 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( март 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) |
Сплит-фаза или однофазная трехпроводная система представляет собой тип электрической энергии однофазного распределения. Это переменный ток (AC) эквивалент оригинального Edison Machine Works трехпроводной постоянного тока системы. Его основное преимущество заключается в том, что он экономит материал проводов по сравнению с однофазной однофазной системой, при этом требуется только одна фаза на стороне питания распределительного трансформатора. [1]
Эта система распространена в Северной Америке для жилых и небольших коммерческих помещений. В помещения подаются две линии переменного тока 120 В, которые не совпадают по фазе на 180 градусов друг с другом (при измерении обеих по отношению к нейтрали) вместе с общей нейтралью. Нейтральный провод подключается к заземлению на центральном отводе трансформатора. В цепях для освещения и розеток небольших электроприборов (например, NEMA 1 и NEMA 5 ) используются цепи 120 В - они подключаются между одной из линий и нейтралью с помощью однополюсного автоматического выключателя. Приложения с высокими требованиями, такие как кондиционеры, часто получают питание от цепей 240 В переменного тока - они подключаются между двумя линиями переменного тока на 120 В. Эти нагрузки 240 В либо подключены жестко, либо используют NEMA 10 или NEMA 14. розетки, которые намеренно несовместимы с розетками на 120 В.
Другие применения системы питания с расщепленной фазой используются для уменьшения опасности поражения электрическим током или уменьшения электромагнитного шума.
Связи [ править ]
Трансформатор подачи в системе распределения трехжильной имеет однофазный вход (первичный) обмотку. Выходная (вторичная) обмотка имеет центральный отвод, а центральный отвод соединен с заземленной нейтралью . Как показано на рис. 1, напряжение на каждом из концов от конца к центру составляет половину от сквозного напряжения. На рис. 2 показана векторная диаграмма выходных напряжений для двухфазного трансформатора. Поскольку два вектора не определяют однозначное направление вращения для вращающегося магнитного поля , разделенная однофазная система не является двухфазной системой.
В США и Канаде эта практика зародилась в системе распределения постоянного тока, разработанной Томасом Эдисоном . Путем последовательного соединения пар ламп или групп ламп в одной цепи и удвоения напряжения питания размер проводников был значительно уменьшен.
Напряжение между фазой и нейтралью составляет половину линейного напряжения. Освещение и небольшие приборы, потребляющие менее 1800 Вт, могут быть подключены между линейным проводом и нейтралью. Приборы с более высокой мощностью, такие как кухонное оборудование, отопление помещений, водонагреватели, сушилки для одежды, кондиционеры и оборудование для зарядки электромобилей, подключаются через два линейных провода. Это означает, что (для подачи того же количества энергии) ток уменьшается вдвое. Следовательно, могут использоваться проводники меньшего размера, чем потребовалось бы, если бы приборы были спроектированы для питания от более низкого напряжения. [2]
Если бы нагрузка была гарантированно сбалансирована, то нейтральный проводник не пропускал бы никакого тока, и система была бы эквивалентна несимметричной системе с удвоенным напряжением с линейными проводами, потребляющими половину тока. Это вообще не потребовало бы нейтрального проводника, но было бы совершенно непрактично для переменных нагрузок; простое последовательное соединение групп приведет к чрезмерному изменению напряжения и яркости при включении и выключении ламп.
При подключении двух групп ламп к нейтрали, промежуточной по потенциалу между двумя токоведущими ножками, любой дисбаланс нагрузки будет обеспечиваться током в нейтрали, давая по существу постоянное напряжение на обеих группах. Общий ток, протекающий по всем трем проводам (включая нейтраль), всегда будет в два раза больше тока питания наиболее сильно нагруженной половины.
Для коротких проводов, ограниченных допустимой токовой нагрузкой , это позволяет заменить три проводника половинного размера на два полноразмерных, используя 75% меди эквивалентной однофазной системы.
Более длинные кабели более ограничены падением напряжения в проводниках. Поскольку напряжение питания увеличивается вдвое, сбалансированная нагрузка может выдерживать удвоенное падение напряжения, что позволяет использовать проводники сечением в четверть; здесь используется 3/8 меди эквивалентной однофазной системы.
На практике выбирается какое-то промежуточное значение. Например, если дисбаланс ограничен 25% от общей нагрузки (половина от половины), а не 50% в худшем случае, тогда проводники 3/8 однофазного размера будут гарантировать такое же максимальное падение напряжения, всего 9/8 одного однофазного провода, 56% меди двух однофазных проводов.
Сбалансированная мощность [ править ]
В так называемой сбалансированной системе питания , иногда называемой «технической мощностью», изолирующий трансформатор с центральным отводом используется для создания отдельного источника питания с проводниками, находящимися под сбалансированным напряжением относительно земли. Цель сбалансированной системы питания - минимизировать шум, связанный с чувствительным оборудованием от источника питания.
В отличие от трехпроводной системы распределения заземленная нейтраль не распределяется между нагрузками; используются только линейные соединения на 120 В. Сбалансированная система питания используется только для специализированного распределения в студиях аудио- и видеопроизводства, для звукового и телевизионного вещания, а также для установки чувствительных научных инструментов.
США National Electrical Code содержит правила для установки технического питания. [3] Системы не должны использоваться для освещения общего назначения или другого оборудования, и в них могут использоваться специальные розетки, чтобы гарантировать, что к системе подключено только утвержденное оборудование. Кроме того, в технических системах электроснабжения особое внимание уделяется заземлению распределительной системы.
Риск использования сбалансированной системы питания в установке, которая также использует «обычную» мощность в одних и тех же помещениях, заключается в том, что пользователь может непреднамеренно соединить системы питания друг с другом через промежуточную систему аудио- или видеооборудования, элементы которой могут быть подключены к разным энергосистемам. Вероятность этого может быть уменьшена за счет соответствующей маркировки симметричных розеток и использования типа розеток для сбалансированной системы, который физически отличается от такового в «традиционной» энергосистеме, чтобы еще больше их дифференцировать.
Приложения [ править ]
Европа [ править ]
В Европе , трехфазный 230/400 наиболее часто используется. Однако трехпроводные однофазные системы 230/460 В используются для управления фермами и небольшими группами домов, когда используются только два из трехфазных высоковольтных проводов. Затем используется конечный понижающий трансформатор с расщепленной фазой, центральный отвод которого заземлен, а две половины обычно питают разные здания однофазным питанием, хотя в Великобритании большой ферме может быть предоставлен 230-0-230 ( номинальная) поставка.
В Великобритании электрические инструменты и переносное освещение на крупных строительных площадках и объектах сноса регулируются стандартом BS7375, и, где это возможно, рекомендуется использовать систему с центральным отводом только с напряжением 55 В между токоведущими проводниками и землей (так называемый CTE или Center Коснитесь Земли или 55-0-55). Эта система пониженного низкого напряжения используется с оборудованием 110 В. Нейтральный проводник не распределяется. В зонах повышенной опасности дополнительное двухполюсное УЗОзащита может быть использована. Намерение состоит в том, чтобы уменьшить опасность поражения электрическим током, которая может существовать при использовании электрического оборудования на мокрой или открытой строительной площадке, и устранить требование быстрого автоматического отключения для предотвращения ударов во время неисправностей. Переносные трансформаторы, которые преобразуют однофазное 240 В в эту расщепленную систему на 110 В, являются обычным строительным оборудованием. Генераторные установки, используемые на стройплощадках, оснащены оборудованием для непосредственного питания.
Дополнительным преимуществом является то, что нити ламп накаливания на 110 В, используемых в таких системах, толще и, следовательно, механически более прочны, чем у ламп на 240 В.
Северная Америка [ править ]
Эта трехпроводная однофазная система распространена в Северной Америке для жилых и небольших коммерческих помещений. Автоматический выключатель панель , как правило , имеет два живых (горячие) провода, а также нейтральные, соединенные в одной точке с заземленным центром крана локального трансформатора. Обычно один из проводов под напряжением черный, а другой красный; нейтральный провод всегда белый. Однополюсные автоматические выключатели питают цепи на 120 В от одной из шин на 120 В внутри панели, или двухполюсные автоматические выключатели питают цепи на 240 В от обеих шин. Цепи 120 В являются наиболее распространенными и используются для питания NEMA 1 и NEMA 5.розеток, а также для большинства жилых и коммерческих световых схем с прямым подключением. Цепи 240 В используются для приложений с высокими требованиями, таких как кондиционеры , обогреватели помещений , электрические плиты , электрические сушилки для одежды , водонагреватели и точки зарядки электромобилей . В них используются розетки NEMA 10 или NEMA 14 , которые намеренно несовместимы с розетками на 120 В.
Правила электромонтажа регулируют применение цепей с расщепленной фазой. Поскольку нейтральный (обратный) проводник не защищен предохранителем или автоматическим выключателем, нейтральный провод может использоваться только двумя цепями, питаемыми от противоположных линий системы питания. Две цепи из противоположных линий могут иметь общую нейтраль, если оба выключателя соединены перемычкой, так что оба срабатывают одновременно ( [4] NEC 210.4), это предотвращает подачу 120 В на цепи 240 В.
Железные дороги [ править ]
В Швеции на некоторых железных дорогах также используется двухфазная электроэнергия. Центральный отвод заземлен, один полюс запитан с помощью воздушной секции провода, а другой провод используется для другой секции.
Система тягового питания Amtrak 60 Гц в Северо-восточном коридоре между Нью-Йорком и Бостоном также использует распределение электроэнергии с разделением фаз. По рельсу проходят два отдельных провода: контактный провод для локомотива и электрически разделенный питающий провод. На каждый провод подается напряжение 25 кВ относительно земли, с 50 кВ между ними. Автотрансформаторы вдоль пути уравновешивают нагрузки между контактным и питающим проводами, уменьшая резистивные потери.
В UK Network Rail используют автотрансформаторы на всех новых линиях электрификации 50 Гц и (по состоянию на 2014 год) переводят многие старые установки повышающих трансформаторов [1] на автотрансформаторы, чтобы снизить потери энергии [2]и экспортируемые электромагнитные помехи, которые усиливаются при вводе более длинных, тяжелых или более быстрых поездов, потребляя более высокий пиковый ток от источника питания. Обратите внимание, что бустерные трансформаторы только «повышают» возврат тягового тока через намеченный путь, «обратный проводник», а не случайным образом через землю, и не повышают, а, скорее, уменьшают доступное напряжение в поезде и вводят дополнительные убытки. Система автотрансформатора обеспечивает обратный ток тяги, идущий по намеченному пути, при одновременном снижении потерь при передаче и, следовательно, достигает обеих требуемых целей - контроля утечки обратного тока на землю и обеспечения низких потерь энергии одновременно. Из-за начального штрафа, потому что предыдущий обратный проводник, изолированный от довольно скромного напряжения,должны быть заменены противофазным фидером, изолированным на 25 кВ, а сами автотрансформаторы крупнее и дороже предыдущих вольтодобавочных трансформаторов; но со временем более низкие потери энергии приводят к общей экономии затрат.
См. Также [ править ]
- Общий нейтральный
Ссылки [ править ]
- ^ Террелл Крофт и Уилфорд Саммерс (редактор), Справочник американских электриков, одиннадцатое издание , McGraw Hill, Нью-Йорк (1987) ISBN 0-07-013932-6 , глава 3, страницы 3-10, с 3-14 по 3-22 .
- ^ Гонен, Turan. Инженерия систем распределения электроэнергии, 2-е изд. CRC Press, 2007, стр. 284.
- Перейти ↑ NFPA 70, National Electrical Code 2005, National Fire Protection Association, Inc., Quincy, Massachusetts USA, (2005). нет ISBN, статьи 640 и 647
- ^ http://ecmweb.com/code-basics/branch-circuits-part-1
