Чему равно линейное напряжение: что это такое и чем они отличаются

4. 2 Соотношение между фазными и линейными величинами

При соединении фаз по схеме «звезда» линейное напряжение по модулю в раз больше фазного напряжения, что следует из рисунка 4.7.

Рисунок 4.7 – Соотношение между фазными и линейными токами

при соединении обмоток по схеме «звезда»

В соответствии с этим, в четырехпроводной трехфазной цепи имеются два уровня напряжения, различающиеся в раз (380/220 и 220/127), что позволяет использовать приемники с различным номинальным напряжением.

Так как обмотка генератора, линейный провод и приемник, принадлежащие одной фазе, соединяются последовательно, то при соединении генератора «звездой» линейный ток равен фазному току I_Л=I_ф. Комплексные величины линейных и фазных токов обозначаются İ_A, İ_B, İ_C.

Ток в нейтральном проводе определяется по первому закону Кирхгофа:

İA+İB+İC-İ0=0

(4.1)

Таким образом, ток в нейтральном проводе равен геометрической сумме фазных токов. При возникновении несимметрии токов в фазах нагрузки по нейтральному проводу протекает ток i₀, амплитуда которого меньше амплитуды токов в линейных проводах. В соответствии с этим сечение нулевого провода принимают на ступень меньше сечения линейных проводов.

В симметричной трехфазной системе при соединении фаз по схеме «звезда» действующие фазные и линейные токи равны друг другу, а линейное напряжение в раз больше фазного.

Обмотки трехфазных генераторов на электростанциях всегда соединяют «звездой», что позволяет выполнять изоляцию обмоток на фазное напряжение.

При соединении фаз по схеме «треугольник» напряжение между началом и концом фазы – это напряжение между линейными проводами.

В симметричной трехфазной системе при соединении фаз нагрузки «треугольником» фазные и линейные напряжения равны друг другу, а линейный ток в раз больше фазного.

Рисунок 4.8– Соотношение между фазными и линейными токами при

соединении по схеме «треугольник»

Преимуществом соединения фаз приемника «треугольником» является взаимная независимость фазных токов.

Таблица 4.1 – Соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями при различном соединении фаз для симметричной трехфазной цепи

Соединение Y	Соединение ∆

Приемники, включаемые в трехфазную цепь, могут быть однофазными и трехфазными. К однофазным приемникам относятся осветительные и различные бытовые приборы, однофазные двигатели и т.д. К трехфазным – трехфазные асинхронные двигатели и индукционные печи.

Фазы обмоток трехфазных приемников, а также однофазные приемники могут быть соединены как «звездой», так и «треугольником». При этом способ соединения обмоток генератора не влияет на способ соединения фаз потребителя. Несимметричные приемникии включаются или по схеме «звезда» в четырехпроводную сеть или по схеме «треугольник» в трехпроводную.

Соединение нагрузки по схеме «звезда»

Рисунок 4.9 – Соединение фаз нагрузки «звездой»

Приемники электрической энергии называют симметричными, если равны между собой комплексные сопротивления

ZA=ZB=ZC=zejφ,

(4. 2)

При этом фазные токи равны по значению İ_A=İ_B=İ_C=I_Ф и углы сдвига фаз между током и напряжением одинаковы:

φA=φB=φC=φ.

(4.3)

Фазные токи при симметричной нагрузке образуют симметричную систему (рисунок 4.10).

Рисунок 4.10 – Симметричная нагрузка (а) и векторная диаграмма фазных токов и напряжений (б)

В данном случае напряжение опережает ток на углы φ_A=φ_B=φ_C. При построении векторной диаграммы, где из вектора тока I

А вычитаем вектора токов фаз В и С и получаем, что ток в нейтральном проводе равен нулю Таким образом, при симметричной нагрузке создается такой режим работы трехфазной цепи, при котором тока в нейтральном проводе нет. В этом случае переходят к трехпроводной трехфазной цепи (без нулевого провода).

Если условия симметрии не выполняются, то приемники называются несимметричными. При этом нагрузка может быть равномерной, если реактивные сопротивления равны между собой Z_A=Z_B=Z_C или однородной, если φ_A=φ_B=φ_C. Векторная диаграмма фазных напряжений и токов при несимметричной нагрузке представлена на рисунке 4.11

Рисунок 4.11– Несимметричная нагрузка (а) и векторная диаграмма фазных токов и напряжений (б)

В четырехпроводную сеть включают однофазные несимметричные приемники, режимы работы которых не зависят друг от друга, а нулевой провод обеспечивает симметрию фазных напряжений приемника, то за счет него напряжения на каждой из фаз будут равны Ů_A=U_а=U_ф соответствующим фазным напряжениям генератора по амплитуде и по фазе. А фазные токи в каждой из фаз будут разными.

Рисунок 4.12– Схема четырехпроводной цепи при соединении фаз генератора

и нагрузки по схеме «звезда»

В нейтральном проводе четырехпроводной осветительной цепи запрещена установка предохранителей или выключателей, т. к. при отключении нейтрального провода фазные напряжения становятся неравными, что может привести к выходу из строя бытовых электротехнических приборов. Если при соединении «звездой» перегорит один из магистральных предохранителей, то отключатся только потребители данной фазы.

Соединение нагрузки по схеме «треугольник». При соединении нагрузки в треугольник положительные направления для токов выбирают по часовой стрелке. Индексы у токов соответствуют выбранным положительным направлениям: первый индекс – точка, от которой ток утекает, второй – точка, к которой ток притекает. При таком соединении линейные токи не равны фазным токам нагрузки и определяются через них по первому закону Кирхгофа:

(4. 4)

Таким образом, линейные токи İ_A, İ_B, İ_C при соединении треугольником равны векторной разности фазных токов тех фаз, которые соединены с данным линейным проводом. Фазные токи İ_AB, İ_BC, İ_CA при симметричной нагрузке равны по значению и сдвинуты по отношению к векторам напряжений на одинаковый угол φ.

Система линейных (фазных) напряжений Ů_AB, Ů_BC и Ů_CA при соединении треугольником образует замкнутый треугольник (рисунок 4.13). Так как линейные токи определяются через фазные так же, как и линейные напряжения через фазные при соединении звездой, то можно сразу построить векторы линейных токов, соединив концы векторов фазных токов. Векторы линейных токов образуют замкнутый треугольник.

Линейные токи при симметричной нагрузке, соединенной треугольником, в раза больше фазных токов. В общем случае, когда нагрузка несимметрична, системы фазных и линейных токов также несимметричны (рисунок 4.13 в).

Рисунок 4.13 – Векторная диаграмма напряжений и фазных токов при соединении фаз треугольником (а) и диаграмма фазных и линейных токов при:

б) симметричной нагрузке; в) несимметричной нагрузке

Преимуществом соединения приемника по схеме «треугольник» является взаимная независимость фазных токов, которые определяются как

,

(4.5)

а нагрузки не равны . Токи в линейных проводах определяются через разность фазных токов (4.4) и их сумма будет равна нулю.

Если при таком соединении перегорит предохранитель в линейном проводе, то приемники в прилагающих к нему фазах окажутся включенными последовательно и напряжение на них будет равно половине линейного напряжения, напряжение на третьей фазе будет нормальным.

На рисунке 4.14 показаны схемы включения однофазных и трехфазных приемников.

Рисунок 4.14 – Схемы включения однофазных и трехфазных потребителей

Симметричными приемниками на рисунке 4.14 являются асинхронный двигатель, обмотки которого соединены «звездой» и батарея конденсаторов, соединенная треугольником. Симметричные трехфазные приемники можно включать в трехпроводную цепь, как по схеме «звезда», так и по схеме «треугольник». Поэтому на щитках трехфазных электродвигателей указывается два напряжения (одно– для включения фаз звездой, другое – треугольником) и имеется шесть выводов. Например, Y-380/220-∆: если U_Л = 380В, то фазы обмотки двигателя включают «звездой» и U_Ф =220В, т.к. U_Л=U_Ф, если U_Л = 220 В, то фазы включают «треугольником» и U_Ф =U_Л =220В.

Соотношение между фазными и линейными напряжениями

Дата 16.03.201606.04.2020 Автор ElectricianКомментироватьПросмотров: 92 421

Напряжение фаз нагрузки отличны от значения ЭДС генератора из-за падения напряжения на линии от генератора к потребителю. Длина этих линий может составлять несколько метров, а может и пару сотен метров, также возможна длина и в тысячи километров. Вопросы о падении напряжений на линиях электрических передач ЛЭП, снабжающих потребителей энергией электрической от электрических станций будут рассматриваться чуть позже, в последующих статьях. Для упрощения расчетов указанным значением падений напряжений можно пренебречь.

Соединение звездой

При принятых допущениях для соединенных источников звездой:

применив второй закон Кирхгофа получим:

Из выражения (1) можно сделать вывод, что при симметричной системе ЭДС генератора его фазные напряжения также симметричны, и, соответственно, их векторная диаграмма:

не будет отличатся от векторной диаграммы ЭДС:

Исходя из уравнений, составленных по второму закону Кирхгофа для контуров (схема соединения в звезда указана выше):

Исходя из этих уравнений можно составить следующие уравнения, которые связывают линейные и фазные напряжения:

Использовав выражение (2) при наличии векторов фазных напряжений можно построить векторы линейных напряжений U_ab, U_bc, U_ca.

Исследовав векторную диаграмму при соединении звездой можно сделать вывод, что линейные напряжения будут равны и, как и фазные, сдвинуты друг относительно друга на угол 120⁰ или 2π/3. Векторы линейных напряжений чаще всего показывают как соединенные фазные направления:

Из этого следует:

Соответственно такие же соотношение и между остальными фазными и линейными значениями:

Соединение треугольником

Выражения (1) будут правильны и при соединении в треугольник источника. Из формул (2) следует равенство фазных и линейных напряжений при соединении треугольником, и это можно представить в таком виде:

Или можно записать как Uл = Uф.

Векторная диаграмма при соединении треугольником для линейных и фазных напряжений:

Номинальные напряжения

Из выше перечисленного можно сделать такие выводы как – трехфазная сеть имеет два напряжения, а именно фазные и линейные. При соединении звездой линейные напряжения больше фазных, а при соединении треугольником равны. Этот фактор необходимо учитывать при подключении нагрузки, чтоб не произошло аварийных ситуаций и выхода оборудования из строя.

Линейные напряжения тоже сдвинуты друг относительно друга на угол 120⁰ или 2π/3.

Номинальные напряжения – напряжения, на которые рассчитываются потребители электроэнергии, и которые соответствуют их нормальной работе.

Наиболее распространенными напряжениями в сетях до 1000 В являются 380В, 220В, 127В. 380 В и 220 В наиболее распространены в промышленности, а 220 В и 127 В в бытовых электросетях. Также при четырехпроводной электросети (соединения звезда с нулевым проводом) существует возможность получения фазного напряжения, которые при линейном 380 В будут равны , а при линейном 220 В будут равны . Такое соединение дает плюс в виде возможности при наличии четырехпроводной сети производить подключение как трехфазных потребителей 380 В, так и однофазных с номиналом в 220 В.

Posted in Электротехника

В чем разница между линейным и низковольтным (12 В или 24 В) освещением?

За последние несколько лет интерес к низковольтному или 12-вольтовому освещению среди наших все более сознательных клиентов вырос с появлением и распространением долговечных энергосберегающих осветительных приборов.

Но чтобы правильно понять все преимущества низковольтного освещения, мы должны начать здесь: низковольтное освещение является скорее тактическим приложением, чем бюджетным или энергосберегающим, хотя в некоторых случаях в этих областях могут быть умеренные выгоды.

Давайте рассмотрим, что такое низковольтное освещение, чем оно отличается от сетевого освещения, а также плюсы и минусы использования такой системы в вашем помещении.

Что такое низковольтное (12 В или 24 В) освещение?

В системах освещения низкого напряжения используется трансформатор для снижения нормального сетевого напряжения (обычно 120 или 277 вольт) до 12 или 24 вольт. Он часто используется в утопленных, направляющих, подвесных, ландшафтных и витринных светильниках, среди некоторых других. Это наиболее полезно при попытке доставить свет в тесное, труднодоступное место.

Что такое освещение сетевого напряжения?

Большинство систем освещения работают от сетевого напряжения. Он является стандартным в освещении, в то время как «освещение низкого напряжения (12 В или 24 В)» используется реже. Системы освещения с линейным напряжением обычно используют 120 В или 277 В для питания осветительных приборов. Системы освещения с линейным напряжением не требуют трансформаторов для питания осветительных приборов во многих различных приложениях.

Освещение от сети и низковольтное освещение: что лучше подходит для вашего помещения?

Когда дело доходит до выбора правильной системы освещения для вашего проекта или помещения, важно понимать плюсы и минусы как систем сетевого, так и низковольтного напряжения, а также то, где каждая из них наиболее часто используется.

Где использовать освещение от сети

Освещение от сети можно использовать почти везде, где можно использовать низковольтное освещение, хотя обратное неверно. Системы освещения с линейным напряжением могут распространяться настолько далеко, насколько вы можете протянуть провод от источника питания. Чаще всего освещение, являющееся неотъемлемой частью архитектуры здания, или все, что не относится к мебели или столярным изделиям, работает от сетевого напряжения.

Где использовать низковольтное освещение

Низковольтное освещение часто используется в освещении витрин или в любом другом приложении, где сложно проложить электрические кабели и провода полного стандартного напряжения.

Низковольтные системы освещения обычно используются для освещения витрин, в дополнение к ландшафтным применениям, и иногда используются в некоторых подвесных и встроенных светильниках. Его основное ограничение связано с расстоянием — вы можете получить низкое напряжение только так далеко от трансформаторной коробки.

Плюсы и минусы низковольтного освещения

Поскольку освещение сетевым напряжением является стандартным способом питания осветительных приборов, в этой статье мы рассмотрим только плюсы и минусы низковольтного освещения.

Специалисты по низковольтному освещению

• Безопасность

  Напряжение, которое проходит от трансформатора к светильникам, значительно менее мощное, чем линейное напряжение. Эта функция делает низковольтное освещение особенно распространенным в ландшафтных приложениях, где вы можете закопать провод под землей.

• Мобильность

  Низковольтное освещение менее долговечно, чем стандартное линейное освещение, которое довольно сложно переставить. Добавить дополнительный светильник в систему низкого напряжения относительно легко, если от трансформатора поступает достаточно энергии для питания света.

• Потенциал энергосбережения

  Несмотря на то, что низковольтное освещение часто ошибочно считается автоматически обеспечивающим энергосбережение, достижение экономии энергии за счет низковольтной системы освещения, безусловно, возможно. Если вы можете максимизировать напряжение, снижаемое трансформатором, вы можете в конечном итоге получить питание и освещение нескольких светильников от того же напряжения, которое обычно питает один.
  

Минусы низковольтного освещения

• Возможность падения напряжения

  Подключение осветительных приборов к сети аналогично подключению насадки садового шланга непосредственно к носику, а не к концу шланга. Мощность надежно есть и сразу так. Подключение осветительных приборов к низкому напряжению аналогично подключению насадки садового шланга к концу садового шланга. В зависимости от длины шланга и величины сопротивления или любых перегибов, возникающих на протяжении всего его пути, мощность может быть снижена к тому времени, когда он достигает насадки. Системы освещения низкого напряжения подвержены аналогичному риску отсутствия полной мощности к моменту поступления напряжения на светильники.

• Ограниченная грузоподъемность

  Трансформаторы могут выдерживать только определенную нагрузку, поэтому вы можете оказаться ограниченным в выборе приборов и их соответствующей мощности. Это может сделать спецификацию освещения относительно утомительной.

• Повышенная сложность проверки

  Поскольку система низкого напряжения более сложна, чем стандартная система сетевого напряжения, увеличивается вероятность возникновения трудностей во время проверки. Иногда устройство может быть внесено в список UL, но у удаленного драйвера такая маркировка может отсутствовать.

• Проблемы с установкой и обслуживанием

  Подрядчики-электрики, скорее всего, менее знакомы с установками низкого напряжения, что может увеличить трудозатраты по проекту и увеличить вероятность ошибки. Кроме того, когда низковольтные светильники нуждаются в обслуживании, умение этого работника понять систему и определить, где находится трансформатор, питающий низковольтный прибор, может иметь большое значение.

Выбирая между системами освещения с сетевым и низковольтным напряжением для вашего применения, убедитесь, что вы знаете реальные различия между тем, как эти системы работают и как они устанавливаются.

Типы напряжения: низковольтное и линейное напряжение: в чем разница? —

Прежде чем выбрать лучшее освещение для коммерческой или жилой инфраструктуры, вы должны сначала рассмотреть тип напряжения в здании. Существует два вида напряжения, и знание обоих будет полезно при изучении вариантов. Это также поможет вам при найме электрика в Арваде, Колорадо, для выполнения электромонтажных работ или работ по ремонту электропроводки на вашем участке.

Что означает линейное напряжение?

Под линейным напряжением понимается стандартное напряжение 120 вольт, которое можно найти в коммерческих и жилых помещениях. Это распространено в большинстве жилых домов в Соединенных Штатах.

Поскольку это стандартное напряжение для большинства электрических розеток, для работы приборов сетевого напряжения обычно не требуется трансформатор. Он работает практически везде, где можно установить низковольтный прибор. Чаще всего это неотъемлемая часть инфраструктуры.

Что означает низкое напряжение?

Говоря о низком напряжении, в отличие от линейного напряжения, этот тип требует трансформатора для правильной работы системы освещения. Как правило, низковольтные системы освещения имеют диапазон от 12 до 24 вольт. Однако вы также заметите, что низковольтный прибор имеет трансформатор, установленный относительно близко к нему.

Некоторые примеры низковольтного освещения включают в себя освещение дисплеев или где-либо, где трудно иметь электрическую проводку стандартного напряжения, например, в ландшафтном дизайне.

Каковы другие различия между системой освещения с линейным напряжением или с низким напряжением?

Электрический ток, обеспечивающий работу осветительных приборов, приборов и оборудования, играет значительную роль в нашей повседневной жизни. Отсутствие достаточного напряжения в вашем доме или офисе может привести к проблемам с электричеством, которые могут помешать вашей повседневной жизни или работе. Тем не менее, мы рекомендуем вам нанять поблизости профессионального электрика для проведения электрической проверки вашей собственности не реже одного раза в шесть месяцев.

Другие различия между линейным напряжением и низким напряжением включают:

• Срок службы

Хотя большинство людей скажет, что низкое напряжение имеет более длительный срок службы по сравнению с линейным напряжением, вы должны помнить, что оно не может работать без трансформатора. В зависимости от типа трансформатора и интенсивности его эксплуатации в большинстве случаев трансформаторы требуют постоянного обслуживания и ремонта. Так что на самом деле оба имеют почти одинаковую продолжительность жизни.

• Качество света

Напряжение сети позволяет использовать различные типы ламп, такие как люминесцентные лампы, лампы накаливания, натриевые или оранжевые уличные фонари, а также металлогалогенные лампы. Эти лампы мощностью от 60 до 250 Вт идеально подходят как для внутреннего, так и для наружного применения. А поскольку этот тип имеет высокое напряжение, он дает более теплый и рассеянный свет.

Низкое напряжение считается энергоэффективной и недорогой альтернативой. Поскольку лампы низкого напряжения подключены к блоку питания, они обычно имеют меньшую мощность, что делает их эффективными и долговечными. Это означает, что светильники с низким напряжением могут обеспечить более равномерное освещение. Система освещения низкого напряжения также выглядит более естественно и резко, чем освещение сетевого напряжения, которое имеет тенденцию быть более рассеянным.

• Размер и стиль

Светильники низкого напряжения обычно меньше по сравнению с системами освещения сетевого напряжения. Это благодаря меньшим нитям накала и использованию трансформатора. Напротив, светильники линейного напряжения намного больше по размеру и стилю, потому что они должны выдерживать колоссальные количества электрического тока.

Понимание различий между напряжениями позволит вам принимать обоснованные решения о системах освещения, которые вы должны использовать. Но всегда лучше всего обратиться за помощью к квалифицированному и опытному электрику Arvada.

• Мобильность

Система освещения низкого напряжения обычно не является постоянной, в отличие от стандартного сетевого напряжения. Тем не менее, его довольно легко настроить или изменить при необходимости. И вы можете добавить в систему больше светильников, если трансформатор может с этим справиться.

• Безопасность

Ток, протекающий через трансформатор, менее силен, чем напряжение сети.