Как обозначают фазу и ноль: что обозначает l и n в электрике, как обозначается плюс и минус

что обозначает l и n в электрике, как обозначается плюс и минус

Для того чтобы самостоятельно выполнить установку и подключение различных видов электрооборудования: светильников, розеток, автоматов, электроплит, бойлеров и других, нужно понимать обозначение фазы и нуля для коммутации: L (фаза), N (ноль), PE (заземление). Государственными стандартами и нормами электрической безопасности установлены правила обозначения, что упрощает определение функционального назначения жил при монтаже, чтобы подключаемое устройство смогло правильно функционировать.

Обозначение фазы и ноля

Для безопасной организации электроснабжения в жилищном и промышленном секторах соединение электросхем выполняется изолированными кабелями с внутренними жилами, различающимися между собой буквенной и цветовой маркировкой изоляционного покрытия. Маркировка L в электрике помогает монтажникам быстрее и без ошибок выполнить ремонтно-сборочные операции. Электроустановки напряжением до 1000 В относятся к бытовой сфере эксплуатации, правила обозначения электропроводов регламентируются ГОСТ Р 50462/2009. Перед проведением любых работ на электрооборудовании надо знать, как обозначается фаза и ноль на схеме.

Обозначение фазы и нуля

Обозначение фазы (L) определяет жилу переменной сети под напряжением. Английское слово «фаза» — переводится как «активный провод». Фазные линии обладают повышенной опасностью для людей и домашнего имущества, поэтому, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию электрооборудования, их закрывают изоляцией разного цвета. Обозначаться провода должны для правильного коммутирования с требуемыми зажимами/клеммами. В случае подключения трехфазных сетей предусмотрена цифровая маркировка L1/ L2/ L3.

N обозначение получено от сокращения английского слова «neutral» — нейтральный. Именно так в мире маркируют ноль-провод. Хотя многие мастера считают, что буквенное обозначение его взято от английского «Null» — нуль.

Обозначение по ГОСТ

Цветовое и буквенное обозначение

Перед началом монтажных работ электрик должен уточнить обозначения L и N в электрических схемах и обязательно их придерживаться. Государственными нормами в электротехнике установлены обозначения фаза/ноль по ГОСТу Р 50462/2009, обязывающему производителей помещать L-жилы в изоляцию, окрашенную в коричневый или черный цвет, PE-жилы в желто-зеленый. Для N-провода применяют стандартный цвет — сине-голубой либо синее основание с белой полоской.

Цветовое обозначение

Электрическая маркировка наносится независимо от числа жил в пучке. PE- и L-жила могут также отличаться толщиной, первая тоньше, особенно в кабелях, используемых для питания переносного электрооборудования. Специалисты рекомендуют применять одинаковый цвет жил, когда нужно выполнить ответвление одной фазы от 3-фазной. Производители могут применять разнообразную цветную маркировку жил для фазной коммутации по схеме, при этом существует запрет на смежные цвета синему, зеленому и желтому.

Обозначение фаза-ноль

Обозначение фазы и нуля на английском было принято стандартами ЕС и присутствует на всех европейских электроприборах. В 2004 году были внесены изменения в цветовую идентификации проводников как часть поправки стандартов ЕС No 2: 2004 к BS 7671: 2001. В однофазных установках используются традиционные цвета красного и черного для фазы, а нейтральные проводники заменяются цветами коричневого и синего (Правило 514-03-01). Защитные проводники остаются зелеными и желтыми.

Важно! Все устройства после 31 марта 2004 года и до 1 апреля 2006 года могут быть установлены в соответствии с Поправкой No 2: 2004 или Поправкой No 1: 2002, другими словами, они могут использовать гармонизированные цвета или старые цвета, но не оба.

Обозначение плюса и минуса

Используемые стандарты будут различаться в зависимости от того, в какой стране выполняется проводка, типа электричества и других факторов. Изучение различных вариантов, которые могут использоваться в данной ситуации, имеет важное значение для безопасности на рабочем месте.

Плюс и минус

При подключении к источнику постоянного тока обычно используются 2 либо 3 провода. Окраска выглядит следующим образом:

• Красный — «+» плюс провод;
• Черный — «-» минус провод;
• Белый или серый — заземляющий провод.

Обратите внимание! Надежная и разборчивая маркировка должна быть обеспечена на границе раздела, где существуют новые и старые версии цветового кода для фиксированной электропроводки. Предупреждающее уведомление также должно быть заметно на соответствующем распределительном щите, управляющем цепью.

Проверка фазы ноля

Не все производители выполняют требования по маркировке сетей, кроме того, в старых кабелях «советских времен» она вообще отсутствует, что не позволяет предварительно уточнить назначение жил. Для того чтобы в этом случает правильно установить электрооборудование, например, розетку, обозначение уточняют приборным методом и в местах соединения маркируют ручным способом термоусадочной трубкой.

Термоусадочная трубка

При выполнении работ по проверке фаза/нуль нужно принять меры безопасности, не рекомендуется проводить эти работы персоналу, не обученному правилам безопасной эксплуатации электроустановок, поскольку при несоблюдении их человек может быть смертельно травмирован электротоком, в этом случае лучше пригласить квалифицированного электрика. Мультиметр может проверять напряжение, сопротивление и ток. Это омметр, вольтметр и амперметр в одном приборе.

Подготовка электрического мультиметра к измерениям:

1. Устанавливают True RMS на значение «AC» или «V» с волнистой линией, выбирают приблизительное напряжение, которое нужно проверить.
2. Вставляют черный зонд в общий (COM) порт измерителя, а красный — в тестовый порт.
3. При проведении испытаний убеждаются, что руки не будут соприкасаться с электрической цепью под напряжением или металлическим датчиком. Нужно прикасаться только к пластиковым или изолированным ручкам зонда.

Тестирование 3-х фазной сети

Шаблон тестирования 3-х фазной сети:

1. Помещают черный зонд в фазу 1, а красный зонд в фазу 2. Считывают и записывают напряжение между фазами 1 и 2.
2. Затем оставляют черный зонд на фазе 1 и перемещают красный на фазу 3, также фиксируют напряжение между фазами 1 и 3.
3. Помещают черный зонд на фазу 2, а красный зонд на фазу 3, контролируют напряжение между фазами 2 и 3.
4. Усредняют все три ветви, сложив общее суммарное напряжение и разделив на три, находят рабочее напряжение.
5. Убеждаются, что все трехфазные напряжения находятся в пределах 3%.

Проверка трехфазного напряжения

Дополнительная информация. С помощью мультиметра возможно определить фазу в домашней однофазной сети. Диапазон измерения — выше 220 В. Щуп нужно подключить к гнезду «V», им поочерёдно прикасаются к проводам. Когда на приборе появится 8-15 В — это будет означать, что есть фаза, а ноль на шкале это нулевой провод, поскольку в нем отсутствует нагрузка.

Можно отметить, что в современных сложных схемах электроснабжения невозможно обеспечить надежность и безопасность энергосистемы в целом без применения стандартизации цветового и буквенного обозначения кабелей, которая служит единственным источником для идентификации в распределительных цепях постоянного и переменного тока.

на схемах и цветовая маркировка

Монтажные работы часто приводят к появлению большого числа проводов. Как в ходе работ, так и после их завершения всегда появляется потребность в идентификации назначения проводников. Каждое соединение использует в зависимости от своей спецификации либо два, либо три проводника. Наиболее простым способом идентификации проводов и жил кабеля является окрашивание их изоляции в определенный цвет. Далее в статье мы расскажем о том,

• как обозначается фаза и ноль способом присвоения им определенных цветов;
• что обозначают буквы L, N, PE в электрике по-английски и какое соответствие их русскоязычным определениям,

а также другую информацию на эту тему.

Цветовая идентификация существенно уменьшает сроки выполнения ремонтных и монтажных работ и позволяет привлечь персонал с более низкой квалификацией. Запомнив несколько цветов, которыми обозначены проводники, любой домохозяин сможет правильно присоединить их к розеткам и выключателям в своей квартире.

Заземляющие проводники (заземлители)

Самым распространенным цветовым обозначением изоляции заземлителей являются комбинации желтого и зеленого цветов. Желто-зеленая раскраска изоляции имеет вид контрастных продольных полос. Пример заземлителя показан далее на изображении.

Желто-зеленая раскраска заземлителя

Однако изредка можно встретить либо полностью желтый, либо светло-зеленый цвет изоляции заземлителей. При этом на изоляции могут быть нанесены буквы РЕ. В некоторых марках проводов их желтый с зеленым окрас по всей длине вблизи концов с клеммами сочетается с оплеткой синего цвета. Это значит то, что нейтраль и заземление в этом проводнике совмещаются.

Для того чтобы при монтаже и также после него хорошо различать заземление и зануление, для изоляции проводников применяются разные цвета. Зануление выполняется проводами и жилами синего цвета светлых оттенков, подключаемыми к шине, обозначенной буквой N. Все остальные проводники с изоляцией такого же синего цвета также должны быть присоединены к этой нулевой шине. Они не должны присоединяться к контактам коммутаторов. Если используются розетки с клеммой, обозначенной буквой N, и при этом в наличии нулевая шина, между ними обязательно должен быть провод светло-синего цвета, соответственно присоединенный к ним обеим.

Фазный проводник, его определение по цвету или иначе

Фаза всегда монтируется проводами, изоляция которых окрашена в любые цвета, но не синий или желтый с зеленым: только зеленый или только желтый. Фазный проводник всегда соединяется с контактами коммутаторов. Если при монтаже в наличии розетки, в которых есть клемма, маркированная буквой L, она соединяется с проводником в изоляции черного цвета. Но бывает так, что монтаж выполнен без учета цветовой маркировки проводников фазы, нуля и заземления.

В таком случае для выяснения принадлежности проводников потребуется индикаторная отвертка и тестер (мультиметр). По свечению индикатора отвертки, которой прикасаются к токопроводящей жиле, определяется фазный провод — индикатор светится. Прикосновение к жиле заземления или зануления не вызывает свечение индикаторной отвертки. Чтобы правильно определить зануление и заземление, надо измерить напряжение, используя мультиметр. Показания мультиметра, щупы которого присоединены к жилам фазного и нулевого провода, будут больше, чем в случае прикосновения щупами к жилам фазного провода и заземления.

Поскольку фазный провод перед этим однозначно определяется индикаторной отверткой, мультиметр позволяет завершить правильное определение назначения всех трех проводников.

Буквенные обозначения, нанесенные на изоляцию проводов, не имеют отношения к назначению провода. Основные буквенные обозначения, которые присутствуют на проводах, а также их содержание, показаны ниже.

Обозначения

Принятые в нашей стране цвета для указания назначения проводов могут отличаться от аналогичных цветов изоляции проводов других стран. Такие же цвета проводов используются в

• Беларуси,
• Гонконге,
• ЕС,
• Казахстане,
• КНР,
• Сингапуре,
• Украине.

Более полное представление о цветовом обозначении проводов в разных странах дает изображение, показанное далее.

Виды обозначений в разных странах

Цветовые обозначения проводов в разных странах

В нашей стране цветовая маркировка L, N в электрике задается стандартом ГОСТ Р 50462 – 2009. Буквы L и N наносятся либо непосредственно на клеммы, либо на корпус оборудования вблизи клемм, например так, как показано на изображении ниже.   

Буквы L и N на корпусе

Этими буквами обозначают по-английски нейтраль (N), и линию (L — «line»). Это означает «фаза» на английском языке. Но поскольку одно слово может принимать разные значения в зависимости от смысла предложения, для буквы L можно применить такие понятия, как жила (lead) или «под напряжением» (live). А N по-английски можно трактовать как №null» — ноль. Т.е. на схемах или приборах эта буква означает зануление. Следовательно, эти две буквы — не что иное как обозначения фазы и нуля по-английски.

Также из английского языка взято обозначение проводников PE (protective earth) — защитное заземление (т.е. земля). Эти буквенные обозначения можно встретить как на импортном оборудовании, маркировка которого выполнена латиницей, так и в его документации, где обозначение фазы и нулевого провода сделано по-английски. Российские стандарты также предписывают использование этих буквенных обозначений.

Поскольку в промышленности существуют еще и электрические сети, и цепи постоянного тока, для них также актуально цветовое обозначение проводников. Действующие стандарты предписывают шинам со знаком плюс, как и всем прочим проводникам и жилам кабелей положительного потенциала, красный цвет. Минус обозначается синим цветом. В результате такой окраски сразу хорошо заметно, где какой потенциал.

Чтобы читателям запомнились цветовые и буквенные обозначения, в заключение еще раз перечислим их вместе:

• фаза обозначается буквой L и не может быть по цвету желтой, зеленой или синей.

Цвета проводников фазы

• В занулении N, заземлении PE и совмещенном проводнике PEN используются желтый, зеленый и синий цвета.

Цвета защитных проводников

• На постоянном токе для проводников и шин применяются красный и синий цвета.

Расшифровка цветов

Цвета шин и проводов на постоянном токе

• Не будет лишним показать цветовое обозначение шин и проводов для трех фаз:

Цветовые обозначения фазы

 

Похожие статьи:

Буквенное обозначение фазы и нуля в электрике

Часто новички при взгляде на электросхемы чувствуют себя так, словно эти схемы написаны на китайском и долго не могут разобраться, что же такое $N$ и $L$ в электричестве и с какой стороны подойти к схеме.

Однако, не всё так сложно и у бывалых электриков не возникает вопросов, что же означает та или иная буква и как обозначается фаза и ноль в электрике. Давайте и мы с вами разбираться что к чему.

Как обозначается фаза в электричестве

Определение 1

Фазой в народе называют провод с электрическим током.

Если вы имеете дело с проводом, в котором только одна жила — фаза, то есть токопроводящая, то на схеме для обозначения фазы будет использоваться латинская буква $L$.

В случае же если вам приходится иметь дело со всеми тремя фазами (например, если вам по какой-то причине пришлось залезть в щиток в подъезде) — то все три фазы будут обозначаться буквами $L1$, $L2$, $L3$ соответственно.

Также для трёхфазной системы электроснабжения для обозначения всех трёх фазовых проводников возможно использование букв $A$, $B$, $C$, но по ГОСТ 2.709-89 для России более желательными обозначениями для фазовых проводов являются обозначения $L1$, $L2$, $L3$.

Трёхфазная цепь с тремя проводами называется трёхпроводной, тогда как трёхфазная цепь с четырьмя проводами, один из которых нулевой, а остальные — фазовые, называется четырёхпроводной.

Как обозначается нуль в электричестве

Из уроков физики в школе кто-то, возможно, помнит, что ток может течь только по замкнутым контурам.

Определение 2

Нулевой провод — это как раз провод, необходимый для того чтобы сделать электрический контур замкнутым.

По этому проводу происходит возвращение остаточного тока.

На схеме ноль обозначается буквой $N$, а если нулевой провод совмещён с защитным нулевым (т.е. с заземлением), то такой проводник будет обозначаться буквами $PEN$.

Готовые работы на аналогичную тему

Обозначение нулевого провода буквой $N$ произошло от английского neutral, что переводится как “нейтральный”.

Теперь, наверное, вам стало понятнее, как обозначают фазу и ноль в электрике.

Ниже приведена упрощённая схема снабжения обычной жилой квартиры электрическим током с данными обозначениями:

Рисунок 1. Обозначение фазы и нуля на схеме

На рис. 1 представлена упрощённая схема проведения одного фазного провода в квартиру от трёхфазного источника тока вместе с нулевым проводом, для которого использовано обозначение $N$. Буква же $L$ используется для обозначения фазы как обычно принято в электрике.

На рис. 2 изображено осуществление заземления непосредственно у источника тока, а символами $R_H$ обозначено сопротивление некоторого потребителя тока.

Также на этом рисунке видно, что нулевой провод проведён в квартиру непосредственно от источника тока. При этом заземлён рабочий нулевой провод также у источника. Заземление на рисунке обозначено буквами $ЗМЛ$.

На рисунке 3 представлен другой вариант проведения фазного провода с осуществлением заземления в квартире. Этот вариант является неправильным.

Нулевой провод необходимо проводить непосредственно от источника тока, иначе электрический контур будет незамкнутым.

Рисунок 2. Пример обозначений фазы и нуля в электрических схемах: фаза, ноль и земля и используемые для них буквы

На данном рисунке представлено схематическое изображение подключения розетки.

Нулевой провод обозначен буквой $N$, фазовые напряжения — буквами $L1, L2, L3$, нулевой защитный провод, совмещённый с нейтральным рабочим и проведённый от трасформатора — буквами $PEN$, а заземление на розетке, проведённое от трансформатора – буквами $PE$.

Как видно из рисунка, чтобы измерить фазное напряжение на любом участке сети, необходимо подсоединить вольтметр к нулевому и фазовому проводу.

Заземление на рисунке представлено с помощью специального символа, о котором мы расскажем вам чуть ниже.

Обозначение земли в электрике

Для проводников с напряжением до $1$ кВ заземление обычно обозначают буквами $PE$, эта аббревиатура взята из английского от слов Protective Earthing, что дословно можно перевести как “защитная земля”.

Для обозначения заземления далеко не всегда используются именно буквы, очень часто на схемах используются специальные символьные обозначения, например:

Рисунок 3. Обозначение земли на схемах

Иногда также можно встретить буквенное обозначение $GRD$, оно также произошло от английского и является сокращением слова ground (русс. “земля”), а на первом рисунке из этой статьи использовалось обозначение $ЗМЛ$.

Ну вот и всё, и мы надеемся, что наша статья помогла вам и у вас больше не возникнет вопросов, как обозначаются фаза и ноль на схеме.

Знания того, какие обозначения используются для фазы, ноля и земли на схеме помогут вам с лёгкостью починить розетку, а если вы достаточно хорошо понимаете разницу между обозначениями $N$ $L$ в электрике — то вас никогда не ударит током.

Как обозначают фазу и ноль в электрике

Для того чтобы самостоятельно выполнить установку и подключение различных видов электрооборудования: светильников, розеток, автоматов, электроплит, бойлеров и других, нужно понимать обозначение фазы и нуля для коммутации: L (фаза), N (ноль), PE (заземление). Государственными стандартами и нормами электрической безопасности установлены правила обозначения, что упрощает определение функционального назначения жил при монтаже, чтобы подключаемое устройство смогло правильно функционировать.

Обозначение фазы и ноля

Для безопасной организации электроснабжения в жилищном и промышленном секторах соединение электросхем выполняется изолированными кабелями с внутренними жилами, различающимися между собой буквенной и цветовой маркировкой изоляционного покрытия. Маркировка L в электрике помогает монтажникам быстрее и без ошибок выполнить ремонтно-сборочные операции. Электроустановки напряжением до 1000 В относятся к бытовой сфере эксплуатации, правила обозначения электропроводов регламентируются ГОСТ Р 50462/2009. Перед проведением любых работ на электрооборудовании надо знать, как обозначается фаза и ноль на схеме.

Обозначение фазы (L) определяет жилу переменной сети под напряжением. Английское слово «фаза» — переводится как «активный провод». Фазные линии обладают повышенной опасностью для людей и домашнего имущества, поэтому, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию электрооборудования, их закрывают изоляцией разного цвета. Обозначаться провода должны для правильного коммутирования с требуемыми зажимами/клеммами. В случае подключения трехфазных сетей предусмотрена цифровая маркировка L1/ L2/ L3.

N обозначение получено от сокращения английского слова «neutral» — нейтральный. Именно так в мире маркируют ноль-провод. Хотя многие мастера считают, что буквенное обозначение его взято от английского «Null» — нуль.

Цветовое и буквенное обозначение

Перед началом монтажных работ электрик должен уточнить обозначения L и N в электрических схемах и обязательно их придерживаться. Государственными нормами в электротехнике установлены обозначения фаза/ноль по ГОСТу Р 50462/2009, обязывающему производителей помещать L-жилы в изоляцию, окрашенную в коричневый или черный цвет, PE-жилы в желто-зеленый. Для N-провода применяют стандартный цвет — сине-голубой либо синее основание с белой полоской.

Электрическая маркировка наносится независимо от числа жил в пучке. PE- и L-жила могут также отличаться толщиной, первая тоньше, особенно в кабелях, используемых для питания переносного электрооборудования. Специалисты рекомендуют применять одинаковый цвет жил, когда нужно выполнить ответвление одной фазы от 3-фазной. Производители могут применять разнообразную цветную маркировку жил для фазной коммутации по схеме, при этом существует запрет на смежные цвета синему, зеленому и желтому.

Обозначение фазы и нуля на английском было принято стандартами ЕС и присутствует на всех европейских электроприборах. В 2004 году были внесены изменения в цветовую идентификации проводников как часть поправки стандартов ЕС No 2: 2004 к BS 7671: 2001. В однофазных установках используются традиционные цвета красного и черного для фазы, а нейтральные проводники заменяются цветами коричневого и синего (Правило 514-03-01). Защитные проводники остаются зелеными и желтыми.

Важно! Все устройства после 31 марта 2004 года и до 1 апреля 2006 года могут быть установлены в соответствии с Поправкой No 2: 2004 или Поправкой No 1: 2002, другими словами, они могут использовать гармонизированные цвета или старые цвета, но не оба.

Обозначение плюса и минуса

Используемые стандарты будут различаться в зависимости от того, в какой стране выполняется проводка, типа электричества и других факторов. Изучение различных вариантов, которые могут использоваться в данной ситуации, имеет важное значение для безопасности на рабочем месте.

При подключении к источнику постоянного тока обычно используются 2 либо 3 провода. Окраска выглядит следующим образом:

• Красный — «+» плюс провод;
• Черный — «-» минус провод;
• Белый или серый — заземляющий провод.

Обратите внимание! Надежная и разборчивая маркировка должна быть обеспечена на границе раздела, где существуют новые и старые версии цветового кода для фиксированной электропроводки. Предупреждающее уведомление также должно быть заметно на соответствующем распределительном щите, управляющем цепью.

Проверка фазы ноля

Не все производители выполняют требования по маркировке сетей, кроме того, в старых кабелях «советских времен» она вообще отсутствует, что не позволяет предварительно уточнить назначение жил. Для того чтобы в этом случает правильно установить электрооборудование, например, розетку, обозначение уточняют приборным методом и в местах соединения маркируют ручным способом термоусадочной трубкой.

При выполнении работ по проверке фаза/нуль нужно принять меры безопасности, не рекомендуется проводить эти работы персоналу, не обученному правилам безопасной эксплуатации электроустановок, поскольку при несоблюдении их человек может быть смертельно травмирован электротоком, в этом случае лучше пригласить квалифицированного электрика. Мультиметр может проверять напряжение, сопротивление и ток. Это омметр, вольтметр и амперметр в одном приборе.

Подготовка электрического мультиметра к измерениям:

1. Устанавливают True RMS на значение «AC» или «V» с волнистой линией, выбирают приблизительное напряжение, которое нужно проверить.
2. Вставляют черный зонд в общий (COM) порт измерителя, а красный — в тестовый порт.
3. При проведении испытаний убеждаются, что руки не будут соприкасаться с электрической цепью под напряжением или металлическим датчиком. Нужно прикасаться только к пластиковым или изолированным ручкам зонда.

Шаблон тестирования 3-х фазной сети:

1. Помещают черный зонд в фазу 1, а красный зонд в фазу 2. Считывают и записывают напряжение между фазами 1 и 2.
2. Затем оставляют черный зонд на фазе 1 и перемещают красный на фазу 3, также фиксируют напряжение между фазами 1 и 3.
3. Помещают черный зонд на фазу 2, а красный зонд на фазу 3, контролируют напряжение между фазами 2 и 3.
4. Усредняют все три ветви, сложив общее суммарное напряжение и разделив на три, находят рабочее напряжение.
5. Убеждаются, что все трехфазные напряжения находятся в пределах 3%.

Дополнительная информация. С помощью мультиметра возможно определить фазу в домашней однофазной сети. Диапазон измерения — выше 220 В. Щуп нужно подключить к гнезду «V», им поочерёдно прикасаются к проводам. Когда на приборе появится 8-15 В — это будет означать, что есть фаза, а ноль на шкале это нулевой провод, поскольку в нем отсутствует нагрузка.

Можно отметить, что в современных сложных схемах электроснабжения невозможно обеспечить надежность и безопасность энергосистемы в целом без применения стандартизации цветового и буквенного обозначения кабелей, которая служит единственным источником для идентификации в распределительных цепях постоянного и переменного тока.

Источник: rusenergetics.ru

Какой буквой обозначается фаза и ноль

Цвета проводов: заземление, фаза, ноль

Для облегчения выполнения монтирования электропроводки, кабели изготавливаются с разноцветной маркировкой проводов. Монтаж сети освещения и подвод питания на розетки предполагает применение кабеля с тремя проводами.

Использование данной цветовой системы в разы уменьшает время ремонта, подключения розеток и выключателей. Так же данная схема минимизирует требования к квалификации монтажника. Это значит, что почти любой взрослый мужчина в состоянии сам выполнить, к примеру, установку лампы.

В данной статье мы рассмотрим как обозначается заземление, ноль и фаза. А так же другие цветовые маркировки проводов.

Цвет заземления

Цвет провода заземления, «земли» — почти всегда обозначен желто-зеленым цветом. реже встречаются обмотки как полностью желтого цвета, таки и светло-зеленого. На проводе может присутствовать маркировка «РЕ». Так же можно встретить провода зелено-желтого цвета с маркировкой «PEN» и с синей оплеткой на концах провода в местах крепления — это заземление, совмещенное с нейтралью.

В распределительном щитке (РЩ) стоит подключать к шине заземления, к корпусу и металлической дверке щитка. Что касается распределительной коробки, то там подключение идёт к заземлительным проводам от светильников и от контактов заземления розеток. Провод «земли» не надо подключать к УЗО (устройство защитного отключения), в связи с этим УЗО устанавливают в домах и квартирах, так как обычно электропроводка выполняется только двумя проводами

Обозначение заземления на схемах:

Обычное заземление(1) Чистое заземление(2) защитное заземление(3) заземление к корпусу(4) заземление для постоянного тока (5)

Чем отличается заземление

Цвет нуля, нейтрали

Провод «ноля» — должен быть синего цвета. В РЩ надо подключать к нулевой шине, которая обозначается латинской буквой N. К ней же нужно подключить все провода синего цвета. Шина подсоединена к вводу посредством счетчика или же напрямую, без дополнительной установки автомата. В коробке распределения, все провода (за исключением провода с выключателя) синего цвета (нейтрали) соединяются и не участвуют в коммутации. К розеткам провода синего цвета «ноль» подключаются к контакту, который обозначается буквой N, которая маркируется на обратной стороне розеток.

Обозначение провода фазы не столь однозначно. Он может быть, либо коричневым, либо черным, либо красным, или же другими цветами кроме синего, зеленого и желтого. В квартирном РЩ фазовый провод, идущий от потребителя нагрузки, соединяется с нижним контактом автоматического выключателя либо к УЗО. В выключателях осуществляется коммутация фазового провода, во время выключения, контакт замыкается и напряжение подаётся к потребителям. В фазных розетках черный провод нужно подключить к контакту, который маркируется буквой L.

Как найти заземление, нейтраль и фазу при отсутствии обозначения

Если отсутствует цветовая маркировка проводов, то можно воспользоваться индикаторной отверткой для определения фазы, при контакте с ней индикатор отвертки загорится, а на проводах нейтрали и заземления — нет.

Можно воспользоваться мультиметром для поиска заземления и нейтрали. Находим отверткой фазу, закрепляем один контакт мультиметра на ней и «прощупываем» другим контактом провода, если мультиметр показал 220 вольт это — нейтраль, если значения ниже 220, то заземление.

Буквенные и цифровые маркировки проводов

Первой буквой «А» обозначается алюминий как материал сердечника, в случае отсутствия этой буквы сердечник — медный.

Буквами «АА» обозначается многожильный кабель с алюминиевым сердечником и дополнительной оплеткой из него же.

«АС» обозначается в случае дополнительной оплетки из свинца.

Буква «Б» присутствует в случае если кабель влагозащищенный и у него присутствует дополнительная оплетка из двухслойной стали.

«Бн» оплетка кабеля не поддерживает горение.

«В» поливинилхлоридная оболочка.

«Г» не имеет защитной оболочки.

«г»(строчная) голый влагозащищенный.

«К» контрольный кабель, обмотанный проволокой под верхней оболочкой.

«Р» резиновая оболочка.

«НР» негорящая резиновая оболочка.

Цвета проводов за рубежом

Цветовая маркировка проводов в Украине, России, Белорусии, Сингапуре, Казахстане, Китае, Гонконге и в странах европейского союза одинаковая: Провод заземления — Зелено-желтый

Провод нейтрали — голубой

фазы маркируется другими цветами

Обозначение нейтрали имеет черный цвет в ЮАР, Индии, Пакистане, Англии, однако это в случае со старой проводкой.

в настоящее время нейтраль синяя.

В австралии может быть синий и черный.

В США и Канаде обозначается белым. Так же в США можно найти серую маркировку.

Провод заземления везде имеет желтую, зеленую, желто-зеленую окраску, так же в некоторых странах может быть без изоляции.

Другие цвета проводов применяются для фаз и могут быть различными, кроме цветов означающих другие провода.

13 способов как сэкономить электричество

Цвет проводов фаза, ноль, земля

1. Заземляющий провод
2. Нулевой проводник (нейтраль)
3. Цвет фазного провода
4. Определение проводов
5. Маркировка

Для того чтобы облегчить монтаж электропроводки, вся кабельно-проводниковая продукция имеет соответствующую разноцветную маркировку. Как правило в домах или квартирах устройство освещения, подключение розеток выполняется с помощью трех проводов. Каждый из них имеет собственное предназначение в домашней электрической сети. Поэтому обозначение цвета проводов земли, фазы и нуля имеет большое значение. За счет этого существенно снижается время монтажа и последующего ремонта. Благодаря цветной маркировке, любой вид подключения не представляет особой сложности.

Заземляющий провод

Для обозначения заземляющего провода в большинстве случаев используется желто-зеленый цвет. Иногда можно встретить проводники с изоляцией только желтого цвета. Еще реже используется светло-зеленый цвет. Обычно такие провода маркируются символами РЕ. Однако, если заземляющий провод совмещен с нейтралью, он обозначается как PEN. Он окрашивается в зелено-желтый цвет, а на концах имеется синяя оплетка.

В распределительном щитке провод заземления подключается к специальной шине, или к корпусу и металлической дверке. В распределительной коробке соединение выполняется с аналогичными проводами, предусмотренными в светильниках и розетках, оборудованных специальными контактами заземления. Заземляющий провод не нужно подключать к устройству защитного отключения ( УЗО ), поэтому такие защитные устройства используются там, где для электропроводки применяется лишь два провода.

Нулевой проводник (нейтраль)

Для нулевого проводника или нейтрали традиционно используется синий цвет. Подключение в распределительном щитке осуществляется через специальную нулевую шину, обозначаемую символом N. К этой шине подключаются все провода, имеющие синий цвет.

Сама шина соединяется с вводом через счетчик электроэнергии. В некоторых случаях соединение может осуществляться напрямую, без каких-либо дополнительных автоматических устройств.

В распределительной коробке все нейтральные провода синего цвета соединяются вместе и не принимают участия в коммутации. Исключение составляет провод, идущий от выключателя. Подключение синих проводов к розеткам выполняется с помощью специального нулевого контакта, обозначаемого буквой N. Данная маркировка проставляется на оборотной стороне каждой розетки.

Цвет фазного провода

Фаза не имеет какого-либо точного обозначения. Довольно часто встречаются черные, коричневые, красные и другие цвета, отличающиеся от зеленого, желтого и синего. В распределительном щитке, установленном в квартире, соединение фазного провода, идущего от потребителя, выполняется с контактом автоматического выключателя, расположенным снизу. На других схемах этот проводник может соединяться с устройством защитного отключения.

В выключателях фаза непосредственно участвует в коммутации. С его помощью происходит замыкание и размыкание контакта – включение и выключение. Таким образом осуществляется подача напряжения к потребителям, а в случае необходимости – прекращение этой подачи. В розетках проводник фазы подключается к контакту с маркировкой L.

Определение проводов

Иногда возникают ситуации, когда требуется определить назначение того или иного провода при отсутствии на нем маркировки. Наиболее простым и распространенным способом является использование индикаторной отвертки. С ее помощью можно точно установить, какой провод будет фазным, а какой – нулевым. В первую очередь нужно отключить подачу электроэнергии на щитке. После этого концы двух проводников зачищаются и разводятся в стороны подальше друг от друга. Затем необходимо включить подачу электричества и определить индикатором назначение каждого провода. Если лампочка загорелась при контакте с жилой – это фаза. Значит другая жила будет нейтралью.

При наличии в электропроводке заземляющего провода, рекомендуется воспользоваться мультиметром. Этот прибор оборудован двумя щупальцами. Вначале устанавливается измерение переменного тока в диапазоне более 220 вольт на соответствующей отметке. Один щупалец фиксируется на конце фазного провода, а вторым определяется заземление или ноль. В случае соприкосновения с нулем, на дисплее прибора отобразится напряжение 220 вольт. При касании заземляющего провода, напряжение будет заметно ниже.

Маркировка

Существует не только цвет проводов фаза, ноль, земля, но и другие виды маркировки, прежде всего буквенные и цифровые обозначения. Первая буква А указывает на материал провода – алюминий. При отсутствии этой буквы материалом сердечника будет медь.

Основная маркировка проводов в электрике:

• АА – соответствует многожильному алюминиевому кабелю с дополнительной оплеткой из того же материала.
• АС – дополнительная свинцовая оплетка.
• Б – наличие защиты от влаги и дополнительной оплетки из двухслойной стали.
• Бн – негорючая оплетка кабеля.
• Г – отсутствие защитной оболочки.
• Р – оболочка из резины.
• НР – резиновая оболочка из негорючего материала.

Цветовые обозначения фазы L, нуля N и заземления

Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).

Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).

Фаза («L», «Line»)

Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово «фаза» означает «провод под напряжением», «активный провод» и «линия». Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы. Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще — запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом «L», а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным. Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы. Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать — фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.

Ноль («N», «Neutre», «Neutral», «Нейтраль» «Нуль»)

Вторым немаловажным проводом является ноль, известный в народе как «провод без тока», «пассивный провод» и «нейтраль». Он бывает только синим. В квартирных распределительных щитках его нужно подключать к нулевой шине, она помечена символом «N». К розетке провод нуля подключается к контактам, также обозначенным знаком «N».

Заземление («G», «T», «Terre» «Ground», «gnd» и «Земля»)

Изоляция заземляющего провода бывает только желтого цвета с зеленой полоской. В распределительном щитке он подключается к шине заземления, к дверце и корпусу щитка. В розетках заземление подключается к контактам, обозначенным латинским символом «G» или с знаком в виде перевернутой и коротко подчеркнутой буквой «Т». Обычно заземлительные контакты на виду и могут выступать из розеток, становясь доступными детям, что порой вызывает у многих родителей шок, тем не менее эти контакты не опасны, хотя совать пальцы туда все же не рекомендуется.

Внимание! При работе с электрическими сетями под напряжением всегда велика вероятность поражения человека электрическим током или пожара. Если даже установлено УЗО, настоятельно рекомендуется соблюдать все меры предосторожности! Известно, что специальная конструкция такого выключателя сверяет синхронность работы фазы и нуля, и в случае, если УЗО обнаружит утечку тока фазы без возвращения каких-то его процентов по нулю, то немедленно разорвет контакт, что спасет человеку жизнь; однако если прикоснуться не только к фазе, но еще и к нулю — то УЗО не спасет. Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно.

Источник: electricremont.ru

Какой буквой и цветом обозначается нуль и фаза в электрике

При самостоятельном подключении электрического оборудования – светильников, вентиляции, автомата пользователи могут обнаружить буквенные обозначения клемм. L, N в электрике – это фаза и земля, к которым проводят соответствующие кабели.

Буквенная маркировка проводов

Для бытовых и промышленных электролиний применяются изолированные провода с внутренними токопроводящими жилами. Изделия отличаются в зависимости от цвета изоляционного покрытия и маркировки. Обозначение фазы и нуля в электрике ускоряет ремонтные и монтажные работы.

Маркировка кабелей в электрических установках под напряжением до 1000 В регулируется ГОСТ Р 50462-2009:

• в п. 6. 2.1 указывается, что нулевой проводник маркируется как N;
• пункт 6.2.2. гласит, что провод защиты с заземлением обозначается PE;
• в п. 6.2.12 сказано, что в электрике L является фазой.

Понимание маркировки упрощает монтажные работы в хозяйственных, жилых и административных зданиях.

L – обозначение фазы

В сети переменного тока под напряжением находится фазный провод. В переводе с английского слово Line имеет значение активный проводник, линия, поэтому маркируется буквой L. Фазные проводники обязательно покрываются цветной изоляцией, поскольку, находясь в оголенном состоянии, могут стать причиной ожогов, травм человека, возгорания или выхода из строя различного оборудования.

N – буквенный символ нуля

Знак нулевого или нейтрального рабочего кабеля – N, от сокращения терминов neutral или Null. При составлении схемы так маркируются клеммы коммутации нуля в однофазной или трехфазной сети.

Слово «ноль» используется только на территории стран СНГ, во всем мире жила называется нейтраль.

PE – индекс заземления

Если проводка заземлена, применяется буквенный маркер PE. С английского значение Protective Earthing переводится как провод заземления. Аналогично будут обозначаться зажимы и контакты для коммутации с заземляющим нулем.

Расцветка изоляционного покрытия проводников

Обозначать по цветам кабели заземления, фазы и нуля необходимо в соответствии с требованиями ПУЭ. В документе установлены различия расцветки для заземления в электрощитке, а также для нуля и фазы. Понимание цветового обозначения изоляции исключает необходимость расшифровки буквенных маркеров.

Цвет жилы заземления

На территории РФ с 1 января 2011 года действует европейский стандарт МЭК 60446:2007. В нем отмечено, что заземление имеет только желто-зеленую изоляцию. Если составляется электросхема, земля должна обозначаться как РЕ.

Жила заземления есть только в кабелях от 3-х жил.

В проводниках PEN, используемых в старых постройках, совмещены жилы земли и нуля. Изоляционное покрытие в данном случае имеет синий цвет заземления и желто-зеленые кембрики на точках соединения и концах провода. В некоторых случаях использовалась обратная маркировка – зануление желто-зеленого цвета с синими наконечниками.

Жилы земли и нуля PEN-кабелей тоньше, чем фазные.

Организация защитного заземления – обязательное условие создания электросети в жилом и промышленном строении. Его необходимость указана в ПУЭ и ГОСТ 18714-81. Стандарты гласят, что нулевое заземление должно иметь наименьший показатель сопротивления. Чтобы не запутаться, используют цветовую разметку кабелей.

Цветовое обозначение нулевых рабочих контактов

Чтобы не перепутать, где фаза, а где ноль, вместо букв L и N ориентируются на цвета кабелей. Электрические стандарты отмечают, что нейтраль бывает синего, голубого, сине-белого оттенка вне зависимости от количества жил.

Обозначить ноль можно латинской литерой N, который на схеме читается как минус. Причина прочтения – участие нуля в замыкании электроцепи.

Расцветка фазного провода

Фаза – это токоведущая линия, которая при неосторожном касании может привести к поражению током. У мастеров-новичков часто возникают сложности с поиском кабеля. Обозначается фаза черным, коричневым, кремовым, красным, оранжевым, розовым, фиолетовым, серым и белым оттенком.

Буквенный индекс фазы – L. Он используется там, где провода не размечены цветом. При подключении кабеля к нескольким фазам рядом с литерой L ставится порядковый номер или латинские буквы А, В, С. Фазу также часто маркируют как плюс.

Фазный провод не может быть синим, голубым, зеленым или желтым.

Зачем использовать цветовую маркировку

Определить L и N в электрике можно при помощи индикаторной отвертки. Понадобится прикоснуться кончиком к части изделия без изоляционного покрытия. Свечение индикатора свидетельствует о наличии фазы. Если светодиод не загорелся, жила нулевая.

Цветовое обозначение сокращает время на поиски нужного провода, устранение неисправности. Знание цветов проводников также исключает риски токового поражения.

Нюансы ручной цветовой разметки

Ручная разметка применяется в момент использования проводов одинакового цвета в домах старой застройки. Перед началом работ составляется схема с цветовыми значениями проводников. В процессе укладки помечать токоведущие жилы можно:

• стандартными кембриками;
• кембриками с термоусадкой;
• изоляционной лентой.

Правила допускают использование специальных наборов для маркировки. Точки установки маркеров для обозначения нуля и фазы указаны в ПУЭ и ГОСТе. Это концы провода и места его присоединения к шине.

Специфика разметки двухжильного провода

Если подключение кабеля к сети уже сделано, можно использовать индикаторную отвертку. Сложность использования инструмента заключается в невозможности определения нескольких фаз. Их понадобится прозванивать мультиметром. Для предотвращения путаницы можно пометить электрический проводник цветом:

• выбрать трубки с термоусадкой или изоленты для обозначения нуля и фазы;
• работать с проводниками не по всей длине, а только на местах соединений и стыков.

Разметка трехжильного провода

Для поиска фазы, заземления и нуля в трехжильном проводе целесообразно применять мультиметр. Его ставят на режим переменного напряжения и аккуратно щупами касаются фазы, потом – оставшихся жил. Показатели тестера следует записать и сравнить. В комбинации «фаза-земля» напряжение будет меньшим, чем в комбинации «фаза-ноль».

После уточнения линий можно делать маркировку. Понять, фаза – L или N, поможет соответствующая расцветка. У нуля она будет голубой или синей, у плюса – любой другой.

Порядок разметки пятипроводной системы

Электропроводка с трехфазной сети выполняется только пятижильным кабелем. Три проводника будут фазным, один – нейтральным, один – защитным заземлением. Цветовая маркировка применяется согласно нормативным требованиям. Для защиты используется желто-зеленая оплетка, для нуля – синяя или голубая, для фазы – из перечня разрешенных оттенков.

Как маркировать совмещенные провода

Для упрощения процесса монтажа проводки используются кабели с двумя или четырьмя жилами. Линия защиты тут соединяется с нейтралью. Буквенный индекс провода – PEN, где PE обозначает заземляющий, а N – нулевой проводник.

Согласно ГОСТу, используется особая цветовая маркировка. По длине совмещенный кабель будет желто-зеленым, а кончики и точки соединения – синими.

Выделяйте основные точки проблемных мест кембриками или изолентой.

Расцветка проводки как способ ускорения монтажа

До начала действия ГОСТ Р 50462-2009 кабели маркировались белым или черным цветом. Определение фазы и нуля производилось при расключении контролькой в момент подачи питания.

Использование цветовых маркеров упрощает ремонтные работы, обеспечивает их безопасность и удобство. Ориентируясь по оттенку кабелей, мастер не потратит много времени, чтобы провести электричество в дом или квартиру.

Рассмотреть значение цветовой маркировки можно на примере светильника. Если меняется лампа, а ноль и фаза перепутаны, имеются риски травм или летального исхода от поражения током. Когда в электрике обозначение L и N выполнено по цвету, фаза выйдет на выключатель, а ноль – на источник света. Напряжение нейтрализуется, и можно будет касаться даже включенной лампочки.

Требования к расцветке проводки при монтаже

От распредкороба на выключатель протягивается медный провод с одной или двумя жилами. Количество жил зависит от количества клавиш прибора. Разрываться должна фаза, а не ноль. В процессе работы допускается использовать для запитки проводник белого цвета, делая пометку на схеме.

Розетка подключается с учетом полярности. Рабочий ноль будет слева, фаза – с правой стороны. Заземление располагается посередине устройства и зажимается клеммой.

При наличии двух кабелей одинаковой расцветки можно найти фазу и нейтраль при помощи контрольки, индикаторной отвертки, мультиметра.

На электросхеме стоит указывать, что означает L и N, но в электрике их используется несколько. На однолинейной отображена силовая часть – тип питания, количество фаз на потребителя. Здесь целесообразно начертить одну засечку на однофазной сети, три – на трехфазной и указать провода цветом. Коммутационное и защитное оборудование помечается специальными символами.

Правильная маркировка и цветовая разметка проводов обеспечивает качество монтажа и обслуживания линии. Нанесение обозначений согласно международным требованиям позволяет электрикам и домашним мастерам сориентироваться в схеме.

Источник: strojdvor.ru

Обозначение фазы и нуля в электрике

В процессе самостоятельной установки и подключения электрооборудования (этом могут быть различные светильники, вентиляция, электроплитка и т.п.) можно заметить, что коммутационные клеммы обозначены буквами L, N, PE. Особое значение здесь имеет маркировка L и N. Кроме обозначения проводов в электрике по буквам, их помещают в изоляцию различного цвета.

Это значительно упрощает процедуру определения, где находится фаза, земля или нулевой провод. Чтобы устанавливаемый прибор смог работать в нормальном режиме, каждый из этих проводов должен быть подключен на соответствующую клемму.

Обозначение проводов в электрике по буквам

Электрические коммуникации в бытовой и промышленной сфере организовываются посредством изолированных кабелей, внутри которых находятся проводящие жилы. Они отличаются друг от друга цветом изоляции и маркировкой. Обозначение l и n в электрике дает возможность на порядок ускорить реализацию монтажных и ремонтных мероприятий.

Нанесение данной маркировки регулирует специальный ГОСТ Р 50462: это относится к тем электроустановкам, где используется напряжение до 1000 В.

Как правило, они комплектуются глухозаземленной нейтралью. Зачастую электрическое оборудование данного типа имеют жилые, административные и хозяйственные объекты. Во время монтажа электрических сетей в зданиях этого типа необходимо хорошо разбираться в цветовых и буквенных указаниях.

Обозначение фазы (L)

Сеть переменного тока включает в себя провода, находящиеся под напряжением. Правильное их название – « фазные ». Это слово имеет английские корни, и переводится как «линия» или «активный провод». Фазные жилы несут особенную опасность для здоровья человека и имущества. Для безопасной эксплуатации их покрывают надежной изоляцией.

Использование оголенных проводов под напряжением чревато следующими последствиями:

1. 1. Поражение током людей. Это могут быть ожоги, травмы и даже смерть.
2. 2. Возникновение пожаров.
3. 3. Порча оборудования.

При обозначении проводов в электрике фазные жилы маркируются буквой «L». Это сокращение английского термина « Line », или « линия » (другое название фазных проводов).

Есть и другие версии происхождения этой маркировки. Некоторые специалисты считают, что прообразом стали слова «Lead» (подводящая жила) и Live (указание на напряжение). Подобная маркировка используется также для указания на зажимы и клеммы, на которые должны коммутироваться линейные провода. К примеру, в трехфазных сетях каждая из линий маркируется еще и соответствующей цифрой (L1, L2 и L3).

Действующие отечественные нормативы, регулирующие обозначение фазы и нуля в электрике (ГОСТ Р 50462-2009), предписывают помещать линейные жилы в коричневую или черную изоляцию. Хотя на практике фазные провода могут быть белыми, розовыми, серыми и т.п. В таком случае все зависит от производителя и изолирующего материала.

Обозначение нуля (N)

Для маркировки нейтральной или нулевой рабочей жилы сети используют букву «N» . Это сокращение термина neutral (в переводе – нейтральный). Так во всем мире принято называть нулевой проводник. У нас в стране в основном используют слово «Ноль».

Скорее всего, за основу здесь взято слово Null. Буква «N» в схеме указывает на контакты или клеммы, предназначенной для коммутации нулевой жилы. Подобное обозначение принято и для однофазных, и для трехфазных схем. В качестве цветового обозначения нулевого провода применяют синюю или бело-синюю (бело-голубую) изоляцию.

Обозначение заземления (PE)

Кроме обозначения фазы и нуля, в электрике также применяется специальное буквенное указание PE (Protective Earthing) для провода заземления. Как правило, они всегда входят в состав кабеля, наряду с нулевыми и фазными жилами. Подобным образом маркируются также контакты и зажимы, предназначенные для коммутации с заземляющим нулевым проводом.

Для удобства монтажа жилы для заземления помещены в желто-зеленую изоляцию. Домашний мастер должен уяснить, что эти цвета всегда указывают только на заземляющие провода. Для обозначения фазы и нуля в электрике желтый и зеленый цвет никогда не используется.

Как показывает практика, при организации электрических сетей в зданиях жилого сектора иногда допускаются нарушения общепринятых нормативов использования цвета изоляции и соответствующей буквенно-цифровой маркировки. В таком случае не всегда достаточно обладать умением расшифровывать обозначения L, N или РЕ.

Чтобы подключение электрооборудования было действительно безопасным, необходимо проверять соответствие маркировки реальному положению вещей. Для этого используют специальные приборы (тестеры) или подручные приспособления. При отсутствии опыта подобных работ для собственной безопасности лучше пригласить опытного электрика с соответствующим допуском.

Обозначение l и n в электрике

Обозначение фазы и нуля в электрике введено для того, чтобы электрические сети были безопасными и удобными в использовании. Для этого используется специальная буквенная маркировка (l и n) и изоляция соответствующего цвета. Также могут встречаться жилы с маркировкой РЕ желто-зеленого цвета: таким образом обозначены заземляющие провода.

Кроме того, эти же буквенные обозначения применяются на соединительных контактах и клеммах. Все, что потребуется сделать во время установки электроприбора – подвести каждый из проводов на клемму. Для перестраховки каждый из проводов желательно проверить тестером.

На фото ниже хороший пример как обозначаются L и N в электрике на оборудовании. В частности на фото промаркированы клеммы УЗМ (устройства защиты многофункциональное) для правильного подключения проводов.

Источник: electricvdome.ru

Буквенное обозначение фазы и нуля в электрике

Часто новички при взгляде на электросхемы чувствуют себя так, словно эти схемы написаны на китайском и долго не могут разобраться, что же такое $N$ и $L$ в электричестве и с какой стороны подойти к схеме.

Однако, не всё так сложно и у бывалых электриков не возникает вопросов, что же означает та или иная буква и как обозначается фаза и ноль в электрике. Давайте и мы с вами разбираться что к чему.

Как обозначается фаза в электричестве

Фазой в народе называют провод с электрическим током.

Если вы имеете дело с проводом, в котором только одна жила — фаза, то есть токопроводящая, то на схеме для обозначения фазы будет использоваться латинская буква $L$.

В случае же если вам приходится иметь дело со всеми тремя фазами (например, если вам по какой-то причине пришлось залезть в щиток в подъезде) — то все три фазы будут обозначаться буквами $L1$, $L2$, $L3$ соответственно.

Также для трёхфазной системы электроснабжения для обозначения всех трёх фазовых проводников возможно использование букв $A$, $B$, $C$, но по ГОСТ 2.709-89 для России более желательными обозначениями для фазовых проводов являются обозначения $L1$, $L2$, $L3$.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Трёхфазная цепь с тремя проводами называется трёхпроводной, тогда как трёхфазная цепь с четырьмя проводами, один из которых нулевой, а остальные — фазовые, называется четырёхпроводной.

Как обозначается нуль в электричестве

Из уроков физики в школе кто-то, возможно, помнит, что ток может течь только по замкнутым контурам.

Нулевой провод — это как раз провод, необходимый для того чтобы сделать электрический контур замкнутым.

По этому проводу происходит возвращение остаточного тока.

На схеме ноль обозначается буквой $N$, а если нулевой провод совмещён с защитным нулевым (т.е. с заземлением), то такой проводник будет обозначаться буквами $PEN$.

Обозначение нулевого провода буквой $N$ произошло от английского neutral, что переводится как “нейтральный”.

Теперь, наверное, вам стало понятнее, как обозначают фазу и ноль в электрике.

Ниже приведена упрощённая схема снабжения обычной жилой квартиры электрическим током с данными обозначениями:

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Рисунок 1. Обозначение фазы и нуля на схеме

На рис. 1 представлена упрощённая схема проведения одного фазного провода в квартиру от трёхфазного источника тока вместе с нулевым проводом, для которого использовано обозначение $N$. Буква же $L$ используется для обозначения фазы как обычно принято в электрике.

На рис. 2 изображено осуществление заземления непосредственно у источника тока, а символами $R_H$ обозначено сопротивление некоторого потребителя тока.

Также на этом рисунке видно, что нулевой провод проведён в квартиру непосредственно от источника тока. При этом заземлён рабочий нулевой провод также у источника. Заземление на рисунке обозначено буквами $ЗМЛ$.

На рисунке 3 представлен другой вариант проведения фазного провода с осуществлением заземления в квартире. Этот вариант является неправильным.

Нулевой провод необходимо проводить непосредственно от источника тока, иначе электрический контур будет незамкнутым.

Рисунок 2. Пример обозначений фазы и нуля в электрических схемах: фаза, ноль и земля и используемые для них буквы

На данном рисунке представлено схематическое изображение подключения розетки.

Нулевой провод обозначен буквой $N$, фазовые напряжения — буквами $L1, L2, L3$, нулевой защитный провод, совмещённый с нейтральным рабочим и проведённый от трасформатора — буквами $PEN$, а заземление на розетке, проведённое от трансформатора – буквами $PE$.

Как видно из рисунка, чтобы измерить фазное напряжение на любом участке сети, необходимо подсоединить вольтметр к нулевому и фазовому проводу.

Заземление на рисунке представлено с помощью специального символа, о котором мы расскажем вам чуть ниже.

Обозначение земли в электрике

Для проводников с напряжением до $1$ кВ заземление обычно обозначают буквами $PE$, эта аббревиатура взята из английского от слов Protective Earthing, что дословно можно перевести как “защитная земля”.

Для обозначения заземления далеко не всегда используются именно буквы, очень часто на схемах используются специальные символьные обозначения, например:

Рисунок 3. Обозначение земли на схемах

Иногда также можно встретить буквенное обозначение $GRD$, оно также произошло от английского и является сокращением слова ground (русс. “земля”), а на первом рисунке из этой статьи использовалось обозначение $ЗМЛ$.

Ну вот и всё, и мы надеемся, что наша статья помогла вам и у вас больше не возникнет вопросов, как обозначаются фаза и ноль на схеме.

Знания того, какие обозначения используются для фазы, ноля и земли на схеме помогут вам с лёгкостью починить розетку, а если вы достаточно хорошо понимаете разницу между обозначениями $N$ $L$ в электрике — то вас никогда не ударит током.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Источник: spravochnick.ru

Маркировка в электрике – обозначение фазы, нуля, заземления в цвете

Работа с электричеством регламентируется специальными «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ). Здесь четко прописана цветовая маркировка конкретного провода и кабеля, применяемых в электрике. А потому обозначение фазы и нуля стандарты для всех монтажных проводов.

Цвет провода подскажет его назначение

Электрик вскрывает распределительную коробку. А там – кабели одинаковые, белого цвета. Работать с ними крайне сложно. И чтобы определить предназначение каждого, нужно измерить все показатели с помощью индикаторной отвертки или мультиметра.

Провода нужно проверить с помощью индикаторной отвертки или мультиметра

Понятно, что расцветка проводов значительно облегчает ремонтный процесс. Подобный подход гарантирует безопасность проведения работ, делает процесс более простым и удобным. Кроме того, электрик тратит гораздо меньше времени, ориентируясь на цвета проводов.

Для обустройства электрической сети в доме  используются три основных кабеля: фаза, ноль, земля. При монтаже применяется цветовая маркировка по пуэ.

Запомнить их не сложно. Тем более, обычно для обустройства электрической сети в доме  используются три основных кабеля: фаза, ноль, земля. При монтаже применяется цветовая маркировка по пуэ. А значит, спутать предназначение конкретного провода невозможно.

Маркировка фаз по цветам поможет правильно повесить люстру, подключить любое электрооборудование к сети. Наиболее нагляден пример со светильником. Если перепутать фазу и ноль, при замене лампочки человек получит мощный удар током. И наоборот. Когда фаза и ноль, их обозначение не перепутаны, можно дотрагиваться даже до горящей лампы. Это абсолютно безопасно. Ведь фаза выходит на выключатель, а ноль – на лампу, нейтрализуя напряжение.

Буквенные подсказки

В схемах электропроводки принята не только цветовая, но и буквенная маркировка. Главное – запомнить три обозначения. Это l, n, pe в электрике. Данные буквенные обозначения также являются отличными подсказками мастерам.

Цвет и символы помогут разобраться в проводах

Обозначение l и n в электрике наносится возле клемм подключения. Это первые буквы английских слов или словосочетаний, обозначающих функцию конкретного провода. Эти незамысловатые символы сориентируют, как правильно подключить прибор к сети.

Следует отметить, что l и n в электрике – универсальные обозначения. Они приняты повсеместно. А значит, проблем с подключением аппаратуры, приборов, устройств иностранных производителей не будет. И обозначения l, n в электрике подскажут, какой провод с каким нужно соединить.

Заземление: безопасность зелено-желтого цвета

Заземление или защитный проводник — это, прежде всего, безопасность. А безопасность в электрике дорогого стоит. Этот кабель выполняет функцию запасного игрока. И вступает в игру лишь в том случае, когда нарушена изоляция фазного или нулевого проводника. Проще говоря, без заземления неисправный электроприбор в момент соприкасания ударит человека, с заземлением – нет.

Именно поэтому сейчас различная бытовая техника, другие приборы выпускается с защитным кабелем. Заземление в обязательном порядке должна иметь электропроводка дома.

Провода заземления обеспечивают безопасность работы электричества в доме

Заземление обозначают сочетанием pe – сокращенно от словосочетания Protective Earthing. Иногда пишут слово «земля». На схемах графически означенный кабель может быть обозначен специальными символами:

Если разбирать цветовое обозначение, то, согласно ГОСТу Р50462, для данного вида кабеля используются желто-зеленые цвета. В жестком одножильном проводе основным является зеленый цвет, отороченный желтой полоской. В мягком многожильном в качестве основного цвета применяется желтый. Продольная полоска, напротив, зеленая. Бывают нестандартные варианты цветовой маркировки защитных соединений. В этом случае полоски имеют поперечный вид. Помимо этого, применяется только зеленая расцветка.

Зачастую заземляющий кабель идет в паре с нейтральным. Тогда к желто-зеленой раскраске прибавляется синяя каемка на концах кабеля. В этом случае меняется буквенная аббревиатура – pen.

Видео: как разобраться в цветовой маркировке прводов

Так или иначе, но ответ на вопрос, какого цвета заземление в трехжильном проводе, однозначен. Всегда нужно искать зелено-желтое сочетание.

В распределительном щитке заземление найти не сложно. Для его подключения используется специальная шина. В иных случаях, кабель крепится к корпусу и металлической двери щитка.

Нулевой проводник

Нулевой проводник или, как его еще называют, нейтраль выполняет простую, но важную функцию. Он выравнивает нагрузки в сети, на выходе обеспечивая напряжение в 220 Вольт. Избавляет фазы от скачков и перекосов, нейтрализуя их. Не удивительно, что его символом является буква n – образован от английского слова Neutral. А сочетание обозначений n, l в электрике всегда идут рядом.

Цвет нулевого провода всегда синий. Конечно, встречаются вариации – от темно-синего до небесно-голубого. Но синий — он и в Африке синий.

Нулевой проводник всегда синего света

В распределительном щитке все кабели данной расцветки группируются на одной, нулевой шине с соответствующей буквенной аббревиатурой. В розетках также есть необходимая маркировка.

Поэтому мастер никогда не спутает, куда крепить специальный нулевой контакт.

Такая маркировка, принцип работы применимы как к однофазной, так и к трехфазной сети.

Фаза: разноцветье в ассортименте

Именно через фазу проходит напряжение. А значит, работать с этим видом кабеля нужно особенно осторожно. Данный провод обозначается буквой l в электрике, что является сокращением слова Line. В трехфазной сети используется следующее обозначение проводников: l1, l2, l3. Иногда вместо цифр применяются английские буквы. Тогда получается la, lb, lc.

Цветовая маркировка проводов

Про цветовое обозначение фаз можно говорить много. Понятно одно: фазный проводник может быть какого угодно цвета, кроме желтого, зеленого и синего. Однако в России нашли свой ответ на вопрос, какого цвета фаза. Согласно ГОСТ Р 50462-2009, рекомендуется использовать черный или коричневый цвет. Однако этот стандарт носит лишь рекомендательный характер. А потому производители не ограничивают себя определенными цветовыми рамками. Например, красный и белый встречаются гораздо чаще коричневого. Яркие цвета – розовый, бирюзовый, оранжевый, фиолетовый также часто присутствуют в наборе. Считается, что яркие цвета защитят от опасности, привлекут внимание мастера. Все-таки с напряжением не шутят.

Цветовая маркировка фаз помогает в многофазных сетях. Кабели с несколькими фазами различаются между собой по окраске, что облегчает работу электрика. Несмотря на это, работать с ними нужно аккуратно.

Доверяй, но проверяй

Несмотря на ГОСТы и стандарты, цветовая маркировка не всегда может соответствовать предназначению конкретного кабеля. А потому лучше проверить правильность маркировки перед подключением оборудования. Трехжильный провод лучше тестировать мультиметром. Прибор укажет  на фазный провод и, соответственно, на нулевой.

Перед подключением правильность маркировки лучше проверить специальным оборудованием

Вообще, трехжильный кабель в электрике используется часто. А потому важно научиться с ним работать. Очень значимо соблюдать и цветовую симметрию. Расцветка проводов по фазам должна соблюдаться неукоснительно. Друг с другом должны быть соединены только проводники одного цвета. Иначе неприятностей не избежать. Может сломаться техника. Мастера может ударить током. Неправильно подключенная проводка может стать причиной пожара. Для того чтобы всего этого избежать как раз и применяется маркировка фаз, кабелей, клемм.

Опубликовано: 23.03.2021

проводы n и l на схемах электропроводки, цветовая маркировка

Для монтажа или ремонта электрической сети требуется принципиальная схема. Несведущему человеку сложно понять смысл условных обозначений, которыми насыщен план подключения оборудования. Разобраться в предназначении проводов поможет обозначение фазы и нуля на английском языке.

Назначение проводов в разводке

От источника питания к потребителю электричество передаётся по многожильным проводам. Приборы и механизмы обеспечиваются энергией посредством не менее трёх линий. По кабелям фазы и нуля подаётся напряжение. Заземляющая жила защищает человека от поражения электрическим током.

Каждая линия на монтажных схемах обозначается определённым образом. Кабели, отмеченные буквами n и l, в электрике предназначены для передачи тока. «Земля» отмечается аббревиатурой PE, которая расшифровывается как Protective Earth и переводится как «защитное заземление».

Провода, предназначенные для фазы, нуля и заземления, обладают специфической окраской и маркировкой.

Различие во внешнем виде облегчает сборку сети и предотвращает ошибки электрика, приводящие к несчастному случаю или поломке прибора.

Фазовая линия

Работу сети переменного тока формируют два компонента — рабочая фаза и нулевая составляющая. Рабочая фаза, или просто фаза, является основным проводом в многожильном кабеле. По этой линии на прибор поступает электрическая энергия.

В электротехнической документации фазовый канал обозначается латинской буквой L. Допускается употребление строчной литеры l. Условному сокращению профессионалы придают разные значения. Предпочтительными вариантами считаются Lead, Live или Line. С английского языка слова переводятся соответственно как «подводящий провод», «напряжение» или «линия».

Если в цепи предусмотрено использование нескольких фазовых кабелей, то к букве добавляется номер фазы. По европейским стандартам, не допускающим изменения колеровки, фазовые провода окрашены в конкретные цвета:

• L 1 — коричневый.
• L 2 — чёрный.
• L 3 — серый.

В бытовой проводке на 220 вольт используются 3 линии, предназначенные для присоединения нуля, заземления и напряжения. Поэтому единственная фазовая шина покрыта изоляцией коричневого цвета. Использование кабелей другого колера считается грубым нарушением технологических норм.

Обозначение нуля

В цепи переменного тока нулевая линия необходима для создания замкнутого контура падения напряжения на контактах электрического прибора. Вместе с рабочей фазой «нуль» является основным компонентом сети.

На принципиальных схемах нулевая фаза обозначается буквами латинского алфавита N или n. Сокращённое обозначение подразумевает понятия Null или Neutral. Словари дают переводы «Нуль» и «Нейтраль».

В зависимости от гибкости кабеля, окраска нейтрального проводника представлена вариантами синего цвета. Жёсткая одножильная шина имеет насыщенный оттенок ультрамарина. Изолирующий слой многожильного провода окрашен в светло-голубой колер.

Самодеятельные мастера иногда соединяют нейтраль и заземление, ошибочно считая, что это одно и то же. Опасное заблуждение приводит к печальным последствиям. Нулевая фаза и земельная шина выполняют отличные друг от друга функции.

Различается и окраска. Защитный провод имеет жёлто-зелёный цвет. Подключение шин различного назначения в одну линию категорически запрещено техникой безопасности.

Меры предосторожности

Правильная электропроводка выполняется по регламенту IEC 60445, принятому законодательством Европы в 2010 году. Нормы российского ГОСТа 50462−2009, которые соответствуют международным правилам, указывают цвет проводов «фаза», «ноль» и «земля».

Иногда электрикам приходится работать с сетями, которые смонтированы много лет назад, а план разводки утерян. Отсутствие принципиальной схемы делает бесполезным знание того, как обозначаются ноль и фаза. Задача электрика усложнится, если в цепи использованы провода с цветом изоляции, которая не соответствует ГОСТу.

До начала работ монтажник обязан определить назначение каждой линии с помощью контрольной лампы, индикаторной отвёртки или мультиметра. При прозванивании электрических цепей необходимо соблюдение элементарных правил техники безопасности:

• манипуляции с индикаторной отвёрткой выполняются одной рукой;
• свободной рукой нельзя прикасаться к металлическим конструкциям или стенам;
• работа проводится в присутствии квалифицированного ассистента.

Выяснив, какой провод для чего предназначен, опытный специалист маркирует линии. Для этого используются специальные бирки на клеевой основе или полихлорвиниловые насадки. На поверхность маркировочного материала наносятся условные обозначения на английском языке — n, l или PE. Только после окончания определительных работ приступают к монтажу или ремонту электрического оборудования.

Понимание того, какой смысл имеют на схеме латинские буквы l и n, помогает электрику проводить монтаж и ремонт сети быстрее и качественнее. Кроме того, буквенное обозначение фазы и нуля на схеме, а также цветовая маркировка чётко определяют назначение провода, с которым работает мастер. Это предотвращает несчастные случаи на рабочем месте.

Как обозначается фаза и ноль на английском

В подавляющем большинстве кабелей разная расцветка изоляции жил. Сделано это в соответствие с ГОСТом Р 50462-2009, который устанавливает стандарт маркировки l n в электрике (фазных и нулевых проводов в электроустановках). Соблюдения этого правила гарантирует быструю и безопасную работу мастера на большом промышленном объекте, а также позволяет избежать электротравм при самостоятельном ремонте.

Разнообразие расцветки изоляции электрокабелей

Цветовая маркировка проводов многообразна и сильно различается для заземления, фазных и нулевых жил. Чтобы не было путаницы, требования ПУЭ регламентируют какого цвета провод заземления использовать в щитке электропитания, какие расцветки обязательно надо использовать для нуля и фазы.

Если монтажные работы проводились высококвалифицированным электриком, который знает современные стандарты работы с электропроводами, не придется прибегать к помощи индикаторной отвёртки или мультиметра. Назначение каждой жилы кабеля расшифровывается знанием его цветового обозначения.

Цвет жилы заземления

С 01.01.2011 цвет жилы заземления (или зануления) может быть только желто-зеленой. Эта цветовая маркировка проводов соблюдается и при составлении схем, на которых такие жилы подписываются латинскими буквами РЕ. Не всегда на кабелях расцветка одной из жил предназначена для заземления – обычно она делается если в кабеле три, пять или больше жил.

Отдельного внимания заслуживают PEN-провода с совмещенными «землей» и «нолем». Подключения такого типа все еще часто встречаются в старых зданиях, в которых электрификация проводилась по устаревшим нормам и до сих пор не обновлялась. Если кабель укладывался по правилам, то использовался синий цвет изоляции, а на кончики и места стыков надевались желто-зеленые кембрики. Хотя, можно встретить и цвет провода заземления (зануления) с точностью до наоборот – желто-зеленый с синими кончиками.

Защитное заземление является обязательным при прокладке линий в жилых и промышленных помещениях и регулируется стандартами ПУЭ и ГОСТ 18714-81. Провод нулевой заземляющий должен иметь как можно меньшее сопротивление, то же самое касается заземляющего контура. Если все работы по монтажу выполнено правильно, то заземление будет надежным защитником жизни и здоровья человека в случае появления неисправностей электролинии. Как итог – правильная пометка кабелей для заземления имеет решающее значение, а зануление вообще не должно применяться. Во всех новых домах проводка делается по новым правилам, а старые поставлены в очередь для ее замены.

Расцветки для нулевого провода

Для «ноля» (или нулевого рабочего контакта) используются только определенные цвета проводов также строго определяемые электрическими стандартами. Он может быть синим, голубым или синим с белой полоской, причем независимо от количества жил в кабеле: трехжильный провод в этом плане ничем не будет отличаться от пятижильного или с еще большим количеством проводников. В электросхемах «нулю» соответствует латинская буква N – он участвует в замыкании цепи электропитания, а в схемах может читаться как «минус» (фаза, соответственно, это «плюс»).

Цвета для фазных проводов

Эти электропровода требуют особо осторожного и «уважительного» с собой обращения, так как они являются токоведущими, и неосторожное прикосновение может вызвать тяжелое поражение электрическим током. Цветовая маркировка проводов для подключения фазы достаточно разнообразна – нельзя применять только цвета смежные с синим, желтым и зеленым. В какой-то мере так гораздо удобнее запоминать каким может быть цвет провода фазы – НЕ синим или голубым, НЕ желтым или зеленым.

На электросхемах фазу обозначают латинской буквой L. Такая же разметка используется на проводах, если цветовая маркировка ни них не применяется. Если кабель предназначен для подключения трех фаз, то фазные жилы помечают буквой L с цифрой. Например, для составления схемы для трехфазной сети 380 В использовано L1, L2, L3. Еще в электрике принято альтернативное обозначение: A, B, C.

Перед началом работ надо определиться, как будет выглядеть комбинация проводов по цвету и неукоснительно придерживаться выбранной расцветки.

Если этот вопрос был продуман еще на этапе подготовительных работ и учтен при составлении схем электропроводки, следует закупить необходимое количество кабелей с жилами необходимых цветов. Если все-таки нужный провод закончился, то можно пометить жилы вручную:

• кембриками обычными;
• кембриками термоусадочными;
• изолентой.

О стандартах цветовой маркировки проводов в Европе и России смотрите так же в этом видео:

Ручная цветовая разметка

Применяется в тех случаях, когда при монтаже приходится использовать провода с жилами одинаковой расцветки. Также часто это происходит при работе в домах старой постройки, в которых монтаж электропроводки производился задолго до появления стандартов.

Опытные электрики, чтобы не было путаницы при дальнейшем обслуживании электроцепи использовали наборы, позволяющие промаркировать фазные провода. Это допускается и современными правилами, ведь некоторые кабели изготавливаются без цветобуквенных обозначений. Место использования ручной маркировки регламентировано нормами ПУЭ, ГОСТа и общепринятыми рекомендациями. Она крепится на концы проводника, там, где он соединяется с шиной.

Разметка двужильных проводов

Если кабель уже подключен к сети, то для поиска фазных проводов в электрике используют специальную индикаторную отвертку – в ее корпусе есть светодиод, который светится, когда жало устройства касается фазы.

Далее понадобится набор специальных трубок с термоусадочным эффектом или ленты для изоляции, чтобы разметить фазу и ноль.

Стандарты не обязывают делать такую разметку на электропроводниках по всей их длине. Допускается отметить её лишь в местах стыков и соединения нужных контактов. Поэтому, при возникновении необходимости нанести метки на электрокабели без обозначений, нужно заранее приобрести материалы, для их разметки вручную.

Число используемых расцветок зависит от применяемой схемы, но главная рекомендация все же есть – желательно использовать цвета, исключающие возможность путаницы. Т.е. не применять для фазных проводов синие, желтые или зеленые метки. В однофазной сети, к примеру, фазу обычно обозначают красным цветом.

Разметка трехжильных проводов

Если надо определить фазу, ноль и заземление в трехжильных проводах, то можно попробовать сделать это мультиметром. Прибор устанавливается на измерение переменного напряжения, а затем щупами аккуратно коснуться фазы (его можно найти и индикаторной отверткой) и последовательно двух оставшихся проводов. Далее следует запомнить показатели и сравнить их между собой – комбинация «фаза-ноль» обычно показывает большее напряжение, нежели «фаза-земля».

Когда фаза, ноль и земля определены, то можно наносить маркировку. По правилам, для заземления применяется провод цветной желто зеленый, а точнее жила с такой расцветкой, поэтому его маркируют изолентой подходящих цветов. Ноль, отмечается, соответственно, синей изолентой, а фаза любой другой.

Как итог

Правильная разметка проводов это обязательное условие качественного монтажа электропроводки при проведении работ любой сложности. Она значительно облегчает как сам монтаж, так и последующее обслуживание электросети. Чтобы электрики «разговаривали на одном языке», созданы обязательные стандарты цветобуквенной маркировки, которые схожи между собой даже в разных странах. В соответствии с ними L – это обозначение фазы, а N – ноля.

Каждый раз, пытаясь подключить люстру или бра, датчик освещенности или движения, варочную панель или вытяжной вентилятор, терморегулятор теплого пола или блок питания светодиодной ленты, а также любое другое электрооборудование, вы можете увидеть следующие маркировки возле клемм подключения – L и N .

Давайте разберемся, о чем говорят обозначения L и N в электрике .

Как вы, наверное, сами догадались это не просто произвольные символы, каждый из них несет конкретное значение и выполняет роль подсказки, для правильного подключения электроприбора к сети.

« L » – Эта маркировка пришла в электрику из английского языка, и образована она от первой буквы слова «Line» (линия) – общепринятого названия фазного провода. Также, если вам удобнее, можно ориентироваться на такие понятия английских слов как Lead (подводящий провод, жила) или Live (под напряжением).

Соответственно обозначением L маркируются зажимы и контактные соединения, предназначенные для подключения фазного провода. В трехфазной сети, буквенно-цифровая идентификация (маркировка) фазных проводников “L1”, “L2” и “L3”.

По современным стандартам (ГОСТ Р 50462-2009 (МЭК 60446:2007), действующим в России, цвета фазных проводов – коричневый или черный . Но зачастую, может встречаться белый, розовый, серый или провод любого другого цвета, кроме синего, бело-синего, голубого, бело-голубого или желто-зеленого.

«N» – маркировка, образованная от первой буквы слова Neutral (нейтральный) – общепринятое название нулевого рабочего проводника, в России называемого чаще просто нулевым проводником или коротко Ноль (Нуль). В связи с этим, удачно подходит английское слово Null (нулевой), можно ориентироваться на него.

Обозначением N в электрике маркируются зажимы и контактные соединения для подключения нулевого рабочего проводника/нулевого провода. При этом это правило действует как в однофазной, так и трехфазной сети.

Цвета провода, которыми маркируется нулевой провод (нуль, ноль, нулевой рабочий проводник) строго синий (голубой) или бело-синий (бело-голубой).

Если уж мы говорим об обозначениях L и N в электрике, нельзя не отметить еще вот такой знак – , который также, практически всегда можно увидеть совместно с этими двумя маркировками. Таким значком отмечены зажимы, клеммы или контактные соединения для подключения провода защитного заземления ( PE – Protective Earthing ), он же нулевой защитный проводник, заземление, земля.

К сожалению, нередко, электропроводка в наших квартирах и домах выполнена с несоблюдением всех строгих стандартов и правил цветовой и буквенно-цифровой маркировки для электрики. И знать предназначение маркировок L и N у электрооборудования, порой, недостаточно, для правильного подключения. Поэтому, обязательно прочитайте нашу статью «Как определить фазу, ноль и заземление самому, подручными средствами?», если у вас есть какие-то сомнения, этот материал будет как нельзя кстати.

Похожие материалы

Комментарии: 11

У меня есть трехжильный кабель, цвета жил – черный, коричневый, белый. Ну и какой куда. (электрик с 30-летним стажем).

За статью огромная благодарность, все по делу.

Сайт хорош, слов нет.

Всё очень понятно.Спасибо за помощь.

И мне понравилось, спасибо.

Перезвоните мне пожалуйста 8 (996) 777-21-76 Евгений.

Перезвоните мне пожалуйста 8 (962) 685-78-93 Антон.

Наша компания предлагает вам весь спектр услуг в области ремонта объектов жилой и загородной недвижимости http://www.plasterers-spb.ru . За нашими плечами более тысячи успешно выполненных ремонтов различной сложности .Мы умеем работать и всегда помним об интересах наших клиентов, поэтому многие из них становятся нашими постоянными заказчиками и рекомендуют нас друзьям. Если вас интересуют высокое качество проводимых работ, оптимальные цены и индивидуальный подход.

Best Rated Online Pharmacy For Viagra Australia Pharmacy Domperidone Viagra Sottobanco cheap cialis online Zithromax After Abortion Pancrelipase

Цвета проводов: заземление, фаза, ноль

Для облегчения выполнения монтирования электропроводки, кабели изготавливаются с разноцветной маркировкой проводов. Монтаж сети освещения и подвод питания на розетки предполагает применение кабеля с тремя проводами.

Использование данной цветовой системы в разы уменьшает время ремонта, подключения розеток и выключателей. Так же данная схема минимизирует требования к квалификации монтажника. Это значит, что почти любой взрослый мужчина в состоянии сам выполнить, к примеру, установку лампы.

В данной статье мы рассмотрим как обозначается заземление, ноль и фаза. А так же другие цветовые маркировки проводов.

Цвет заземления

Цвет провода заземления, «земли» — почти всегда обозначен желто-зеленым цветом. реже встречаются обмотки как полностью желтого цвета, таки и светло-зеленого. На проводе может присутствовать маркировка “РЕ”. Так же можно встретить провода зелено-желтого цвета с маркировкой “PEN” и с синей оплеткой на концах провода в местах крепления – это заземление, совмещенное с нейтралью.

В распределительном щитке (РЩ) стоит подключать к шине заземления, к корпусу и металлической дверке щитка. Что касается распределительной коробки, то там подключение идёт к заземлительным проводам от светильников и от контактов заземления розеток. Провод «земли» не надо подключать к УЗО (устройство защитного отключения), в связи с этим УЗО устанавливают в домах и квартирах, так как обычно электропроводка выполняется только двумя проводами

Обозначение заземления на схемах:

Обычное заземление(1) Чистое заземление(2) защитное заземление(3) заземление к корпусу(4) заземление для постоянного тока (5)

Чем отличается заземление

Цвет нуля, нейтрали

Провод «ноля» — должен быть синего цвета. В РЩ надо подключать к нулевой шине, которая обозначается латинской буквой N. К ней же нужно подключить все провода синего цвета. Шина подсоединена к вводу посредством счетчика или же напрямую, без дополнительной установки автомата. В коробке распределения, все провода (за исключением провода с выключателя) синего цвета (нейтрали) соединяются и не участвуют в коммутации. К розеткам провода синего цвета «ноль» подключаются к контакту, который обозначается буквой N, которая маркируется на обратной стороне розеток.

Обозначение провода фазы не столь однозначно. Он может быть, либо коричневым, либо черным, либо красным, или же другими цветами кроме синего, зеленого и желтого. В квартирном РЩ фазовый провод, идущий от потребителя нагрузки, соединяется с нижним контактом автоматического выключателя либо к УЗО. В выключателях осуществляется коммутация фазового провода, во время выключения, контакт замыкается и напряжение подаётся к потребителям. В фазных розетках черный провод нужно подключить к контакту, который маркируется буквой L.

Как найти заземление, нейтраль и фазу при отсутствии обозначения

Если отсутствует цветовая маркировка проводов, то можно воспользоваться индикаторной отверткой для определения фазы, при контакте с ней индикатор отвертки загорится, а на проводах нейтрали и заземления – нет.

Можно воспользоваться мультиметром для поиска заземления и нейтрали. Находим отверткой фазу, закрепляем один контакт мультиметра на ней и “прощупываем” другим контактом провода, если мультиметр показал 220 вольт это – нейтраль, если значения ниже 220, то заземление.

Буквенные и цифровые маркировки проводов

Первой буквой “А” обозначается алюминий как материал сердечника, в случае отсутствия этой буквы сердечник – медный.

Буквами “АА” обозначается многожильный кабель с алюминиевым сердечником и дополнительной оплеткой из него же.

“АС” обозначается в случае дополнительной оплетки из свинца.

Буква “Б” присутствует в случае если кабель влагозащищенный и у него присутствует дополнительная оплетка из двухслойной стали.

“Бн” оплетка кабеля не поддерживает горение.

“В” поливинилхлоридная оболочка.

“Г” не имеет защитной оболочки.

“г”(строчная) голый влагозащищенный.

“К” контрольный кабель, обмотанный проволокой под верхней оболочкой.

“Р” резиновая оболочка.

“НР” негорящая резиновая оболочка.

Цвета проводов за рубежом

Цветовая маркировка проводов в Украине, России, Белорусии, Сингапуре, Казахстане, Китае, Гонконге и в странах европейского союза одинаковая: Провод заземления – Зелено-желтый

Провод нейтрали – голубой

фазы маркируется другими цветами

Обозначение нейтрали имеет черный цвет в ЮАР, Индии, Пакистане, Англии, однако это в случае со старой проводкой.

в настоящее время нейтраль синяя.

В австралии может быть синий и черный.

В США и Канаде обозначается белым. Так же в США можно найти серую маркировку.

Провод заземления везде имеет желтую, зеленую, желто-зеленую окраску, так же в некоторых странах может быть без изоляции.

Другие цвета проводов применяются для фаз и могут быть различными, кроме цветов означающих другие провода.

13 способов как сэкономить электричество

Цвет проводов фаза, ноль, земля

1. Заземляющий провод
2. Нулевой проводник (нейтраль)
3. Цвет фазного провода
4. Определение проводов
5. Маркировка

Для того чтобы облегчить монтаж электропроводки, вся кабельно-проводниковая продукция имеет соответствующую разноцветную маркировку. Как правило в домах или квартирах устройство освещения, подключение розеток выполняется с помощью трех проводов. Каждый из них имеет собственное предназначение в домашней электрической сети. Поэтому обозначение цвета проводов земли, фазы и нуля имеет большое значение. За счет этого существенно снижается время монтажа и последующего ремонта. Благодаря цветной маркировке, любой вид подключения не представляет особой сложности.

Заземляющий провод

Для обозначения заземляющего провода в большинстве случаев используется желто-зеленый цвет. Иногда можно встретить проводники с изоляцией только желтого цвета. Еще реже используется светло-зеленый цвет. Обычно такие провода маркируются символами РЕ. Однако, если заземляющий провод совмещен с нейтралью, он обозначается как PEN. Он окрашивается в зелено-желтый цвет, а на концах имеется синяя оплетка.

В распределительном щитке провод заземления подключается к специальной шине, или к корпусу и металлической дверке. В распределительной коробке соединение выполняется с аналогичными проводами, предусмотренными в светильниках и розетках, оборудованных специальными контактами заземления. Заземляющий провод не нужно подключать к устройству защитного отключения ( УЗО ), поэтому такие защитные устройства используются там, где для электропроводки применяется лишь два провода.

Нулевой проводник (нейтраль)

Для нулевого проводника или нейтрали традиционно используется синий цвет. Подключение в распределительном щитке осуществляется через специальную нулевую шину, обозначаемую символом N. К этой шине подключаются все провода, имеющие синий цвет.

Сама шина соединяется с вводом через счетчик электроэнергии. В некоторых случаях соединение может осуществляться напрямую, без каких-либо дополнительных автоматических устройств.

В распределительной коробке все нейтральные провода синего цвета соединяются вместе и не принимают участия в коммутации. Исключение составляет провод, идущий от выключателя. Подключение синих проводов к розеткам выполняется с помощью специального нулевого контакта, обозначаемого буквой N. Данная маркировка проставляется на оборотной стороне каждой розетки.

Цвет фазного провода

Фаза не имеет какого-либо точного обозначения. Довольно часто встречаются черные, коричневые, красные и другие цвета, отличающиеся от зеленого, желтого и синего. В распределительном щитке, установленном в квартире, соединение фазного провода, идущего от потребителя, выполняется с контактом автоматического выключателя, расположенным снизу. На других схемах этот проводник может соединяться с устройством защитного отключения.

В выключателях фаза непосредственно участвует в коммутации. С его помощью происходит замыкание и размыкание контакта – включение и выключение. Таким образом осуществляется подача напряжения к потребителям, а в случае необходимости – прекращение этой подачи. В розетках проводник фазы подключается к контакту с маркировкой L.

Определение проводов

Иногда возникают ситуации, когда требуется определить назначение того или иного провода при отсутствии на нем маркировки. Наиболее простым и распространенным способом является использование индикаторной отвертки. С ее помощью можно точно установить, какой провод будет фазным, а какой – нулевым. В первую очередь нужно отключить подачу электроэнергии на щитке. После этого концы двух проводников зачищаются и разводятся в стороны подальше друг от друга. Затем необходимо включить подачу электричества и определить индикатором назначение каждого провода. Если лампочка загорелась при контакте с жилой – это фаза. Значит другая жила будет нейтралью.

При наличии в электропроводке заземляющего провода, рекомендуется воспользоваться мультиметром. Этот прибор оборудован двумя щупальцами. Вначале устанавливается измерение переменного тока в диапазоне более 220 вольт на соответствующей отметке. Один щупалец фиксируется на конце фазного провода, а вторым определяется заземление или ноль. В случае соприкосновения с нулем, на дисплее прибора отобразится напряжение 220 вольт. При касании заземляющего провода, напряжение будет заметно ниже.

Маркировка

Существует не только цвет проводов фаза, ноль, земля, но и другие виды маркировки, прежде всего буквенные и цифровые обозначения. Первая буква А указывает на материал провода – алюминий. При отсутствии этой буквы материалом сердечника будет медь.

Основная маркировка проводов в электрике:

• АА – соответствует многожильному алюминиевому кабелю с дополнительной оплеткой из того же материала.
• АС – дополнительная свинцовая оплетка.
• Б – наличие защиты от влаги и дополнительной оплетки из двухслойной стали.
• Бн – негорючая оплетка кабеля.
• Г – отсутствие защитной оболочки.
• Р – оболочка из резины.
• НР – резиновая оболочка из негорючего материала.

Цветовые обозначения фазы L, нуля N и заземления

Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).

Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).

Фаза (“L”, “Line”)

Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово “фаза” означает “провод под напряжением”, “активный провод” и “линия”. Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы. Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще – запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом “L”, а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным. Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы. Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать – фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.

Ноль (“N”, “Neutre”, “Neutral”, “Нейтраль” “Нуль”)

Вторым немаловажным проводом является ноль, известный в народе как “провод без тока”, “пассивный провод” и “нейтраль”. Он бывает только синим. В квартирных распределительных щитках его нужно подключать к нулевой шине, она помечена символом “N”. К розетке провод нуля подключается к контактам, также обозначенным знаком “N”.

Заземление (“G”, “T”, “Terre” “Ground”, “gnd” и “Земля”)

Изоляция заземляющего провода бывает только желтого цвета с зеленой полоской. В распределительном щитке он подключается к шине заземления, к дверце и корпусу щитка. В розетках заземление подключается к контактам, обозначенным латинским символом “G” или с знаком в виде перевернутой и коротко подчеркнутой буквой “Т”. Обычно заземлительные контакты на виду и могут выступать из розеток, становясь доступными детям, что порой вызывает у многих родителей шок, тем не менее эти контакты не опасны, хотя совать пальцы туда все же не рекомендуется.

Внимание! При работе с электрическими сетями под напряжением всегда велика вероятность поражения человека электрическим током или пожара. Если даже установлено УЗО, настоятельно рекомендуется соблюдать все меры предосторожности! Известно, что специальная конструкция такого выключателя сверяет синхронность работы фазы и нуля, и в случае, если УЗО обнаружит утечку тока фазы без возвращения каких-то его процентов по нулю, то немедленно разорвет контакт, что спасет человеку жизнь; однако если прикоснуться не только к фазе, но еще и к нулю – то УЗО не спасет. Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно.

Электричество 101: Основы | Промышленное управление

Цель этой Info-Tec – помочь вам понять основы электрических систем. Многие проблемы, возникающие при обслуживании, связаны с электрическими проблемами или проблемами, связанными с электричеством.

В настоящее время широко используются два типа электрического тока: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC).

Переменный ток вырабатывается всеми предприятиями электроэнергетики. AC очень «гибкий».Его напряжение может быть легко повышено или понижено трансформаторами. Переменный ток можно преобразовать в постоянный для конечного использования с помощью выпрямителей или твердотельных устройств.

Постоянный ток всегда течет в одном направлении. Переменный ток сначала течет в одном направлении, затем меняет направление и течет в противоположном направлении. Ток «чередуется», следовательно, переменный ток. Когда переменный ток меняет направление, он не перескакивает от полного значения в одном направлении к полному значению в другом направлении. Он постепенно нарастает до максимума, постепенно спадает до нуля, а затем повторяется в обратном направлении.См. Рисунок 1.

Рисунок 1.

Один из периодов нарастания и возврата к нулю в одном направлении потока – это чередование. Два чередования, одно в одном направлении, а другое в противоположном, – это цикл. Переменный ток в этой стране генерируется с частотой 60 циклов в секунду. Старое оборудование будет идентифицироваться в циклах (CY), а новое оборудование – в герцах (HZ). CY и HZ означают одно и то же. (CY был изменен на HZ в честь немецкого физика Генриха Герца, который разгадал тайну циклов переменного тока.)

Электроэнергия имеет две характеристики:

1. Напряжение . Также называется «потенциальной» или электродвижущей силой (ЭДС). Это «давление» электричества. Электричество не обязательно должно протекать, чтобы иметь напряжение. Если вольтметр подключен к “активной” цепи, он покажет напряжение независимо от того, подключена ли цепь к нагрузке или нет. Это можно сравнить с водой в трубе и манометром. Напряжение – это мера электрического «давления» или потенциала.

2. Ампер. Это «скорость протекания» тока. Это «галлоны в минуту». Если по трубе течет вода, то есть сопротивление ее потоку. Будет падение давления от одного конца трубы к другому, в зависимости от размера трубы, длины трубы и скорости потока. То же самое и с электричеством. Проволока оказывает сопротивление. Чем меньше размер провода, тем он длиннее, количество проводимой им электроэнергии (AMPS) определяет падение давления, или, говоря электрическими терминами, падение напряжения.

Другой немецкий физик, Г.С. Омс, разработал формулу, известную как «Закон Ома». Он обнаружил, что напряжение – это произведение ампер и Ом (мера сопротивления, которую он назвал в честь себя) в резистивной цепи. Для описания этих ценностей были установлены символы. E для напряжения, I для тока и R для сопротивления. Следовательно, напряжение равно амперам, умноженным на ом: E = I x R. Это краеугольная формула, на которой строится знание электричества. Все значения в законе Ома могут быть рассчитаны по отношению к остальным значениям.Например, ампер равен напряжению, разделенному на сопротивление, или:

I = E

R

Легкий способ запомнить различные математические формы, в которых выражается закон Ома, показан на рисунке 2. Если какой-либо из трех символов покрыт, два оставленных непокрытых символа имеют правильную форму. Например;

E, если покрыто, равно I x R

I, если покрыто, равно

E

R

R, если покрыто, равно

E

Я

Рисунок 2.

Цепи переменного тока подразделяются на два основных класса: однофазные (SF) и трехфазные (3F). Есть два этапа, но его использование настолько минимально, что мы не будем обсуждать его.

Если в цепи только два провода, она должна быть однофазной (не считая постоянного тока, который мы не рассматриваем в настоящее время). Если в цепи три провода, она может быть трехфазной или однофазной! Легко отличить трехпроводную однофазную от трехпроводной трехфазной. В однофазной сети два – это провода под напряжением, а один – нейтраль.В обычном жилом или легком коммерческом здании, которое имеет трехпроводное питание 115/230 вольт, два горячих провода входят в служебный шкаф и имеют предохранители или используют сбрасываемые перегрузки, но нейтраль проходит через шкаф без какого-либо переключателя или предохранителя. Этот тип входа однофазный, хотя и трехжильный. Это действительно двухпроводная однофазная схема на 230 В с нейтралью. От него можно взять две и более цепи по 115 вольт и одну или несколько цепей на 230 вольт. Если между горячим проводом и нейтралью поставить вольтметр, он покажет 115 вольт.Между двумя горячими проводами он покажет 230 вольт. См. Рисунок 3.

Рисунок 3.

На рис. 3 показано, как будет выглядеть типичный трехпроводной входной выключатель 115/230 В. (Примечание: в некоторых случаях старых систем переключатель может быть трехполюсным переключателем и размыкать нейтраль. Это небезопасно и должно быть заменено). Трехпроводные трехфазные системы обычно распространяются только на промышленные и крупные торговые площади. Как видно из названия, трехфазный ток имеет три тока, протекающие по трем проводам.В обычной трехфазной нейтрали нет; все три провода горячие. Между любыми двумя из трех проводов есть однофазный ток, но никогда не 110, 115 или 120 вольт. Обычно напряжение каждой фазы будет 208, 220, 230, 440, 550 или выше.

Трехфазные токи следуют друг за другом с интервалом в треть цикла. См. Рисунок 4.

Рисунок 4.

Если вольтметр используется для проверки трехфазного тока, полное напряжение будет обнаружено между любыми двумя из трех проводов.Напряжение чуть больше половины будет обнаружено от любого провода к земле.

В Милуоки компания WEPCO использовала только 230-вольтовую заземленную трехфазную систему. Они больше не используют его, но многие из этих систем с «заземленной фазой B» были установлены (компания Climatic Control обслуживается трехфазной системой с заземленной фазой B), и многие из них все еще существуют. В этой трехфазной системе одна из фаз заземлена (заземляющая ветвь). Эту систему легко принять за трехпроводную, 115/230 вольт и однофазную, поскольку на входе будет двухполюсный выключатель с двумя предохранителями, а третья линия будет сплошной.Проверка с помощью вольтметра покажет разницу. Даже при заземленной фазе напряжение между любыми двумя из трех проводов будет составлять 230 вольт (в заземленной фазе B всегда было 230 вольт). Если каждый провод заземлен, на двух ножках будет отображаться полное напряжение, а на одной ножке – 0 вольт. Это наземная нога. Помните, что в однофазной системе на 115/230 вольт будет 115 вольт между нейтралью и горячим проводом и 230 вольт между двумя горячими проводами.

Трехфазные цепи не предназначены для однофазного использования 115 В.Хотя от разогретой ноги до земли можно получить около 115 вольт, использование этой схемы запрещено электрическими правилами. Это опасная практика.

В настоящее время используются три основные трехфазные распределительные системы. Небольшие коммерческие здания и некоторые небольшие промышленные предприятия, на которые приходится около 50 процентов электрической нагрузки в виде однофазной сети на 120 вольт, будут иметь трехфазную четырехпроводную систему с напряжением 208/120 вольт. См. Рисунок 5.

Рисунок 5.

Есть три горячие линии (A, B и C), а также нейтраль (N), которая заземлена.Однофазные 120-вольтовые нагрузки питаются от линии к нейтрали (C к N, A к N или B к N), а трехфазные 208 Вольт – по линиям A, B и C.

Рисунок 6.

На рисунке 6 представлена ​​схема трехфазной четырехпроводной системы с напряжением 480/276 В. Эта система обслуживает гостиницы, торговые центры и т. Д. Трансформаторы используются для получения однофазных цепей на 120 вольт.

Рисунок 7.

На рисунке 7 показана система, используемая на крупных промышленных предприятиях, где большую часть нагрузки составляют двигатели.Это трехфазная система с напряжением 480 В. В этой системе используются трансформаторы для обеспечения требований к напряжению 120/240 вольт.

Термины «заземление» или «заземленный» и «заземление» могут вводить в заблуждение. «Заземление» – это соединение провода, ленты или другого проводника от металлического корпуса вокруг части электрического оборудования к водопроводной трубе, заглубленной пластине, стержню или другому проводящему материалу, контактирующему с землей. Это называется «заземлением» оборудования. Это сделано в целях безопасности, а также для устранения или уменьшения помех (RFI).

Термин «земля» имеет другое значение. Когда по какой-либо причине ток проходит через изоляцию или вокруг нее к открытым металлическим частям, которые затем становятся горячими или «находящимися под напряжением», это называется «землей». «Заземления» можно избежать за счет хорошей конструкции оборудования и регулярного технического обслуживания. Основания случаются и могут быть опасными. Оборудование следует защитить путем его «заземления».

Низкое напряжение всегда возникает из-за того, что проводка или трансформатор недостаточно велики для подачи такого тока, который требуется нагрузкам или нагрузкам.Когда в проводе течет ток, всегда есть некоторое падение напряжения. Этого может быть недостаточно, чтобы повлиять на работу оборудования, но некоторое падение напряжения существует всегда. Нет смысла проверять падение напряжения в цепи, если не включены все нагрузки в этой цепи. Разделение нагрузок или добавление дополнительных цепей обычно может исправить перегрузку цепей, вызывающую низкое напряжение.

Если на служебном входе наблюдается низкое напряжение, это может быть ошибка электроснабжения. Спрос на электрические услуги рос быстрее, чем коммунальные предприятия смогли увеличить свои услуги.Известно, что в некоторых случаях коммунальные предприятия устанавливают ответвления на своих трансформаторах, чтобы подавать более высокое вторичное напряжение для компенсации падений напряжения в периоды повышенного спроса. В этих зонах при снижении нагрузки напряжение на отдельном служебном входе может значительно превысить норму. Это приводит к проблемам с перенапряжением. Перенапряжение приводит к перегреву двигателей, перегоранию конденсаторов и значительному сокращению срока службы лампочек, нагрузок резистивного типа, а также может нанести ущерб твердотельным устройствам.

В дополнение к обычным цепям на 120 В, цепям электроприборов на 230 В и трехфазным цепям почти во всех зданиях будет использоваться одна или несколько цепей «низкого напряжения». Цепи низкого напряжения – это любые цепи ниже 30 вольт, обычно 24 вольт. Цепи на 24 В обычно являются цепями управления. Сила тока в этих системах обычно небольшая, менее 5 ампер.

Поскольку напряжение и сила тока очень низкие, проводка может быть намного меньше и, следовательно, намного дешевле в установке, чем проводка с «линейным» напряжением.Низкое напряжение также намного безопаснее.

Так же, как напряжение электричества измеряется в вольтах, а скорость протекания тока измеряется в амперах, мощность измеряется в ваттах. Один ватт – это мощность, производимая одним вольт на один ампер. Ватты находятся путем умножения вольт на ампер. При постоянном постоянном токе найти мощность просто. Это вольты, умноженные на амперы. Однако при переменном токе напряжение и сила тока меняются в зависимости от цикла. (Помните, сначала это 0, затем до максимума в одном направлении, затем снова до 0 и до максимума в другом направлении.Эффективное напряжение и сила тока будут меньше максимальных. Эффективные значения называются «среднеквадратичное значение» или RMS. Среднеквадратичное значение равно 0,707 максимального значения. Следовательно, в цепи переменного тока на 120 В, 10 А фактические максимальные значения составляют почти 170 вольт и чуть более 15 ампер. Это верно только для цепей постоянного тока и чисто резистивных цепей переменного тока, таких как нагреватели.

Возможно, выдающееся преимущество переменного тока перед постоянным состоит в том, что переменный ток можно легко повышать или понижать с небольшими потерями с помощью трансформаторов.

Как известно, даром что-то не получить. Выход машины будет в некоторой степени пропорционален входу. Необходимо ввести больше, чем вынуть, поскольку часть ввода теряется и используется машиной. Эффективность – это выходная энергия, деленная на входящую энергию. Трансформатор – это машина без движущихся частей. Он очень эффективен: от 98 до 99 процентов. 1–2 процента потеряли токи или ватты. Если вторичная обмотка трансформатора составляет 24 В, а это трансформатор «40 ВА», потребляемый ток (в амперах) может быть равен 1.667 ампер до перегрузки.

Трехфазные трансформаторы – это однофазные трансформаторы, соединенные вместе. Один метод соединения трех катушек известен как «дельта», а другой – «звезда» или «Y». Обычно токи, протекающие в каждом из трех проводов трехфазного тока, равны. Падение напряжения в каждой фазе одинаковое, и вольтметр должен показывать одинаковое напряжение на клеммах двигателя для всех трех фаз. См. Рисунок 8.

Рисунок 8.

Если напряжения не равны, некоторые из причин могут быть:

• Однофазная цепь отключена от одной из трех фаз.

• Частичное заземление или короткое замыкание в обмотках двигателя.

• Изъеденные или перегоревшие контакты в контакторе пускателя двигателя.

• Корродированные клеммы.

• Ослабленные провода.

• Всегда находите причину и устраняйте трехфазный дисбаланс.

Если перегорает предохранитель, срабатывает прерыватель или отсоединяется провод, то все, что вызывает “размыкание” одной фазы трехфазной цепи, остается только одна фаза, а не две! Это известно как «однофазное».Если это происходит при работающем двигателе, он может продолжать работать при небольшой нагрузке. Если его полностью разгрузить, может даже запуститься. В любом случае, если его быстро не отключить, он сгорит. Трехфазные двигатели обычно дороги, и вложения в устройство защиты от пониженного напряжения, перенапряжения, потери фазы и дисбаланса фаз – дешевая страховка. Предохранители защищают от короткого замыкания и заземления и не предназначены для защиты электродвигателей от определенных перегрузок электродвигателя. В большинстве случаев чрезмерное падение напряжения, однофазность, несимметричные фазы, как правило, находятся в помещении пользователя.Бизнес вырос, и вместе с другими устройствами было добавлено гораздо больше или больше двигателей, что увеличило нагрузку на исходную услугу. Перед вызовом утилиты убедитесь, что проблемы с утилитами. Пользователь должен обновить службу в соответствии с текущими требованиями.

Фазорная диаграмма и фазорная алгебра, используемые в цепях переменного тока

Синусоидальные сигналы одной и той же частоты могут иметь разность фаз между собой, которая представляет собой угловую разность двух синусоидальных сигналов.Также термины «опережение» и «запаздывание», а также «синфазный» и «не синфазный» обычно используются для обозначения отношения одной формы сигнала к другой с помощью обобщенного синусоидального выражения, которое задается как: A _{( t)} = A _m sin (ωt ± Φ), представляющая синусоиду во временной области.

Но при таком математическом представлении иногда трудно визуализировать эту угловую или фазовую разницу между двумя или более синусоидальными сигналами. Одним из способов преодоления этой проблемы является графическое представление синусоид в пространственной форме или форме векторной области с использованием Phasor Diagrams , и это достигается с помощью метода вращающихся векторов.

В основном вращающийся вектор, называемый просто « Phasor », представляет собой масштабированную линию, длина которой представляет величину переменного тока, имеющую как величину («пиковую амплитуду»), так и направление («фазу»), которая «заморожена» в некоторой точке в время.

Вектор – это вектор со стрелкой на одном конце, которая частично обозначает максимальное значение векторной величины (V или I), а частично конец вектора, который вращается.

Обычно предполагается, что векторы вращаются на одном конце вокруг фиксированной нулевой точки, известной как «исходная точка», в то время как конец со стрелкой, представляющий величину, свободно вращается в направлении против часовой стрелки с угловой скоростью, (ω) одного полного оборота за каждый цикл.Это вращение вектора против часовой стрелки считается положительным вращением. Аналогично, вращение по часовой стрелке считается отрицательным вращением.

Хотя и термины векторы, и векторы используются для описания вращающейся линии, которая сама по себе имеет как величину, так и направление, основное различие между ними состоит в том, что величина вектора – это «пиковое значение» синусоиды, а величина вектора – это «Среднеквадратичное значение» синусоиды. В обоих случаях фазовый угол и направление остаются одинаковыми.

Фаза переменной величины в любой момент времени может быть представлена ​​векторной диаграммой, поэтому векторные диаграммы можно рассматривать как «функции времени». Полная синусоида может быть построена с помощью одного вектора, вращающегося с угловой скоростью ω = 2πƒ, где ƒ – частота формы волны. Тогда Phasor – это величина, которая имеет как «Величину», так и «Направление».

Обычно при построении векторной диаграммы угловая скорость синусоидальной волны всегда принимается равной: ω в рад / сек.Рассмотрим векторную диаграмму ниже.

Фазорная диаграмма синусоидальной формы волны

Поскольку единственный вектор вращается против часовой стрелки, его вершина в точке A совершит один полный оборот на 360 ^o или 2π, представляющих один полный цикл. Если длина его движущегося наконечника переносится с разными угловыми интервалами во времени на график, как показано выше, будет нарисована синусоидальная форма волны, начиная слева с нулевого времени. Каждая позиция по горизонтальной оси указывает время, прошедшее с нулевого времени, t = 0.Когда вектор горизонтален, вершина вектора представляет углы при 0 ^o , 180 ^o и 360 ^o .

Аналогично, когда вершина вектора вертикальна, она представляет положительное пиковое значение (+ Am) при 90 ^o или π / 2 и отрицательное пиковое значение (-Am) при 270 ^o или 3π / 2. . Тогда ось времени сигнала представляет собой угол в градусах или радианах, на который переместился вектор. Таким образом, мы можем сказать, что вектор представляет собой масштабированное значение напряжения или тока вращающегося вектора, который «заморожен» в некоторый момент времени (t), а в нашем примере выше это угол 30 ^o .

Иногда, когда мы анализируем чередующиеся формы сигналов, нам может потребоваться знать положение вектора, представляющего переменную величину в некоторый конкретный момент времени, особенно когда мы хотим сравнить две разные формы сигналов на одной оси. Например, напряжение и ток. В приведенной выше форме волны мы предположили, что она начинается в момент времени t = 0 с соответствующим фазовым углом в градусах или радианах.

Но если второй сигнал начинается слева или справа от этой нулевой точки, или мы хотим представить в векторной нотации соотношение между двумя формами сигнала, тогда нам нужно будет принять во внимание эту разность фаз Φ формы сигнала.Рассмотрим приведенную ниже диаграмму из предыдущего руководства по разнице фаз.

Разность фаз синусоидального сигнала

Обобщенное математическое выражение для определения этих двух синусоидальных величин будет записано как:

Ток i отстает от напряжения v на угол Φ, и в нашем примере выше это 30 ^o . Таким образом, разница между двумя векторами, представляющими две синусоидальные величины, составляет угол Φ, и результирующая векторная диаграмма будет такой.

Фазорная диаграмма синусоидальной формы волны

На горизонтальной оси нанесена векторная диаграмма, соответствующая нулевому моменту времени (t = 0). Длины векторов пропорциональны значениям напряжения (V) и тока (I) в тот момент времени, когда нарисована векторная диаграмма. Вектор тока отстает от вектора напряжения на угол Φ, поскольку два вектора вращаются на против часовой стрелки на , как указано ранее, поэтому угол Φ также измеряется в том же направлении против часовой стрелки.

Если, однако, сигналы зафиксированы в момент времени t = 30 ^o , соответствующая векторная диаграмма будет выглядеть так, как показано справа. И снова вектор тока отстает от вектора напряжения, поскольку две формы волны имеют одинаковую частоту.

Однако, поскольку форма волны тока теперь пересекает линию горизонтальной нулевой оси в этот момент времени, мы можем использовать вектор тока в качестве нашей новой ссылки и правильно сказать, что вектор напряжения «опережает» вектор тока на угол Φ.В любом случае один вектор обозначается как эталонный вектор и , а все остальные вектора будут либо опережающими, либо запаздывающими относительно этого опорного сигнала.

Добавление фазора

Иногда при изучении синусоид необходимо сложить две чередующиеся формы волны, например, в последовательной цепи переменного тока, которые не синфазны друг с другом. Если они синфазны, то есть фазового сдвига нет, то их можно сложить так же, как значения DC, чтобы найти алгебраическую сумму двух векторов.Например, если два напряжения, скажем, 50 и 25 вольт соответственно вместе «синфазны», они складываются или суммируются, чтобы сформировать одно напряжение 75 вольт (50 + 25).

Если, однако, они не совпадают по фазе, то есть у них нет одинаковых направлений или начальной точки, тогда необходимо учитывать фазовый угол между ними, поэтому они складываются вместе с использованием векторных диаграмм для определения их результирующего фазора или Векторная сумма с использованием закона параллелограмма .

Рассмотрим два напряжения переменного тока: V ₁ с пиковым напряжением 20 вольт и V ₂ с пиковым напряжением 30 вольт, где V ₁ опережает V ₂ на 60 ^o . Общее напряжение, V _T двух напряжений, можно найти, сначала нарисовав векторную диаграмму, представляющую два вектора, а затем построив параллелограмм, в котором две стороны представляют собой напряжения, V ₁ и V ₂ как показано ниже.

Сложение двух фазоров

Вычерчивая два вектора для масштабирования на миллиметровой бумаге, их векторную сумму V ₁ + V ₂ можно легко найти, измерив длину диагональной линии, известной как «результирующий r-вектор», из нулевую точку до пересечения линий построения 0-A.Обратной стороной этого графического метода является то, что отрисовка векторов в масштабе занимает много времени.

Кроме того, хотя этот графический метод дает ответ, который является достаточно точным для большинства целей, он может привести к ошибке, если он нарисован неправильно или неправильно масштабирован. Тогда один из способов гарантировать, что правильный ответ всегда будет получен, – это аналитический метод.

Математически мы можем сложить два напряжения вместе, сначала найдя их «вертикальное» и «горизонтальное» направления, и на основании этого мы можем затем вычислить как «вертикальную», так и «горизонтальную» составляющие для результирующего «вектора r», V _T .Этот аналитический метод, который использует правило косинуса и синуса для нахождения этого результирующего значения, обычно называется прямоугольной формой .

В прямоугольной форме вектор делится на действительную часть x и мнимую часть y, образуя обобщенное выражение Z = x ± jy. (Мы обсудим это более подробно в следующем уроке). Это дает нам математическое выражение, которое представляет как величину, так и фазу синусоидального напряжения как:

Определение сложной синусоиды

Таким образом, сложение двух векторов A и B с использованием предыдущего обобщенного выражения выглядит следующим образом:

Добавление фазора с использованием прямоугольной формы

Напряжение, В ₂ из 30 вольт указывает в опорном направлении вдоль горизонтальной нулевой оси, тогда оно имеет горизонтальную составляющую, но не имеет вертикальной составляющей, как показано ниже.

• • Горизонтальная составляющая = 30 cos 0 ^o = 30 вольт
• • Вертикальный компонент = 30 sin 0 ^o = 0 вольт
• Это дает нам прямоугольное выражение для напряжения V ₂ : 30 + j0

Напряжение, В ₁ 20-вольтное напряжение на выводах, В ₂ на 60 ^o , тогда оно имеет как горизонтальную, так и вертикальную составляющие, как показано ниже.

• • Горизонтальная составляющая = 20 cos 60 ^o = 20 x 0.5 = 10 вольт
• • Вертикальный компонент = 20 sin 60 ^o = 20 x 0,866 = 17,32 В
• Это дает нам прямоугольное выражение для напряжения V ₁ : 10 + j17.32

Результирующее напряжение V _T находится путем сложения горизонтальной и вертикальной составляющих следующим образом.

• В _{По горизонтали} = сумма реальных частей V ₁ и V ₂ = 30 + 10 = 40 вольт
• V _{По вертикали} = сумма мнимых частей V ₁ и V ₂ = 0 + 17.32 = 17,32 В

Теперь, когда были найдены и действительные, и мнимые значения, величина напряжения, V _T определяется простым использованием теоремы Пифагора для треугольника 90 ^o следующим образом.

Тогда результирующая векторная диаграмма будет:

Результирующее значение V

_T

Вычитание фазора

Вычитание фазора очень похоже на вышеупомянутый прямоугольный метод сложения, за исключением того, что на этот раз разность векторов является другой диагональю параллелограмма между двумя напряжениями V ₁ и V ₂ , как показано.

Векторное вычитание двух векторов

На этот раз вместо «сложения» горизонтальных и вертикальных компонентов мы убираем их, вычитая.

Трехфазная фазовая диаграмма

Ранее мы рассматривали только формы волны однофазного переменного тока, когда одна многовитковая катушка вращается в магнитном поле. Но если три одинаковые катушки с одинаковым количеством витков в каждой разместить под электрическим углом 120 ^o друг к другу на одном валу ротора, будет генерироваться трехфазное напряжение.

Сбалансированный трехфазный источник напряжения состоит из трех отдельных синусоидальных напряжений, которые все равны по величине и частоте, но не совпадают по фазе друг с другом точно на 120 ^o электрический градус.

Стандартной практикой является кодирование трех фаз красным, желтым и синим цветом, чтобы идентифицировать каждую отдельную фазу с красной фазой в качестве эталонной. Обычная последовательность чередования для трехфазного источника питания – красный, затем желтый, затем синий (R, Y, B).

Как и в случае с однофазными векторами выше, векторы, представляющие трехфазную систему, также вращаются против часовой стрелки вокруг центральной точки, как показано стрелкой, обозначенной ω в рад / с. Векторы для трехфазной симметричной системы, соединенной звездой или треугольником, показаны ниже.

Трехфазная фазовая диаграмма

Все фазные напряжения равны по величине, но различаются только фазовым углом. Три обмотки катушек соединены вместе в точках a ₁ , b ₁ и c ₁ для создания общего нейтрального соединения для трех отдельных фаз.Тогда, если красная фаза взята в качестве опорной фазы, каждое отдельное фазное напряжение может быть определено по отношению к общей нейтрали как.

Уравнения трехфазного напряжения

Если напряжение красной фазы, V _RN принято в качестве опорного напряжения, как указано ранее, то последовательность фаз будет R – Y – B, так что напряжение в желтой фазе отстает от V _RN на 120 ^o , и напряжение в синей фазе отстает V _YN также на 120 ^o .Но мы также можем сказать, что напряжение синей фазы, V _BN опережает напряжение красной фазы, V _RN на 120 ^o .

И последнее о трехфазной системе. Поскольку три отдельных синусоидальных напряжения имеют фиксированное соотношение между собой 120 ^o , они называются «сбалансированными», поэтому в наборе сбалансированных трехфазных напряжений их векторная сумма всегда будет равна нулю, как: V _a + V _b + V _c = 0

Сводка фазорной диаграммы

Затем, чтобы немного резюмировать этот урок о Phasor Diagrams .

Проще говоря, векторные диаграммы представляют собой проекцию вращающегося вектора на горизонтальную ось, которая представляет мгновенное значение. Так как векторную диаграмму можно нарисовать для представления любого момента времени и, следовательно, любого угла, опорный вектор переменной величины всегда проводится в положительном направлении оси x.

Векторы, фазоры
• и векторные диаграммы применяется ТОЛЬКО к синусоидальным переменным величинам переменного тока.
• Фазорную диаграмму можно использовать для представления двух или более стационарных синусоидальных величин в любой момент времени.
• Обычно опорный вектор рисуется вдоль горизонтальной оси, и в этот момент времени рисуются другие векторы. Все векторы нарисованы относительно горизонтальной нулевой оси.
• Фазорные диаграммы можно нарисовать для представления более двух синусоид. Они могут быть напряжением, током или другой переменной величиной, но их частота должна быть одинаковой .
• Все вектора нарисованы с вращением против часовой стрелки. Все фазоры перед эталонным вектором называются «ведущими», в то время как все фазоры позади эталонного фазора называются «запаздывающими».
• Обычно длина фазора представляет собой среднеквадратичное значение. значение синусоидальной величины, а не ее максимальное значение.
• Синусоиды разных частот не могут быть представлены на одной и той же векторной диаграмме из-за разной скорости векторов. В любой момент времени фазовый угол между ними будет разным.
• Два или более вектора могут быть сложены или вычтены вместе и стать одним вектором, который называется результирующим вектором .
• Горизонтальная сторона вектора равна действительному вектору или вектору «x».Вертикальная сторона вектора равна мнимому вектору или вектору «y». Гипотенуза полученного прямоугольного треугольника эквивалентна вектору «r».
• В трехфазной сбалансированной системе каждый отдельный вектор смещен на 120 ^o .

В следующем уроке по теории переменного тока мы рассмотрим представление синусоидальных сигналов в виде комплексных чисел в прямоугольной форме, полярной форме и экспоненциальной форме.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК – прикладное промышленное электричество

Переменный ток

Большинство студентов, изучающих электричество, начинают свое изучение с так называемого постоянного тока (DC), то есть электричества, протекающего в постоянном направлении и / или обладающего напряжением с постоянной полярностью.Постоянный ток – это вид электричества, производимого батареей (с определенными положительными и отрицательными клеммами), или вид заряда, генерируемый при трении определенных типов материалов друг о друга.

Переменный ток против постоянного

Такой же полезный и простой для понимания, как постоянный ток, это не единственный используемый «вид» электричества. Определенные источники электричества (в первую очередь роторные электромеханические генераторы) естественным образом вырабатывают напряжения, меняющие полярность, меняя положительную и отрицательную на противоположные с течением времени.Либо как полярность переключения напряжения, либо как направление переключения тока вперед и назад, этот «вид» электричества известен как переменный ток (AC):

Рисунок 4.1 Постоянный и переменный ток

В то время как знакомый символ батареи используется как общий символ для любого источника постоянного напряжения, круг с волнистой линией внутри является общим символом для любого источника переменного напряжения.

Кто-то может задаться вопросом, зачем вообще возиться с такой вещью, как кондиционер. Верно, что в некоторых случаях переменный ток не имеет практического преимущества перед постоянным током.В приложениях, где электричество используется для рассеивания энергии в виде тепла, полярность или направление тока не имеют значения, пока на нагрузку подается достаточное напряжение и ток для получения желаемого тепла (рассеивание мощности). Однако с помощью переменного тока можно создавать электрические генераторы, двигатели и системы распределения энергии, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, и поэтому мы обнаруживаем, что переменный ток используется преимущественно во всем мире в приложениях с большой мощностью. Чтобы объяснить подробности того, почему это так, необходимы некоторые базовые знания о AC.

Генераторы переменного тока

Если машина сконструирована так, чтобы вращать магнитное поле вокруг набора неподвижных катушек с проволокой с вращением вала, то в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея на катушках с проволокой будет создаваться переменное напряжение. Это основной принцип работы генератора переменного тока, также известного как генератор переменного тока :

Рисунок 4.2 Работа генератора переменного тока

Обратите внимание на то, как полярность напряжения на проволочных катушках меняется на противоположную по мере прохождения противоположных полюсов вращающегося магнита.При подключении к нагрузке эта реверсивная полярность напряжения создает реверсивное направление тока в цепи. Чем быстрее вращается вал генератора, тем быстрее будет вращаться магнит, что приведет к появлению переменного напряжения и тока, которые чаще меняют направление за заданный промежуток времени.

Хотя генераторы постоянного тока работают по тому же общему принципу электромагнитной индукции, их конструкция не так проста, как их аналоги переменного тока. В генераторе постоянного тока катушка с проволокой установлена ​​на валу, где магнит находится на генераторе переменного тока, и электрические соединения с этой вращающейся катушкой выполняются через неподвижные угольные «щетки», контактирующие с медными полосками на вращающемся валу.Все это необходимо, чтобы переключить изменяющуюся выходную полярность катушки на внешнюю цепь, чтобы внешняя цепь видела постоянную полярность:

Рис. 4.3. Работа генератора постоянного тока

. Показанный выше генератор выдает два импульса напряжения на один оборот вала, причем оба импульса имеют одинаковое направление (полярность). Чтобы генератор постоянного тока вырабатывал постоянное напряжение , а не короткие импульсы напряжения каждые 1/2 оборота, имеется несколько наборов катушек, периодически контактирующих с щетками.Схема, показанная выше, немного упрощена, чем то, что вы видите в реальной жизни.

Проблемы, связанные с замыканием и разрывом электрического контакта с движущейся катушкой, должны быть очевидны (искрение и нагрев), особенно если вал генератора вращается с высокой скоростью. Если атмосфера, окружающая машину, содержит легковоспламеняющиеся или взрывоопасные пары, практические проблемы искрообразования щеточных контактов еще больше. Генератор переменного тока (генератор переменного тока) не требует для работы щеток и коммутаторов, поэтому он невосприимчив к этим проблемам, с которыми сталкиваются генераторы постоянного тока.

Двигатели переменного тока

Преимущества переменного тока перед постоянным током с точки зрения конструкции генератора также отражены в электродвигателях. В то время как двигатели постоянного тока требуют использования щеток для электрического контакта с движущимися катушками проволоки, двигатели переменного тока этого не делают. Фактически, конструкции двигателей переменного и постоянного тока очень похожи на их аналоги-генераторы (идентичны для этого руководства), двигатель переменного тока зависит от реверсивного магнитного поля, создаваемого переменным током через его неподвижные катушки провода для вращения вращающегося магнита. на валу, а двигатель постоянного тока зависит от контактов щетки, замыкая и размыкая соединения, для обратного тока через вращающуюся катушку каждые 1/2 оборота (180 градусов).

Трансформаторы

Итак, мы знаем, что генераторы переменного тока и двигатели переменного тока имеют тенденцию быть проще, чем генераторы постоянного тока и двигатели постоянного тока. Эта относительная простота означает большую надежность и более низкую стоимость производства. Но для чего еще нужен AC? Конечно, это должно быть что-то большее, чем детали конструкции генераторов и двигателей! Действительно есть. Существует эффект электромагнетизма, известный как взаимная индукция , при котором две или более катушки провода размещены так, что изменяющееся магнитное поле, создаваемое одной, индуцирует напряжение в другой.Если у нас есть две взаимно индуктивные катушки, и мы запитываем одну катушку переменным током, мы создадим переменное напряжение в другой катушке. При использовании как таковое это устройство известно как трансформатор :

Рисунок 4.4 Трансформатор «преобразует» переменное напряжение и ток.

Основное значение трансформатора – его способность повышать или понижать напряжение с катушки с питанием на катушку без питания. Напряжение переменного тока, индуцированное в обмотанной («вторичной») катушке, равно напряжению переменного тока на питаемой («первичной») катушке, умноженному на отношение витков вторичной катушки к виткам первичной катушки.Если вторичная обмотка питает нагрузку, ток через вторичную обмотку прямо противоположен: ток первичной обмотки умножается на соотношение первичных и вторичных витков. Эта взаимосвязь имеет очень близкую механическую аналогию, в которой крутящий момент и скорость используются для представления напряжения и тока соответственно:

Рисунок 4.5 Зубчатая передача умножения скорости снижает крутящий момент и увеличивает скорость. Понижающий трансформатор понижает напряжение и увеличивает ток.

Если передаточное отношение обмотки изменено так, что первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная обмотка, трансформатор «увеличивает» напряжение от уровня источника до более высокого уровня на нагрузке:

Рисунок 4.6 Редукторная передача увеличивает крутящий момент и снижает скорость. Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и уменьшает ток.

Способность трансформатора с легкостью повышать или понижать переменное напряжение дает переменному току преимущество, не имеющее себе равных с постоянным током, в области распределения мощности на рисунке ниже. При передаче электроэнергии на большие расстояния гораздо эффективнее делать это с помощью повышенных напряжений и пониженных токов (провод меньшего диаметра с меньшими резистивными потерями мощности), затем понижать напряжение и повышать ток для промышленность, бизнес или потребительское использование.

Рисунок 4.7 Трансформаторы обеспечивают эффективную передачу электроэнергии высокого напряжения на большие расстояния.

Трансформаторная технология сделала возможным распределение электроэнергии на большие расстояния. Без возможности эффективно повышать и понижать напряжение было бы непомерно дорого строить энергосистемы для чего угодно, кроме использования на близком расстоянии (не более нескольких миль).

Какими бы полезными ни были трансформаторы, они работают только с переменным током, а не с постоянным током. Поскольку явление взаимной индуктивности основано на изменении магнитных полей на , а постоянный ток (DC) может создавать только постоянные магнитные поля, трансформаторы просто не будут работать с постоянным током.Конечно, постоянный ток может прерываться (пульсировать) через первичную обмотку трансформатора для создания изменяющегося магнитного поля (как это делается в автомобильных системах зажигания для выработки питания высоковольтной свечи зажигания от низковольтной батареи постоянного тока), но Импульсный постоянный ток не так уж отличается от переменного тока. Возможно, именно поэтому переменный ток в большей степени, чем какая-либо другая причина, находит такое широкое применение в энергосистемах.

• DC означает «постоянный ток», что означает напряжение или ток, который сохраняет постоянную полярность или направление, соответственно, с течением времени.
• AC означает «переменный ток», что означает напряжение или ток, который со временем меняет полярность или направление, соответственно.
Электромеханические генераторы переменного тока
• , известные как генераторы переменного тока , имеют более простую конструкцию, чем электромеханические генераторы постоянного тока.
Конструкция двигателей переменного и постоянного тока
• очень точно соответствует принципам конструкции соответствующих генераторов.
• Трансформатор представляет собой пару взаимно индуктивных катушек, используемых для передачи мощности переменного тока от одной катушки к другой.Часто количество витков в каждой катушке устанавливается для увеличения или уменьшения напряжения от активной (первичной) катушки к обмотанной (вторичной) катушке.
• Вторичное напряжение = Первичное напряжение (вторичные витки / первичные витки)
• Вторичный ток = первичный ток (первичные витки / вторичные витки)

Измерения величины переменного тока

На данный момент мы знаем, что переменное напряжение меняется по полярности, а переменный ток – по направлению.Мы также знаем, что переменный ток может изменяться множеством различных способов, и, отслеживая изменение во времени, мы можем построить его как «форму волны». Мы можем измерить скорость чередования, измерив время, необходимое для развития волны, прежде чем она повторится («период»), и выразить это как количество циклов в единицу времени или «частоту». В музыке частота такая же, как , высота звука , что является важным свойством, отличающим одну ноту от другой.

Однако мы сталкиваемся с проблемой измерения, если пытаемся выразить, насколько велика или мала величина переменного тока.С постоянным током, где величины напряжения и тока обычно стабильны, у нас нет проблем с выражением того, сколько напряжения или тока у нас есть в любой части цепи. Но как дать единичное измерение величины чему-то, что постоянно меняется?

Способы выражения величины сигнала переменного тока

Один из способов выразить интенсивность или величину (также называемую амплитудой ) величины переменного тока – это измерить высоту его пика на графике формы волны.Это известно как пиковое значение или пиковое значение сигнала переменного тока:

Рисунок 4.8 Пиковое напряжение формы сигнала.

Другой способ – измерить общую высоту между противоположными вершинами. Это известно как размах сигнала (P-P) для сигнала переменного тока:

Рис. 4.9. Размах напряжения сигнала.

К сожалению, любое из этих выражений амплитуды сигнала может вводить в заблуждение при сравнении двух разных типов волн. Например, прямоугольная волна с пиком 10 вольт, очевидно, представляет собой большее количество напряжения в течение большего количества времени, чем треугольная волна с пиком 10 вольт.Воздействие этих двух напряжений переменного тока, питающих нагрузку, будет совершенно различным:

Рисунок 4.10 Прямоугольная волна дает больший эффект нагрева, чем такая же треугольная волна пикового напряжения.

Один из способов выразить амплитуду различных форм волны более эквивалентным способом – это математически усреднить значения всех точек на графике формы волны до единого совокупного числа. Это измерение амплитуды известно просто как среднее значение сигнала.Если мы усредним все точки на осциллограмме алгебраически (то есть, рассмотрев их знак , положительный или отрицательный), среднее значение для большинства сигналов технически будет равно нулю, потому что все положительные точки компенсируют все отрицательные точки на протяжении полный цикл:

Рисунок 4.11 Среднее значение синусоиды равно нулю.

Это, конечно, будет верно для любой формы волны, имеющей участки равной площади выше и ниже «нулевой» линии графика. Однако, как практическая мера совокупного значения формы волны, «среднее» обычно определяется как математическое среднее абсолютных значений всех точек за цикл.Другими словами, мы вычисляем практическое среднее значение формы волны, рассматривая все точки на волне как положительные величины, как если бы форма волны выглядела так:

Рис. 4.12 Форма волны, измеренная измерителем «среднего отклика» переменного тока.

Нечувствительные к полярности механические движения счетчика (счетчики, рассчитанные на одинаковую реакцию на положительные и отрицательные полупериоды переменного напряжения или тока) регистрируются пропорционально (практическому) среднему значению формы волны, потому что инерция стрелки относительно напряжения пружина естественным образом усредняет силу, создаваемую изменяющимися значениями напряжения / тока с течением времени.И наоборот, чувствительные к полярности движения измерителя бесполезно вибрируют при воздействии переменного напряжения или тока, их стрелки быстро колеблются около нулевой отметки, указывая истинное (алгебраическое) среднее значение нуля для симметричной формы волны. Когда в этом тексте упоминается «среднее» значение формы сигнала, предполагается, что подразумевается «практическое» определение среднего значения, если не указано иное.

Другой метод получения совокупного значения амплитуды сигнала основан на способности сигнала выполнять полезную работу при приложении к сопротивлению нагрузки.К сожалению, измерение переменного тока, основанное на работе, выполняемой осциллограммой, не совпадает со «средним» значением этой формы сигнала, поскольку мощность , рассеиваемая данной нагрузкой (работа, выполняемая в единицу времени), не прямо пропорциональна величине любого из них. напряжение или ток, приложенные к нему. Напротив, мощность пропорциональна квадрату квадрата напряжения или тока, приложенного к сопротивлению (P = E ² / R и P = I ² R). Хотя математика такого измерения амплитуды может быть непростой, польза от этого есть.

Рассмотрим ленточную пилу и лобзик, две части современного деревообрабатывающего оборудования. Пилы обоих типов режут дерево с помощью тонкого зубчатого металлического полотна с моторным приводом. Но в то время как ленточная пила использует непрерывное движение полотна для резки, лобзик использует возвратно-поступательное движение. Сравнение переменного тока (AC) с постоянным током (DC) можно сравнить со сравнением этих двух типов пил:

Рисунок 4.13. Аналогия постоянного и переменного тока ленточной пилой.

Проблема попытки описать изменяющиеся величины переменного напряжения или тока в одном совокупном измерении также присутствует в этой аналогии с пилой: как бы мы могли выразить скорость полотна лобзика? Полотно ленточной пилы движется с постоянной скоростью, подобно тому, как проталкивается постоянное напряжение или постоянный ток с постоянной величиной.С другой стороны, полотно лобзика движется вперед и назад, скорость его вращения постоянно меняется. Более того, возвратно-поступательное движение любых двух лобзиков может быть неодинаковым, в зависимости от механической конструкции пил. Один лобзик может двигать лезвие синусоидальным движением, а другой – треугольником. Оценка лобзика на основе его максимальной скорости вращения полотна может ввести в заблуждение при сравнении одного лобзика с другим (или лобзика с ленточной пилой!). Несмотря на то, что эти разные пилы перемещают свои полотна по-разному, они равны в одном отношении: все они режут древесину, и количественное сравнение этой общей функции может служить общей основой для оценки скорости полотна.

Представьте себе лобзик и ленточную пилу бок о бок, оснащенные одинаковыми лезвиями (одинаковым шагом зубьев, углом и т. Д.), Одинаково способными резать одинаковую толщину одного и того же вида древесины с одинаковой скоростью. Можно сказать, что эти две пилы были эквивалентны или равны по своей режущей способности. Можно ли использовать это сравнение, чтобы приписать «эквивалентную» скорость полотна ленточной пилы возвратно-поступательному движению полотна лобзика; связать эффективность лесозаготовки одного с другим? Это общая идея, используемая для присвоения измерения «эквивалента постоянного тока» любому переменному напряжению или току: независимо от величины постоянного напряжения или тока, будет происходить такое же количество рассеивания тепловой энергии через равное сопротивление:

Рисунок 4.14 Среднеквадратичное напряжение вызывает тот же эффект нагрева, что и такое же напряжение постоянного тока.

Каким образом среднеквадратичное значение (СКЗ) имеет отношение к переменному току?

В двух приведенных выше схемах у нас одинаковое сопротивление нагрузки (2 Ом), рассеивающее одинаковую мощность в виде тепла (50 Вт), одна питается от переменного тока, а другая от постоянного тока. Поскольку изображенный выше источник переменного напряжения эквивалентен (с точки зрения мощности, подаваемой на нагрузку) 10-вольтовой батарее постоянного тока, мы бы назвали это «10-вольтовым» источником переменного тока. Более конкретно, мы бы обозначили его значение напряжения как 10 вольт RMS .Квалификатор «RMS» означает Среднеквадратическое значение , алгоритм, используемый для получения значения эквивалента постоянного тока из точек на графике (по сути, процедура состоит из возведения в квадрат всех положительных и отрицательных точек на графике формы сигнала, усреднения этих квадратов значений. , а затем извлечение квадратного корня из этого среднего, чтобы получить окончательный ответ). Иногда вместо «среднеквадратичного значения» используются альтернативные термины , эквивалент или , эквивалентный по постоянному току , но количество и принцип одинаковы.

Измерение амплитуды

RMS – лучший способ связать величины переменного тока с величинами постоянного тока или другими величинами переменного тока с различной формой волны при измерении электрической мощности. По другим соображениям лучше всего использовать измерения от пика до пика. Например, при определении правильного размера провода (допустимой нагрузки) для передачи электроэнергии от источника к нагрузке лучше всего использовать измерение среднеквадратичного тока, потому что основной проблемой, связанной с током, является перегрев провода, который является функцией рассеивание мощности, вызванное током через сопротивление провода.Однако при оценке изоляторов для работы в высоковольтных системах переменного тока измерения пикового напряжения являются наиболее подходящими, поскольку здесь основной проблемой является «пробой» изолятора, вызванный кратковременными скачками напряжения независимо от времени.

Инструменты, используемые для измерения амплитуды сигнала

Измерения размаха и пика лучше всего выполнять с помощью осциллографа, который может захватывать пики формы сигнала с высокой степенью точности благодаря быстрому срабатыванию электронно-лучевой трубки в ответ на изменения напряжения.Для измерений RMS будут работать аналоговые измерительные приборы (D’Arsonval, Weston, железная лопасть, электродинамометр), если они были откалиброваны в значениях RMS. Поскольку механическая инерция и демпфирующие эффекты движения электромеханического измерителя делают отклонение стрелки естественным образом пропорциональным среднему значению переменного тока, а не истинному среднеквадратичному значению, аналоговые измерители должны быть специально откалиброваны (или откалиброваны неправильно, в зависимости от как вы на это смотрите), чтобы указать напряжение или ток в единицах RMS.Точность этой калибровки зависит от предполагаемой формы волны, обычно синусоидальной.

Электронные счетчики, специально разработанные для измерения среднеквадратичных значений, лучше всего подходят для этой задачи. Некоторые производители инструментов разработали хитроумные методы определения среднеквадратичного значения любой формы волны. Один из таких производителей производит измерители True-RMS с крошечным резистивным нагревательным элементом, питаемым напряжением, пропорциональным измеряемому. Эффект нагрева этого элемента сопротивления измеряется термически, чтобы получить истинное среднеквадратичное значение без каких-либо математических расчетов, только законы физики в действии в соответствии с определением среднеквадратичного значения.Точность этого типа измерения RMS не зависит от формы волны.

Взаимосвязь пика, размаха, среднего и среднеквадратичного значения

Для «чистых» сигналов существуют простые коэффициенты преобразования для приравнивания значений пикового, разностного, среднего (практического, а не алгебраического) и среднеквадратичного значений друг к другу:

Рисунок 4.15 Коэффициенты преобразования для распространенных сигналов.

В дополнение к измерениям RMS, среднего, пика (пика) и размаха сигнала переменного тока существуют соотношения, выражающие пропорциональность между некоторыми из этих фундаментальных измерений.Пик-фактор сигнала переменного тока, например, представляет собой отношение его пикового (пикового) значения, деленного на его среднеквадратичное значение. Форм-фактор сигнала переменного тока – это отношение его среднеквадратичного значения к его среднему значению. Сигналы прямоугольной формы всегда имеют пик и коэффициент формы, равные 1, поскольку пик такой же, как среднеквадратичное и среднее значения. Синусоидальные сигналы имеют среднеквадратичное значение 0,707 (величина, обратная квадратному корню из 2) и форм-фактор 1,11 (0,707 / 0,636). Сигналы треугольной и пилообразной формы имеют среднеквадратичное значение 0.577 (величина, обратная квадратному корню из 3) и форм-фактор 1,15 (0,577 / 0,5).

Имейте в виду, что константы преобразования, показанные здесь для пиковых, среднеквадратичных и средних амплитуд синусоидальных, прямоугольных и треугольных волн, справедливы только для чистых форм этих форм волны. Среднеквадратичные и средние значения искаженных форм волн не связаны одним и тем же соотношением:

Рис. 4.16. Сигналы произвольной формы не имеют простого преобразования.

Это очень важная концепция, которую необходимо понимать при использовании аналогового движения измерителя Д’Арсонваля для измерения переменного напряжения или тока.Аналоговый механизм Д’Арсонваля, откалиброванный для индикации среднеквадратичной амплитуды синусоидальной волны, будет точным только при измерении чистых синусоидальных волн. Если форма сигнала измеряемого напряжения или тока не является чистой синусоидой, показание измерителя не будет истинным среднеквадратичным значением формы сигнала, потому что степень отклонения стрелки в аналоговом перемещении измерителя Д’Арсонваля равна пропорционально среднему значению сигнала, а не среднеквадратичному значению. Калибровка измерителя RMS получается путем «перекоса» диапазона измерителя так, чтобы он отображал небольшое кратное среднему значению, которое будет равно значению RMS для конкретной формы волны и только для конкретной формы волны .

Поскольку форма синусоидальной волны является наиболее распространенной в электрических измерениях, она является формой волны, принятой для калибровки аналогового измерителя, а малое кратное, используемое при калибровке измерителя, составляет 1,1107 (коэффициент формы: 0,707 / 0,636: отношение среднеквадратичных значений деленное на среднее значение для синусоидального сигнала). Любая форма волны, кроме чистой синусоидальной волны, будет иметь другое соотношение среднеквадратичных и средних значений, и, таким образом, измеритель, откалиброванный для синусоидального напряжения или тока, не будет показывать истинное среднеквадратичное значение при считывании несинусоидальной волны.Имейте в виду, что это ограничение применяется только к простым аналоговым измерителям переменного тока, не использующим технологию True-RMS.

• Амплитуда сигнала переменного тока – это его высота, изображенная на графике во времени. Измерение амплитуды может принимать форму пика, размаха, среднего или среднеквадратичного значения.
• Пиковая амплитуда – это высота сигнала переменного тока, измеренная от нулевой отметки до самой высокой положительной или самой низкой отрицательной точки на графике.Также известен как гребень амплитуда волны .
• Полная амплитуда – это общая высота сигнала переменного тока, измеренная от максимальных положительных до максимальных отрицательных пиков на графике. Часто обозначается как «П-П».
• Средняя амплитуда – это математическое «среднее» всех точек сигнала за период одного цикла. Технически, средняя амплитуда любого сигнала с участками равной площади выше и ниже «нулевой» линии на графике равна нулю.Однако в качестве практической меры амплитуды среднее значение сигнала часто вычисляется как математическое среднее абсолютных значений всех точек (принимая все отрицательные значения и считая их положительными). Для синусоиды среднее значение, вычисленное таким образом, составляет примерно 0,637 от его пикового значения.
• «RMS» означает среднеквадратическое значение и является способом выражения величины переменного напряжения или тока в терминах, функционально эквивалентных постоянному току. Например, среднеквадратичное значение 10 вольт переменного тока – это величина напряжения, при которой через резистор заданного значения рассеивается такое же количество тепла, как и у источника питания постоянного тока на 10 вольт.Также известен как «эквивалент» или «эквивалент постоянного тока» для переменного напряжения или тока. Для синусоидальной волны среднеквадратичное значение составляет примерно 0,707 от его пикового значения.
• Пик-фактор сигнала переменного тока – это отношение его пика (пик) к его среднеквадратичному значению.
• Форм-фактор сигнала переменного тока – это отношение его среднеквадратичного значения к его среднему значению.
• Аналоговые, электромеханические движения счетчика реагируют пропорционально среднему значению переменного напряжения или тока.Когда требуется индикация среднеквадратичного значения, калибровка измерителя должна быть соответственно «искажена». Это означает, что точность показаний RMS электромеханического измерителя зависит от чистоты формы волны: от того, точно ли она совпадает с формой волны, используемой при калибровке.

Рис. 4.17. Принципиальная схема однофазной системы электропитания мало что говорит о разводке практической силовой цепи.

Изображенная выше очень простая цепь переменного тока. Если бы рассеиваемая мощность нагрузочного резистора была значительной, мы могли бы назвать это «цепью питания» или «системой питания», а не рассматривать ее как обычную цепь.Различие между «силовой цепью» и «обычной цепью» может показаться произвольным, но с практической точки зрения это определенно не так.

Анализ практических цепей

Одной из таких проблем является размер и стоимость проводки, необходимой для подачи питания от источника переменного тока на нагрузку. Обычно мы не особо задумываемся об этом, если мы просто анализируем цепь ради изучения законов электричества. Однако в реальном мире это может стать серьезной проблемой.Если мы дадим источнику в приведенной выше схеме значение напряжения, а также дадим значения рассеиваемой мощности для двух нагрузочных резисторов, мы сможем определить потребности в проводке для этой конкретной схемы:

С практической точки зрения, проводка для нагрузок 20 кВт при 120 В перем. Тока довольно значительна (167 А).

[латекс] I = \ frac {P} {E} [/ латекс]

[латекс] I = \ frac {10 кВт} {120 В} [/ латекс]

[латекс] I = 83,33A \ text {(для каждого нагрузочного резистора)} [/ латекс]

[латекс] I_ {total} = I_ \ text {load # 1} + I_ \ text {load # 2} [/ latex]

[латекс] P_ {total} = (10 кВт) + (10 кВт) [/ латекс]

[латекс] I_ {total} = (83.33 A) + (83,33 A) [/ латекс]

[латекс] P_ {total} = (20кВт) [/ латекс]

[латекс] \ pmb {I_ {total} = 166,67 A} [/ латекс]

Из приведенного выше примера, 83,33 ампера для каждого нагрузочного резистора на рисунке выше в сумме дают 166,66 ампера полного тока цепи. Это немалое количество тока, и для него потребуются медные проводники сечением не менее 1/0 калибра. Такая проволока имеет диаметр более 1/4 дюйма (6 мм) и весит более 300 фунтов на тысячу футов.Учтите, что медь тоже не дешевая! В наших интересах найти способы минимизировать такие затраты, если мы проектируем энергосистему с проводами большой длины.

Один из способов сделать это – увеличить напряжение источника питания и использовать нагрузки, рассчитанные на рассеивание 10 кВт каждая при этом более высоком напряжении. Нагрузки, конечно, должны иметь более высокие значения сопротивления, чтобы рассеивать ту же мощность, что и раньше (по 10 кВт каждая) при более высоком напряжении, чем раньше. Преимущество будет заключаться в меньшем потреблении тока, что позволяет использовать меньший, более легкий и дешевый провод:

[латекс] I = \ frac {P} {E} [/ латекс]

[латекс] I = \ frac {10кВт} {240V} [/ латекс]

[латекс] I = 41.67 A \ text {(для каждого нагрузочного резистора)} [/ latex]

[латекс] I_ {total} = I_ \ text {load # 1} + I_ \ text {load # 2} [/ latex]

[латекс] P_ {total} = (10 кВт) + (10 кВт) [/ латекс]

[латекс] I_ {total} = (41,67 A) + (41,67 A) [/ латекс]

[латекс] P_ {total} = (20кВт) [/ латекс]

[латекс] \ pmb {I_ {total} = 83,33 A} [/ латекс]

Теперь у наших общий ток цепи равен 83.33 ампера, вдвое меньше, чем было раньше. Теперь мы можем использовать проволоку калибра 4, которая весит меньше половины того, что проволока калибра 1/0 на единицу длины. Это значительное снижение стоимости системы без снижения производительности. Вот почему разработчики систем распределения электроэнергии предпочитают передавать электроэнергию с использованием очень высоких напряжений (многие тысячи вольт): чтобы извлечь выгоду из экономии за счет использования меньшего, более легкого и более дешевого провода.

Опасности повышения напряжения источника

Однако это решение не лишено недостатков.Еще одна практическая проблема с силовыми цепями – опасность поражения электрическим током от высокого напряжения. Опять же, обычно это не то, на чем мы сосредотачиваемся при изучении законов электричества, но это очень серьезная проблема в реальном мире, особенно когда имеют дело с большими объемами энергии. Повышение эффективности, достигаемое за счет увеличения напряжения в цепи, представляет повышенную опасность поражения электрическим током. Электрораспределительные компании решают эту проблему, протягивая свои линии электропередач вдоль высоких опор или башен и изолируя линии от несущих конструкций с помощью больших фарфоровых изоляторов.

В точке использования (потребителя электроэнергии) все еще остается вопрос, какое напряжение использовать для питания нагрузок. Высокое напряжение обеспечивает большую эффективность системы за счет уменьшения тока в проводнике, но не всегда целесообразно держать силовую проводку вне досягаемости в точке использования, как это можно сделать в распределительных системах. Этим компромиссом между эффективностью и опасностью разработчики европейских энергосистем решили рискнуть, поскольку все их домашние хозяйства и бытовая техника работают при номинальном напряжении 240 вольт вместо 120 вольт, как в Северной Америке.Вот почему туристы из Америки, посещающие Европу, должны иметь небольшие понижающие трансформаторы для своих портативных приборов, чтобы понижать мощность 240 В переменного тока (вольт переменного тока) до более подходящих 120 В переменного тока.

Решения для подачи напряжения потребителям

Понижающие трансформаторы в конечной точке энергоснабжения

Есть ли способ одновременно реализовать преимущества повышения эффективности и снижения угрозы безопасности? Одним из решений может быть установка понижающих трансформаторов в конечной точке энергопотребления, как это должен делать американский турист, находясь в Европе.Однако это было бы дорого и неудобно для чего угодно, кроме очень малых нагрузок (где трансформаторы можно построить дешево) или очень больших нагрузок (где стоимость толстых медных проводов превысила бы стоимость трансформатора).

Две нагрузки низкого напряжения в серии

Альтернативным решением может быть использование источника более высокого напряжения для подачи питания на две последовательно соединенные нагрузки с более низким напряжением. Этот подход сочетает в себе эффективность высоковольтной системы с безопасностью низковольтной системы:

Рисунок 4.18 Последовательно подключенные нагрузки 120 В перем. Тока, приводимые в действие источником 240 В перем. Тока при общем токе 83,3 А.

Обратите внимание на обозначения полярности (+ и -) для каждого показанного напряжения, а также на однонаправленные стрелки для тока. По большей части я избегал обозначать «полярности» в цепях переменного тока, которые мы анализировали, даже несмотря на то, что обозначения действительны для обеспечения системы отсчета для фазы. В следующих разделах этой главы фазовые отношения станут очень важными, поэтому я введу эти обозначения в начале главы для вашего ознакомления.

Ток через каждую нагрузку такой же, как и в простой 120-вольтовой цепи, но токи не складываются, потому что нагрузки включены последовательно, а не параллельно. Напряжение на каждой нагрузке составляет всего 120 вольт, а не 240, поэтому запас прочности выше. Имейте в виду, что у нас все еще есть полные 240 вольт на проводах системы питания, но каждая нагрузка работает при пониженном напряжении. Если кто-то и будет шокирован, скорее всего, это произойдет из-за контакта с проводниками конкретной нагрузки, а не из-за контакта с основными проводами энергосистемы.

Модификации конструкции с двумя сериями нагрузок

У этой конструкции есть только один недостаток: последствия отказа одной нагрузки разомкнутой или выключенной (при условии, что каждая нагрузка имеет последовательный переключатель включения / выключения для прерывания тока) не благоприятны. В случае последовательной цепи, если бы одна из нагрузок разомкнулась, ток остановился бы и в другой нагрузке. По этой причине нам необходимо немного изменить дизайн:

Рисунок 4.19 Добавление нейтрального проводника позволяет управлять нагрузками индивидуально.\ circ [/ латекс] [латекс] I_1 = \ frac {P_1} {E_1} [/ латекс] [latex] = \ frac {10kW} {120V} [/ latex] [латекс] I_1 = 83,33 А [/ латекс] [латекс] I_2 = \ frac {P_2} {E_2} [/ латекс] [latex] = \ frac {10kW} {120V} [/ latex] [латекс] I_2 = 83,33 А [/ латекс] [латекс] P_ {всего} = (10кВт) + (10кВт) [/ латекс] [латекс] = (20кВт) [/ латекс]

Двухфазная система питания

Вместо одного источника питания на 240 В мы используем два источника питания на 120 В (в фазе друг с другом!), Последовательно для получения 240 В, затем подводим третий провод к точке соединения между нагрузками, чтобы справиться с возможностью одного загрузочное отверстие.Это называется энергосистемой с расщепленной фазой . Три провода меньшего размера по-прежнему дешевле, чем два провода, необходимые для простой параллельной конструкции, поэтому мы все еще впереди по эффективности. Проницательный наблюдатель заметит, что нейтральный провод должен передавать только разницы тока между двумя нагрузками обратно к источнику. В приведенном выше случае при идеально «сбалансированных» нагрузках, потребляющих одинаковое количество энергии, нейтральный провод пропускает нулевой ток.

Обратите внимание на то, как нейтральный провод подключен к заземлению со стороны источника питания.Это обычная особенность в энергосистемах, содержащих «нейтральные» провода, поскольку заземление нейтрального провода обеспечивает минимально возможное напряжение в любой момент времени между любым «горячим» проводом и заземлением.

Важным компонентом системы с разделенной фазой является двойной источник переменного напряжения. К счастью, спроектировать и построить его нетрудно. Поскольку большинство систем переменного тока в любом случае получают питание от понижающего трансформатора (понижая напряжение с высоких уровней распределения до напряжения пользовательского уровня, например 120 или 240), этот трансформатор может быть построен с вторичной обмоткой с центральным отводом:

Рисунок 4.20 Американское питание 120/240 В переменного тока поступает от сетевого трансформатора с центральным ответвлением.

Если переменный ток поступает непосредственно от генератора (генератора переменного тока), катушки могут быть аналогичным образом с центральным отводом для того же эффекта. Дополнительные расходы на включение центрального отвода в обмотку трансформатора или генератора минимальны.

Здесь действительно важны обозначения полярности (+) и (-). Это обозначение часто используется для обозначения фазировки нескольких источников напряжения переменного тока , поэтому ясно, помогают ли они («повышают») друг друга или противостоят («компенсируют») друг друга.Если бы не эта маркировка полярности, фазовые отношения между несколькими источниками переменного тока могли бы быть очень запутанными. Обратите внимание, что на схеме источники с расщепленной фазой (каждый 120 В ± 0 °) с отметками полярности (+) – (-), как и батареи с последовательным подключением, альтернативно могут быть представлены как таковые:

Рисунок 4.21. Источник 120/240 В переменного тока с разделенной фазой эквивалентен двум последовательным источникам переменного тока 120 В переменного тока.

Чтобы математически рассчитать напряжение между «горячими» проводами, мы должны из вычесть напряжений, потому что их отметки полярности показывают, что они противоположны друг другу:

Полярный

[латекс] \ begin {align} & 120 \ angle 0 \ text {°} \\ – & 120 \ angle 180 \ text {°} \\ = & \ pmb {120 \ angle 0 \ text {°}} \ конец {align} [/ latex]

Прямоугольный

[латекс] \ begin {align} & 120 + \ text {j} 0 \ text {V} \\ – & (- {120} + \ text {j} 0) \ text {V} \\ = & \ pmb {240 + \ text {j} 0 \ text {V}} \ end {align} [/ latex]

Если мы отметим общую точку подключения двух источников (нейтральный провод) одинаковым знаком полярности (-), мы должны выразить их относительные фазовые сдвиги как разнесенные на 180 °.В противном случае мы бы обозначили два источника напряжения, прямо противоположных друг другу, что дало бы 0 вольт между двумя «горячими» проводниками. Почему я трачу время на уточнение отметок полярности и фазовых углов? В следующем разделе будет больше смысла!

Системы электропитания в американских домах и легкой промышленности чаще всего бывают двухфазными, обеспечивая так называемое питание 120/240 В переменного тока. Термин «разделенная фаза» просто относится к источнику питания с разделением напряжения в такой системе. В более общем смысле этот тип источника питания переменного тока называется однофазным , , потому что оба сигнала напряжения синфазны или синхронизированы друг с другом.

Термин «однофазный» противопоставляется другому типу энергосистемы, называемому «многофазный», который мы собираемся изучить подробно. Приносим извинения за длинное введение, приведшее к заглавной теме этой главы. Преимущества многофазных систем питания становятся более очевидными, если сначала хорошо разбираться в однофазных системах.

• Однофазные системы питания определяются наличием источника переменного тока только с одной формой волны напряжения.
• Двухфазная система питания – это система с несколькими (синфазными) источниками переменного напряжения, подключенными последовательно, доставляющими мощность на нагрузки с более чем одним напряжением и более чем двумя проводами. Они используются в первую очередь для достижения баланса между эффективностью системы (низкие токи в проводниках) и безопасностью (низкие напряжения нагрузки).
• Источники переменного тока с разделенной фазой можно легко создать, отводя от средней точки обмотки катушек трансформаторов или генераторов переменного тока.

Фаза переменного тока

Все начинает усложняться, когда нам нужно связать два или более переменного напряжения или тока, которые не совпадают друг с другом.Под «несоответствием» я подразумеваю, что две формы сигнала не синхронизированы: их пики и нулевые точки не совпадают в одни и те же моменты времени. График на рисунке ниже иллюстрирует это.

Рис. 4.22. Формы волн вне фазы

Две волны, показанные выше (A и B), имеют одинаковую амплитуду и частоту, но они не совпадают друг с другом. Технически это называется фазовым сдвигом . Ранее мы видели, как можно построить «синусоидальную волну», вычислив тригонометрическую синусоидальную функцию для углов от 0 до 360 градусов, то есть полного круга.Начальной точкой синусоидальной волны была нулевая амплитуда при нулевом градусе, прогрессирующая до полной положительной амплитуды при 90 градусах, нуля при 180 градусах, полной отрицательной при 270 градусах и возврата к начальной точке нуля при 360 градусах. Мы можем использовать эту угловую шкалу вдоль горизонтальной оси нашего графика формы волны, чтобы выразить, насколько далеко одна волна отличается от другой:

Рис. 4.23. Волна A опережает волну B на 45 °.

Сдвиг между этими двумя формами волны составляет около 45 градусов, причем волна «A» опережает волну «B».Выборка различных фазовых сдвигов представлена ​​на следующих графиках, чтобы лучше проиллюстрировать эту концепцию:

Рисунок 4.24 Примеры фазовых сдвигов.

Поскольку формы сигналов в приведенных выше примерах имеют одинаковую частоту, они будут отклоняться от шага на одинаковую угловую величину в каждый момент времени. По этой причине мы можем выразить фазовый сдвиг для двух или более сигналов одной и той же частоты как постоянную величину для всей волны, а не просто выражение сдвига между любыми двумя конкретными точками вдоль волн.То есть можно с уверенностью сказать что-то вроде: «Напряжение« A »сдвинуто по фазе на 45 градусов с напряжением« B »». Какая бы форма волны ни развивалась впереди, считается, что опережает , а следующая – , отстает от . Фазовый сдвиг, как и напряжение, всегда является измерением относительно двух вещей. На самом деле не существует такой вещи, как форма волны с абсолютным измерением фазы , потому что не существует известного универсального эталона для фазы. Обычно при анализе цепей переменного тока форма волны напряжения источника питания используется в качестве эталона для фазы, это напряжение указано как «xxx вольт при 0 градусах».”Любое другое переменное напряжение или ток в этой цепи будет иметь фазовый сдвиг, выраженный в единицах относительно этого напряжения источника. Это то, что делает расчеты цепей переменного тока более сложными, чем вычисления постоянного тока. При применении закона Ома и закона Кирхгофа величины переменного напряжения и тока должны отражать фазовый сдвиг, а также амплитуду. Математические операции сложения, вычитания, умножения и деления должны оперировать этими величинами фазового сдвига, а также амплитуды. К счастью, существует математическая система величин, называемая комплексными числами , идеально подходящая для этой задачи представления амплитуды и фазы.Поскольку комплексные числа так важны для понимания цепей переменного тока, следующая глава будет посвящена только этому предмету.

• Фазовый сдвиг – это когда две или более формы сигналов не совпадают друг с другом.
• Величину фазового сдвига между двумя волнами можно выразить в градусах, как это определено в градусах на горизонтальной оси графика формы волны, используемой при построении тригонометрической синусоидальной функции.
• Форма волны , опережающая , определяется как одна форма волны, которая опережает другую в своем развитии.Сигнал , отстающий от , – это сигнал, который отстает от другого. Пример:

• Расчеты для анализа цепей переменного тока должны учитывать как амплитуду, так и фазовый сдвиг сигналов напряжения и тока, чтобы быть полностью точными. Это требует использования математической системы под названием комплексных чисел .

Что такое двухфазные системы питания?

Двухфазные энергосистемы достигают высокого КПД проводников. и – низкий риск для безопасности за счет разделения общего напряжения на меньшие части и питания нескольких нагрузок с этими меньшими напряжениями при одновременном потреблении токов на уровнях, типичных для системы полного напряжения.Между прочим, этот метод работает так же хорошо для систем питания постоянного тока, как и для однофазных систем переменного тока. Такие системы обычно называют трехпроводными системами , а не расщепленными фазами , потому что понятие «фаза» ограничивается переменным током.

Но из нашего опыта работы с векторами и комплексными числами мы знаем, что напряжения переменного тока не всегда складываются, как мы думаем, если они не совпадают по фазе друг с другом. Этот принцип, применяемый к энергосистемам, может быть использован для создания энергосистем с еще более высоким КПД проводников и меньшей опасностью поражения электрическим током, чем с расщепленными фазами.

Два источника напряжения вне фазы 120 °

Предположим, что у нас есть два источника переменного напряжения, подключенных последовательно, как в системе с расщепленными фазами, которую мы видели раньше, за исключением того, что каждый источник напряжения сдвинул по фазе на 120 ° по фазе с другим: (рисунок ниже)

Пара источников 120 В перем. Тока, фазированных под углом 120 °, аналогично разделенной фазе.

Поскольку каждый источник напряжения составляет 120 вольт, и каждый нагрузочный резистор подключен непосредственно параллельно своему соответствующему источнику, напряжение на каждой нагрузке должно также составлять 120 вольт.Учитывая ток нагрузки 83,33 А, каждая нагрузка все равно должна рассеивать 10 киловатт мощности. Однако напряжение между двумя «горячими» проводами не составляет 240 вольт (120 ∠ 0 ° – 120 ∠ 180 °), потому что разность фаз между двумя источниками не равна 180 °. Вместо этого напряжение:

[латекс] E_ {total} = (120 \ text {V} \ angle \ text {0 °}) – (120 \ text {V} \ angle \ text {120 °}) [/ latex]

[латекс] \ pmb {E_ {total} = 207,85 \ text {V} \ angle \ text {-30 °}} [/ латекс]

Условно мы говорим, что напряжение между «горячими» проводниками составляет 208 вольт (округляя в большую сторону), и, таким образом, напряжение системы питания обозначено как 120/208 В.

Если мы посчитаем ток через «нейтральный» провод, то обнаружим, что он не равен нулю, даже при сбалансированном сопротивлении нагрузки. Закон Кирхгофа говорит нам, что токи, входящие и выходящие из узла между двумя нагрузками, должны быть равны нулю:

[латекс] I _ {\ text {load # 1}} + I _ {\ text {load # 2}} + I _ {\ text {нейтральный}} = 0A [/ latex]

[латекс] \ begin {align} I _ {\ text {нейтральный}} = & -I _ {\ text {load # 1}} – I _ {\ text {load # 2}} \\ = & – (83.33 A \ angle \ text {0 °}) – (83,33 A \ angle \ text {120 °}) \\ = & \ pmb {83,33 A \ angle \ text {240 °}} \ text {или} \ pmb { 83.33 A \ angle \ text {-120 °}} \ end {align} [/ latex]

Итак, мы обнаруживаем, что «нейтральный» провод несет полный ток 83,33 А, как и каждый «горячий» провод.

Обратите внимание, что мы все еще передаем 20 кВт общей мощности двум нагрузкам, при этом «горячий» провод каждой нагрузки, как и раньше, выдерживает 83,33 А. При одинаковом количестве тока через каждый «горячий» провод, мы должны использовать медные проводники одинакового сечения, поэтому мы не снизили стоимость системы по сравнению с системой с разделением фаз 120/240.Тем не менее, мы добились повышения безопасности, поскольку общее напряжение между двумя «горячими» проводниками на 32 вольт ниже, чем было в системе с расщепленной фазой (208 вольт вместо 240 вольт).

Три источника напряжения, не совпадающих по фазе на 120 °

Тот факт, что нейтральный провод пропускает ток 83,33 А, открывает интересную возможность: поскольку он в любом случае несет ток, почему бы не использовать этот третий провод в качестве еще одного «горячего» проводника, запитав другой нагрузочный резистор третьим источником 120 В, имеющим фазу. угол 240 °? Таким образом, мы могли бы передать на больше мощности (еще 10 кВт) без необходимости добавлять дополнительные проводники.Посмотрим, как это может выглядеть:

Рис. 4.25. Если третья нагрузка смещена под углом 120 ° к двум другим, токи такие же, как и для двух нагрузок.

Многофазная цепь

Эта схема, которую мы анализировали с тремя источниками напряжения, называется многофазной цепью . Префикс «поли» просто означает «более одного», как в « поли теизм» (вера в более чем одно божество), « поли гон» (геометрическая форма, состоящая из нескольких отрезков линии: например, пятиугольник и шестиугольник ) и « поли атомный» (вещество, состоящее из нескольких типов атомов).Поскольку все источники напряжения находятся под разными фазовыми углами (в данном случае три разных фазовых угла), это схема « поли фаз». В частности, это трехфазная цепь , которая используется преимущественно в крупных системах распределения электроэнергии.

Однофазная система

Давайте рассмотрим преимущества трехфазной системы питания по сравнению с однофазной системой с эквивалентным напряжением нагрузки и мощностью. Однофазная система с тремя нагрузками, подключенными напрямую параллельно, будет иметь очень высокий общий ток (83.33 раза по 3, или 250 ампер.

Рисунок 4.26 Для сравнения, три нагрузки по 10 кВт в системе 120 В переменного тока потребляют 250 А.

Для этого потребуется медный провод сечением 3/0 ( очень большой, !), По цене около 510 фунтов на тысячу футов и со значительным ценником. Если бы расстояние от источника до нагрузки составляло 1000 футов, нам потребовалось бы более полутонны медного провода для выполнения этой работы.

Двухфазная система

С другой стороны, мы могли бы построить двухфазную систему с двумя нагрузками по 15 кВт, 120 В.

Рисунок 4.27. Система с разделенной фазой потребляет половину тока 125 А при 240 В переменного тока по сравнению с системой на 120 В переменного тока.

Наш ток вдвое меньше того, что было при простой параллельной схеме, что является большим улучшением. Мы могли бы обойтись без использования медного провода калибра 2 при общей массе около 600 фунтов, из расчета около 200 фунтов на тысячу футов с тремя участками по 1000 футов каждый между источником и нагрузками. Тем не менее, мы также должны учитывать повышенную угрозу безопасности, связанную с наличием в системе 240 вольт, даже если каждая нагрузка получает только 120 вольт.В целом существует большая вероятность поражения электрическим током.

Трехфазная система

Если сравнить эти два примера с нашей трехфазной системой (рис. Выше), преимущества очевидны. Во-первых, токи в проводниках немного меньше (83,33 ампер против 125 или 250 ампер), что позволяет использовать гораздо более тонкий и легкий провод. Мы можем использовать провод калибра 4 с плотностью около 125 фунтов на тысячу футов, что составит 500 фунтов (четыре участка по 1000 футов каждый) для нашей примерной схемы.Это обеспечивает значительную экономию затрат по сравнению с системой с разделением фаз, с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что максимальное напряжение в системе ниже (208 против 240).

Остается ответить на один вопрос: как вообще можно получить три источника переменного напряжения, фазовые углы которых разнесены точно на 120 °? Очевидно, что мы не можем отводить по центру обмотку трансформатора или генератора переменного тока, как мы это делали в системе с расщепленной фазой, поскольку это может дать нам только формы волны напряжения, которые либо совпадают по фазе, либо не совпадают по фазе на 180 °.Возможно, мы могли бы придумать способ использования конденсаторов и катушек индуктивности для создания фазовых сдвигов на 120 °, но тогда эти фазовые сдвиги также будут зависеть от фазовых углов наших импедансов нагрузки (замена резистивной нагрузки емкостной или индуктивной нагрузкой изменится. все!).

Лучший способ получить нужный сдвиг фаз – это генерировать его в источнике: сконструировать генератор переменного тока (генератор переменного тока), обеспечивающий мощность таким образом, чтобы вращающееся магнитное поле проходило через три набора проволочных обмоток, каждая из которых установите на расстоянии 120o по окружности машины, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 4.28 (a) Однофазный генератор переменного тока, (b) Трехфазный генератор переменного тока.

Вместе шесть «полюсных» обмоток трехфазного генератора переменного тока соединены, чтобы образовать три пары обмоток, каждая пара вырабатывает переменное напряжение с фазовым углом 120 °, смещенным от любой из двух других пар обмоток. Межсоединения между парами обмоток (как показано для однофазного генератора переменного тока: перемычка между обмотками 1a и 1b) для простоты не показаны на чертеже трехфазного генератора.

В нашем примере схемы мы показали три источника напряжения, соединенные вместе в конфигурации «Y» (иногда называемой конфигурацией «звезда»), с одним выводом каждого источника, привязанным к общей точке (узлу, к которому мы подключили «нейтраль»). Дирижер). Обычный способ изобразить эту схему подключения – нарисовать обмотки в форме буквы «Y», как показано на рисунке ниже.

Рисунок 4.29. Y-образная конфигурация генератора.

Конфигурация «Y» – не единственный доступный нам вариант, но, вероятно, поначалу ее легче всего понять.Подробнее об этом мы поговорим позже в этой главе.

• Однофазная система питания – это система, в которой имеется только один источник переменного напряжения (одна форма волны напряжения источника).
• Система питания с расщепленной фазой – это система, в которой есть два источника напряжения, сдвинутых по фазе на 180 ° друг от друга, которые питают две последовательно соединенные нагрузки. Преимуществом этого является возможность иметь более низкие токи в проводниках при сохранении низкого напряжения нагрузки по соображениям безопасности.
• Многофазная система питания использует несколько источников напряжения, находящихся под разными фазовыми углами друг от друга (многие «фазы» формы волны напряжения работают). Многофазная система питания может обеспечивать большую мощность при меньшем напряжении с проводниками меньшего сечения, чем однофазные или двухфазные системы.
• Источники сдвинутого по фазе напряжения, необходимые для многофазной энергосистемы, создаются в генераторах переменного тока с несколькими наборами обмоток проводов. Эти наборы обмоток расположены по окружности вращения ротора под желаемым углом (-ами).

Трехфазный генератор

Давайте возьмем схему трехфазного генератора переменного тока, представленную ранее, и посмотрим, что происходит при вращении магнита.

Рисунок 4.30 Трехфазный генератор переменного тока

Фазовый сдвиг на 120 ° является функцией фактического углового сдвига трех пар обмоток. Если магнит вращается по часовой стрелке, обмотка 3 будет генерировать свое пиковое мгновенное напряжение ровно 120 ° (вращения вала генератора) после обмотки 2, которое достигнет своего пика 120 ° после обмотки 1.Магнит проходит через каждую пару полюсов в разных положениях во вращательном движении вала. То, где мы решим разместить обмотки, будет определять величину фазового сдвига между формами сигналов переменного напряжения обмоток. Если мы сделаем обмотку 1 нашим «эталонным» источником напряжения для фазового угла (0 °), то обмотка 2 будет иметь фазовый угол -120 ° (120 ° с запаздыванием или 240 ° вперед), а обмотка 3 будет иметь угол -240 °. (или 120 ° вперед).

Чередование фаз

Эта последовательность фазовых сдвигов имеет определенный порядок.Для вращения вала по часовой стрелке порядок 1-2-3 (сначала обмотка 1 пика, затем обмотка 2, затем обмотка 3). Этот порядок повторяется, пока мы продолжаем вращать вал генератора.

Рисунок 4.31 Чередование фаз по часовой стрелке: 1-2-3.

Однако, если мы обратим вращение вала генератора переменного тока (повернем его против часовой стрелки), магнит пройдет мимо пар полюсов в противоположной последовательности. Вместо 1-2-3 у нас будет 3-2-1.Теперь форма волны обмотки 2 будет опережением 120 ° впереди 1 вместо запаздывания, а 3 будет еще на 120 ° впереди 2.

Рисунок 4.32 Последовательность фаз при вращении против часовой стрелки: 3-2-1.

Порядок последовательностей сигналов напряжения в многофазной системе называется чередованием фаз или чередованием фаз . Если мы используем многофазный источник напряжения для питания резистивных нагрузок, чередование фаз не будет иметь никакого значения. Независимо от того, 1-2-3 или 3-2-1, значения напряжения и тока будут одинаковыми.Как мы вскоре увидим, есть несколько применений трехфазного питания, которые зависят от того, имеет ли чередование фаз то или иное направление.

Детекторы чередования фаз

Поскольку вольтметры и амперметры были бы бесполезны для определения чередования фаз в действующей системе питания, нам нужен какой-то другой инструмент, способный выполнять эту работу.

В одной оригинальной схеме используется конденсатор для введения сдвига фаз между напряжением и током, который затем используется для определения последовательности путем сравнения яркости двух индикаторных ламп на рисунке ниже.

Рисунок 4.33 Детектор последовательности фаз сравнивает яркость двух ламп.

Две лампы имеют одинаковое сопротивление нити накала и одинаковую мощность. Конденсатор рассчитан на то, чтобы иметь примерно такое же реактивное сопротивление на системной частоте, что и сопротивление каждой лампы. Если бы конденсатор был заменен резистором, равным сопротивлению ламп, две лампы светились бы с одинаковой яркостью, схема сбалансирована. Однако конденсатор вносит фазовый сдвиг между напряжением и током в третьем плече цепи, равный 90 °.Этот фазовый сдвиг больше 0 °, но меньше 120 ° приводит к смещению значений напряжения и тока на двух лампах в соответствии с их фазовым сдвигом относительно фазы 3.

Обмен горячими проводами

Существует , намного более простой способ изменить чередование фаз, чем реверсирование вращения генератора: просто поменяйте местами любые два из трех «горячих» проводов, идущих к трехфазной нагрузке.

Этот трюк станет более понятным, если мы еще раз посмотрим на последовательность фаз трехфазного источника напряжения:

1-2-3 вращение: 1-2-3-1-2-3-1-2-3-1-2-3-1-2-3.. .

3-2-1 вращение: 3-2-1-3-2-1-3-2-1-3-2-1-3-2-1. . .

То, что обычно называют чередованием фаз «1-2-3», можно также назвать «2-3-1» или «3-1-2», идя слева направо в числовой строке выше? Точно так же противоположное вращение (3-2-1) можно так же легко назвать «2-1-3» или «1-3-2».

Начиная с чередования фаз 3-2-1, мы можем попробовать все возможности для замены любых двух проводов за раз и посмотреть, что произойдет с результирующей последовательностью на рисунке ниже.

Рисунок 4.34. Все возможности перестановки любых двух проводов.

Независимо от того, какую пару «горячих» проводов из трех мы выберем для замены, чередование фаз в конечном итоге меняется на противоположное (1-2-3 меняются на 2-1-3, 1-3-2 или 3-2. -1, все равнозначно).

• Чередование фаз или последовательность фаз – это порядок, в котором формы волны напряжения многофазного источника переменного тока достигают своих соответствующих пиков. Для трехфазной системы есть только две возможные последовательности фаз: 1-2-3 и 3-2-1, соответствующие двум возможным направлениям вращения генератора.
• Чередование фаз не влияет на резистивные нагрузки, но оказывает влияние на несбалансированные реактивные нагрузки, как показано в работе схемы детектора поворота фаз.
• Чередование фаз можно изменить, поменяв местами любые два из трех «горячих» выводов, подающих трехфазное питание на трехфазную нагрузку.

Трехфазное соединение звездой (Y)

Первоначально мы исследовали идею трехфазных систем питания, соединив вместе три источника напряжения в так называемой конфигурации «Y» (или «звезда»).Эта конфигурация источников напряжения характеризуется общей точкой подключения, соединяющей одну сторону каждого источника.

Рисунок 4.35 Трехфазное соединение «Y» имеет три источника напряжения, подключенных к общей точке.

Если мы нарисуем схему, показывающую, что каждый источник напряжения представляет собой катушку с проводом (генератор переменного тока или обмотку трансформатора), и произведем небольшую перестановку, конфигурация «Y» станет более очевидной на рисунке ниже.

Рисунок 4.36. Трехфазное четырехпроводное соединение «Y» использует «общий» четвертый провод.

Три проводника, идущие от источников напряжения (обмоток) к нагрузке, обычно называются линиями , а сами обмотки обычно называют фазами . В системе с Y-соединением нейтральный провод может быть или не быть (рисунок ниже) в точке соединения посередине, хотя это, безусловно, помогает облегчить потенциальные проблемы, если один из элементов трехфазной нагрузки выйдет из строя, как обсуждалось. ранее.

Рисунок 4.37 Трехфазное трехпроводное соединение «Y» не использует нейтральный провод.

Значения напряжения и тока в трехфазных системах

Когда мы измеряем напряжение и ток в трехфазных системах, нам нужно уточнить значение , где мы измеряем . Напряжение сети означает величину напряжения, измеренного между любыми двумя проводниками линии в сбалансированной трехфазной системе. В приведенной выше схеме линейное напряжение составляет примерно 208 вольт. Фазное напряжение относится к напряжению, измеренному на любом одном компоненте (обмотка источника или сопротивление нагрузки) в сбалансированном трехфазном источнике или нагрузке.Для схемы, показанной выше, фазное напряжение составляет 120 вольт. Термины линейный ток и фазный ток следуют той же логике: первый относится к току через любой один линейный проводник, а второй – к току через любой один компонент.

Источники и нагрузки, подключенные по схеме Y, всегда имеют линейные напряжения выше фазных, а линейные токи равны фазным токам. Если источник или нагрузка, подключенные по схеме Y, сбалансированы, линейное напряжение будет равно фазному напряжению, умноженному на квадратный корень из 3:

.

Для цепей «Y»:

[латекс] \ begin {align} \ tag {4.1} \ text {E} _ {\ text {line}} & = \ sqrt {3} \ text {E} _ {\ text {phase}} \\ \ text {I} _ {\ text {line}} & = \ text {I} _ {\ text {phase}} \ end {align} [/ latex]

Однако конфигурация «Y» не единственная допустимая для соединения трехфазного источника напряжения или элементов нагрузки.

Трехфазная конфигурация, треугольник (Δ)

Другая конфигурация известна как «Дельта» из-за ее геометрического сходства с одноименной греческой буквой (Δ). Обратите внимание на полярность каждой обмотки на рисунке ниже.

Рисунок 4.38 Трехфазное, трехпроводное соединение Δ не имеет общего.

На первый взгляд кажется, что три таких источника напряжения могут создать короткое замыкание, электроны текут по треугольнику, и ничто иное, как внутренний импеданс обмоток, сдерживает их. Однако из-за фазовых углов этих трех источников напряжения это не так.

Закон Кирхгофа о напряжении при соединении треугольником

Одной из быстрых проверок этого является использование закона Кирхгофа по напряжению, чтобы увидеть, равны ли три напряжения вокруг контура нулю.Если они это сделают, тогда не будет доступного напряжения для проталкивания тока вокруг этого контура и, следовательно, не будет циркулирующего тока. Начиная с верхнего витка и двигаясь против часовой стрелки, наше выражение KVL выглядит примерно так:

[латекс] (120 \ text {V} \ angle \ text {0 °}) + (120 \ text {V} \ angle \ text {240 °}) + (120 \ text {V} \ angle \ text { 120 °}) [/ латекс]

Все равно нулю?

Да!

Действительно, если мы сложим эти три векторные величины вместе, они в сумме дадут ноль.Еще один способ проверить тот факт, что эти три источника напряжения могут быть соединены вместе в петлю без возникновения циркулирующих токов, – это разомкнуть петлю в одной точке соединения и рассчитать напряжение на разрыве:

Рисунок 4.39 Напряжение в открытом состоянии Δ должно быть нулевым.

Начиная с правой обмотки (120 В ∠ 120 °) и продвигаясь против часовой стрелки, наше уравнение KVL выглядит следующим образом:

[латекс] (120 \ text {V} \ angle \ text {120 °}) + (120 \ text {V} \ angle \ text {0 °}) + (120 \ text {V} \ angle \ text { 240 °}) + \ text {E} _ {\ text {break}} = 0 [/ латекс]

[латекс] 0 + \ text {E} _ {\ text {break}} = 0 [/ латекс]

[латекс] \ text {E} _ {\ text {break}} = 0 [/ латекс]

Конечно, на разрыве будет нулевое напряжение, что говорит нам о том, что ток не будет циркулировать в треугольной петле обмоток, когда это соединение будет выполнено.

Установив, что трехфазный источник напряжения, подключенный по схеме Δ, не сгорит дотла из-за циркулирующих токов, перейдем к его практическому использованию в качестве источника питания в трехфазных цепях. Поскольку каждая пара линейных проводов подключается непосредственно к одной обмотке в цепи Δ, линейное напряжение будет равно фазному напряжению. И наоборот, поскольку каждый линейный проводник присоединяется к узлу между двумя обмотками, линейный ток будет векторной суммой двух соединяющихся фазных токов.Неудивительно, что результирующие уравнения для Δ-конфигурации выглядят следующим образом:

Для цепей Δ («треугольник»):

[латекс] \ begin {align} \ tag {4.2} \ text {E} _ {\ text {line}} & = \ text {E} _ {\ text {phase}} \\ \ text {I} _ {\ text {line}} & = \ sqrt {3} \ text {I} _ {\ text {phase}} \ end {align} [/ latex]

Анализ схемы примера соединения треугольником

Давайте посмотрим, как это работает на примере схемы: (Рисунок ниже)

Когда каждое сопротивление нагрузки получает 120 В от соответствующей фазной обмотки источника, ток в каждой фазе этой цепи будет 83.33 ампера:

[латекс] I \: = \ frac {P} {E} [/ латекс]

[латекс] I \: = \ frac {10 кВт} {120 В} [/ латекс]

[латекс] \ pmb {I = 83.33A} \ text {(для каждого нагрузочного резистора и обмотки источника)} [/ латекс]

[латекс] \ text {I} _ {\ text {line}} = √3 \ text {I} _ {\ text {phase}} [/ latex]

[латекс] \ text {I} _ {\ text {line}} = √3 (83,33 A) [/ латекс]

[латекс] \ pmb {\ text {I} _ {\ text {line}} = 144,34 A} [/ латекс]

Преимущества трехфазной системы Delta

Таким образом, ток каждой линии в этой трехфазной системе питания равен 144.34 ампера, что значительно больше, чем линейные токи в системе с Y-соединением, которую мы рассматривали ранее. Можно задаться вопросом, не потеряли ли мы здесь все преимущества трехфазного питания, учитывая тот факт, что у нас такие большие токи в проводниках, что требует более толстого и более дорогостоящего провода. Ответ – нет. Хотя для этой схемы потребуется три медных проводника калибра 1 (на расстоянии 1000 футов между источником и нагрузкой это составляет чуть более 750 фунтов меди для всей системы), это все же меньше, чем 1000+ фунтов меди, необходимых для Однофазная система, обеспечивающая одинаковую мощность (30 кВт) при одинаковом напряжении (120 В между проводниками).

Одним из явных преимуществ системы с Δ-соединением является отсутствие нейтрального провода. В системе с Y-соединением нейтральный провод был необходим на случай, если одна из фазных нагрузок выйдет из строя (или отключится), чтобы не допустить изменения фазных напряжений на нагрузке. Это не обязательно (или даже возможно!) В схеме с Δ-соединением. Когда каждый элемент фазы нагрузки напрямую подключен к соответствующей обмотке фазы источника, фазное напряжение будет постоянным независимо от обрывов в элементах нагрузки.

Пожалуй, самым большим преимуществом источника с подключением по схеме Δ является его отказоустойчивость. Одна из обмоток трехфазного источника, подключенного по схеме Δ, может открыться при отказе (рисунок ниже) без влияния на напряжение или ток нагрузки!

Рис. 4.40. Даже при отказе обмотки источника линейное напряжение по-прежнему составляет 120 В, а напряжение фазы нагрузки по-прежнему составляет 120 В. Единственная разница заключается в дополнительном токе в оставшихся функциональных обмотках источника.

Единственным последствием разрыва обмотки источника для источника, подключенного по схеме Δ, является увеличение фазного тока в остальных обмотках.Сравните эту отказоустойчивость с системой с Y-соединением, имеющей обмотку с открытым источником, на рисунке ниже.

Рисунок 4.41. Разомкнутая обмотка источника «Y» уменьшает вдвое напряжение на двух нагрузках подключенной нагрузки Δ.

При подключении нагрузки по схеме Δ два сопротивления испытывают пониженное напряжение, в то время как одно остается при исходном линейном напряжении, 208. Нагрузка, подключенная по схеме Y, постигает еще худшую судьбу (рисунок ниже) с таким же отказом обмотки в схеме с подключением по схеме Y. источник.

Рисунок 4.42 Обмотка с открытым истоком системы «Y-Y» снижает вдвое напряжение на двух нагрузках и полностью теряет одну нагрузку.

В этом случае два сопротивления нагрузки испытывают пониженное напряжение, а третье полностью теряет напряжение питания! По этой причине источники с Δ-соединением предпочтительнее для надежности. Однако, если требуются двойные напряжения (например, 120/208) или предпочтительны для более низких линейных токов, предпочтительной конфигурацией являются системы с Y-соединением.

• Проводники, подключенные к трем точкам трехфазного источника или нагрузки, называются линиями .
• Три компонента, составляющие трехфазный источник или нагрузку, называются фазами .
• Напряжение сети – это напряжение, измеренное между любыми двумя линиями в трехфазной цепи.
• Фазное напряжение – это напряжение, измеренное на отдельном компоненте трехфазного источника или нагрузки.
• Линейный ток – это ток через любую линию между трехфазным источником и нагрузкой.
• Фазный ток – это ток через любой компонент, содержащий трехфазный источник или нагрузку.
• В симметричных Y-цепях линейное напряжение равно фазному напряжению, умноженному на квадратный корень из 3, а линейный ток равен фазному току.
• Для цепей «Y»:

[латекс] \ text {E} _ {\ text {line}} = \ sqrt {3} \ text {E} _ {\ text {phase}} [/ latex]

[латекс] \ text {I} _ {\ text {line}} = \ text {I} _ {\ text {phase}} [/ latex]

• В симметричных Δ-цепях линейное напряжение равно фазному напряжению, а линейный ток равен фазному току, умноженному на квадратный корень из 3.
• Для цепей Δ («Дельта»):

[латекс] \ text {E} _ {\ text {line}} = \ text {E} _ {\ text {phase}} [/ latex]

[латекс] \ text {I} _ {\ text {line}} = \ sqrt {3} \ text {I} _ {\ text {phase}} [/ latex]

• Трехфазные источники напряжения, подключенные по схеме Δ, обеспечивают большую надежность в случае отказа обмотки, чем источники, подключенные по схеме Y. Однако источники, подключенные по схеме Y, могут выдавать такое же количество энергии при меньшем линейном токе, чем источники, подключенные по схеме Δ.

Отношение линейного напряжения к фазному напряжению Отношение линейного тока к фазному току

Обновление:

В трехфазной сбалансированной системе напряжение на фазе по отношению к другой фазе всегда равно величине напряжения и фазового угла, а векторная сумма трех фаз всегда равна нулю.

Напряжение в сети или фазное напряжение выше 440 В можно измерить с помощью трансформатора напряжения. Измеритель потенциала снижает напряжение с более высокого уровня до низкого уровня, обычно со 110 вольт до 63,5 вольт.

В то же время линейный ток или фазный ток выше 25 А, трансформатор тока используется для понижения уровня тока с высокого до низкого, как правило, 1 А или 5 А.

Что такое линейное напряжение:

В трехфазной системе питания разность потенциалов между двумя фазами называется линейным напряжением (обычно между фазами).Обозначается V _L-L . Напряжение между R и Y, или Y с B, или от B до R. В энергосистеме напряжение системы означает линейное напряжение. См. Схему,

Пример: наш внутренний источник питания трехфазный, 440 Вольт. Здесь 440 вольт означает, что межфазное напряжение равно 440.

Примечание: Если они упоминают однофазное 230 вольт, это означает, что разность потенциалов между фазой и нейтралью составляет 230 вольт.

В звездообразном соединении:

Напряжение сети = 1.732 раза больше фазного напряжения.

Соединение треугольником:

Напряжение сети = фазное напряжение.

Что такое линейный ток:

Измерение тока в одной фазе перед подключением компонента по схеме звезды или треугольника называется линейным током (обычно входным током в двигателе или выходным током в генераторе). В трехфазной сбалансированной системе это может быть ток фазы R, ток фазы Y или ток фазы B.

Обозначается I _L ампер.

В звездообразном соединении:

Линейный ток = фазный ток. (мы получаем это, применяя текущее правило Кирхгофа.)

Соединение треугольником:

Линейный ток = фазный ток. (мы получаем его, применяя правило Кирхгофа по напряжению.)

Что такое фазное напряжение:

В трехфазной системе разность потенциалов между одной фазой и естественной точкой называется фазным напряжением. Обозначается V _ph вольт

Соединение звездой:

Фазное напряжение = деление линейного напряжения на 1.732

Соединение треугольником:

Фазный ток:

Фазный ток – это величина тока внутри соединения звездой или треугольником трехфазной системы. Обозначается I _ph .

В звездообразном соединении:

Фазный ток = Линейный ток

Соединение треугольником:

Примечание: Значение √ 3 = 1,732.

Явление короткого замыкания, вы должны понимать

Почему короткое замыкание так важно?

Короткое замыкание в электрической цепи – это часть цепи, которая по некоторым причинам стала «короче», чем должна быть. Ток в электрической цепи протекает проще всего, и если две точки в цепи с разными потенциалами соединены с низким электрическим сопротивлением, ток сокращает путь между двумя точками.

Явление короткого замыкания, вы должны понимать

Последствиями короткого замыкания могут быть все, от незначительной неисправности до аварии.Последствия зависят от способности системы управлять током в ситуации короткого замыкания и от того, как долго ток короткого замыкания может течь. Практически в каждой электрической цепи должна быть какая-то защита от токов короткого замыкания.

Когда схемы анализируются математически, короткое замыкание обычно описывается нулевым сопротивлением между двумя узлами в схеме .

В действительности невозможно, чтобы импеданс был равен нулю, и поэтому расчеты дадут не «реальное» значение, а в большинстве случаев максимально возможное значение.Для получения правильных результатов расчета также важно знать все параметры схемы.

Особенно в ситуациях короткого замыкания поведение цепей является «странным», и нет никакой линейности между напряжением системы и протекающим током.

Содержание:

1. Необходимость расчета тока короткого замыкания трансформатора
2. Симметричные компоненты
3. Два вида короткого замыкания
   1. Цепи постоянного тока
   2. Цепи переменного тока
      1. Однофазные цепи
      2. Трехфазные цепи
   3. Развитие тока короткого замыкания

1.Необходимость расчета тока короткого замыкания трансформатора

Сегодня, как никогда раньше, электросеть развивается так быстро – мощность электростанции, мощность подстанции и электрическая нагрузка, а также плотность нагрузки постоянно растут.

Возьмем, к примеру, Китай. Количество подстанций 500 кВ в электросети Северного Китая почти в 2 раза больше, чем в прошлом десятилетии. Число выросло с 48 до 97; мощность подстанции увеличилась с 52 069 000 кВА до 157 960 000 кВА .

В результате, токи короткого замыкания в электросети увеличиваются из года в год . Согласно статистическому анализу Государственной сетевой корпорации Китая (SGCC), КЗТ силовых трансформаторов (типоразмер ≥ 110 кВ) произошли 125 раз. Суммарная электрическая мощность, на которую повлияли аварии с коротким замыканием, составила 7 996 МВА в 1995–1999 годах. Это 37,5% всех аварий на электросети и 44% аварий с трансформаторами.

Ток короткого замыкания является важной спецификацией и стандартом для оборудования и проводов в электроэнергетике, а выдерживает ток короткого замыкания. основных устройств решает, может ли сеть работать более безопасно или нет.Поэтому важно рассчитать ток короткого замыкания и предложить некоторые возможные решения.

Правильный расчет может помочь нам:

1. Указать рейтинги неисправностей для электрического оборудования (например, стойкость к короткому замыканию)
2. Помочь определить потенциальные проблемы и слабые места в системе и помочь в планировании системы
3. Сформировать основу для исследования координации защиты

Вернуться к содержанию ↑

2.Симметричные компоненты

В практической работе инженеры часто используют «Симметричные компоненты » для анализа трехфазной системы питания. Он был изобретен канадским инженером-электриком Чарльзом Фортескью в 1913 году. Первоначальной целью Фортескью был анализ работы электродвигателей.

Теория не использовалась для энергосистемы до 1937 года. Аналитическая методика была принята и усовершенствована инженерами General Electric и Westinghouse, а после Второй мировой войны она стала общепринятым методом для анализа асимметричных неисправностей .

Теперь это обычный инструмент, используемый для анализа неисправностей трехфазной энергосистемы.

Базовая установка теории состоит в том, что любые несбалансированные системные величины (ток или напряжение) могут быть разложены на 3 симметричных набора сбалансированных векторов:

1. компонентов прямой последовательности,
2. компонентов обратной последовательности и
3. компонентов нулевой последовательности.

Рисунок 1 – Компоненты последовательности для представления трехфазной электрической системы

Составляющая прямой последовательности тока, показанная на Рисунке 1 выше, сбалансирована по величине с разделением фаз на 120 градусов и вращением против часовой стрелки, как и в исходной сбалансированной системе .

Составляющая тока обратной последовательности сбалансирована по величине с разделением фаз 120 градусов, но имеет противоположное вращение, в данном случае по часовой стрелке.

Компоненты нулевой последовательности имеют равные значения , но нулевое разделение фаз .

Здесь мы обозначаем положительную последовательность индексом «1». Аналогично, отрицательная последовательность обозначается индексом «2», а нулевая последовательность обозначается индексом «0».

При отсутствии неисправности система питания считается по существу симметричной системой и, следовательно, существуют только токи прямой последовательности и напряжения .Во время неисправности существуют токи и напряжения прямой, обратной и, возможно, нулевой последовательности.

Используя реальные фазные напряжения и токи, а также формулы Fortescue, можно рассчитать все токи прямой, обратной и нулевой последовательности. Защитные реле используют эти компоненты последовательности вместе с данными фазного тока и / или напряжения в качестве входных данных для защитных элементов.

Принципы симметричных компонентов (ВИДЕО)

Вернуться к содержанию ↑

3.Два вида короткого замыкания

3.1 Цепи постоянного тока

Какая информация о цепи необходима для расчета короткого замыкания для цепи постоянного тока? В электрической цепи ток зависит от электродвижущей силы (ЭДС) , электромагнитного поля и полного импеданса цепи .

В аккумуляторе значение ЭДС зависит от заряда аккумулятора. Внутреннее сопротивление батареи также является изменяющимся параметром и зависит от заряда, температуры, возраста батареи и т. Д.

В цепи постоянного тока сопротивление является фактором ограничения тока вместе с ЭДС в установившемся режиме, что означает «через некоторое время».

В начале переходного процесса, например, при коротком замыкании, индуктивность цепи также ограничивается. Любая индуктивность в цепи сглаживает рост тока. Ток растет экспоненциально из-за соотношения между индуктивностью и сопротивлением цепи.

Рисунок 2 – Ток в катушке индуктивности

Постоянный ток вызывает проблемы, отличные от переменного тока, при попытке прервать токи высокой величины, поскольку гашение дуги затруднено.Переменный ток проходит через ноль каждые полупериод, что помогает отключению тока.

Автоматический выключатель для определенного переменного тока обычно не может отключить постоянный ток той же величины. Сложность размыкания цепи постоянного тока возрастает с увеличением отношения индуктивности к сопротивлению в цепи. Индуктивности всегда противостоят изменениям тока.

Вернуться к содержанию ↑

3.2 Цепи переменного тока

Цепи переменного тока (AC) сложнее решить, чем цепи постоянного тока (DC).Есть другие параметры, влияющие на результаты, и в быстро меняющихся ситуациях первые значения тока сильно зависят от фазы активного источника напряжения.

3.2.1 Однофазные цепи

Большинство крупных электрических сетей являются трехфазными, но особенно в системах низкого напряжения, большинство подключенных цепей однофазные. При расчете токов короткого замыкания ситуация зависит от , как близко к генератору или трансформатору происходит сбой .

Не только из-за увеличения импеданса в конце сети, но и из-за того, что генераторы и трансформаторы действуют «странно», когда они не нагружены симметрично во всех фазах.

В некоторых случаях цепь может питаться от однофазного трансформатора с допустимой нагрузкой по току, недостаточной для того, чтобы трехфазная система вела себя «странно».

Тот факт, что ток короткого замыкания легче рассчитать вдали от трансформатора или генератора, заключается в том, что импедансы линии играют важную роль в процессе, и их часто легче узнать, чем напряжение в начале Схема .

При более длинных линиях токи уменьшаются, и напряжение источника не сильно изменяется.

В однофазных цепях низкого напряжения, которые обычно используются в домашних условиях, токи короткого замыкания должны отключаться по разным причинам. Одна из причин – из-за напряжения прикосновения, которое может возникнуть во время контакта между фазой и защитным заземлением.

Защитное заземление в цепи используется для предотвращения воздействия на открытые проводящие части опасного потенциала относительно земли.Когда прямой контакт между фазой и открытыми проводящими частями устанавливается из-за аварийной ситуации, потенциал повышается до опасного уровня, чтобы люди могли дотронуться до него, и поэтому цепь должна быть отключена с помощью защитных устройств , таких как предохранители и автоматические выключатели .

Рисунок 3 – Ток короткого замыкания между фазой и землей (однофазный)

В домашних условиях максимальное время отключения составляет , обычно 0,4 секунды . Чтобы получить доступ к времени отключения в условиях повреждения, предполагаемый ток повреждения должен быть определен путем измерения или расчета.Обеспокоенность вызывает предполагаемый ток, который будет протекать, когда конец защищаемого кабеля соединен с проводом защитного заземления.

При длинных кабелях этот ожидаемый ток может оказаться сравнительно низким.

Однако следует помнить, что первая проблема с длинными кабелями – это возможность чрезмерного падения напряжения, и кабели должны быть сначала выбраны по номинальному току, а затем проверены на падение напряжения, прежде чем определять предполагаемое повреждение .

Вернуться к содержанию ↑

3.2.2 Трехфазные цепи

Трехфазная электроэнергия – распространенный метод производства, передачи и распределения электроэнергии переменного тока . Это разновидность многофазной системы, которая является наиболее распространенным методом передачи энергии в электрических сетях во всем мире.

Он также используется для питания больших двигателей и тяжелых грузов. Трехфазная система обычно более экономична, чем эквивалентная однофазная или двухфазная система при том же напряжении, поскольку в ней используется меньше проводящего материала для передачи электроэнергии.

Трехфазная система была независимо изобретена Галилео Феррарисом, Михаилом Доливо-Добровольским и Николой Тесла в конце 1880-х годов.

Большинство однофазных цепей являются лишь частью трехфазной сети. В трехфазной системе могут возникать различные типы короткого замыкания.

Например, ток короткого замыкания может быть фаза-земля (80% повреждений), фаза-фаза (15% ошибок – этот тип короткого замыкания часто перерастает в трехфазное замыкание) и t трехфазный (всего 5% от начальных неисправностей).Эти различные токи короткого замыкания показаны на рисунке 4.

Рисунок 4 – Типы короткого замыкания

В Китае существует еще одна приблизительная классификация, основанная на номере фазы замыкания: трехфазное замыкание, двухфазное замыкание и одиночное замыкание. сбой фазы из-за замыкания фазы на землю, которое может произойти для двух фаз.

Основные характеристики токов короткого замыкания:

1. Продолжительность – Ток может быть самозатухающим, переходным или установившимся
2. Источник – это может быть вызвано механическими причинами (обрыв в проводник, случайный электрический контакт между двумя проводниками через инородное проводящее тело, такое как инструмент или животное), внутреннее или атмосферное перенапряжение и пробой изоляции из-за тепла, влажности или коррозионной среды
3. Местоположение (внутри или снаружи помещения машины или электрического распределительного щита)

Последствия короткого замыкания зависят от типа и продолжительности сбоя, а также от имеющейся мощности короткого замыкания.Локально в месте повреждения могут возникнуть электрические дуги, вызывающие повреждение изоляции, сварку проводов и возгорание.

Падения напряжения происходят в других сетях во время короткого замыкания, и отключение части сети может включать также «здоровые» части сети в зависимости от конструкции всей сети.

Вернуться к содержанию ↑

3.3 Развитие тока короткого замыкания

Упрощенная сеть переменного тока может быть представлена ​​источником переменного тока, каким-либо переключающим устройством, общим сопротивлением Z _N , которое представляет все импедансы перед точкой переключения и нагрузки, представленные ее импедансом (см. рисунок 5).

В реальной сети общий импеданс Z _N складывается из импедансов всех компонентов на входе . Компонентами являются, например, генераторы, трансформаторы, провода, автоматические выключатели и измерительные системы.

Когда короткое замыкание с пренебрежимо малым сопротивлением возникает между A и B , в цепи протекает ток короткого замыкания, ограниченный только Z _N . Ток короткого замыкания I _sc возникает в переходных условиях в зависимости от соотношения между индуктивностями и сопротивлениями во всей цепи.

Рисунок 5 – Простое короткое замыкание

Если цепь в основном резистивная, форма волны тока соответствует форме волны напряжения, но если в цепи есть индуктивности, форма волны тока будет отличаться от формы волны напряжения во время переходное время процесса.

В индуктивной цепи ток не может начинаться с любого значения, кроме нуля. Влияние индуктивностей описывается реактивным сопротивлением X в цепях переменного тока с фиксированной частотой напряжения.

В низковольтных системах, где кабели и проводники составляют большую часть полного сопротивления , его можно рассматривать как в основном резистивный . В распределительных сетях реактивное сопротивление обычно намного больше сопротивлений.

Обычно полное сопротивление Z в установившемся режиме в цепи переменного тока складывается из общего сопротивления R и полного реактивного сопротивления X, как показано в следующем соотношении.

В приведенной выше упрощенной схеме напряжение постоянно, равно как и полное сопротивление.В случае коротких замыканий вдали от генераторов и трансформаторов, где большая часть импеданса состоит из сопротивлений проводов, расчеты могут быть выполнены с хорошим результатом, а переходный ток почти такой же, как если бы ток протекал в течение более длительного времени.

Значение «далеко от» не обязательно физическое, но означает, что полное сопротивление генератора или трансформатора меньше, чем полное сопротивление элементов от проводов .

Элементы полного сопротивления проводов постоянны при постоянной температуре , но импедансы генераторов изменяются во время короткого замыкания, а импедансы трансформаторов изменяются, если трансформаторы асимметрично нагружены большими токами.

Рисунок 6 – Токи продолжаются симметрично

Рисунок 6 показывает ток в начале короткого замыкания вдали от генератора . Короткое замыкание начинается в момент, когда ток обычно равен нулю, и продолжается симметрично.

Рисунок 7 – Токи продолжаются асимметрично

Рисунок 7 показывает ток, когда короткое замыкание начинается в момент, когда напряжение равно нулю, и ток также начинается с нуля, но асимметрично в течение переходного времени.

IEC 61439 – Испытания на стойкость к короткому замыканию (ВИДЕО)

Испытания на стойкость к короткому замыканию, примеры испытаний на условное короткое замыкание (Icc) номиналом на функциональных блоках низковольтной сборки (расцепители защиты включен)

Вернуться к содержанию ↑

Ссылка // Расчет тока короткого замыкания трансформатора и решения по Ling Song

Фазовая модель – Scholarpedia

Связанные генераторы взаимодействуют посредством взаимной регулировки своих амплитуды и фазы.Когда связь слабая, амплитуды относительно постоянны, и взаимодействия могут быть описаны с помощью фазовых моделей .

Рисунок 1: Фаза колебаний (обозначается \ (\ vartheta \) в остальной части статьи) модели ФитцХью-Нагумо с I = 0,5. Фаза здесь измеряется в единицах времени. Точка нулевой фазы \ (x_0 \) выбирается так, чтобы соответствовать пику потенциала (пику всплеска).

Фаза колебаний

Многие физические, химические и биологические системы могут производить ритмические колебания (Winfree 2001), которые математически могут быть представлены нелинейной динамической системой. \ [ х ‘= f (х) \] имеющий периодическую орбиту \ (\ gamma \.\) Пусть \ (x_0 \) – произвольная точка на \ (\ gamma \, \), тогда любая другая точка на периодической орбите может быть охарактеризована временем \ (\ vartheta \, \) с момента последнего прохождения \ (x_0 \; \) см. рисунок 1. Переменная \ (\ vartheta \) называется фазой колебаний , и она ограничена периодом колебаний \ (T \. \) Фаза часто нормируется на \ ( T \) или \ (T / 2 \ pi \, \), так что он ограничен \ (1 \) или \ (2 \ pi \, \) соответственно.

Фазу колебаний также можно определить вне \ (\ gamma \), используя понятие изохрон.3-y \, \) \ (y ‘= x \; \) модифицировано по Ижикевичу (2007).

Слабое форсирование

Та же замена переменных преобразует слабо форсированный осциллятор. \ [ х ‘= е (х) + \ varepsilon s (t) \] в фазовую модель вида \ [ \ vartheta ‘= 1 + \ varepsilon Q (\ vartheta) \ cdot s (t), \] где термин \ (\ varepsilon s (t) \) обозначает слабый зависящий от времени (и, возможно, \ (x \)) входной сигнал, например, от других осцилляторов в сети; точка “\ (\ cdot \)” обозначает скалярное (точечное) произведение двух векторов; Функция \ (Q (\ vartheta) \, \), показанная на рисунке 2, называется функцией линейного отклика , функцией чувствительности или бесконечно малым PRC .Эта функция импульсного отклика, ядро ​​или функция Грина затем может быть свернута с фактическим входным сигналом, полученным каждым осциллятором, чтобы вычислить общий сброс фазы осциллятора, полученный за один цикл колебания сети. \ (Q (\ vartheta) \) удовлетворяет трем эквивалентным условиям (Ижикевич, 2007):

• Winfree \ [Q (\ vartheta) \] – это нормализованная кривая фазовой характеристики (PRC) для бесконечно малых импульсных возмущений. То есть измеряется КПС осциллятора \ (x ‘= f (x) \) путем возмущения каждой компоненты вектора состояния \ (x \) короткими импульсами малой амплитуды с площадью импульса \ (A \, \) а затем принимает \ (Q = \) PRC \ (/ A \) в пределе \ (A \ rightarrow 0 \.\)
• Курамото \ [Q (\ vartheta) = \] grad \ (\ Theta (x) \, \) где \ (\ Theta (x) \) – изохронная функция, определенная в окрестности периодической орбиты \ (\ gamma \. \) То есть, каждый начинает с каждой точки \ (x \) в окрестности \ (\ gamma \) и определяет ее асимптотическую фазу \ (\ Theta (x) \, \) относительно фаза решения, начинающаяся с \ (x_0 \. \)
• Малкин \ [Q (\ vartheta) \] – решение сопряженной задачи \ ( dQ / d \ vartheta = – \ {Df (\ gamma (\ vartheta)) \} ^ \ top Q \ ;, \) с условием нормализации \ (Q (\ vartheta) \ cdot f (\ gamma (\ vartheta) ) = 1 \) для любого \ (\ vartheta \.\) То есть определяется матрица Якоби \ (Df \) по периодической орбите, а затем решается, обычно численно, сопряженная задача.

Состояние Малкина, хотя и наименее интуитивно понятно, но наиболее полезно в приложениях.

Примеры редукции

Инфинитезимальная функция PRC \ (Q (\ vartheta) \) может быть найдена аналитически в нескольких простых случаях.

Фазовые генераторы

Нелинейный фазовый осциллятор \ (\ dot {x} = f (x) \) с периодической фазовой переменной \ (x \ in [0, 1] \) и \ (f> 0 \) имеет \ (Q (\ vartheta ) = 1 / е (\ гамма (\ вартета)) \.2 \ vartheta \. \)

Генераторы Андронова-Хопфа

Система вблизи сверхкритической бифуркации Андронова-Хопфа имеет \ (Q (\ vartheta) \), пропорциональный \ (\ sin (\ vartheta- \ psi) \, \), где \ (\ psi \) – постоянный фазовый сдвиг.

Другие интересные кейсы

Ижикевич (2000) вывел фазовую модель для слабосвязанных релаксационных осцилляторов. Brown et al. (2004) рассматривают другие интересные случаи, включая гомоклинические осцилляторы. Связанные барстеры рассмотрены Ижикевичем (2007).п h_ {ij} (\ vartheta_i, \ vartheta_j), \] где \ (h_ {ij} = Q_i g_ {ij} \) описывает влияние фазы j-го осциллятора на i-й осциллятор, а каждый \ (\ vartheta_i \) имеет свой период \ (T_i \. \)

Неявное предположение о слабой связи состоит в том, что относительное положение (фаза) осцилляторов медленно изменяется относительно их движения вокруг предельного цикла (абсолютная фаза). Это подразумевает медленную сходимость к установившейся фазовой синхронизации. Если связь недостаточно слабая, но имеет пульсирующий характер, можно использовать методы для генераторов с импульсной связью, в противном случае общих методов не существует.Т h_ {ij} (t, \ t + \ chi) \, dt \] описывает взаимодействие между осцилляторами. Эта функция является просто константой, если осцилляторы не имеют почти резонансных периодов, то есть отношение \ (T_i / T_j \) равно \ (\ varepsilon \) – близко к рациональному числу низкого порядка \ (p / q \) (\ (p + q \) мало). Поскольку динамика двух связанных нерезонансных осцилляторов описывается несвязанной фазовой моделью (\ (H = \) const), такие осцилляторы не могут синхронизировать фазу. То есть фаза одного из них не может изменить фазу другого даже в длительном масштабе времени порядка \ (1 / \ varepsilon \.\)

Вычислительная неврология обеспечивает важное применение фазовых моделей. В этом случае переменные состояния \ (x_i \) и \ (x_j \) описывают деятельность постсинаптических (принудительных) и пресинаптических (принудительных) нейронов, периодически запускаемых, а функция \ (g_ {ij} \) описывает ход синаптического ввода во времени. Фазовые переменные \ (\ varphi_i \) и \ (\ varphi_j \) описывают тайминги срабатывания нейронов, а функция \ (H_ {ij} \) описывает нормализованную кривую восстановления фазы (Netoff et al 2005).

Анализ

Два связанных генератора

Рассмотрим два взаимно связанных осциллятора с почти одинаковыми периодами. \ [ \ varphi’_1 = 1 + \ varepsilon \ omega_1 + \ varepsilon H_ {12} (\ varphi_2- \ varphi_1) \] \ [ \ varphi’_2 = 1 + \ varepsilon \ omega_2 + \ varepsilon H_ {21} (\ varphi_1- \ varphi_2) \ ;, \] где \ (\ omega_i = H_ {ii} (0) \) – небольшие отклонения частоты. Пусть \ (\ chi = \ varphi_2- \ varphi_1 \) обозначает разность фаз между осцилляторами, тогда \ [ \ chi ‘= \ varepsilon \ omega + \ varepsilon H (\ chi), \]

Рисунок 3: Примеры функции подключения H; модифицировано из работы Ижикевича (2007).Единицы измерения по оси Y – «фаза / время».

где \ [ \ omega = \ omega_2 – \ omega_1 \] а также \ ( H (\ chi) = H_ {21} (- \ chi) -H_ {12} (\ chi), \) – рассогласование частоты и антисимметричная часть муфты, соответственно, показанные на рисунке 3 пунктирными кривыми. Устойчивое равновесие этой системы соответствует устойчивому предельному циклу фазовой модели.

Все положения равновесия этой системы являются решениями \ (H (\ chi) = – \ omega \, \) при условии, что \ (\ omega \) достаточно мало. Геометрически положения равновесия – это пересечения горизонтальной линии \ (- \ omega \) с графиком \ (H \.\) Они устойчивы, если наклон графика отрицательный в точке пересечения, т. Е. \ (H ‘(\ chi) <0 \. \) Если осцилляторы идентичны, то \ (H (\ chi) \) является нечетная функция (т.е. \ (H (- \ chi) = - H (\ chi) \)), а \ (\ chi = 0 \) и \ (\ chi = \ pi \) всегда являются положениями равновесия, возможно, нестабильными, соответствующие синфазным и противофазным синхронизированным решениям. Синфазная синхронизация связанных осцилляторов на рисунке стабильна, поскольку наклон \ (H \) (пунктирные кривые) отрицательный при \ (\ chi = 0 \. \) Максимальное и минимальное значения функции \ (H \) определить устойчивость сети к рассогласованию частот \ (\ omega \, \), поскольку за пределами этого диапазона нет равновесий.

Цепи осцилляторов

Поведение цепочек фазовых моделей значительно сложнее, чем у пар, даже при взаимодействии ближайших соседей. Причина этого в том, что когда связь является локальной, генераторы на концах получают разные входные сигналы от осцилляторов в середине, так что фазовая синхронизация может даже не существовать. Однако в большом классе моделей цепочки можно анализировать либо прямым вычислением, либо стремясь к бесконечности размеров цепочек. В первом случае Cohen et al.(1982) исследовали линейную цепочку осцилляторов ближайших соседей с частотным градиентом: \ [ \ theta_i ‘= \ omega_i + \ sin (\ theta_ {i + 1} – \ theta_i) + \ sin (\ theta_ {i-1} – \ theta_i). \] Пока разница в частотах достаточно мала, будет решение с фазовой синхронизацией. Интересно, что если длина цепочки равна \ (N \), а градиент частоты линейный с наклоном \ (b \), то \ (b = O (1 / N) \) как \ (N \ to \ infty \. \) То есть цепи ближайших соседей могут поддерживать очень маленькие градиенты, когда связь синусоидальная (и, фактически, любая нечетная периодическая функция).Однако, если функция связи содержит какие-либо четные компоненты (то есть замените \ (sin \ theta \) на \ (\ sin (\ theta + \ beta) \, \), то частотные градиенты как таковые будут \ (O (1) \ ) может поддерживаться в цепочках ближайших соседей связанных фазовых осцилляторов.Копелл и Эрментраут (1986, 1990) вывели систему уравнений континуума, из которых можно было найти общие решения с синхронизацией по фазе.

Сети осцилляторов, которые не расположены в кольцо, имеют «границы», которые могут приводить к диаграммам разности фаз, которые выглядят как волны.Если связь изотропна, волны принимают форму одномерных целевых волн, которые либо возникают в центре и распространяются симметрично к краям, либо начинаются с краев и распространяются к центру. Например, массив связанных с ближайшими соседями осцилляторов вида \ [ \ theta_i ‘= \ sin (\ theta_ {i + 1} – \ theta_i – \ alpha) + \ sin (\ theta_ {i-1} – \ theta_i – \ alpha) \ quad i = 0, \ ldots, N \] без члена “i-1” для осциллятора 0 и без члена “i + 1” для осциллятора N будет генерировать волну с фазой, которая примерно имеет форму \ ( \ theta_i = \ alpha | N / 2-я |.\) При анизотропной связи волны представляют собой почти прямые линии \ (\ theta_i = \ pm \ alpha i. \) Эти результаты были доказаны в серии статей Эрментроута и Копелла.

Линейные решетки осцилляторов

Теперь рассмотрим сеть из \ (n> 2 \), слабо все для всех связанных осцилляторов. n H_ {ij} (\ phi_j- \ phi_i) \] для всех \ (i \.\) Он устойчив, когда все собственные значения матрицы линеаризации (якобиана) в \ (\ phi \) имеют отрицательные действительные части, за исключением одного нулевого собственного значения, соответствующего собственному вектору вдоль кругового семейства положений равновесия (\ (\ phi \) плюс фазовый сдвиг тоже решение, так как фазовые сдвиги \ (\ phi_j- \ phi_i \) не затронуты).

В общем, определение устойчивости равновесий – сложная задача. Эрментроут (1992) нашел простое достаточное условие. Если

• \ (a_ {ij} = H_ {ij} ‘(\ phi_j- \ phi_i) \ geq 0 \, \) и
• ориентированный граф, определенный матрицей \ (a = (a_ {ij}) \), связан, (т.е.е., на каждый осциллятор, возможно, косвенно, влияет любой другой осциллятор),

, то равновесие \ (\ phi \) нейтрально устойчиво, а соответствующий предельный цикл \ (x (t + \ phi) \) фазовой модели асимптотически устойчив.

Еще одно достаточное условие было найдено Хоппенстедтом и Ижикевичем (1997). Если фазовая модель удовлетворяет

• \ (\ omega_1 = \ cdots = \ omega_n = \ omega \) (одинаковые частоты)
• \ (H_ {ij} (- \ chi) = – H_ {ji} (\ chi) \) (попарное нечетное соединение)

для всех \ (i \) и \ (j \, \) тогда динамика сети сходится к предельному циклу.В цикле все генераторы имеют одинаковые частоты \ (1+ \ varepsilon \ omega \) и постоянные отклонения фазы. Доказательство следует из наблюдения, что фазовая модель представляет собой градиентную систему во вращающейся системе координат.

2D Массивы осцилляторов

Двумерные массивы обеспечивают более богатый класс динамики. Рассмотрим двумерные аналоги одномерной цепочки связанных осцилляторов ближайших соседей: \ [ \ theta_ {i, j} ‘= H_N (\ theta_ {i + 1, j} – \ theta_ {i, j}) + H_S (\ theta_ {i-1, j} – \ theta_ {i, j}) + H_E (\ theta_ {i, j + 1} – \ theta_ {i, j}) + H_W (\ theta_ {i, j-1} – \ theta_ {i, j}) \] Можно показать, что паттерны активности с фазовой синхронизацией имеют вид \ [ \ theta_ {i, j} = \ Psi_i + \ Phi_j \] где \ (\ Psi_i, \ Phi_j \) – решения одномерных цепочек с использованием \ (H_ {N, S} \) или \ (H_ {E, W} \) соответственно.

Помимо этих шаблонов перекрестного произведения, можно найти нетривиальные пространственные шаблоны, которые не являются следствием граничных эффектов. Например, рассмотрим простой синусоидальный массив \ [ \ theta_ {i, j} ‘= \ omega + \ sum_ {k, l} \ sin (\ theta_ {k, l} – \ theta_ {i, j}) \] где \ ((k, l) \) – 2, 3 или 4 ближайших соседа \ ((i, j) \) в массиве осцилляторов \ (2N \ times 2N \). Паулле и Эрментраут доказали, что существует устойчивое решение с вращающейся волной в дополнение к устойчивому синхронному решению.Например, когда N = 2, последовательность фаз будет следующей: \ [ \ begin {array} {cccc} 0 & x & \ pi / 2-x & \ pi / 2 \\ -x & 0 & \ pi / 2 & \ pi / 2 + x \\ 3 \ pi / 2 + x & 3 \ pi / 2 & \ pi & \ pi-x \\ 3 \ пи / 2 и 3 \ пи / 2-х & \ пи + х & \ пи \ end {массив} \] где \ (\ cos 2x = 2 \ sin x. \) Это обобщается на любую нечетную функцию взаимодействия. Для нечетных взаимодействий вращающиеся волны имеют изгиб и больше похожи на классические спиральные волны.

Список литературы

• Браун Э., Moehlis J., and Holmes P. (2004) О сокращении фазы и динамике отклика популяций нейронных осцилляторов. Нейронные вычисления, 16: 673-715.
• Коэн, А.Х., Холмс, П.Дж. и Рэнд, Р.Х., (1982) Природа связи между сегментными осцилляторами спинномозгового генератора миноги для передвижения: математическая модель, J. Mathematical Biology 13: 345-369.
• Эрментроут, Г. Б. (1986) Потеря амплитуды и фаза сохранения. Конспект лекций по биоматике., 66, Springer, Berlin-New York.
• Эрментроут Г. Б. (1992) Стабильные периодические решения дискретных и непрерывных массивов слабосвязанных нелинейных осцилляторов. Журнал SIAM по прикладной математике 52: 1665-1687.
• Гласс Л. и Макки М.С. (1988) От часов к хаосу. Издательство Принстонского университета.
• Hoppensteadt F.C. и Ижикевич Е.М. (1997) Слабосвязанные нейронные сети. Спрингер-Верлаг, Нью-Йорк
• Ижикевич Е.М. (2007) Динамические системы в нейробиологии: геометрия возбудимости и взрыва.MIT Press.
• Ижикевич Е.М. (2000) Фазовые уравнения для релаксационных осцилляторов. Журнал SIAM по прикладной математике, 60: 1789-1805
• Kopell, N. and Ermentrout G.B. (1986) Симметрия и фазовая синхронизация в цепочках слабосвязанных осцилляторов. Comm. Pure Appl. Математика. 39: 623-660.
• Копелл Н. и Эрментрут Дж. Б. (1990) Фазовые переходы и другие явления в цепочках связанных осцилляторов. SIAM J. Appl. Математика. 50: 1014-1052
• Курамото Ю. (1984) Химические колебания, волны и турбулентность.Спрингер-Верлаг, Нью-Йорк.
• Netoff T. I., Acker C. D., Bettencourt J.C. и White J.A. (2005) За пределами двухклеточных сетей: экспериментальное измерение нейронных ответов на множественные синаптические входы. J. Comp. Neurosci. 18: 287-295
• Пиковский А., Розенблюм М., Куртс Дж. (2001) Синхронизация: универсальная концепция в нелинейной науке. КУБОК, Кембридж.
• Пауллет Дж. Э. и Эрментроут Г. Б. (1994) Стабильные вращающиеся волны в двумерных дискретных активных средах. SIAM J.Прил. Математика. 54: 1720-1744
• Рен Л. и Эрментроут Г. Б. (1998) Монотонность решений с фазовой синхронизацией в цепочках и массивах связанных осцилляторов ближайших соседей. SIAM J. Math. Анальный. 29: 208-234
• Winfree A. (2001) Геометрия биологического времени. Springer-Verlag, Нью-Йорк, второе издание.

Внутренние ссылки

• Джон У. Милнор (2006) Аттрактор. Scholarpedia, 1 (11): 1815.

• Джон Гукенхаймер (2007) Бифуркация.Scholarpedia, 2 (6): 1517.

• Ижикевич Евгений Михайлович (2007) Равновесие. Академия наук, 2 (10): 2014.

• Кресимир Йосич, Эрик Т. Ши-Браун, Джефф Мохлис (2006) Изохрон. Академия наук, 1 (8): 1361.

• Родольфо Ллинас (2008) Нейрон. Scholarpedia, 3 (8): 1490.

• Джефф Мохлис, Кресимир Йосич, Эрик Т. Ши-Браун (2006) Периодическая орбита. Академия наук, 1 (7): 1358.

• Филип Холмс и Эрик Т.Ши-Браун (2006) Стабильность. Академия наук, 1 (10): 1838.

• Аркадий Пиковский и Майкл Розенблюм (2007) Синхронизация. Академия наук, 2 (12): 1459.

См. Также

Каноническая модель Эрментраута-Копелла, Изохрон, Модель Курамото, Периодическая орбита, Кривая фазовой характеристики, Импульсно-связанные генераторы, Осциллятор релаксации, Синхронизация, Колебания, управляемые напряжением в нейронах

Питание переменного тока, среднеквадратичные и трехфазные цепи

Мощность в цепях переменного тока, использование величин RMS и трехфазного переменного тока – включая ответы на эти вопросы: Что такое среднеквадратичные значения? Как определить мощность, развиваемую в цепи переменного тока? Как можно получить 680 В постоянного тока от источника переменного тока 240 В просто выпрямлением? Когда вам нужны три фазы и зачем вам четыре провода? Эта страница дает ответы на эти вопросы.Это страница ресурса от Physclips. Это вспомогательная страница для сайта главных цепей переменного тока. Отдельные страницы посвящены RC-фильтрам, интеграторам. и дифференциаторы, колебания LC и двигатели и генераторы. Значения мощности и среднеквадратичного значения Мощность p, преобразованная в резистор (т. Е. Скорость преобразования электрического энергия для нагрева) p (t) = iv = v 2 / R = i 2 R. Мы используем строчные буквы p (t), потому что это выражение для мгновенного мощность в момент времени t.Обычно нас интересует средняя поставленная мощность, обычно пишется P. P – это полная энергия, преобразованная за один цикл, делится на период T цикла, поэтому: В последней строке мы использовали стандартное тригонометрическое тождество: cos (2A) = 1-2 sin 2 A. Теперь синусоидальный член усредняет к нулю за любое количество полных циклов, поэтому интеграл прост и мы получаем Этот последний набор уравнений полезен, потому что они в точности те, что обычно используется для резистора в электричестве постоянного тока.Однако следует помнить, что P – средняя мощность, а V = V м / √2 и I = I м / √2. Посмотрев на интеграл выше и разделив на R, мы увидим, что I равно к квадратному корню из среднего значения i 2 , поэтому I называется среднеквадратичное значение или RMS значение . Аналогично V = V м / √2 ~ 0,71 * В м – среднеквадратичное значение напряжения. Когда речь идет о переменном токе, значения RMS используются настолько часто, что, если не указано иное заявлено, вы можете предположить, что среднеквадратичные значения предназначены *.Например, нормальный Внутренний переменный ток в Австралии составляет 240 вольт переменного тока с частотой 50 Гц. Среднеквадратичное значение напряжения составляет 240 вольт, поэтому пиковое значение V м = V.√2 = 340 вольт. Таким образом, активный провод идет от +340 вольт до -340 вольт и обратно снова 50 раз в секунду. (Это ответ на тизер-вопрос на сайте верх страницы: выпрямление сети 240 В может дать как + 340 Vdc и -340 Vdc.) * Исключение: производители и продавцы оборудования HiFi иногда используют пиковые значения, а не среднеквадратичные значения, из-за чего оборудование кажется более мощным чем это есть. Мощность в резисторе. В резисторе R пиковая мощность (достигается мгновенно 100 раз в секунду для 50 Гц переменного тока) составляет В м 2 / R = i м 2 * R. Как обсуждалось выше, напряжение, ток и мощность проходят через ноль. 100 раз в секунду, поэтому средняя мощность меньше этой. Среднее точно как показано выше: P = V м 2 / 2R = V 2 / R. Мощность в катушках индуктивности и конденсаторах. В идеальных катушках индуктивности и конденсаторах, синусоидальный ток создает напряжения, которые соответственно на 90 опережают и за фазой тока. Таким образом, если i = I m sin wt, напряжения на катушке индуктивности и конденсаторе равны V m cos wt. и -V m cos мас. соответственно. Теперь интеграл cos * sin по целому количество циклов равно нулю. Следовательно, идеальные катушки индуктивности и конденсаторы в среднем не забирают мощность из цепи. Трехфазный переменный ток Однофазный переменный ток имеет то преимущество, что он только требует 2 провода.Его недостаток виден на графике вверху этой страницы: дважды каждый цикл V стремится к нулю. Если подключить фототранзистор цепи к осциллографу, вы увидите, что люминесцентные лампы включаются 100 раз в секунду (или 120, если вы работаете с частотой 60 Гц). Что делать, если вам нужно более равномерное электроснабжение? Можно хранить энергию в конденсаторах, конечно, но в цепях большой мощности это потребует большие, дорогие конденсаторы. Что делать? AC генератор может иметь более одной катушки.Если есть три катушки, установленные под относительными углами 120, тогда он будет производить три синусоидальных ЭДС с относительными фазами 120, как показано на верхнем рисунке справа. Мощность, подаваемая на резистивный нагрузка каждого из них пропорциональна V 2 . В сумма трех членов V 2 является константой. Мы видели выше этого среднего V 2 составляет половину пика значение, поэтому эта константа равна 1.В 5 раз больше пиковой амплитуды для любой цепи, как показано на нижнем рисунке справа. Вам нужно четыре провода? В принципе нет. Сумма трех Члены V равны нулю, поэтому при условии, что нагрузки на каждой фазе идентичны, токи, полученные от трех линий, складываются в ноль. На практике ток в нейтральном проводе обычно не совсем ноль. Кроме того, он должен быть того же калибра, что и другой. провода, потому что, если одна из нагрузок вышла из строя и образовала разомкнутая цепь, нейтраль будет пропускать ток, подобный что в оставшихся двух нагрузках. Напряжение (вверху) и квадрат напряжения (внизу) в трех активных линиях 3-х фазного питания. Перейти на участок главных цепей переменного тока, RC фильтры, интеграторы и дифференциаторы LC колебания, или чтобы Двигатели и генераторы. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт