La tensión de alimentación es monofásica de 220 V y trifásica de 380 V en la Federación Rusa. 50 Hz. Porqué es eso. Jerga eléctrica y sentido común.

Primero, ¿por qué el voltaje de suministro en redes electricas variable, no permanente? Los primeros generadores a finales del siglo XIX producían una tensión constante, hasta que alguien (¡inteligente!) se dio cuenta de que era más fácil producir una variable durante la generación y rectificarla en los puntos de consumo si fuera necesario que producir una constante durante la generación y dar a luz a una variable en los puntos de consumo.

En segundo lugar, porque 50hz? Sí, les acaba de pasar a los alemanes a principios del siglo XX. No tiene mucho sentido. En EE. UU. y algunos otros países, 60 Hz. ()

En tercer lugar, por qué las redes de transmisión (líneas eléctricas) tienen Alto voltaje ? Si recuerdas, aquí tiene un sentido: la pérdida de potencia durante el transporte es igual a d(P)=I 2 *R, y la potencia total transmitida es igual a P=I*U. La proporción de pérdidas de la potencia total se expresa como d(P)/P=I*R/U. La parte mínima de las pérdidas totales de energía, es decir, estará a máxima tensión. Las redes trifásicas que transmiten alta potencia tienen las siguientes clases de tensión:

• a partir de 1000 kV (1150 kV, 1500 kV) - ultra alta
• 1000 kV, 500 kV, 330 kV - extra alta
• 220 kV, 110 kV - AT, alta tensión
• 35 kV - CH-1, media primera tensión
• 20 kV, 10 kV, 6 kV, 1 kV - CH-2, media segunda tensión
• 0,4 kV, 220 V, 110 V y menos - LV, bajo voltaje.

Por cuartos: ¿Cuál es la designación nominal B \u003d "Volt" (A \u003d "Amperio") en los circuitos voltaje de corriente alterna(Actual)? Este es el valor rms=efectivo=rms=rms del voltaje (corriente), es decir tal valor Voltaje constante(corriente), que dará la misma potencia térmica a una resistencia similar. Los voltímetros y amperímetros indicadores dan exactamente este valor. Los valores máximos de amplitud (por ejemplo, de un osciloscopio) son siempre superiores en valor absoluto al actual.

Quinto, ¿Por qué el voltaje es más bajo en las redes de consumo? Aquí también hay un sentido. Las tensiones prácticamente permisibles fueron determinadas por los materiales aislantes disponibles y su rigidez dieléctrica. Y entonces no había nada que cambiar.

Qué "voltaje trifásico 380V y voltaje monofásico 220V"? Hay atención. Estrictamente hablando, en la mayoría de los casos (pero no en todos), una red doméstica trifásica en la Federación Rusa se entiende como una red de 220 / 380V (ocasionalmente hay redes domésticas 127/220 V e industriales 380/660 V!!!). Designaciones incorrectas pero que ocurren: 380/220 V, 220/127 V; 660/380V!!! Entonces, además, estamos hablando de una red regular de 220/380 voltios, para trabajar con el resto; sería mejor para usted ser electricista. Así que para tal red:

• Nuestra red doméstica (Rusia y la CEI...) es de 220/380 V-50 Hz, en Europa de 230/400 V-50 Hz (240/420 V-50 Hz en Italia y España), en EE. UU., la frecuencia es de 60 Hz y la las calificaciones son generalmente diferentes
• Le llegarán al menos 4 cables: 3 lineales ("fases") y uno neutro (¡no necesariamente con cero potencial!) - Si solo tiene 3 cables lineales, es mejor llamar a un ingeniero eléctrico.
• 220V es el voltaje efectivo entre cualquiera de las "fases" = cable de línea y neutro (voltaje de fase) ¡El neutro no es cero!
• 380 V es el valor efectivo entre dos "fases" = cables de línea (voltaje de línea)

El proyecto DPVA.info advierte: si no tienes idea de las medidas de seguridad al trabajar con instalaciones eléctricas (ver PUE), es mejor que no empieces.

• Neutro (de todo tipo) no necesariamente tiene potencial cero. La calidad de la tensión de alimentación en la práctica no cumple con ningún estándar, pero debe cumplir con GOST 13109-97 "Energía eléctrica. Compatibilidad de los medios técnicos. Estándares de calidad energía eléctrica en los sistemas de suministro de energía propósito general(no es culpa de nadie...)
• Los disyuntores (térmicos y de cortocircuito) protegen el circuito de sobrecargas e incendios, no a usted de descargas eléctricas.
• La conexión a tierra no necesariamente tiene baja resistencia (es decir, evita descargas eléctricas).
• Los puntos con potencial cero pueden tener una resistencia infinitamente grande.
• Un RCD instalado en un panel de alimentación no protege a nadie que reciba una descarga eléctrica de un circuito aislado galvánicamente alimentado desde este blindaje.

Un circuito trifásico es un caso especial de los sistemas eléctricos multifásicos, que son un conjunto de circuitos eléctricos en los que operan EMF de la misma frecuencia, desfasados ​​entre sí por un cierto ángulo. Tenga en cuenta que, por lo general, estos campos electromagnéticos, principalmente en ingeniería eléctrica, son sinusoidales. Sin embargo, en los sistemas electromecánicos modernos, donde se utilizan convertidores de frecuencia para controlar los actuadores, el sistema de voltaje generalmente no es sinusoidal. Cada una de las partes de un sistema multifásico, caracterizadas por la misma corriente, se denomina fase aquellos. fase - esta es una sección del circuito relacionada con el devanado correspondiente del generador o transformador, línea y carga.

Así, el concepto de "fase" tiene dos significados diferentes en ingeniería eléctrica:

• la fase como argumento de una cantidad que cambia sinusoidalmente;
• fase como parte integral de un sistema eléctrico multifásico.

El desarrollo de los sistemas multifásicos ha sido impulsado históricamente. La investigación en esta área fue causada por los requisitos de desarrollo de la producción, y el éxito en el desarrollo de sistemas multifásicos fue facilitado por los descubrimientos en la física de los fenómenos eléctricos y magnéticos.

El requisito previo más importante para el desarrollo de los sistemas eléctricos multifásicos fue el descubrimiento del fenómeno de la rotación. campo magnético(G. Ferraris y N. Tesla, 1888). Los primeros motores eléctricos eran bifásicos, pero de bajo rendimiento. El sistema trifásico resultó ser el más racional y prometedor, cuyas principales ventajas se discutirán a continuación. El destacado ingeniero eléctrico ruso M.O. hizo una gran contribución al desarrollo de los sistemas trifásicos.

fuente de tres tensión de fase es generador trifasico, en cuyo estator (ver Fig. 1) se coloca devanado trifásico. Las fases de este devanado están dispuestas de tal manera que sus ejes magnéticos se desplazan en el espacio entre sí por el. contento. En la fig. 1, cada fase del estator se muestra convencionalmente como una sola vuelta. El comienzo de los devanados generalmente se indica con letras mayúsculas. letras a, b, c, y los extremos se escriben con mayúscula respectivamente x, y, z. La FEM en los devanados fijos del estator se induce como resultado del cruce de sus vueltas por un campo magnético creado por la corriente del devanado de excitación del rotor giratorio (en la Fig. 1, el rotor se representa convencionalmente como un imán permanente, que se usa en la práctica a potencias relativamente bajas). Cuando el rotor gira a una velocidad uniforme, se inducen EMF sinusoidales que cambian periódicamente de la misma frecuencia y amplitud en los devanados de las fases del estator, pero difieren debido a un cambio espacial entre sí en fase por rad. (ver Fig. 2).

Los sistemas trifásicos son actualmente los más utilizados. Sobre el corriente trifásica todas las grandes centrales eléctricas y consumidores funcionan, lo que se asocia con una serie de ventajas de los circuitos trifásicos sobre los monofásicos, las más importantes de las cuales son:

Transmisión rentable de electricidad a largas distancias;

El más confiable y económico, que cumple con los requisitos de un accionamiento eléctrico industrial, es un motor asíncrono con un rotor de jaula de ardilla;

La posibilidad de obtener un campo magnético giratorio utilizando devanados fijos, en los que se basa el funcionamiento de motores síncronos y asíncronos, así como una serie de otros dispositivos eléctricos;

Equilibrio de sistemas trifásicos simétricos.

Para considerar lo más importante propiedades de equilibrio sistema trifásico, que se demostrará a continuación, introducimos el concepto de simetría de un sistema multifásico.

El sistema EMF (voltajes, corrientes, etc.) se llama simétrico si consta de m vectores EMF de igual módulo (voltajes, corrientes, etc.) desfasados ​​entre sí por el mismo ángulo. En particular, el diagrama vectorial para un sistema EMF simétrico correspondiente a un sistema trifásico de sinusoides en la fig. 2 se muestra en la fig. 3.

Fig. 3	Figura 4

De los sistemas asimétricos, el sistema de dos fases con un cambio de fase de 90 grados es el de mayor interés práctico (ver Fig. 4).

Todos los sistemas simétricos trifásicos y m-fásicos (m>3), así como un sistema bifásico, son equilibrado. Esto significa que aunque en fases individuales la potencia instantánea pulsa (ver Fig. 5, a), cambiando durante un período no solo el valor, sino también en caso general y signo, la potencia instantánea total de todas las fases permanece constante durante todo el período de la FEM sinusoidal (ver Fig. 5,b).

El equilibrio es de suma importancia práctica. Si la potencia instantánea total pulsara, entonces un par pulsante actuaría sobre el eje entre la turbina y el generador. Tal carga mecánica variable tendría un efecto perjudicial en la planta generadora de energía, reduciendo su vida útil. Las mismas consideraciones se aplican a los motores polifásicos.

Si se rompe la simetría (no se tiene en cuenta el sistema Tesla bifásico, debido a su especificidad), también se rompe el equilibrio. Por eso, en el sector energético, vigilan estrictamente que la carga del generador se mantenga simétrica.

Diagramas de conexión para sistemas trifásicos.

Un generador trifásico (transformador) tiene tres devanados de salida, idénticos en número de vueltas, pero desarrollando EMF, desplazados en fase 120 °. Sería posible utilizar un sistema en el que las fases del devanado del generador no estuvieran conectadas galvánicamente entre sí. Este llamado sistema desconectado. En este caso, cada fase del generador debe conectarse al receptor con dos cables, es decir. habrá una línea de seis hilos, que no es económica. En este sentido, tales sistemas no han recibido aplicación amplia en la práctica

Para reducir el número de cables en la línea, las fases del generador se conectan galvánicamente entre sí. Hay dos tipos de conexiones: en una estrella y en un triángulo. A su vez, cuando se conecta a una estrella, el sistema puede ser Tres- y cuatro hilos.

conexión estelar

En la fig. 6 muestra un sistema trifásico al conectar las fases del generador y la carga en una estrella. Aquí los cables AA', BB' y CC' son cables de línea.

Lineal llamado el cable que conecta el comienzo de las fases del devanado del generador y el receptor. El punto en el que los extremos de las fases están conectados a un nodo común se llama neutral(en la Fig. 6, N y N' son los puntos neutros del generador y la carga, respectivamente).

El cable que conecta los puntos neutros del generador y el receptor se llama neutral(mostrado en línea punteada en la Fig. 6). Un sistema trifásico cuando se conecta a una estrella sin un cable neutro se llama tres hilos, con cable neutro cuatro hilos.

Todas las cantidades relacionadas con las fases se llaman variables de fase, a la linea lineal. Como puede verse en el diagrama de la Fig. 6, cuando está conectado en una estrella corrientes de línea y son iguales a las corrientes de fase correspondientes. Si hay un cable neutro, la corriente en el cable neutro . Si el sistema de corrientes de fase es simétrico, entonces . Por lo tanto, si se garantizara la simetría de las corrientes, entonces no se necesitaría el cable neutro. Como se mostrará a continuación, el cable neutro mantiene la simetría de los voltajes en la carga cuando la carga misma está desequilibrada.

Dado que el voltaje en la fuente es opuesto a la dirección de su EMF, los voltajes de fase del generador (ver Fig. 6) actúan de puntos A, B y C al punto neutro N; - tensiones de carga de fase.

Los voltajes de línea actúan entre los conductores de línea. De acuerdo con la segunda ley de Kirchhoff para voltajes de línea, uno puede escribir

;

(1)

;

(2)

Por lo general, se tiene en cuenta en los cálculos. . Entonces para el caso secuencia de fase directa, (a secuencia de fase inversa cambios de fase y y cambio de lugar). Teniendo esto en cuenta, sobre la base de las relaciones (1) ... (3), se pueden determinar complejos de tensiones lineales. Sin embargo, con la simetría de tensiones, estas cantidades se determinan fácilmente directamente a partir del diagrama vectorial de la fig. 7. Dirigiendo el eje real del sistema de coordenadas a lo largo del vector (su fase inicial es igual a cero), contamos los cambios de fase de los voltajes lineales con respecto a este eje, y sus módulos se determinan de acuerdo con (4). Entonces, para voltajes lineales obtenemos: ; .

Conexión triangular

Debido al hecho de que una parte importante de los receptores incluidos en los circuitos trifásicos está desequilibrada, es muy importante en la práctica, por ejemplo, en circuitos con dispositivos de iluminación, garantizar la independencia de los modos de funcionamiento de las fases individuales. Además de los circuitos de cuatro hilos, los circuitos de tres hilos también tienen propiedades similares al conectar las fases del receptor en un triángulo. Pero las fases del generador también se pueden conectar en un triángulo (ver Fig. 8).

Para un sistema EMF simétrico, tenemos

.

Así, en ausencia de carga en las fases del generador en el circuito de la Fig. 8 corrientes serán cero. Sin embargo, si intercambia el comienzo y el final de cualquiera de las fases, fluirá una corriente en el triángulo. cortocircuito. Por lo tanto, para un triángulo, es necesario observar estrictamente el orden de conexión de las fases: el comienzo de una fase está conectado al final de otra.

El diagrama de conexión de las fases del generador y el receptor en un triángulo se muestra en la fig. 9.

Obviamente, cuando se conecta a un triángulo, los voltajes de línea son iguales a los voltajes de fase correspondientes. De acuerdo con la primera ley de Kirchhoff, la relación entre las corrientes lineales y de fase del receptor está determinada por las relaciones

De manera similar, puede expresar corrientes lineales a través de las corrientes de fase del generador.

En la fig. 10 muestra un diagrama vectorial de un sistema simétrico de corrientes lineales y de fase. Su análisis muestra que con la simetría de las corrientes

En conclusión, observamos que además de las conexiones estrella-estrella y triángulo-triángulo consideradas, los esquemas estrella-triángulo y triángulo-estrella también se utilizan en la práctica.

Literatura

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Preguntas y tareas de control

Una conexión trifásica permite encender generadores y motores eléctricos de mayor potencia, así como la capacidad de trabajar con diferentes parámetros de voltaje, depende del tipo de conexión de carga en el circuito eléctrico. Trabajar en red trifásica es necesario comprender la correlación de sus elementos.

Elementos de una red trifásica

Los elementos principales de una red trifásica son un generador, una línea de transmisión de energía eléctrica, una carga (consumidor). Para considerar la cuestión de cuál es el voltaje lineal y de fase en el circuito, definamos qué es una fase.

Una fase es un circuito eléctrico en un sistema de circuitos eléctricos multifásicos. El comienzo de la fase es la pinza o el final del conductor de electricidad, por donde ingresa la corriente eléctrica. Los expertos siempre han diferido en el número de fases. circuitos electricos: monofásica, bifásica, trifásica y multifásica.

La conexión trifásica de objetos más utilizada, que tiene una ventaja significativa sobre los circuitos multifásicos y un circuito monofásico. Las diferencias son las siguientes:

• menores costos de transporte de energía eléctrica;
• la capacidad de crear un EMF para el trabajo motores de inducción- esta es la operación de ascensores en edificios de varios pisos, equipos en la oficina y en producción;
• este tipo de conexión permite utilizar simultáneamente tensión lineal y de fase.

¿Qué es el voltaje de fase y de línea?

Los voltajes de fase y línea en circuitos trifásicos son importantes para manipulaciones en tableros eléctricos de potencia, así como para la operación de equipos alimentados a 380 voltios, a saber:

1. ¿Qué es el voltaje de fase? Este es el voltaje que se determina entre el comienzo de la fase y su final, en la práctica se determina entre el cable neutro y la fase.
2. El voltaje lineal es cuando se mide un valor entre dos fases, entre terminales de diferentes fases.

En la práctica, la tensión de fase difiere de la tensión lineal en un 60%, es decir, los parámetros de la tensión lineal son 1,73 veces mayores que la tensión de fase. Los circuitos trifásicos pueden tener una tensión de línea de 380 voltios, lo que permite obtener una tensión de fase de 220 V.

¿Cual es la diferencia?

Para la sociedad, el concepto de "tensión de fase a fase" se encuentra en edificios de gran altura de varios apartamentos, cuando los primeros pisos están destinados a oficinas, así como en Centros comerciales cuando los objetos de construcción están conectados por varios cables de poder red trifásica, que proporcionan un voltaje de 380 voltios. Este tipo de conexión en el hogar asegura el funcionamiento de motores asíncronos de ascensores, el funcionamiento de una escalera mecánica y equipos de refrigeración industrial.

En la práctica, el cableado circuito trifasico bastante simple, dado que una fase y un cero van al apartamento, y las tres fases + un cable neutro van al espacio de la oficina.

Dificultades circuito lineal conexiones radican en la dificultad de determinar durante la instalación del conductor, lo que puede conducir a una falla del equipo. El esquema difiere principalmente entre conexiones de fase y lineales, conexiones de los devanados de carga y la fuente de alimentación.

Diagramas de cableado

Existen dos esquemas para conectar fuentes de voltaje (generadores) a la red:

• "triángulo";
• "estrella".

Cuando se realiza una conexión en estrella, el comienzo de los devanados del generador se conectan en un punto. No permite más potencia. Una conexión según el esquema de "triángulo" es cuando los devanados están conectados en serie, es decir, el comienzo del devanado de una fase está conectado al final del devanado de otra. Esto da la capacidad de triplicar el voltaje.

Para una mejor comprensión de los diagramas de conexión, los expertos dan una definición de qué son las corrientes de fase y lineales:

• corriente lineal: esta es la corriente que fluye en la conexión submarina de la fuente de energía eléctrica y el receptor (carga);

• La corriente de fase es la corriente que fluye en cada devanado de una fuente de energía eléctrica o en los devanados de carga.

Las corrientes lineales y de fase son importantes cuando hay una carga desequilibrada en la fuente (generador), esto se encuentra a menudo en el proceso de conexión de objetos a la fuente de alimentación. Todos los parámetros relacionados con la línea son tensiones y corrientes lineales, y los relacionados con la fase son parámetros de cantidades de fase.

De la conexión en estrella se puede ver que las corrientes lineales tienen los mismos parámetros que las de fase. Cuando el sistema es simétrico, no se necesita el cable neutro; en la práctica, mantiene la simetría de la fuente cuando la carga está desequilibrada.

Debido a la asimetría de la carga conectada (y en la práctica esto sucede con la inclusión de dispositivos de iluminación en el circuito), es necesario garantizar el funcionamiento independiente de las tres fases del circuito, esto también se puede hacer en un circuito de tres hilos. línea cuando las fases del receptor están conectadas en un triángulo.

¡Importante! Los especialistas prestan atención al hecho de que cuando cae el voltaje de la línea, los parámetros del voltaje de fase cambian. Conociendo el valor del voltaje de fase a fase, puede determinar fácilmente el valor del voltaje de fase.

¿Cómo calcular el voltaje de línea?

Cuando se realiza un sistema extenso para suministrar electricidad a un objeto, a veces es necesario calcular el voltaje entre los dos cables "cero" y "fase": IF = IL, que indica la igualdad de la fase y los parámetros lineales. La relación entre los cables de fase y los cables lineales se puede encontrar usando la fórmula:

El elemento de búsqueda de las relaciones de voltaje y la evaluación del sistema de suministro de energía por parte de especialistas se lleva a cabo de acuerdo con parámetros lineales, cuando se conoce su valor. En los sistemas de alimentación de cuatro hilos se marcan 380/220 voltios.

Conclusión

Usando las capacidades de un circuito trifásico (circuito de cuatro hilos), puede hacer conexiones de diferentes maneras, lo que hace posible su uso generalizado. Los expertos consideran que la tensión trifásica para la conexión es una opción universal, ya que permite conectar una carga de alta potencia, locales residenciales, edificios de oficinas.

A Edificio de apartamentos los principales consumidores son los electrodomésticos diseñados para una red de 220 V, por eso es importante hacer una distribución uniforme de la carga entre las fases del circuito, esto se logra incluyendo apartamentos en la red según el principio del ajedrez. La distribución de la carga de las casas particulares es diferente, en ellas se realiza de acuerdo con la magnitud de la carga en cada fase de todos los equipos domésticos, las corrientes en los conductores que pasan durante el período de máxima activación de los dispositivos.