Трехфазная схема распределительного щита — 5 вариантов

Трехфазные распределительные щиты 380В часто применяют в частных домах и на много реже в квартирах в новостройках. Это позволяет снизить сечение подходящего к дому кабеля и грамотно распределить нагрузку. Зачастую отведенная мощность на дом составляет 15 кВт. Это очень широко распространенная практика в нашей стране. При такой отведенной мощности нужно устанавливать вводной автоматический выключатель номиналом 25А. Также 3-х фазное электроснабжение позволяет подключать электроплиты по трехфазной схеме. Это позволяет уменьшить номинал автомата, снизить сечение кабеля и уменьшить потребление тока по фазе. Например, варочная панель мощность 7кВт при однофазном подключении будет потреблять ток 31А, а при 3-х фазном подключении будет потреблять около 10А по каждой фазе. Давайте ниже рассмотрим типовые и не типовые трехфазные схемы в с наглядными примерами реальных собранных электрощитов.

Трехфазная схема распределительного щита

Типовая схема трехфазного щита состоит из входного 3-х фазного автоматического выключателя и нескольких групповых автоматов, которые защищают только свои отходящие однофазные линии. Тут на входе стоит 3-х полюсный автоматический выключатель номиналом 25А-40А и с характеристикой выше групповых однофазных автоматов (с характеристикой С). Это необходимо для попытки соблюдения селективности и исключения одновременного срабатывания входного автомата и группового. Хотя при коротком замыкании скорее всего сработают и вводной автомат С25 и групповой В16. При такой минимальной разнице номиналов автоматических выключателей добиться селективности практически не возможно.

В схеме все нулевые проводники заводим на общую нулевую шину, все заземляющие проводники заводим на общую шину заземления, а фазные проводники на автоматические выключатели. Объединять групповые автоматы по фазам можно с помощью перемычек из провода, а лучше с помощью специальной гребенчатой шины. Ниже представлена типовая трехфазная схема распределительного щита 380В. Может кому и пригодится я сюда еще вставил счетчик электроэнергии. Здесь представлена система заземления TN-S. Если у вас система заземления TN-C, то вам обязательно нужно делать переход на систему заземления TN-C-S, т. е. разделять входящий PEN проводник на самостоятельные нулевой рабочий N и нулевой защитный PE проводники. Как это правильно организовать читайте здесь.

 

Вот наглядный пример подключения автоматических выключателей в 3-х фазном электрощите. Все фото сборки данного щитка можете посмотреть здесь: Сборка трехфазных электрощитов на заказ

Если у кого-то в доме помимо однофазных потребителей есть трехфазная нагрузка, например, электрическая плита, то вам должна пригодиться следующая схема трехфазного распределительного щита. В представленном варианте можно подключить один 3-х фазный прибор и несколько однофазных.

Если в щитке нет места для счетчика электроэнергии или он стоит в другом месте, то вот схема щита 380В аналогичная предыдущей, но уже без прибора учета. Тут все фазные проводники напрямую идут на групповые автоматические выключатели.

Если с предыдущими трехфазными схемами распределительных щитов все понятно, то идем дальше. Ниже для вас выложил схему, где еще присутствуют УЗО и дифавтомат. С их помощью обязательно нужно защищать все группы розеток. Этого требует ПУЭ, а также электробезопасность должна быть на первом месте. Тут дифавтомат стоит только на стиральную машину, так как в случае его срабатывания найти неисправность будет не так сложно. УЗО в паре с автоматическим выключателем стоит на группу кухонных розеток. Почему в паре можете узнать тут. Это сделано для облегчения поиска неисправности, так как в них будет включено много разных электроприборов. Если сработал автомат, то значит где-то короткое замыкание или если вы включили в сеть все электроприборы одновременно, то скорее всего перегрузка. Если сработало УЗО, то вероятнее всего появилась утечка в каком-то бытовом приборе. Ниже нарисовано как правильно подключить УЗО и подключить дифавтомат в щитке 380В.

Ниже представлен реальный пример трехфазного щита с подключением 2-х полюсных и 4-х полюсных УЗО.

Вот еще одна схемка может кому и пригодится. Она построена на одном общем (входном) и нескольких групповых УЗО.

Ниже представлены полностью готовые к монтажу трехфазные щитки. Это моя работа по сборке электрощитов на заказ. Данная услуга доступна всем желающим из любой точки нашей необъятной родины. Любые вопросы по данному вопросу пишите на адрес Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Я готов вам предложить закупку комплектующих у официальных поставщиков электроматериалов по личной скидке до 20% от розничной цены ЭТМ. При заказе сборки электрощита разработка схемы и паспорт идут бесплатно. Буду очень рад вашим заказам. С каждого собранного электрощита 50% дохода идет на погашение ипотеки. Сделаем вместе жилье доступным для электромонтажника )))

Еще вас будут радовать цветные наклейки)))

Если у вас в дом приходит однофазная сеть, то смотрите — пять разных вариантов однофазных схем распределительных щитов.

Остались вопросы? Буду рад на них ответить в комментариях. Если и после этого ничего не понятно, то не искушайте судьбу и позовите грамотного электрика.

Улыбнемся:

Электрик, химик, механик и программист едут вместе в машине. Вдруг заглох мотор.
— Электрик говорит, — «Наверно аккумулятор сел».
— Химик говорит, — «Нет, скорее всего не тот бензин».
— Механик,- «Я думаю, что это передача не работает.»
— Программист, — «Может выйдем из машины, и зайдем обратно?»

Cборка электрощита для частного дома 380В 15кВт: распределительный, уличный

Стандартные параметры электросети частных домов – 3 фазы, напряжение 380 В. Мощности выделяется 15 кВт, а для проводки используется 4-х жильный тип кабеля. По этой причине коммутационные и защитные приборы закрываются от нелегального подключения. Самостоятельная сборка электрощита для частного дома 380 В 15 кВт предусматривает его установку в доступной для проверки зоне и базовое применение.

Содержание

1. Характеристики и специфика трехфазной сети
2. Конструкция и элементы электрощита
3. Выбор схемы сборки трехфазного электрического щита
4. Использование кросс-модуля для трехфазного щита
5. Сборка распредщитка 380 В только на дифференциальных автоматах
6. Схема с двумя УЗО
7. По одному УЗО на каждую фазу
8. УЗО на вводе и однополюсный автомат
9. Больше трех групповых УЗО
10. Алгоритм распределения нагрузки по трем фазам
11. Общий порядок группировки нагрузки на автоматы
12. Специфика сборки щитка в деревянном доме
13. Нюансы выбора материалов
14. Требования к распредщитку
15. Полезные советы при сборке электрощитка

Характеристики и специфика трехфазной сети

Электрощиток в трехфазной сети

Электрическая сеть на 380 В предназначена для подсоединения трехфазного и однофазного оборудования. В случае с трехфазным подсоединение происходит на 3 фазы и нейтраль для равномерного распределения нагрузки мощной бытовой техники.

Наличие трех фаз позволяет использовать 4-5-жильные провода с меньшим сечением и дифавтоматы на 3-4 полюса. Выделенная мощность для сети 380 В разделяется поровну по фазам. То есть, если выделено 18 кВт, каждая фаза будет по 6 кВт.

При помощи автомата трехполюсного или четрыехполюсного типа осуществляется обесточивание линии в случае повышенной нагрузки одной фазы. С учетом временной задержки дифавтомата требуется правильно распределить данную нагрузку.

Без распределения нагрузки возникает «перекос фаз», который приводит к постоянному выключению электричества.

Конструкция и элементы электрощита

Элементы электрощитка

Для трехфазного щита с мощностью 15 киловатт и мощностью потребления 15 кВт/ч понадобятся следующие комплектующие:

• Прибор учета электроэнергии. Счетчик устанавливается в щитке сразу. Для домашней сети подойдут электронные модели, отличающиеся высокой точностью и надежностью. Они работают по нескольким тарифам, выводят данные на цифровой дисплей.
• Электрощит. Представляет собой бокс различных габаритов. Уличный вариант должен иметь DIN-рейку, замок, смотровое отверстие для снятия показаний. Оптимальный уровень пыле- и влагозащиты – IP 54, толщина стенок – 1 мм.
• Дифавтомат на вводе. Подойдет трехполюсная модель, подключаемая к трем фазам.
• УЗО. Элемент защиты от возникновения опасного потенциала на корпусе прибора.
• Выключатель автоматического типа. В частном доме на ввод понадобится устройство в 25 А, для системы освещения – на 6,3 или 10 А, для силовой цепи – 16 А. Мощность такого переключателя – от 7 киловатт.
• Реле напряжения. Предотвращает поломки бытового оборудования при колебаниях напряжения.
• Измерительные устройства. Вольтметр и амперметр в одном корпусе – не обязательное устройство.

Для предотвращения импульсных колебаний и защиты от молний можно заменить реле на УЗИП.

Выбор схемы сборки трехфазного электрического щита

Схема подключения заземления

Сборка щита на 380 для дома производится по нескольким схемам. В отличие от квартиры, в домах помимо защитной автоматики устанавливается УЗО, через которое заводится освещение. Приобретение элемента влияет на бюджет работ, но система электроснабжения получается надежной и безопасной.

Установка распределительного бокса предусматривает организацию линии заземления. Частный дом заземляется по схемам:

• TN-C-S. Рекомендована ПУЭ, но подходит только для новых магистралей с регулярным обслуживанием.
• TT. Монтируется на основе защитных устройств и контура заземления.

Работоспособность составляющих схем заземления поддерживает пользователь.

Использование кросс-модуля для трехфазного щита

Кросс-модуль

Для простоты сборки щита на 380 В и возможности переподключения автоматов к другим фазам применяется кросс-модуль. Его ставят после счетчика. Особенность прибора – наличие трех выходов под три фазы и нескольких выходов с аналогичными фазами.

Через кросс-модуль производится разделение нагрузки на дифавтоматы. Подсоединение делается так:

1. Оконечный кабель вставляется в гнездо.
2. Жила фиксируется при помощи прижимного винта.
3. Для переподключения фаз винт выкручивается, провод извлекается и подключается на свободный вывод нужной фазы.

Менять местами провода нужно только при перегрузке одной из фаз.

Сборка распредщитка 380 В только на дифференциальных автоматах

Дифавтомат с электронным блоком дифференциальной защиты

Дифавтомат – прибор для отдельной линии, который работает в качестве обычного автомата и устройства защиты от токовой утечки. На каждую группу потребителей можно поставить отдельный прибор, распределив нагрузку без фазного перекоса.

Преимущества схемы сборки трехфазного щита на дифавтоматах для загородного или частного дома:

• защита каждой линии от утечек, перегрузок, замыканий с помощью одного прибора;
• быстрый поиск проблемного участка при поломках;
• отсутствие нулевых шин;
• подбор числа дифавтоматов по количеству отводных линий;
• самостоятельный выбор принципа группировки элементов в боксе;
• легкость распределения фазной нагрузки.

Минусы подключения – понадобится габаритный распределительный щит, более 72 модулей, что очень дорого.

Модели с индикацией причины срабатывания определяют, почему выключился дифференциальный автомат.

Схема с двумя УЗО

Схема с двумя УЗО

Сбор щитка по схеме подключения с двумя УЗО на 380 Вольт подразумевает установку мощных устройств на входе. Возле каждой группы потребителей располагаются шины нейтрали и заземления. Нулевые подаются через отдельную монтажную шину:

• элемент окрашивается в синий цвет лаком для ногтей или акриловой краской;
• с шины через 1 удаляются зубцы;
• нейтральный провод подключается от шины;
• зубчики вставляются в пазы и затягиваются прижимными винтами.

После УЗО ставится кросс-модуль, куда заводится фаза. Защитные автоматы для линий подкидываются на выход.

К преимуществам схемы относятся:

• доступная стоимость расходников;
• небольшие габариты бокса;
• простота переключения одного-двух потребителей из группы.

Минусов сборки гораздо больше:

• большие затраты на трехфазные модели УЗО;
• сложности с переподключением групповых потребителей;
• длительный поиск причины неполадки;
• отключение 50% потребителей от сети в момент срабатывания одного автомата;
• проблема с выравниванием нагрузки и отдельным размещением «мокрых» и «сухих» зон.

Схема подойдет, если у вас дачный деревянный дом, который используется периодически, а не круглогодично.

Чтобы не перепутать шины, подпишите их или наклейте этикетки.

По одному УЗО на каждую фазу

УЗО и однополюсные автоматы

Собирать схему можно из двухполюсных УЗО и кросс-модулей после каждого. Нагрузка, распределенная по фазам, подкидывается на выходы устройств защитного отключения. Шин нейтрали и заземления будет три – по количеству УЗО.

К преимуществам подключения относятся:

• логичное распределение групп потребителей;
• выключение 20-25 % потребителей при активации одного УЗО.

Минусами являются проблематичность выделения «мокрых» комнат в отдельную группу без перекоса фаз, затраты времени на поиск поломок. Для устранения минусов можно собрать каждую группу на отдельной дин-рейке, установить УЗО, а затем разместить автоматы последовательно.

Установите на опасные линии индивидуальные УЗО.

УЗО на вводе и однополюсный автомат

УЗО на вводе и однополюсные автоматы

Простейшая и популярная сборка трехфазного щита, которая не дает в будущем изменять порядок расположения элементов. Нагрузка на фазы распределяется только один раз. Схема отличается бюджетной стоимостью и реализуется в щитке небольших габаритов на 54-72 модуля.

На вводе выполняется монтаж УЗО, а для распределения нагрузки применяются однополюсные модели. ПУЭ ограничивает пользователя в количестве линий подключения. Основанием является п. 7.1.83, где сказано, что ток утечки в сумме не должен быть больше 1/3 номинала. Под токовой утечкой сети ПУЭ подразумевают 10мкА на 1 м провода.

Схема выгодная в плане стоимости элементов, небольшого размера короба, в котором находится примерно 32 модуля. К ее минусам относятся проблемы с группировкой, отсутствие возможности изменения фазной нагрузки, наличие нулевых шин. Для выравнивания напряжения придется почти полностью перебрать щиток. В противном случае возможен сильный перекос напряжения, нагрев шины с выгоранием нуля и перегрузка автоматов.

Часто происходит срабатывание УЗО в ложном режиме.

Больше трех групповых УЗО

Система защиты с индивидуальными УЗО

Электроэнергия в загородном доме и коттедже протекает по большому количеству линий. В случае установки 3-х защитных устройств возникают проблемы с поиском повреждений, отдельной групповой разводкой влажных помещений и улицы.

Многоуровневая система защиты с индивидуальными УЗО после групповых позволит организовать отдельную запитку «мокрых» и «сухих» зон. Количество групп на фазе определяется количеством потребителей, особенностями разбивки нагрузки и размером распределительного щитка.

Перед работами нужно подсчитать затраты на каждый узел с учетом стоимости дин-рейки, шины, кабеля. Выполнение вводного щита с более, чем 3-мя УЗО, рассчитанного на 380 Вольт, имеет несколько нюансов:

• чтобы не запутаться, нужно подписать или промаркировать каждый провод, автомат и УЗО;
• указать, на какую фазу выведен проводник. К примеру, на первую фазу подведено три УЗО. На первом указывается L1-1, на втором – L1-2, на третьем – L1-3.

Несмотря на сложность схемы, система получается персонализированной. Если сработал один УЗО, обнаружить повреждение можно на конкретной линии. В момент активации устройства выключается небольшое количество оборудования.

Алгоритм распределения нагрузки по трем фазам

Основные сложности при сборке конструкции – группировка и равномерное разделение нагрузки так, чтобы мощная техника не становилась причиной выключения из-за перегрузки. Это выйдет при суммарной мощности, не превышающей номинал и не одновременной работы всех устройств.

Общий порядок группировки нагрузки на автоматы

Таблица степеней защиты

Простой и надежной является схема с установкой для отдельной потребительской группы или мощной техники индивидуального автомата и УЗО. Минусами подключения являются большой трехфазный щиток и затраты на его обустройство. Альтернативой является подвод нескольких линий к одному автомату и правильная последовательность их объединения:

• Для подключения розеток и осветительных устройств нужно использовать разные автоматы. Это исключит обесточивание всей сети при поломке одной группы.
• Ванную комнату, кухню или баню («мокрые зоны») нельзя размещать в одной группе с «сухими». Автоматы для влажной среды подбираются с иными характеристиками.
• Уличная группа – свет и розетки подсоединяются к отдельным автоматическим приборам. Допускается совмещение данной группы с хозпостройками.
• Для питания автоматических ворот, охранного освещения и СКУД применяются отдельные автоматы.
• Для запитки мощной бытовой техники ставятся персональные УЗО и автоматы. Можно группировать электрический духовой шкаф с электроплитой, стиралку и посудомойку, проточный и накопительный бойлер. Во избежание перегрузки приборы не рекомендуется подключать единовременно.

Для правильного формирования групп сделайте перечень линий с указанием нагрузки каждой.

Специфика сборки щитка в деревянном доме

Повышенная степень горючести и риски пожарных ситуаций предусматривают особый порядок монтажа щитка в домах из дерева. Изначально пиломатериал пропитывается антипожарными средствами, которые могут удерживать огонь до 20 минут. Чтобы исключить возможность возгорания, понадобится придерживаться строгой последовательности работ.

Нюансы выбора материалов

Проводка в потолке из дерева в металлической гофре

При подборе материалов учитываются такие нюансы:

• Деревянный дом допускается электрифицировать только медным кабелем. Провод должен иметь маркировку «нг» и LS – двухслойная негорючая изоляция.
• Выбор сечения проводника. Можно рассчитать по формулам или воспользоваться таблицей ПУЭ.
• Все точки проводки, в том числе розеточно-осветительные, заземляются.
• Разрешено применять трех-, четырехжильный провод.
• Обязательная установка УЗО для защиты пробоя по корпусу и возгорания бревен.
• Установка для каждой линии или группы отдельного автомата с мощностью в соответствии с суммарной нагрузкой на сеть.
• Отдельный прибор выключения на каждую группу. Для двухэтажного здания достаточно модели 25 А на вводе и отдельно для группы – прибора на 16 А.
• Выбор розеток в зависимости от способа прокладки проводки – скрытого или открытого.

Прибор учета должен располагаться перед вводным автоматом для удобства пломбирования.

Требования к распредщитку

Правильный электрощиток для дома из дерева – металлический, который не контактирует с пиломатериалом. Толщина стенки изделия – от 1 до 2 мм, но при коротком замыкании электрическая дуга прожигает металл. В этом случае можно отделать стену кирпичом и поставить на готовую поверхность бокс. Второй вариант прослойки – асбестоцементная плита или укладка под короб отреза асбестовой ткани, сложенного в несколько раз.

Полезные советы при сборке электрощитка

Термоусадочные трубки для проводов

Чтобы собрать электрощит с приборами учета электроэнергии и защитным оборудованием, рассчитанным на 380 В 15 кВт, понадобится приобрести качественный влагостойкий бокс. Провода подкидываются на автоматы специальными опрессовочными наконечниками, обжимаются клещами.

Изоляционная лента не сможет создать надежное покрытие. Удобнее работать с термоусадочными трубками, которые при нагреве феном или зажигалкой плотно обжимают изделия.

Жилы подбираются с одинаковым сечением. Разные сечения кабеля в одной клемме выключателя приведут к оплавлению изоляции и пожарам.

Готовый короб должен иметь промаркированные элементы. Так будет проще выключить подачу напряжения в отдельное помещение. Подписать узлы можно маркером или приклеить на скотч бумажные таблички.

Вводно-распределительное устройство устанавливается на столб, от которого подается электроэнергия. От ЛЭП протягивается кабель через щит к дому, а только потом выполняется разводка электрических групп. Законодательство предусматривает разделение щитка на аппараты ввода и распределения электропитания.

с разделенной фазой по сравнению с 3-фазной | Путеводитель по мощности

Для электрически ненастроенной трехфазной и однофазной энергии можно рассматривать ее в том же ключе, что и механическую энергию. Несмотря на их различия, у них есть одна общая черта — они оба передают силу с давлением и потоком. При обсуждении электрической мощности давление относится к силе, а поток означает скорость.

Мощность, передаваемая через однофазную и трехфазную сети, рассчитывается следующим образом: давление умножается на расход или сила умножается на скорость.

Когда речь заходит о механической мощности, вместо слов «сила» и «скорость» используется несколько разных терминов. Например, термины «фут-фунты» и «фунты на квадратный дюйм» описывают силу. Между тем термины «скорость вращения» и «галлоны в минуту» относятся к скорости.

В отношении электроэнергии терминология становится более ограниченной. Например, только один термин «напряжение» описывает силу. Между тем только два термина — «ток» и «амперы» — описывают скорость.

В прошлые десятилетия стандартом подачи электроэнергии был постоянный ток (DC), при котором мощность текла в одном направлении. В современном мире стандартом подачи электроэнергии является переменный ток (AC), при котором поток энергии работает в переменном направлении.

Стандарт мощности изменился с постоянного тока на переменный, поскольку последний подает энергию с большей эффективностью на большие расстояния и расстояния. Частота переменного тока различается в зависимости от страны:

• 60 Гц (циклов в секунду) — это частота переменного тока в США.
• 50 Гц (циклов в секунду) — частота переменного тока во многих других странах.

В механической мощности уравнение мощности представляет собой произведение фут-фунтов (давления) и скорости вращения (скорости). В электроэнергетике уравнение мощности представляет собой произведение напряжения (силы) на ток (поток).

В домашних хозяйствах наиболее часто используемая цепь питания состоит из однофазной двухпроводной сети переменного тока (AC), которая питает все, от компьютеров и бытовой техники до телевизоров, фенов и вентиляторов. Большинство установок имеют два провода — нейтраль и питание. Питание проходит между двумя проводами, начиная с провода питания.

Что такое Single-Split (двойной или 2-фазный) и 3-фазный?

Различия между однофазными, двухфазными и трехфазными системами сводятся к их конфигурации, которая определяет уровень напряжения, подаваемого на оборудование на принимающей стороне. Чем больше нагрузка, тем выше требования.

Что такое однофазное питание?

Однофазная трехпроводная система — это распределение электроэнергии переменного тока, позволяющее экономить материал проводников в однофазной системе. На распределительном трансформаторе для квалификации требуется только одна фаза на стороне питания. Трансформатор, питающий трехпроводную распределительную систему, содержит однофазную первичную входную обмотку.

В США и других странах действуют разные уровни стандартного напряжения. В США стандартное однофазное напряжение составляет 120 В. На многих других территориях стандартное однофазное напряжение составляет 230 В. Оба состоят из одного провода напряжения — 120 В или 230 В — и одного нейтрального провода.

Что такое двухфазное питание?

Двухфазный — также известный как разделенная фаза — в основном то же самое, что и однофазный. Двойная фаза состоит из переменного тока (AC) с двумя проводами. В Соединенных Штатах типичная система электропитания в домашних хозяйствах состоит из двух проводов питания на 120 В — фазы A и фазы B, которые сдвинуты по фазе на 180 градусов. Многие предпочитают этот подход из-за его гибкости.

В нагрузках с низким энергопотреблением, таких как освещение, телевизор, стереосистема и компьютерная периферия, питание подается от одной из двух цепей питания 120 В. В нагрузках, потребляющих большое количество энергии, таких как стиральная машина, посудомоечная машина, кондиционер и нагреватели, в качестве источника питания выступает одна силовая цепь 240 В.

Что такое трехфазное питание?

Трехфазное питание — это силовая цепь, состоящая из цепи переменного тока (AC) с тремя проводами. Большинство коммерческих зданий в Соединенных Штатах имеют трехфазную электрическую цепь. Схема питания обычно состоит из четырех проводов — 208 Y / 120 В — схема считается самой плотной и гибкой.

По сравнению с однофазным, трехфазное питание дает большую сумму мощности — в 1,732 раза по сравнению с однофазной — при том же токе:

• В нагрузках, потребляющих небольшое количество энергии, таких как освещение, телевидение, радио, компьютер и сканер, питание может подаваться от любой из трех однофазных цепей питания 120 В.
• Для нагрузок средней мощности, таких как водонагреватели и осушители воздуха, питание может подаваться от любой из трех однофазных цепей питания 208 В.
• Нагрузки, требующие больших объемов электроэнергии, включая обогреватели, кондиционеры и гаражное оборудование для тяжелых условий эксплуатации, питаются от одной трехфазной цепи питания 208 В.

На большинстве промышленных предприятий в Соединенных Штатах используются трехфазные четырехпроводные схемы питания, поскольку эта схема — 480 Y / 277 В — является самой плотной и мощной. По сравнению с трехфазным напряжением 208 В, трехфазное напряжение 480 В обеспечивает значительно большую мощность при том же токе или с уменьшенным на 43 % током. Преимущества этой установки заключаются в следующем:

• Снижение затрат на строительство благодаря меньшему размеру необходимых электрических устройств и схем.
• Снижение затрат на энергию благодаря сохранению электрического тока, который преобразуется в тепло, а не теряется.

Если принять во внимание задействованное мощное оборудование, трехфазные системы несут ответственность за самые невероятные подвиги архитектурной инженерии, которых когда-либо достигало человечество.

Разница между энергосистемами США и Европы

Энергосистемы Северной Америки, Великобритании, континентальной Европы и Океании различаются.

Европейская энергосистема

В Европе большинство энергосистем используют трехфазные сети 230/400 В. Основным исключением из этого правила являются фермы и сельские поселки, где для питания используются однофазные установки. Исключение связано с тем, что в сельской местности обычно имеется доступ только к одному высоковольтному проводу.

В Соединенном Королевстве федеральный закон требует, чтобы строительные площадки питали свои инструменты и переносные фонари от систем с центральным отводом 55 В. Подобные устройства используются с оборудованием на 110 В, для которого не требуется нейтральный проводник. Цель здесь состоит в том, чтобы уменьшить вероятность поражения электрическим током, которое часто представляет серьезную угрозу на открытом воздухе, особенно в сырые и дождливые дни.

Одной из наиболее распространенных единиц строительного оборудования в Великобритании является портативный трансформатор, особенно тот, который преобразует энергию между однофазными 240 В и 110 В. Электроснабжение на строительных площадках осуществляется непосредственно через генераторные установки. Одним из дополнительных преимуществ такого расположения является то, что лампы накаливания на 110 В — типичные для этой настройки — имеют нити накала, которые прочнее и лучше приспособлены для работы, чем нити накала ламп на 240 В.

Внизу, в антиподном содружестве, которое предпочитает недорогие варианты, электрические сети обеспечивают однопроводные линии передачи с возвратом через землю (SWER) для удаленных нагрузок.

Североамериканская энергосистема

Для жилых домов и небольших коммерческих объектов в США и Канаде наиболее распространенным источником электроэнергии являются трехпроводные однофазные системы.

Установка позволяет работать двумя способами:

• Линия 120 В к нейтрали
• 240 В между линиями

Первый из них подает питание на стандартные розетки и заземленные светильники. Более тяжелое оборудование, такое как холодильники, духовки, посудомоечные машины, обогреватели и другие приборы, которым нужны более мощные источники энергии, используют второе.

Регламент управления электромонтажом двухфазных цепей. Обратный проводник не имеет защиты автоматического выключателя. Таким образом, нейтральный провод должен использоваться исключительно для цепей питания противоположной линии. Нейтраль может использоваться совместно двумя цепями противоположных линий, если имеется перемычка для соединения двух выключателей, поскольку это позволяет обоим отключаться одновременно, а также предотвращает прохождение 120 В через цепи 240 В. В исключительном варианте терминологии 220 В упоминается как однофазный в Соединенных Штатах, но не за рубежом.

Какие ключевые различия существуют между двухфазной и трехфазной электроэнергией?

В зданиях, использующих трехфазные источники питания, инженеры разработали электрические системы, обеспечивающие балансировку нагрузок. Это позволяет избежать дисбаланса в течение дня, поскольку разные стороны используют легкие, средние и тяжелые нагрузки. Инженеры также применили этот же принцип для источников питания, которые они распределяют по разным зданиям.

В Великобритании одна фаза снабжена нейтралью при токе до 100 А для отдельных объектов. В Германии и других странах Европы каждый объект получает три фазы и нейтраль. Однако номинал предохранителя в Германии ниже, и он перетасовывается, чтобы предотвратить влияние повышенных нагрузок на первую фазу.

Соединенные Штаты и Канада часто используют дельта-поставку с высокой ветвью. В этой конфигурации одна обмотка имеет отвод от центра, что позволяет использовать три разных уровня напряжения. Основная цель этого источника питания, подключенного по схеме треугольника, — обеспечить питание мощных двигателей, которым требуется вращающееся поле.

Однофазные нагрузки

За исключением систем с высоким ответвлением треугольника, однофазная нагрузка может работать между любыми двумя фазами. Когда однофазные нагрузки распределяются по фазам системы, это обеспечивает сбалансированность нагрузок и создает более управляемую ситуацию для проводников. В сбалансированной системе «звезда» из трех фаз и четырех проводов три проводника и нейтраль системы имеют одинаковое напряжение.

Когда на питающий трансформатор поступают обратные токи от домов и зданий потребителей, токи объединяются в нейтральный провод. Если все обратные нагрузки равномерно распределены по каждой из трех фаз, по нейтральному проводу течет обратный ток, равный нулю. Однако использование мощности трансформатора может оказаться неэффективным, если вторичная сторона трансформатора имеет несбалансированную фазную нагрузку.

Если в нейтрали питания возникает разрыв, напряжение между фазой и нейтралью не сохраняется. На фазах с более высокими нагрузками будет меньшее напряжение, а на фазах с меньшими нагрузками — более высокое.

Несимметричные нагрузки

В трехфазной системе, где токи в токах под напряжением неравны или не образуют идеального фазового угла 120 градусов, нагрузка является несбалансированной, поскольку потери мощности выше, чем в сбалансированной системе.

Электродвигатель относится к особому классу, когда речь идет о трехфазной нагрузке. Трехфазный асинхронный двигатель, используемый в различных отраслях промышленности, обеспечивает высокую скорость и пусковой момент. Трехфазный, известный своей эффективностью, превосходит однофазные двигатели аналогичного номинала и напряжения. Трехфазный двигатель, требующий меньшего обслуживания и относительно недорогой, служит дольше и вибрирует меньше, чем однофазный.

Трехфазные системы часто также обеспечивают электроэнергией электрическое освещение, электрические котлы и другие нагревательные нагрузки сопротивления. По всей Европе трехфазные подпитки подводят к бытовым электроплитам и отопительным приборам. Вы также можете подключить нагреватели между нейтралью и фазами, в которых отсутствует трехфазный доступ. В местах, где трехфазное питание недоступно, конфигурация с расщепленной фазой позволяет получить доступ к удвоенному нормальному уровню напряжения для тяжелых нагрузок.

В двухфазной системе используются два напряжения переменного тока, разделенные фазовым сдвигом на 90 градусов. Некоторые из первых общественных кондиционеров, а также самые ранние генераторы на Ниагарском водопаде работали на двухфазных системах. Трансформатор Scott-T можно использовать для соединения двухфазных систем с трехфазными. Двухфазные системы в значительной степени были заменены трехфазными системами, но некоторые остатки двухфазных систем все еще существуют.

Что такое трехфазные конфигурации? Цепи звезда (Y) и треугольник (Δ)

Трехфазные цепи бывают двух конфигураций — звезда (Y) и треугольник (Δ). В конфигурации «звезда» используются три, а иногда и четыре провода, тогда как в схеме «треугольник» используются только три провода. В конфигурации «звезда» дополнительный четвертый провод обычно заземляется и предлагается как нейтраль.

Ни в трехпроводном, ни в четырехпроводном вариантах не учитывается провод заземления, который проходит по линиям передачи с целью защиты от замыканий. В исправном состоянии заземляющий провод даже не держит ток.

При одновременном использовании однофазной и трехфазной нагрузки вступает в силу четырехпроводная конфигурация «звезда». Примером этого может быть, когда источник питания питает как освещение, так и обогреватели. В местах, где группа потребителей имеет общую нейтраль и имеет различное количество фазных токов, результирующие токи передаются через общую нейтраль.

Треугольник соединяет обмотку между разными фазами в трехфазной конфигурации. Звезда соединяет каждую обмотку в источнике питания между фазой и нейтралью. В этих конфигурациях будет работать один трехфазный или три однофазных трансформатора.

В системе с открытым треугольником, также известной как система V, конфигурация состоит из двух трансформаторов. Если трансформатор выходит из строя или становится злокачественным в замкнутом треугольнике, состоящем из трех однофазных трансформаторов, этот треугольник может работать как открытый треугольник. В дополнение к току для соответствующих фаз два трансформатора в разомкнутом треугольнике также обеспечивают ток третьей фазы.

Чтобы система треугольника могла обнаруживать блуждающие токи, необходимо заземление. Зигзагообразный трансформатор часто защищает конфигурации треугольника от скачков напряжения. Зигзагообразный трансформатор возвращает токи короткого замыкания на землю.

Как проверить трехфазное напряжение

Чтобы иметь трехфазную электроэнергию, вы должны иметь установку с тремя проводами соединения для передачи. Электроэнергетические компании Северной Америки производят трехфазные токи, которые передают электроэнергию по электрическим сетям, и это обеспечивает электроэнергией города, поселки и пригороды на всей территории Соединенных Штатов и Канады.

В жилых домах и небольших офисных зданиях однофазное питание является наиболее распространенным источником энергии. На стадионах и промышленных предприятиях трехфазное питание является стандартным типом электропитания. Две схемы подключения трансформаторов, питающихся от трехфазной сети, называются треугольником и звездой. Между ними есть небольшая разница в напряжении, и все зависит от проводки.

Шаги, необходимые для проверки напряжения на двигателе, просты:

• Выключите выключатель на двигателе. Снимите винты, которыми эта крышка крепится к разъединителю, и отложите крышку в сторону.
• Переместите мультиметр на напряжение переменного тока. Присоедините выводы щупа к следующим выводам — общему и напряжению. Если мультиметр имеет функцию автоматического выбора диапазона, перейдите к следующему шагу. Если нет, выберите диапазон напряжения, превышающий предполагаемое напряжение.
• Проверьте внутреннюю часть распределительной коробки двигателя. Должно быть два комплекта проводов. Один комплект должен включать три входящих провода, а другой должен состоять из трех исходящих проводов.
• Входящие провода должны быть подключены к клемме, имеющей следующие три символа — L1, L2 и L3. В качестве альтернативы терминал может отображать их как Line 1, Line 2 и Line 3.
• Провода, которые выходят наружу, должны быть подключены к клемме, которая имеет следующие три символа — Т1, Т2 и Т3. В качестве альтернативы терминал может отображать их как «Загрузка 1», «Загрузка 2» и «Загрузка 3».
• Из трех фаз тока каждая фаза проходит по проводу и обозначается входом и выходом соответствующим номером. Например, L3 и T3 представляют третью фазу.
• Проверьте пары L и T с помощью щупов мультиметра. Поместите щуп на L1 и L2, затем следите за отображением напряжения. Повторите этот шаг с комбинацией L1 и L3, а затем L2 и L3. Напряжение для каждой из этих пар должно быть одинаковым.
• При выполнении этого теста на парах T — T1 и T2, T1 и T3, T2 и T3 — напряжение для каждой пары должно быть равно нулю.
• Включите разъединитель. Протестируйте T-пары еще раз. Напряжение для каждой пары должно быть таким же, как и для L-пар.

Если у вас есть доступная нейтральная клемма, проверьте однофазное напряжение между ней и L1.

Повторите тест между нейтралью и L2 и нейтралью и L3. Испытываемое здесь напряжение должно составлять половину того, что получилось для пар линий.

Во вращающемся преобразователе фаз одна фаза трехфазного тока может иметь другое напряжение, чем остальные две. В условиях нагрузки, когда двигатели работают, напряжение будет меняться, но этого следует ожидать.

При выполнении проверки напряжения внимательно следите за тем, что делаете, и не позволяйте себе отвлекаться. Выполнение этих тестов может быть опасным.

На некоторых двигателях размыкающий выключатель аналогичен выключателю включения/выключения. Таким образом, переключение отключения в положение «включено» фактически включает двигатель.

Получите дополнительную информацию об электроснабжении

В современном мире высоких технологий доступ к электроэнергии в любое время и в любых условиях не является роскошью. Это обязательно. Global Electronic Services выполняет сервисные работы по полному спектру промышленной электроники, двигателей и другого мощного оборудования.

Мы рекомендуем вам быть в курсе событий в области электроэнергетики на благо вашей компании.

Запросить цену

Диагностика трехфазных бесщеточных топливных насосов постоянного тока

Что вы узнаете:

• Где вы увидите топливные насосы BLDC
• Правильные частоты ШИМ
• Как диагностировать проблемы с трехфазными бесщеточными двигателями постоянного тока
• Распространенные причины отказа

Вы можете считать мультиметр лучшим инструментом для диагностики электрических цепей, питающих электрические топливные насосы в баке. Эти насосы питаются от двух проводов — 12-вольтовое зажигание и заземление… верно? Не обязательно! Если вы пропустите эту статью, вы можете просто столкнуться с неправильным диагнозом растущего числа новых электрических топливных насосов. Мы подробно рассмотрим трехфазные бесщеточные топливные насосы постоянного тока (BLDC) и поделимся знаниями, необходимыми для диагностики их сложных цепей управления.

Трехфазный BLDC?

Все мы слышали или использовали эту фразу: «Двое в компании, трое — толпа». В традиционных низковольтных электродвигателях постоянного тока (12 вольт) для питания используется два провода. Один провод несет 12 вольт (положительный), а другой провод (или металлический кронштейн) несет заземление (отрицательный) стороны цепи. Сегодня эта технология находится на пути устаревания. Повышенные требования к эффективности использования топлива являются основной причиной перехода на эти более дорогие (и сложные) трехфазные бесщеточные (BLDC) топливные насосы. Дополнительными преимуществами являются долговечность без изнашиваемых щеток и устойчивость к агрессивным видам топлива (E85) благодаря отсутствию якорного коммутатора для щеток (рис. 1).

Примерно с 2011 года в некоторых европейских автомобилях вместо традиционных (и более простых в диагностике) двухпроводных топливных насосов стали использоваться трехфазные топливные насосы постоянного тока. К 2018 году их примеру последовали некоторые азиатские OEM-производители. Североамериканские производители автомобилей и грузовиков LD присоединились к клубу трехфазных топливных насосов BLDC для некоторых моделей в 2019 году. Прежде чем мы перейдем к новой конструкции, давайте удостоверимся, что мы полностью понимаем «низкотехнологичные» топливные насосы, которые управляются «высокотехнологичными» модулями.

Понимание рабочего цикла топливного насоса, частоты и таинственного мира электромагнитных помех

Мне всегда удавалось диагностировать и ремонтировать вещи, которые я могу понять (по крайней мере, частично). Если я этого не понимаю, мне нужно либо иметь фотографическую память, чтобы отслеживать все возможные исправления для каждого автомобиля, либо полагаться на заводские диагностические деревья неисправностей. Моя память не идеальна, и деревья проблем, конечно же, тоже не идеальны! Итак, давайте объясним некоторые устоявшиеся электронные теории, использовавшиеся до появления нового трехфазного управления насосом BLDC.

Еще до внедрения системы непосредственного впрыска бензина (GDI) производители транспортных средств начали отказываться от простых топливных насосов в баке с питанием от реле. Удаление механического/вакуумного регулятора давления топлива из рампы в пользу безвозвратной топливной системы не устранило необходимости изменять давление топлива, подаваемое на форсунки SFI. Большинство модулей управления топливным насосом (FPCM) используют либо шину данных, такую ​​как CAN или LIN, либо цифровую широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), поступающую от PCM, для запроса надлежащего выходного среднего напряжения на топливный насос (рис. 2). Изменение входного напряжения насоса меняет его скорость. Скорость насоса создает правильное давление топлива. Механический регулятор давления, встроенный в модульный узел электрического топливного насоса, не позволяет давлению топлива превышать безопасный предел и обеспечивает рециркуляцию топлива внутри узла насоса/топливного бака. Выход FPCM представляет собой переменный рабочий цикл для управления скоростью электрического насоса в резервуаре. Это позволяет более точно контролировать давление топлива. Переменный рабочий цикл — это гораздо более эффективное средство управления скоростью всего (света, соленоидов, двигателей) по сравнению со снижением напряжения до нужного уровня с помощью силовых резисторов. Резисторы, на которых падает напряжение, также могут пострадать от теплового повреждения и в конечном итоге упасть замертво! ШИМ с полупроводниковым управлением — это то, что вам нужно!

Двигатели V-8 и V-6 помогают объяснить загадку высокочастотной ШИМ

Компания Ford изменяет скорость топливного насоса с помощью выходных данных FPCM на моделях SFI в течение нескольких лет (рис. 3). FPCM Ford используют переменный рабочий цикл на сигнальном проводе фиксированной частоты от PCM к FPCM. Затем FPCM отправляет выходные данные с другим изменяющимся рабочим циклом на питание топливного насоса. Переменный вход ШИМ/переменный выход ШИМ; просто, правда? Выходная мощность топливного насоса FPCM имеет гораздо более высокую частоту по сравнению с входной мощностью от PCM (рис. 4). Почему? Технически, все дело в расчете частоты ШИМ на основе постоянной времени электродвигателя, индуктивности и эффекта фильтра нижних частот. Правильная частота ШИМ может помочь двигателю извлечь выгоду в основном из постоянного элемента сигнала ШИМ. Если от этой технической болтовни у вас болит голова, давайте применим аналогию с двигателем, которая поможет прояснить суть вопроса.

Восьмицилиндровые двигатели обычно работают более плавно, чем 6-цилиндровые двигатели (подобной конструкции) из-за более высокой частоты вклада мощности, обеспечиваемой их дополнительными двумя цилиндрами (большее количество сгораний за цикл). Кроме того, более низкие обороты холостого хода (также известные как частота) на любом двигателе приведут к меньшему вкладу мощности в секунду и, следовательно, сделают работу двигателя на холостом ходу более грубой. С выходами ШИМ электродвигателя более высокая частота также сглаживает эти скорости двигателя (рис. 5)! Как и в случае с любым неровным двигателем (двигатель или электрический топливный насос), если шум увеличивается, надежность снижается.

Что такого страшного в том, что три провода идут к топливному насосу?

Все топливные насосы, которые мы рассмотрели до этого момента, были двухпроводными моделями. Несмотря на то, что модульные насосные сборки могут добавить к этому количеству проводов блок подачи поплавка и цепи датчика давления паров топлива, сами двигатели топливного насоса состоят из двух проводов — положительного и отрицательного (земля). Если вы когда-либо работали в мире гибридных/электрических двигателей с высоковольтными электродвигателями, вы знаете, что это трехфазные двигатели с питанием от переменного тока. Три провода к этим двигателям получают переменный ток высокого напряжения (переменный ток) от инвертора автомобиля (который преобразует постоянный ток высокого напряжения в трехфазный переменный ток высокого напряжения). Эти двигатели также могут создавать трехфазное питание переменного тока, когда транспортное средство движется накатом или тормозит (так называемое рекуперативное торможение). Аналогичные (но меньшего размера) трехфазные двигатели переменного тока используются в большинстве гибридов (и всех электромобилей) для работы компрессоров кондиционера. Это старая новость для большинства техников, но знаете ли вы, что во многих транспортных средствах, с которыми вы работаете, может быть множество других «низковольтных» приложений постоянного тока с трехфазными двигателями? Возможно нет!

Я говорю это потому, что в большинстве случаев эти двигатели имеют свои модули управления, встроенные в 12-вольтовые трехфазные сборки двигателей BLDC. Многие автомобили с электрическими водяными насосами, усовершенствованными электрическими вентиляторами охлаждения радиатора и двигателями вентиляторов HVAC годами используют эти трехпроводные/трехфазные 12-вольтовые двигатели постоянного тока BLDC (рис. 6). Если на схеме показан один необслуживаемый узел, содержащий двигатель и модуль управления двигателем, вам не нужно ничего знать об этих двигателях. Они бегут или нет. Их модули управления либо имеют правильные цепи питания, заземления и сигнальные цепи (с шиной или ШИМ), либо нет. Диагностика в обычном режиме.

Диагностика трехфазных топливных насосов BLDC

Меньшая часть трехфазных топливных насосов BLDC включает встроенный FPCM. На них просто диагностируйте, как и любой другой модуль с цепями питания, заземления и сигнала. Если FPCM удален от модульного узла насоса, как и большинство трехфазных насосов BLDC, у вас будет три провода, по которым проходят три фазы, а также экранирующий провод от радиопомех (рис. 7).

Трехфазный жгут проводов BLDC между FPCM и узлом топливного насоса модуля в баке может иметь длину всего пару футов (Chevy Equinox) или жгут проводов может иметь длину несколько футов, как в более новом минивэне Toyota Sienna (гибридном) . Чем длиннее жгут, тем больше проблем с электрикой. Сопротивление между каждой фазой очень низкое, поэтому даже не думайте использовать PowerProbe между парой трехфазных соединений (рис. 8). При диагностике отсутствия запуска/отсутствия давления топлива большинство FPCM устанавливают код неисправности, чтобы помочь вам понять, но это никогда не гарантируется. Проверка подачи напряжения на насос/проведение испытаний на падение напряжения становится совершенно новым миром для этих трехфазных топливных насосов BLDC. Обычный мультиметр будет практически бесполезен, если он не покажет частоту/скважность (рис. 9).).

Что не так с топливными насосами BLDC?

Основные причины сбоев различаются. Загрязнение топлива (враг любого насоса) вместе с перепутанными фазами (вызванный ремонтом проводки), неисправными модулями FPCM и зондированием (перескакиванием) питания и заземления могут привести к невозможности запуска, кодам неисправности и отказам насоса.