Как определить фазы в трехфазной цепи. Устройство для определения чередования фаз — самодельный фазоуказатель. Принципы проверки фазировки

Сфазировать генератор или электродвигатель поможет фазометр или по-другому фазоуказатель. Однако, его непросто найти в магазинах или же просто нет смысла покупать его для одного раза использования. Для кабельных проводов обязательно нужно знать фазы ввода, иначе может произойти короткое замыкание. При правильности определения считать напряжение будет гораздо удобнее. Что такое фазирование, и как определить фазы, как пользоваться мультиметром и сделать такой прибор дома – обо всех нюансах ниже.

Для чего проводят чередование фаз

Фазирование или фазировка – это уточнение аналогичности фаз под током каждой из 3 линий. Сфазированные обмотки согласуются, что обеспечивает правильную работу разных электрических приборов.

В настоящее время сделать это можно самостоятельно.

Проверка чередования фаз обязательно проводится при применении трехфазных электродвигателей с использованием переменного тока.

Нюансы:

1. Фазировка влияет на направление вращения двигателя, что является очень важным условием, особенно, если сразу несколько механизмов используют двигатели одного порядка.
2. Другим случаем, когда обязательно нужно обратить внимание на чередование фаз, является работа с помощью электросчетчика индукционного типа. При обратном порядке, нередко случается самопроизвольное вращение диска, расположенного на счётчике. Эти счетчики в настоящее время менее требовательны к фазировке, однако на индикаторе также появляются соответствующие данные.
3. В некоторых случаях контроль расположения фаз можно выполнить без использования специальных приборов. Например, если подключение трехфазной сети питания происходит при соединении силовых кабелей. Если жилы внутри этого кабеля различны по своему цвету, то прозвонка происходит в разы быстрее. В некоторых случаях нужно просто очистить наружную изоляцию кабеля, чтобы узнать, где находится какая фаза. Жилы одинакового цвета обозначают, что фазы одинаковые.

Однако, цветовая маркировка не всегда гарантия правильного расположения фаз, ведь далеко не все производители придерживаются таких норм. Иногда на разных концах кабеля можно встретить различные цвета, поэтому идеальным и самым надежным способом определить, где какая фаза, является использование прозвонки жил.

Универсальность определителя фаз

Для этого лучше всего подходит механизм вычисления последовательности фазировки, то есть определитель. Он предназначен для обнаружения фазировки, в которой напряжение отстает от значения в фазе. Взятая для начала отсчета точка этого отставания нужна, чтобы правильно подключить к сети, приборы, которые требуют соблюдения последовательности чередования фаз. Одним из примеров такого прибора может быть трехфазный четырехпроводный электросчетчик.

Конструкция такого устройства отличается простотой:

1. Основа представляет электроизоляционный материал, например, текстолит.
2. В нём размещены 2 настенных электропатрона, внутри которых находится обычные лампы накаливания, закрытые полупрозрачными кожухами.
3. На их основании укрепляют конденсатор и клеммник подсоединения проводов.

Нередко такие определители делают самостоятельно в домашних условиях. При подключении такого определителя к 3-фазной сети, из-за вставленного конденсатора в каждой фазе, меняется напряжение, поэтому лампы накаливания светятся по-разному. По интенсивности свечения ламп можно судить о принадлежности оставшихся двух проводов к оставшимся фазам.

При подключении данного элемента для вычисления чередования фазировки при обесточенной трехфазной сети, в качестве средней выбирается линия В.

По отношению к этой фазе, 1 из не подсоединенных проводов, например, А, будет опережающим. То есть, напряжение в ней будет опережать значение в фазе В. А последняя фаза С будет отстающей, в ней напряжение будет отставать от В. Схема такого подключения выглядит следующим образом. При подаче на определитель напряжения, одна из светоисточников будет гореть ярче, а другой хуже. Линия, где диод горит ярче, является отстающей. Фаза, где лампа горит наполовину, является опережающей. Таким образом, можно определить, правильное ли чередование фаз.

В некоторых случаях, определять фазы в трехфазной цепи не нужно. Например, если к трехфазной сети подключен такой же двигатель, то он способен вращается в обе стороны. Чтобы изменить направление, нужно поменять местами любые 2 фазы. Также можно равномерно распределить нагрузку на все фазы, чтобы избежать перекоса.

Если условно обозначить разные линии в любой 3-фазной сети, как буквы А, В, С, то можно выделить такие варианты их чередования:

• Обратные (CBA, BAC, ACB).
• Прямые (ABC, BCA, CAB);

В случае подключения оборудования к 3-фазной линии с силовым проводом, порядок следования фаз можно проверить, не используя специальные приборы. В таком случае смотрят на разноцветную либо цифирную маркировку изоляции проводов.

Также нужно отметить, что на практике маркировка изоляцией может оказаться не самым точным критерием. Ведь, не все производители гарантируют совпадение цвета изоляции в начале и в конце кабеля.

Добиться самых правильных показаний может метод прозвонки кабеля. Например, использование 2 теле-трубок. 1 из них в таком случае является активной, то есть обладает батареей питания, другая же пассивная и не имеет тока. Также существует парные гарнитуры, которая снабжена наушниками, а также зажимами, или специально предназначенные для использования фазирования. Еще можно использовать мегомметр. При этом, нужно обязательно строго соблюдать меры безопасности.

Принципы проверки фазировки

Такая операция выполняется перед подключением в параллельную работу 2 и более линий, которые работают независимым способом. Еще от обновленного генератора, после капремонта, во время которого могла поменяться схема присоединения статора к сети. Проверить одноименность или расцветку фазных проводников обязательно нужно. Ведь в последствии их нужно будет соединить.

Такая операция:

1. Направлена на предотвращение ошибки во время присоединения линий установки параллельно.
2. Она позволяет правильно проверить все контакты.
3. Проверяется правильность присоединения токоведущих кабелей, включаемых к аппарату.

Проверяется совпадение по линии одинаковых токов, а именно отсутствие углового сдвига. Только при получении положительных результатов во время фазировки, генераторы либо трансформаторы работают параллельно и подключаются на одновременную работу.

Особенности прямой последовательности фаз

Это также называется способом асимметричных компонентов. Подробнее, элемент определения асимметричных электронных компонентов. Он основан на разложение несимметричной системы на 3 симметричные: прямая, обратная, нулевая.

Где применяется прямая последовательность фаз:

1. Метод используется для определения асимметричных порядков действия электроэнергетических компонентов.
2. Данный способ применяют некоторые элементы РЗиА. Например, на этом построен принцип действия трансформатора напряжения при последовательности в ноль. Основан принцип на суммировании значений напряжения во всех фазах.
3. Для 3-фазных транспортных ЛЭП, в итоге получается матрица точных собственных направлений.

Этот способ определения удачно применяется, чтобы рассчитать несимметричные режимы 3-фазной линии, либо возникновения замыкания цепи. Фазоуказатель помогает определить прямую последовательность фаз, что нужно для работы некоторых устройств. При необходимости, можно легко изменить последовательность фаз.

Попалась на глаза история о монтаже электрооборудования, а именно двух масляных трансформаторов. Работы были завершены успешно. В итоге имелась следующая схема электроснабжения. Собственно сами трансформаторы, вводные выключатели, секционные разъединители, две секции шин. Успешно, как считали монтажники, прошли пусконаладочные работы . Стали включать оба трансформатора на параллельную работу и получили. Естественно, монтажники утверждали, что произвели проверку чередования фаз с обоих источников и все совпадало. Но, о фазировке не было сказано ни слова. А зря! Теперь давайте разберемся подробно, что же пошло не так.

Что собой представляет чередование фаз?

Как известно, в трехфазной сети присутствует три разноименные фазы. Условно они обозначаются как А, В и С. Вспоминая теорию, можно говорить что синусоиды фаз смещены относительно друг друга на 120 градусов. Так вот всего может быть шесть разных порядков чередования, и все они делятся на два вида – прямое и обратное. Прямым чередованием считается следующий порядок – АВС, ВСА и САВ. Обратный порядок будет соответственно СВА, ВАС и АСВ.

Чтобы проверить порядок чередования фаз можно воспользоваться таким прибором, как фазоуказатель. О том, мы уже рассказывали. Конкретно рассмотрим последовательность проверки прибором ФУ 2.

Как выполнить проверку?

Сам прибор (предоставлен на фото ниже) представляет собой три обмотки и диск, который вращается при проверке. На нем нанесены черные метки, которые чередуются с белыми. Это сделано для удобства считывания результата. Работает прибор по принципу асинхронного двигателя.

Итак, подключаем на выводы прибора три провода от источника трехфазного напряжения . Нажимаем кнопку на приборе, которая расположена на боковой стенке. Увидим, что диск начал вращаться. Если он крутится по направлению нарисованной на приборе стрелки, значит, чередование фаз прямое и соответствует одному из вариантов порядка АВС, ВСА или САВ. Когда диск будет вращаться в противоположную стрелке сторону, можно говорить об обратном чередовании. В таком случае возможен один из таких трех вариантов – СВА, ВАС или АСВ.

Если возвращаться к истории с монтажниками, то все что они сделали – это лишь определение чередования фаз. Да, в обоих случаях порядок совпал. Однако нужно было еще проверить фазировку. А ее невозможно выполнить с помощью фазоуказателя. При включении были соединены разноименные фазы. Чтобы узнать где условно А, В и С, нужно было применить мультиметр или.

Мультиметром измеряется напряжение между фазами питания и если оно равно нулю, то фазы одноименные. Если же напряжение будет соответствовать линейному напряжению, то они разноименные. Это самый простой и действенный способ . Более подробно о том, вы можете узнать в нашей статье. Можно, конечно, воспользоваться осциллографом и смотреть по осциллограмме какая фаза от какой отстает на 120 градусов, но это нецелесообразно. Во-первых, так на порядок усложняется методика, и во-вторых такой прибор стоит немалых денег.

На видео ниже наглядно показывается, как проверить чередование фаз:

Когда нужно учитывать порядок?

Проверить чередование фаз нужно при эксплуатации трехфазных электродвигателей переменного тока . От порядка фаз будет меняться направление вращения двигателя, что иногда бывает очень важно, особенно если на участке находится много механизмов, использующих двигатели.

Также важно учитывать порядок следования фаз при подключении электросчетчика индукционного типа СА4. Если порядок будет обратный возможно такое явление как самопроизвольное движение диска на счетчике. Новые электронные счетчики, конечно, нечувствительны к чередованию фаз, но на их индикаторе появится соответствующее изображение.

Если имеется электрический силовой кабель , с помощью которого необходимо выполнить подключение трехфазной сети питания, и нужен контроль фазировки, выполнить его можно и без специальных приборов. Зачастую жилы внутри кабеля отличаются по цвету изоляции, что сильно упрощает процесс «прозвонки». Так, чтобы узнать где условно находится фаза А, В или С понадобится лишь. На двух концах мы увидим жилы одинакового цвета. Их мы и примем за одинаковые. Подробнее о вы можете узнать из нашей статьи.

В нашем садоводческом товариществе установили трёхфазный электросчётчик с трансформатором тока. Счетчик был новый со всеми пломбами. Однако при полностью отключенной нагрузке диск счётчика медленно вращается, то есть у счётчика обнаружился «самоход». Понятно, платить товариществу за учитываемую счетчиком энергию, которую оно фактически не использовало, не хотелось.

Сначала решили, что счетчик неисправен. Заменяли счетчики несколько раз, но «самоход» оставался. В результате пришли к другому выводу - счетчик не виноват. Стали думать, что же вызывает подобный «самоход»? В заводской инструкции, приложенной к трёхфазному счетчику , записано: подключать счётчик к сети необходимо, соблюдая последовательность чередования фаз, чтобы фаза А сети была бы подключена к первому зажиму счётчика, фаза В - ко второму, а фаза С - к третьему зажиму счётчика.

.

Последовательность чередования фаз легко установить с помощью фазоуказателя. Таковой всегда имеется на электростанциях, в электрохозяйствах крупных заводов, но откуда ему быть в садоводческих товариществах? Наша попытка заполучить фазоуказатель на прокат на пару дней в крупном учреждении не удалась. Пришлось самим изготовить «Устройство для определения последовательности чередования фаз» , с помощью которого удалось определить эту правильную последовательность. В результате после устранения нарушения последовательности чередования фаз «самоход» счётчика исчез. Стало быть, отпала нужда платить за неиспользованную садоводами энергию.

Устройство для определения последовательности чередования фаз в трехфазной сети

Итак, вышеупомянутое «Устройство для определения последовательности чередования фаз» предназначено для определения фазы, в которой напряжение отстаёт от напряжения в фазе, произвольно взятой для начала отсчёта. Знание этого отставания необходимо для правильного подключения к сети приборов, в которых требуется соблюдать последовательность чередования фаз, например, трёхфазных четырёхпроводных (с нулем) электросчетчиков.

Конструкция устройства достаточно простая (рис. 1). На основании из электроизоляционного материала, например текстолита, размещены два настенных электропатрона с ввинченными в них обычными осветительными лампами накаливания, закрытыми прозрачными кожухами, изготовленными из пластиковой тары от соков, воды и т. д. На основании укреплены также конденсатор и клеммы для подключения проводов.

Одни выводы от ламп и конденсатора спаяны (точка О), другие концы проводов соединены с клеммами А, В и С (рис. 2).

Принцип действия «Устройства для определения последовательности чередования фаз» таков. При подключении «Устройства...» к трехфазной сети из-за наличия конденсатора в каждой фазе изменяется напряжение, что приводит к разному накалу ламп. (В нашем случае к конденсатору подсоединена фаза В.) По величине накала (яркости свечения ламп) и судят о принадлежности оставшихся фаз (проводов) к фазе А или к фазе С.

Здравствуйте, уважаемые гости и постоянные читатели сайта «Заметки электрика».

Несколько дней назад мне позвонил знакомый с просьбой разобраться в ситуации.

У него на объекте работала бригада электромонтажников.

Они занимались установкой двух силовых масляных трансформаторов 10/0,4 (кВ) мощностью 400 (кВА). С каждого трансформатора питались сборные шины 1 и 2 секций 0,4 (кВ). Между сборными шинами 1 и 2 секций был предусмотрен межсекционный автоматический выключатель.

Вот фото двух секций напряжением 400 (В).

При пусконаладочных работах решили попробовать включить оба трансформатора на параллельную работу. При включении произошло, при котором сработала защита сразу на двух вводных автоматических выключателях.

Стали разбираться. Условия включения трансформаторов на параллельную работу были соблюдены, но не все. Пришли к выводу, что не была соблюдена фазировка шин двух секций 400 (В). Бригада монтажников уверяет, что предварительную фазировку провела правильно. Чуть позже выяснилось, что фазировку они проводили с помощью фазоуказателя ФУ-2 на каждой секции и в обоих случаях прибор показал прямую последовательность фаз.

Фазоуказатель ФУ-2

Порядок чередования фаз (следования фаз) в трехфазной системе напряжений можно проверить с помощью переносного индукционного фазоуказателя типа ФУ-2. Вот так он выглядит.

Например, у счетчика СА4-И678 при обратной последовательности фаз начинается «самоход» диска. В современных электронных счетчиках типа СЭТ-4ТМ и ПСЧ-4ТМ при обратном чередовании фаз выдается на экран уведомление.

P.S. В следующих статьях мы поговорим о правильности проведения фазировки. Подписывайтесь на новости сайта, чтобы не пропустить выпуски новых статей.

Нередко при обслуживании электрооборудований необходимо проводить проверку чередования фаз и производить фазировку. Таким чаще всего пользуются при согласовании работы трансформаторов. В нашей статье мы опишем чередование фаз в 3-х фазной сети, необходимые инструменты и способы правильной фазировки.

Вводная история

Представим себе монтаж двух масляных трансформаторов. Электрики провели успешные пусконаладочные работы трансформаторов, вводных выключателей, шин и секционных разделителей. Но, когда попытались запустить трансформаторы параллельно, произошло короткое замыкание . Электромонтеры говорили, что произвели проверку чередования фаз, и все было в порядке. Но фазировку видимо никто не учел, что привело к такой ошибке. Давайте детально рассмотрим суть проблемы данного случая.

Что такое чередование фаз

Трехфазная сеть имеет три фазы, обозначаемые А, В и С. Если вспомнить физику, то это означает, что синусоиды фаз на 120˚ смещены друг от друга. Всего существует шесть типов порядков чередования, которые в свою очередь можно разделить на две группы – прямые и обратные. Прямые чередования выглядят как АВС, ВСА и САВ, а обратные – СВА, ВАС и АСВ. Для проверки чередования фаз используют прибор – фазоуказатель.

Что необходимо для проверки фаз

Фазоуказатель (см. рисунок ниже) состоит из трех обмоток и диска, который при проверке будет вращаться. Чтобы удобно было распознавать результат, на диске нанесены черно-белые метки. ФУ работает так же, как и асинхронный двигатель.

Если мы подключим три провода на выводы, то увидим, что диск начнет вращаться. Если он крутится по часовой стрелке, это означает прямое чередование фаз (АВС, ВСА или САВ).Если диск крутится против часовой стрелки, то это означает обратное чередование(СВА, ВАС или АСВ).

Вернемся к нашей истории с электромонтажниками, они проверили чередование фаз, которое в одном и другом случае совпало. Фазировку было выполнить необходимо, а тут не обойтись без фазоуказателя (ФУ). Электромонтажники соединили разноименные фазы при запуске, а для того, чтобы узнать где именно А, В и С надо было использовать мультиметр или осциллограф.

Прибор мультиметр измеряет напряжение между фазами разных источников питания, достижение отметки ноль означает, что фазы одноименные. В противоположном случае, линейное напряжение будет означать, что фазы разноименные. Такой способ самый быстрый и простой, но можно также использовать осциллограф, который будет показывать какая фаза отстает от другой на 120˚.

В каких случаях учитывают порядок

Проверка чередования фаз необходима при использовании трехфазных электродвигателей переменного тока. От порядка фаз зависит направление вращения двигателя, это очень важное условие, особенно когда несколько механизмов используют двигатели.

Еще один случай, когда необходимо обратить внимание на чередование фаз, это при работе с электросчетчиком индукционного типа СА4. При обратном порядке иногда случается самопроизвольное вращение диска на счетчике. Современные счетчики не настолько чувствительны к чередованию фаз, но у них на индикаторе тоже появится соответствующие данные.

Иногда контроль фазировки можно выполнить и без специальных приборов. Это если подключение трехфазной сети питания выполняется с помощью который можно в компании Югтелекабель. Если жилы внутри кабеля отличаются по цветам, то прозвонка осуществляется гораздо быстрее. Иногда просто нужно снять наружную изоляцию кабеля, чтобы понять, где какая фаза находится (А, В или С). Если на обоих концах жилы одинакового цвета, то они одинаковые.

Не всегда стоит полагаться на цветовую маркировку , не все производители придерживаются таких тенденций, иногда на разных концах кабеля можно встретить разные цвета . Поэтому лучше воспользоваться прозвонкой жил.

8.1.Основные понятия и определения

Электрическое оборудование трехфазного тока (синхронные компенсаторы, трансформаторы, линии электро-передачи) подлежит обязательной фазировке перед первым включением в сеть, а также после ремонта, при котором мог быть нарушен.порядок следования и чередования фаз.

В общем случае фазировка заключается в проверке совпадения по фазе напряжения каждой из трех фаз вклю-чаемой электроустановки с соответствующими фазами напряжения сети.

Фазировка включает в себя три существенно различные операции. Первая из них состоит в проверке и срав-нении порядка следования фаз включаемой электроустановки и сети. Вторая операция состоит в проверке совпадения по фазе одноименных напряжений, т. е. отсутствии между ними углового сдвига. Наконец, третья операция заключается в проверке одноименности (расцветки) фаз, соединение которых предполагается выполнить. Целью этой операции является проверка правильности соединения между собой всех элементов электроустановки, т. е. в конечном счете правильности подвода токопроводящих частей к включающему аппарату.

Фаза. Под трехфазной системой напряжений понимают совокупность трех симметричных напряжений, амплитуды которых равны по значению и сдвинуты (амплитуда синусоиды одного напряжения относительно предшествующей ей амплитуды синусоиды другого напряжения) на один и тот же фазный угол (рис. 8.1, а).

Таким образом, угол, характери-зующий определенную стадию перио-дически изменяющегося параметра (в данном случае напряжения) , называют фазным углом или просто фазой. При совместном рассмотрении двух (и более) синусоидально изменяющихся напряже-ний одной частоты, если их нулевые (или амплитудные) значения наступают не одновременно, говорят, что они сдвинуты по фазе. Сдвиг всегда определяется меж-ду одинаковыми фазами. Фазы обозна-чают прописными буквами А, В, С. Трехфазные системы изображают также вращающимися векторами (рис.8.1, б).

На практике под фазой, трехфазной системы понимают также отдельный участок трехфазной цепи, по ко-торому проходит один и тот же ток, сдвинутый относительно двух других по фазе. Исходя из этого, фазой назы-вают обмотку генератора, трансформатора, двигателя, провод трехфазной линии, чтобы подчеркнуть принадлежность их к определенному участку трехфазной цепи. Для распознавания фаз оборудования на кожухах аппаратов, шинах, опорах и конструкциях.наносят цветные метки в виде кружков, полос и т. д. Элементы оборудования, принадлежащие фазе А, окрашивают в желтый цвет, фазы В-в зеленый и фазы С-в красный. В соответствии с этим фазы часто называют желтой, зеленой и красной: ж, з, к.

Таким образом, в зависимости от рассматриваемого вопроса фаза - это либо угол, характеризующий состоя­ние синусоидально изменяющейся величины в каждый момент времени, либо участок трехфазной цепи, т. е. однофазная цепь, входящая в состав трехфазной.

Порядок следования фаз. Трехфазные системы напряжений и тока могут отличаться друг от друга порядком следования фаз. Если фазы (например, сети) следуют друг за другом в порядке А, В, С - это так называемый прямой порядок следования фаз (см. § 7.3). Если фазы следуют друг за другом в порядке А, С, В - это обратный порядок следования фаз.

Порядок следования фаз проверяют индукционным фазоуказателем типа И-517 или аналогичным по устройству фазоуказателем типа ФУ-2. Фазоуказатель подключают к проверяемой системе напряжений. Зажимы прибора маркированы, т. е. обозначены буквами А, В, С. Если фазы сети совпадут с маркировкой прибора, диск фазоуказателя будет вращаться в направлении, указанном стрелкой на кожухе прибора. Такое вращение диска соответствует прямому порядку следования фаз сети. Вращение диска в обратном направлении указывает на обратный порядок следования фаз. Получение прямого порядка следования фаз из обратного производится переменой мест двух любых фаз электроустановки.

Иногда вместо термина "порядок следования фаз" говорят "порядок чередования фаз". Во избежание пута­ницы условимся применять термин "чередование фаз" только в том случае, когда это связано с понятием фазы как участка трехфазной цепи.

Чередование фаз. Итак, под чередованием фаз следует понимать очередность, в которой фазы трехфазной цепи (обмотки и выводы электрических машин, провода линий и т. д.) расположены в пространстве, если обход их кажцый раз начинать из одного и того же пункта (точки) и производить в одном и том же направлении, например сверху вниз, по часовой стрелке и т. д. На основании такого определения говорят о чередовании обозначений выводов электрических машин и трансформаторов, расцветке проводов и сборных шин.

Совпадение фаз. При фазировке трехфазных цепей встречаются различные варианты чередования обозначений вводов на включающем аппарате и подачи на эти вводы напряжения разных фаз (рис. 8.2, а, б). Варианты, при которых не совпадает порядок следования фаз, или порядок чередования фаз электроустановки и сети, при включении выключателя приводят к КЗ.

В то же время возможен единственный вариант, когда совпадает то и другое. Короткое замыкание между соединяемыми частями (электроустановкой и сетью) здесь исключено.

Под совпадением фаз при фазировке как раз и понимают именно этот вариант, когда на вводы выключателя, попарно принадлежащие одной фазе, поданы одноименные напряжения, а обозначения (расцветка) вводов вы-ключателя согласованы с обозначением фаз напряжений (рис. 8.2, в).

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет – УПИ"

Электротехника: Трехфазные электрические цепи

Учебное пособие

В.С. Проскуряков, С.В. Соболев, Н.В. Хрулькова Кафедра "Электротехника и электротехнологические системы"

Екатеринбург 2007

1. Основные понятия и определения

2. Получение трехфазной системы ЭДС.

3. Способы соединения фаз в трехфазной цепи.

4. Напряжения трехфазного источника.

5. Классификация приемников в трехфазной цепи.

6. Расчет трехфазной цепи при соединении фаз приемника «Звездой»

7. Значение нейтрального провода

8. Расчет трехфазной цепи при соединении фаз приемника «треугольником»

9. Мощность трехфазной цепи

Трехфазные электрические цепи.

1. Основные понятия и определения

Трехфазная цепь – это совокупность трех электрических цепей, в которых

источником энергии.

Каждую отдельную цепь, входящую в трехфазную цепь принято называть фазой .

Таким образом, термин "фаза" имеет в электротехнике два значения: первое – аргумент синусоидально изменяющейся величины, второе – часть многофазной системы электрических цепей.

Трехфазная цепь является частным случаем многофазных систем переменного тока.

Широкое распространение трехфазных цепей объясняется рядом их преимуществ по сравнению как с однофазными, так и с другими многофазными цепями:

экономичность производства и передачи энергии по сравнению с однофазными цепями;

возможность сравнительно простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для трехфазного асинхронного двигателя;

возможность получения в одной установке двух эксплуатационных напряжений – фазного и линейного.

Каждая фаза трехфазной цепи имеет стандартное наименование:

первая фаза – фаза "А"; вторая фаза – фаза "В"; третья фаза – фаза "С".

Начала и концы каждой фазы также имеют стандартные обозначения. Начала первой, второй и третьей фаз обозначаются соответственно А, В, С, а концы фаз – X, Y, Z.

Основными элементами трехфазной цепи являются: трехфазный генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую; линии электропередач; приемники (потребители), которые могут быть как трехфазными (например, трехфазные асинхронные двигатели), так и однофазными (например, лампы накаливания).

2. Получение трехфазной системы ЭДС.

Трехфазный генератор создает одновременно три ЭДС, одинаковые по величине и отличающиеся по фазе на 1200 .

Получение трехфазной системы ЭДС основано на принципе электромагнитной индукции, используемом в трехфазном генераторе. Трехфазный генератор представляет собой синхронную электрическую машину. Простейшая конструкция такого генератора изображена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Схема устройства трехфазного генератора

На статоре 1 генератора размещается трехфазная обмотка 2. Каждая фаза трехфазной обмотки статора представляет собой совокупность нескольких катушек с определенным количеством витков, расположенных в пазах статора. На рис. 3.1 каждая фаза условно изображена одним витком. Три фазы обмотки статора генератора повернуты в пространстве друг относительно друга на 1/3 часть окружности, т.е. магнитные оси фаз повернуты в пространстве на угол

2 3 π = 120° . Начала фаз обозначены буквами A, B и C, а концы – X, Y, Z.

Ротор 3 генератора представляет собой постоянный электромагнит, возбуждаемый постоянным током обмотки возбуждения 4. Ротор создает постоянное магнитное поле, силовые линии которого показаны на рис.3.1 пунктиром. При работе генератора это магнитное поле вращается вместе с ротором.

При вращении ротора турбиной с постоянной скоростью происходит пересечение проводников обмотки статора с силовыми линиями магнитного поля. При этом в каждой фазе индуктируется синусоидальная ЭДС.

Величина этой ЭДС определяется интенсивностью магнитного поля ротора и количеством витков в обмотке.

Частота этой ЭДС определяется частотой вращения ротора.

Поскольку все фазы обмотки статора одинаковы (имеют одинаковое количество витков) и взаимодействуют с одним и тем же магнитным полем вращающегося ротора, то ЭДС всех фаз имеют одинаковую амплитуду E m и частоту ω .

как магнитные оси фаз в

пространстве повернуты на

120° , начальные фазы их ЭДС отличаются на угол

Примем начальную фазу ЭДС фазы А, равной нулю, то есть ψ еА = 0

eA = Em sin ω t .

ЭДС фазы В отстает от ЭДС фазы А на

E m sin(ω t − 120) .

eB = Em sin ω t −

ЭДС фазы С отстает от ЭДС фазы В еще на

E m sin(ω t − 240) .

eС = Em sin ω t −

Действующее значение ЭДС всех фаз одинаковы:

						E m = E

Трехфазная симметричная система ЭДС может изображаться тригонометрическими функциями, функциями комплексного переменного, графиками на временных диаграммах, векторами на векторных диаграммах.

Аналитическое изображение тригонометрическими функциями приведено в (3.1) – (3.3).

В комплексном виде ЭДС фаз изображаются их комплексными действующими значениями:

					− j 120			− j 2400
EA = Ee			E ; EB				; EC = Ee

Графики мгновенных значений трехфазной симметричной системы ЭДС на временной диаграмме показаны на рис. 3.2. Они представляют из себя три синусоиды, сдвинутые друг относительно друга на 1/3 часть периода.

Рис. 3.2. Графики мгновенных значений трехфазной симметричной системы ЭДС.

На векторной диаграмме ЭДС фаз изображаются векторами одинаковой длины, повернутыми друг относительно друга на угол 120° (рис.3.3а).

Рис. 3.3. Векторные диаграммы ЭДС трехфазных симметричных систем. (а – прямая последовательность фаз; б – обратная последовательность фаз).

Так как ЭДС индуктированные в обмотках статора имеют одинаковые амплитуды и сдвинуты по фазе относительно друг друга на один и тот же угол 120°, полученная трехфазная система ЭДС является симметричной.

Следует отметить, что чередование во времени фазных ЭДС зависит от направления вращения ротора генератора относительно трехфазной обмотки статора. При вращении ротора по часовой стрелке, как показано на рис.3.1, полученная симметричная трехфазная система ЭДС имеет прямое чередование (А – В – С) (рис.3.3а). При вращении ротора против часовой стрелки образуется также симметричная трехфазная система ЭДС. Однако чередование фазных ЭДС во времени изменится. Такое чередование называется обратным (А – С – В) (рис.3.3б).

Чередование фазных ЭДС важно учитывать при анализе трехфазных цепей и устройств. Например, последовательность фаз определяет направление вращения трехфазных двигателей, и т.п. Для практического определения последовательности фаз используются специальные приборы – фазоуказатели .

По умолчанию при построении трехфазных цепей и их анализе принимается прямое чередование фазных ЭДС трехфазного источника.

На схемах обмотку статора генератора изображают как показано на рис. 3.4а с использованием принятых обозначений начал и концов фаз.

На схеме замещения трехфазный источник представлен тремя идеальными источниками ЭДС (рис.3.4б)

Рис. 3.4. Условное изображение обмотки статора генератора.

За условное положительное направление ЭДС в каждой фазе принимают направление от конца фазы к началу.

3. Способы соединения фаз в трехфазной цепи.

Для построения трехфазной цепи к каждой фазе трехфазного источника присоединяется отдельный приемник электроэнергии, либо одна фаза трехфазного приемника.

Рис.3.5 Схема несвязанной трехфазной цепи.

Здесь трехфазный источник представлен тремя идеальными источниками ЭДС E & A , E & B , E & C . Три фазы приемника представлены условно идеальными

элементами с полными комплексными сопротивлениями Z a , Z b , Z c . Каждая фаза приемника подсоединяется к соответствующей фазе источника, как показано на рис. 3.5. При этом образуются три электрические цепи, объединенные конструктивно одним трехфазным источником, т.е. трехфазная цепь. В этой цепи три фазы объединены лишь конструктивно и не имеют между собой электрической связи (электрически не связаны между собой). Такая цепь называется несвязанной трехфазной цепью и практически не используется.

На практике три фазы трехфазной цепи соединены между собой (электрически связаны).

Существуют различные способы соединения фаз трехфазных источников и трехфазных потребителей электроэнергии. Наиболее распространенными являются соединения "звезда" и "треугольник". При этом способ соединения фаз источников и фаз потребителей в трехфазных системах могут быть различными. Фазы источника обычно соединены "звездой", фазы потребителей соединяются либо "звездой", либо "треугольником".

При соединении фаз обмотки генератора (или трансформатора) "звездой" их концы X , Y и Z соединяют в одну общую точку N , называемую нейтральной точкой (или нейтралью) (рис. 3.6). Концы фаз приемников x, y, z также соединяют в одну точку n (нейтральная точка приемника). Такое соединение называется соединение "звезда".

Рис. 3.6. Схема соединения фаз источника и приемника в звезду.

Провода A-a , B-b и C-c , соединяющие начала фаз генератора и приемника, называются линейными проводами (линейный провод А, линейный провод В, линейный провод С). Провод N-n , соединяющий точку N генератора с точкой n приемника, называют нейтральным проводом.

Здесь по–прежнему каждая фаза представляет собой электрическую цепь, в которой приемник подключен к соответствующей фазе источника посредством нейтрального провода и одного из линейных проводов (пунктир на рис.3.6). Однако, в отличие от несвязанной трехфазной цепи, в линии передачи используется меньшее количество проводов. Это определяет одно из преимуществ трехфазных цепей – экономичность передачи энергии.

При соединении фаз трехфазного источника питания треугольником (рис. 3.12) конец X одной фазы соединяется с началом В второй фазы, конец Y второй фазы – с началом С третьей фазы, конец третьей фазы Z – c началом первой фазы А . Начала А , В и С фаз подключаются с помощью трех проводов к трем фазам приемника, также соединенным способом "треугольник".

Рис. 3.7. Схема соединения фаз источника и приемника в треугольник

Здесь также каждая фаза представляет собой электрическую цепь, в которой приемник подключен к соответствующей фазе источника посредством двух линейных проводов (пунктир на рис.3.7). Однако в линии передачи используется еще меньшее количество проводов. Это делает передачу электроэнергии еще более экономичной

При способе соединения "треугольник" фазы приемника именуют двумя символами в соответствии с линейными проводами, к которым данная фаза подключена: фаза "ab", фаза "bc", фаза "ca". Параметры фаз обозначают

соответствующими индексами: Z ab , Z bc , Z ca

Трехфазный источник, соединенный способом "звезда", создает две трехфазные системы напряжения разной величины. При этом различают фазные напряжения и линейные напряжения.

На рис.3.8 показана схема замещения трехфазного источника, соединенного "звездой" и присоединенного к линии электропередачи.

Рис.3.8. Схема замещения трехфазного источника

Фазное напряжение U Ф – напряжение между началом и концом фазы или между линейным проводом и нейтралью (U & A , U & B , U & C ). За условно

положительные направления фазных напряжений принимают направления от начала к концу фаз.

Линейное напряжение (U Л ) – напряжение между линейными проводами или между началами фаз (U & AB , U & BC , U & CA ). Условно положительные

направления линейных напряжений приняты от точек соответствующих первому индексу, к точкам соответствующим второму индексу (то есть, от точек с более высоким потенциалом к точкам с более низким) (рис. 3.8).

Прямое и обратное чередование фаз

Трехфазный переменный ток графически представляет собой три фазы в виде чередующихся синусоид на оси Х, сдвинутых по отношению друг к другу на 120°. Первую синусоиду можно представить как фазу А, следующую синусоиду как фазу B, сдвинутую на 120° относительно фазы А, и третью фазу C, также сдвинутую на 120° по отношению к фазе В.

Графическое отображение сдвига фаз на 120° трехфазной сети

Если фазы имеют порядок АВС, то такое следование фаз называется прямым чередованием. Следовательно, порядок фаз СВА будет означать обратное чередование. Всего возможно три прямых чередования фаз ABС, BCА, CАВ. Для обратного чередования фаз порядок будет выглядеть как CВА, BAC, ACB.

Проверить чередование фаз трехфазной сети можно фазоуказателем ФУ — 2. Он представляет собой небольшой корпус, на котором имеются три зажима для подключения трех фаз сети, алюминиевого диска с черной точкой на белом фоне и три обмотки. Принцип действия у него аналогичен работе асинхронного электродвигателя.

Если подключить фазоуказатель к трем фазам и нажать кнопку на корпусе, то диск начнёт вращаться в одну из сторон. Когда вращение диска совпадает со стрелкой на корпусе, тогда фазоуказатель показывает прямое чередование фаз, вращение диска в обратном направлении указывает на обратное чередование фаз.

Электрическая схема фазоуказателя ФУ-2

В каких случаях необходимо знать порядок чередования фаз. Во-первых, если дом подключен к трехфазной сети и установлен индукционный электросчётчик, тогда нужно соблюдать на нем прямое чередование фаз. При неправильном подключении такого электросчетчика возможен его самоход, что даст неправильные показания в сторону увеличения расхода электроэнергии.

Также, если в доме используются асинхронные электродвигатели, то направление вращения ротора будет зависеть от порядка чередования фаз. Меняя чередование фаз на асинхронном электродвигателе можно изменить направление вращения ротора в нужную сторону.

Что такое фазировка трехфазной сети

Фазировку трех фаз проводят в трансформаторных подстанциях при параллельном подключении трансформаторов. Подключение двух трансформаторов к одной трехфазной сети осуществляется межсекционными автоматическими выключателями. Проверить одноименные фазы фазоуказателем не представляется возможным.

Однако можно определить одноименные фазы мультиметром или любым вольтметром с пределом измерения 500 В. При проведении фазировки, нужно соблюдать все меры безопасности и заранее проверить на работоспособность мультиметр. Перед нахождением одноименных фаз важно определить наличие фазного напряжения относительно «земли» на всех шинах (на случай обрыва).

Проверка на обрыв и нахождение одноименных фаз в трехфазной сети

Далее, работая в резиновых перчатках, замеряют линейные напряжения на шинах разных трансформаторов. Если найдены шины, напряжение между которыми около нуля, то такие шины имеют одноименные фазы и их отмечают. Следом находят остальные две пары одноимённых шин и также отмечают.

Если напряжения между всеми шинами разных трансформаторов ниже линейного 380 В, но значительно отличаются от нуля, то фазировать такие трансформаторы нельзя, т. к. они имеют разные схемы соединения. Найденные одноимённые шины соединяют на разъединителях для параллельной работы.

Отличие фазного и линейного напряжения в трехфазной сети

Когда трансформатор имеет различные напряжения, при одинаковых схемах соединений, их подгоняют переключателем отводов обмоток трансформаторов до номинального значения. Фазировку высоковольтных линий проводят специальными высоковольтными индикаторами УВНФ.

Большинство трехфазных электродвигателей и других устройств учитывают такой параметр, как чередование фаз. На практике, несоответствие данного параметра изначальным настройкам может привести к различным аварийным ситуациям, некорректной работе электрических приборов и к травмированию персонала.

Что такое чередование фаз?

Под чередованием фаз следует понимать последовательность, в которой напряжение нарастает в каждой из них. Во всех трехфазных цепях напряжение представляет собой синусоидальную кривую. В каждой линии напряжение отличается на 120º от остальных.

Как видите, на рисунке 1, там где а) – показаны кривые напряжения во всех фазных проводах, смещенные на 120º. На соседнем рисунке б) изображена векторная диаграмма этих напряжений, На обоих рисунках показана разница между фазным и .

Если взять за основу, что из нулевой точки на рисунке а) выходит U­ A , то эта фаза является первой, на диаграмме б) наглядно стрелками показано, что очередность нарастания напряжения переходит от U­ A к U­ B , а за ним к U­ C . Это означает, что фазы чередуются в порядке A, B, C. Такой порядок чередования считается прямым.

Прямое и обратное чередование фаз

В трехфазной сети порядок чередования фаз может отличаться в зависимости от способов подключения к силовым трансформаторам на подстанциях, от последовательности включения обмоток генератора, из-за несоответствия выводов кабеля и по прочим причинам.

Рисунок 2: Прямая и обратная последовательность

Обратите внимание, цветовая маркировка определяет последовательность в соответствии их очередностью в алфавите по первым буквам цвета:

• Желтый – первый;
• Зеленый – второй;
• Красный – третий.

На рисунке 2 изображен классический вариант прямой последовательности A – B – C (где A имеет желтый цвет и является первой, B – зеленый и является второй, а C – красный и является третей) и классический вариант обратной последовательности C – B – A. Но, помимо них на практике могут встречаться и другие варианты, прямого: B – C – A, C – A – B, и обратного чередования: A – C – B, B – A – C. Соответственно, в каждом из приведенных примеров чередование фаз будет начинаться с первой.

Зачем нужно учитывать порядок фаз?

Последовательность чередования играет значительную роль в таких ситуациях:

• При параллельном включении в работу – ряд устройств (трансформаторы, генераторы и прочие электрические машины), могут соединяться в параллельную работу для повышения надежности системы или для обеспечения большего резерва мощности. Но, в случае неправильного подключения из-за соединения разноименных фаз произойдет .
• При подключении трехфазного счетчика – так как его работа основана на совпадении фаз с соответствующими выводами прибора, то при нарушении правильности подключения может произойти сбой и самопроизвольное движение в отсутствии какой-либо нагрузки. Из-за чего такое подключение электросчетчика приведет к необходимости оплаты потребителем киловатт, которые он не расходовал.
• При включении двигателя – следование фаз в сети определяет для электрической машины и направление вращения двигателя. В случае отсутствия правильной фазировки изменится и направление движения элементов, механически соединенных с ротором. Из-за чего может произойти нарушение технологического процесса или возникнуть угроза жизни персонала.

С целью предотвращения и других несовпадений, на практике выполняют проверку чередования и устанавливают защиту.

Как выполнить проверку?

Проверка может производиться несколькими способами. Целесообразность выбора того или другого варианта осуществляется в зависимости от параметров электрической сети и задач, которые необходимо решить. Так чередование можно узнать при помощи фазоуказателя, мегаомметра, мультиметра или по расцветке изоляции кабеля. Рассмотрите каждый из вариантов более подробно.

С помощью фазоуказателя

По принципу действия, фазоуказатель можно сравнить с обычным асинхронным двигателем. Рассмотрим в качестве примера наиболее распространенную модель фазоуказателя – ФУ-2 .

Рисунок 3: Принципиальная схема работы ФУ-2

Как видите на рисунке 3, у указателя последовательности фаз присутствуют три обмотки, которые подсоединяются к одноименным фазам в сети или устройстве. Между обмотками находится вращающийся ротор Р, который приводит в движение диск фазоуказателя Д.

На практике, после подсоединения к зажимам фазоуказателя соответствующих проводов, работник нажимает кнопку К, которая замыкает цепь обмоток. В зависимости от порядка чередования фаз, диск Д начнет вращаться по часовой или против часовой стрелки.

На самом приборе имеется стрелка, показывающая прямое чередование. Если при нажатии кнопки диск вращается в том же направлении, что и показано стрелкой, то эта трехфазная нагрузка имеет прямое чередование. Если диск начнет крутиться в противоположную от стрелки сторону, то чередование фаз обратное. Следует отметить, что этот прибор не способен определить, какая фаза на каком проводе находится, он может определить лишь порядок их чередования.

С помощью мегаомметра

Как один из способов прозвонки жил широко используется прибор для измерения сопротивления – мегаомметр.

Рис. 4: Прозвонка кабеля мегаомметром

Посмотрите на рисунок 4, для реализации такой схемы, вам понадобится отключить кабель от сети и от потребителя. При этом, с одного конца кабеля фазы поочередно соединяются с землей З, как и металлическая оболочка у бронированных кабелей. С другой стороны присоединяется мегаомметр М, один из зажимов которого заземляется, а второй поочередно подводится к каждой из фаз. На той, где мегаомметр покажет нулевое сопротивление, и будет одним проводом.

На концах одноименного провода устанавливается соответствующая маркировка. Недостатком такого способа прозвонки является большой объем трудозатрат. Так как каждая жила заземляется поочередно, после чего выполняется проверка. При этом на обоих концах кабеля должны устанавливаться ответственные сотрудники. Между ними должна обеспечиваться связь, для согласования действий и предупреждения подачи напряжения на работников.

По расцветке изоляции жил

Если в каком-либо устройстве имеется подключение разноцветными жилами, то фазировку оборудования можно выполнять по цветам. Для определения нахождения одноименных напряжений тех или иных фаз необходимо добраться до каждой жилы кабеля. Если на каждом проводе присутствует изоляция разных цветов, то сравнив их с местом присоединения к трансформатору или распедустройству, можно определить, где какая фаза находится.

Недостатком такого метода следует отметить ложную цветовую маркировку, так как производитель кабеля не всегда обеспечивает один и тот же цвет для каждой жилы на всей протяженности провода. Поэтому предварительно его все равно рекомендуется прозванивать и маркировать.

При помощи мультиметра

Для этого метода используется обычный мультиметр. Он наиболее актуален в тех ситуациях, когда необходимо включить в параллельную работу два смежных устройства и их шины расположены поблизости.

Рис. 5: фазировка мультиметром

Необходимо выполнить сравнение фазных напряжений в соседних линиях, на рисунке 5 приведен пример для фаз А и А1. Коммутационная аппаратура при этом должна быть разомкнута. Перед тем как пользоваться мультиметром, на нем выставляется класс напряжения, для линии, на которой будет производиться замер. Щупы подводятся к выводам фаз, при этом их изоляция должна обеспечивать защиту от напряжения, а на руки надеваются диэлектрические перчатки.

Если при подключении щупов к выводам A – A1 стрелка останется на нулевой отметке, то это значит, что фазы одинаковые. Если стрелка отклонится на величину линейного напряжения, вы меряете разноименные фазы.

Защита от нарушения порядка чередования

Для защиты электрического оборудования от неправильного чередования на практике применяется . Это реле настроено на работу двигателя или другого устройства в его прямом включении. Если из-за каких-то неполадок или неправильного подключения чередование нарушается, то трехфазное реле сразу отключит устройство. Его работа основана на анализе трехфазных токов и напряжений и последующем контроле этих параметров.

Подключение может выполняться через трансформаторы тока или напрямую, в зависимости от модели и класса напряжения в сети. Такая защита нашла широкое применение при подключении счетчиков индукционного типа, электрических машин и другого высокоточного оборудования.

Тематическое видео