určují hodnoty vedení a fázových proudů za předpokladu, že jsou známy fázové odpory energetických přijímačů a napětí zdrojů energie. Uvažujme třífázový obvod zapojený do hvězdy, který je znázorněn na obrázku níže.

Obrázek 3. Třífázový obvod zapojený do hvězdy. Příklad zapojení třífázového obvodu

Výše uvedená třífázová elektrická síť je asymetrická čtyřvodičová síť, ve které jsou napětí na fázích energetického přijímače rovna fázovým napětím zdroje. V tomto případě lze proud v každé fázi nalézt pomocí Ohmova zákona:

Obrázek 4. Vzorec. Příklad zapojení třífázového obvodu

Poté je třeba vzít v úvahu vektorové schéma obvodu. Vektorový diagram by měl odrážet fázové a síťové napětí, vykreslovat asymetrické fázové proudy a také zobrazovat proud v nulovém vodiči (In). Elektrický proud nulového vodiče je součtem vektorů fázových proudů. Vektorový diagram uvažovaného obvodu je znázorněn na obrázku níže.

Obrázek 5. Vektorový diagram. Příklad zapojení třífázového obvodu

Zátěž má tedy nyní aktivní indukční charakter a je symetrická. Sestrojíme vektorový diagram uvažovaného obvodu s ohledem na to, že elektrický proud zaostává za napětím o úhel φ.

Obrázek 6. Vektorový diagram. Příklad zapojení třífázového obvodu

Elektrický proud v nulovém vodiči je nulový, takže je zřejmé, že při hvězdicovém zapojení symetrického energetického přijímače nemá nulový vodič žádný účinek a lze jej odstranit.

Když je nulový vodič značné délky, poskytuje značný odpor průchodu elektrického proudu, což způsobuje asymetrické zatížení v obvodu. Asymetrická zátěž má za následek asymetrii fázových napětí a posun nulového bodu dále od středu trojúhelníku vektorového diagramu. V tomto případě je nulový vodič nutný pro vyrovnání fázových napětí přijímače elektrické energie v podmínkách jeho asymetrie nebo v případě připojení jednofázových přijímačů ke každé fázi, které jsou určeny pouze pro fázové napětí, nikoli síťové napětí. Pojistky proto nelze instalovat do nulového obvodu, protože v případě jeho prasknutí se na fázových zátěžích objevuje tendence k vytváření nebezpečných přepětí.