Схема однофазного: правильное подключение к сети с автоматами

Содержание

правильное подключение к сети с автоматами

На сегодняшний день электроэнергия используется везде: для освещения помещений и питания бытовой техники, промышленного и коммерческого оборудования. При этом электричество — один из самых дорогих источников энергии, так как для его получения проводится сжигание различного топлива, возводятся дорогостоящие коммуникации для передачи на большие расстояния. Именно поэтому для расхода электроэнергии устанавливаются специальные приборы, которые называют электросчетчиками. Схема подключения однофазного счетчика может зависеть от самых различных моментов.

Классификация электрических счетчиков

Прежде чем рассматривать то, как подключить однофазный счетчик к сети энергоснабжения, следует рассмотреть классификацию подобного оборудования. Различают его по типу подключения, типу измеряемых величин, а также конструктивным особенностям.

По типу подключения выделяют две основные группы:

Прямого подсоединения. При подобной схеме подключения перед электросчетчиком не устанавливается другое оборудования.
Трансформаторного включения. В этом случае перед измерительным прибором устанавливается трансформатор, предназначенный для измерения и контроля.

Большая часть устанавливаемых счетчиков являются приборами прямого включения, так как они обходятся при установке дешевле.

По типу измеряемых величин выделяют следующее оборудование:

Однофазные, которые работают в стандартной бытовой сети при напряжении 220 В и частоте 50 Гц. Они устанавливаются довольно часто, так как трехфазное напряжение редко подается в частные дома и квартиры.
Трехфазные модели рассчитаны на включение в сеть энергоснабжения при мощности 380 В и частоте 50 Гц. Современные модели могут проводить подсчет потребляемой энергии по одной или всем трем фазам.

Довольно много внимания при выборе измерительного оборудования уделяется конструктивным особенностям:

Индукционные или электромеханические — устанавливаются на протяжении длительного периода, характеризуются наличием алюминиевого диска, который под воздействием электромагнитного поля начинает вращаться с определенной скоростью. Подсчет количества оборотов позволяет определить количество потребляемой энергии, скорость вращения диска зависит от мощности создаваемого поля. Довольно простой механизм, который обходится дешево и редко выходит из строя.
Электронные — появились относительно недавно, их работа основана на снятии электрического сигнала и его преобразовании в электронный импульс. Измерение частоты следования импульсов позволяет рассчитать количество потребляемой энергии.

В последнее время стали все чаще устанавливать счетчики электронного типа, что связано с его неоспоримыми преимуществами перед оборудованием индукционного типа.

Универсальная схема подключения

Практически все однофазные электрические счетчики подключаются к сети не менее, чем 4 проводами. Это связано с тем, что схема подключения однофазного электросчетчика предусматривает наличие двух проводов входа и выхода фазы, а также входа и выхода нулевого проводника. При соединении применяются специальные винтовые клеммы. Стоит учитывать, что крышка, которая скрывает клеммы, должна быть опломбирована.

Подключение однофазного счетчика электроэнергии проводится следующим образом:

Клемма № 1 служит для соединения с фазным проводником сети.
Клемма № 2 применяется для подключения фазного провода создаваемой нагрузки.
Клемма № 3 используется для подключения нулевого провода.

Клемма № 4 служит для соединения с нулевым проводом, который ведет к потребителю энергии.

Для того чтобы упростить задачу по подсоединению оборудования проводится маркировка клемм:

Фазные могут иметь красный или коричневый цвет, а также обозначаются буквой L.
Нулевые принято обозначать синим цветом и буквой N.

В последнее время в продаже встречается довольно большое количество измерительных приборов, которые также имеют провод желтого или зеленого цвета. Обозначается он, как правило, буквами PE. Предназначение подобного провода заключается в неразрывном подсоединении к заземляющему контакту розетки.

Тонкости проводимой работы

Рассматривая то, как подключить счетчик электроэнергии однофазный и автоматы, следует учитывать, что измерительное оборудование должно быть опломбировано. При нарушении целостности пломбы могут быть наложены штрафные санкции. Это связано с тем, что при вскрытии конструкции электросчетчика есть возможность изменить показания или выполнить подключение напрямую, в обход измерительного оборудования.

К тонкостям проводимой работы можно отнести следующие моменты:

Для начала подбирается место, где будет установлено оборудование. В многоквартирных домах, как правило, на общей лестничной площадке есть распределительный шкаф, где и устанавливаются автоматы с измерительными счетчиками. Владельцы загородных домов проводят установку оборудования в специальном боксе, который обладает высокими изоляционными качествами.
Модульное оборудование устанавливается на DIN-рейку. При отсутствии DIN-рейки крепление проводится за другие отверстия в корпусе. Стоит учитывать, что небольшое окошко, предназначенное для считывания показаний, не рассчитано на серьезное механическое воздействие.

Как правило, перед измерительным прибором устанавливается автомат. Он предназначается для проведения различных работ с электросетью в помещении, защищает потребителей от длительных перегрузок и короткого замыкания. Для бытовой сети энергоснабжения подходят двухполюсные автоматы. Кроме этого, могут устанавливаться и другие приборы, предназначенные для распределения электроэнергии и защиты людей, оборудования от короткого замыкания: автоматические выключатели, устройства защитного выключения.
При креплении на DIN -рейку проводится коммутация всего оборудования. Для этого применяется провод, диаметр которого соответствует расчетной предельной нагрузке.
Применяемые алюминиевые провода характеризуются тем, что могут изменять свой диаметральный размер в месте подключения.

Это связано с низкой температурой плавления и несущественным нагревом жилы во время прохождения электроэнергии. Именно поэтому рекомендуется время от времени проводим поджимание винтов. При затяжке нельзя прилагать усилие, которое может привести к срыву резьбы.
После коммутации всех соединений проверяется правильность проведенных монтажных работ, после чего при выключенных автоматах проводится подключения к питающей сети. На этом этапе не рекомендуется включать в сеть нагрузку.

Заключительным этапом является опломбировка конструкции счетчика.

Преимущества электронных счетчиков

Спрос на электронные измерительные приборы постоянно растет. Ранее проводилась установка исключительно индукционных конструкций, но их простота и примитивность обладают большим количеством недостатков. Преимуществами электронных счетчиков можно назвать такие моменты:

Высокий класс точности, который сохраняется при низких или предельных, быстропеременных нагрузках.
Индукционная конструкция характеризовалась относительно невысокой точностью измерений, особенно при переменных нагрузках.
Устанавливаются в случае многотарифного учета количества потребляемой энергии. На сегодняшний день для экономии средств в некоторых регионах стоимость 1 кВт может зависеть от времени суток или других показателей.
В продаже встречается довольно много моделей, которые могут не только подсчитывать количество затраченной энергии, но и контролировать ее качество. Конечно, для этого могут устанавливаться и другие измерительные приборы, но за счет приобретения подобного счетчика можно существенно сэкономить.
Информация легко считывается, так как записывается во внутреннюю память устройства. Для ее чтения устанавливается аналоговый дисплей.
Изменить показания в случае установке электронного счетчика очень сложно. Любая попытка несанкционированного доступа прибором фиксируется.

Конструкция, как правило, имеет меньшие габариты, что позволяет проводить их установку в небольшие распределительные щиты с другим оборудованием.
Срок службы большинства моделей составляет 30 лет. При этом обслуживание выполняется с периодичностью раз в 10 лет.

Единственным, но весомым недостатком можно назвать более высокую цену, если сравнивать со стоимостью индукционных моделей. Кроме этого, устройство восприимчиво к грозовым импульсам, из-за которых очень часто выходить из строя.

Схема подключения однофазного генератора в трехфазную сеть

Рассмотрим ключевые моменты подключения однофазного генератора в трехфазную сеть. Недавно на форуме была создана данная тема, и я решил дать более развернутый ответ, а также обсудить этот вопрос на блоге, поскольку на форум многие читатели не заходят.

Подключение однофазного генератора актуально для частных домов, коттеджей, которые хотят иметь у себя независимый источник питания.

Многие дома повышенной комфортности (коттеджи) имеют трехфазный ввод из-за большой потребляемой мощности. Здесь может встать вопрос: а какой нужен генератор? Напрашивается трехфазный генератор необходимой мощности.

Генератор для частного дома

А действительно ли нужен трехфазный генератор?

На этот ответ я однозначно не отвечу, однако, предполагаю, что однофазный генератор будет дешевле трехфазного.

Чем плох трехфазный ввод, я уже рассказывал. Основная проблема – очень трудно добиться равномерного распределения по фазам. Возможно, генератор не очень хорошо переносит такие режимы работы, когда постоянно будет перекос фаз.

А как же наш трехфазный щит переделать в однофазный?

Все очень просто. Схема автоматического включения однофазного генератора в трехфазную сеть:

Схема подключения однофазного ДГ в трехфазную сеть

Для этого нам понадобятся всего 2 контатора, не считая вспомогательных элементов.

В нормальном режиме потребители подключены к трехфазной сети через контактор КМ1. В случае отключения основного питания происходит запуск генератора. Запуск можно сделать используя дополнительный контакт контактора КМ1. Контактор КМ1 отключается, а контактор КМ2 включается и объединяет 3 фазу в одну.

Если вам не требуется автоматический запуск генератора, то вместо данного АВР можно применить, например, кулачковый переключатель на соответствующую мощность. Схема соединения – аналогично КМ2. Здесь мы должны использовать либо два ручных переключателя, либо 1 переключатель, а питающую сеть отключать вводным автоматическим выключателем.

Какое решение предпочтительнее? Выбор за вами.

Также советую пересмотреть мои старые статьи:

Как подключить генератор к дому?

Схема включения ДЭС для первой особой категории электроснабжения.

Проектирование простейшего блока автоматического ввода резерва.

Советую почитать:

принцип работы, типы и схемы

Выпрямитель преобразует колеблющийся синусоидальный источник переменного напряжения в источник постоянного напряжения постоянного тока с помощью диодов, тиристоров, транзисторов или преобразователей. Этот процесс выпрямления может принимать различные формы с полуволновыми, двухполупериодными, неконтролируемыми и полностью управляемыми выпрямителями, преобразующими однофазный или трехфазный источник питания в постоянный уровень постоянного тока. В этом уроке мы рассмотрим однофазное выпрямление и все его формы.

Описание

Выпрямители являются одним из основных строительных блоков преобразования мощности переменного тока с полуволновым или двухволновым выпрямлением, обычно выполняемым полупроводниковыми диодами. Диоды позволяют переменным токам течь через них в прямом направлении, в то же время блокируя протекание тока в обратном направлении, создавая постоянный уровень напряжения постоянного тока, что делает их идеальными для выпрямления.

Однако постоянный ток, который выпрямляется диодами, не такой чистый, как ток, получаемый, скажем, от источника батареи, но имеет изменения напряжения в виде пульсаций, наложенных на него в результате переменного питания.

Но для однофазного выпрямления нам нужна синусоидальная форма переменного тока с фиксированным напряжением и частотой, как показано на рисунке.

Сигналы переменного тока обычно имеют два числа, связанных с ними. Первое число выражает степень вращения осциллограммы вдоль оси x, на которую генератор вращался от 0 до 360 ^o . Это значение известно как период (T), который определяется как интервал, взятый для завершения одного полного цикла сигнала. Периоды измеряются в градусах, времени или радианах. Соотношение между периодами синусоидальных волн и частотой определяется как: T = 1 / ƒ .

Второе число указывает амплитуду значения, тока или напряжения, вдоль оси y. Это число дает мгновенное значение от нуля до некоторого пикового или максимального значения (A _MAX , V _MAX или I _MAX ), указывающее наибольшую амплитуду синусоидальных волн, прежде чем снова вернуться к нулю. Для синусоидальной формы волны есть два максимальных или пиковых значения, одно для положительных и одно для отрицательных полупериодов.

Но помимо этих двух ценностей есть еще две, которые представляют интерес для нас в целях исправления. Один — это Среднее значение сигналов, а другой — его среднеквадратичное значение. Среднее значение формы сигнала получается путем добавления мгновенных значений напряжения (или тока) в течение одного полупериода и обнаруживаются как: 0,6365 * V _P . Обратите внимание, что среднее значение за один полный цикл симметричной синусоидальной волны равно нулю.

Среднеквадратическое значение или эффективное значение синусоиды (синусоида — это другое название синусоидальной волны) обеспечивает такое же количество энергии для сопротивления, что и источник постоянного тока того же значения. Среднеквадратическое значение (RMS) синусоидального напряжения (или тока) определяется следующим образом: 0,7071 * V _P.

Принцип работы

Все однофазные выпрямители используют полупроводниковые устройства в качестве основного устройства преобразования переменного тока в постоянный. Однофазные неконтролируемые полуволновые выпрямители являются наиболее простой и, возможно, наиболее широко используемой схемой выпрямления для малых уровней мощности, поскольку на их выход сильно влияет реактивное сопротивление подключенной нагрузки.

Для неконтролируемых выпрямительных цепей полупроводниковые диоды являются наиболее часто используемым устройством и расположены таким образом, чтобы создавать либо полуволновую, либо двухполупериодную схему выпрямителя. Преимущество использования диодов в качестве устройства выпрямления состоит в том, что по своей конструкции они являются однонаправленными устройствами, имеющими встроенный однонаправленный pn-переход.

Этот pn-переход преобразует двунаправленный переменный источник питания в однонаправленный ток, устраняя половину источника питания. В зависимости от подключения диода, он может, например, пропустить положительную половину сигнала переменного тока при прямом смещении, исключая при этом отрицательный полупериод, когда диод становится обратным смещением.

Обратное также верно, устраняя положительную половину или форму волны и передавая отрицательную половину. В любом случае, выход из одного диодного выпрямителя состоит только из одной половины формы сигнала 360 ^o, как показано на рисунке.

Полуволновое выпрямление

Приведенная выше конфигурация однофазного полуволнового выпрямителя пропускает положительную половину формы сигнала переменного тока, причем отрицательная половина исключается. Меняя направление диода, мы можем пропустить отрицательные половины и устранить положительные половины формы сигнала переменного тока. Поэтому на выходе будет серия положительных или отрицательных импульсов.

Таким образом, на подключенную нагрузку не подается напряжение или ток, R _Lв течение половины каждого цикла. Другими словами, напряжение на сопротивлении нагрузки R _L состоит только из половины сигналов, либо положительных, либо отрицательных, поскольку оно работает только в течение половины входного цикла, отсюда и название полуволнового выпрямителя.

Надеемся, что мы видим, что диод позволяет току течь в одном направлении, создавая только выход, который состоит из полупериодов. Эта пульсирующая форма выходного сигнала не только изменяется ВКЛ и ВЫКЛ каждый цикл, но присутствует только в 50% случаев, и при чисто резистивной нагрузке это содержание пульсации высокого напряжения и тока является максимальным.

Этот пульсирующий постоянный ток означает, что эквивалентное значение постоянного тока падает на нагрузочном резисторе, поэтому R _L составляет только половину среднего значения синусоидальных сигналов. Поскольку максимальное значение синусоидальной формы сигнала равно 1 (sin (90 ^o )), среднее значение постоянного тока, полученное для половины синусоиды, определяется как: 0,637 x максимальное значение амплитуды.

Таким образом, во время положительного полупериода A _AVE составляет 0,637 * A _MAX . Однако, поскольку отрицательные полупериоды удалены из-за выпрямления диодом, среднее значение в течение этого периода будет нулевым, как показано.

Среднее значение синусоиды

Таким образом, для полуволнового выпрямителя в 50% случаев среднее значение составляет 0,637 * A _MAX, а в 50% случаев — ноль. Если максимальная амплитуда равна 1, среднее значение или эквивалент значения постоянного тока, видимый по сопротивлению нагрузки, R _L будет:

Таким образом, соответствующие выражения для среднего значения напряжения или тока для полуволнового выпрямителя задаются как:

V _AVE = 0,318 * V _MAX

I _AVE = 0,318 * I _MAX

Обратите внимание, что максимальное значение A _MAX — это значение входного сигнала, но мы также могли бы использовать его среднеквадратичное значение или среднеквадратичное значение, чтобы найти эквивалентное выходное значение постоянного тока однофазного полуволнового выпрямителя. Чтобы определить среднее напряжение для полуволнового выпрямителя, мы умножаем среднеквадратичное значение на 0,9 (форм-фактор) и делим произведение на 2, то есть умножаем его на 0,45, получая:

V _AVE = 0,45 * V _RMS

I _AVE = 0,45 * I _RMS

Затем мы можем видеть, что схема полуволнового выпрямителя преобразует либо положительные, либо отрицательные половины формы сигнала переменного тока в импульсный выход постоянного тока, который имеет значение 0,318 * A _MAX или 0,45 * A _RMS, как показано.

Полноволновое выпрямление

В отличие от предыдущего полуволнового выпрямителя, двухполупериодный выпрямитель использует обе половины входной синусоидальной формы волны для обеспечения однонаправленного выхода. Это происходит потому, что двухполупериодный выпрямитель в основном состоит из двух полуволновых выпрямителей, соединенных вместе для питания нагрузки.

Однофазный двухполупериодный выпрямитель делает это с помощью четырех диодов, расположенных в виде моста, пропускающих положительную половину формы волны, как и раньше, но инвертирующих отрицательную половину синусоидальной волны для создания пульсирующего выхода постоянного тока. Несмотря на то, что напряжение и ток на выходе выпрямителя пульсируют, оно не меняет направление, используя полные 100% формы входного сигнала и, таким образом, обеспечивает двухполупериодное выпрямление.

Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель

Эта мостовая конфигурация диодов обеспечивает двухполупериодное выпрямление, потому что в любое время два из четырех диодов смещены в прямом направлении, а два других — в обратном. Таким образом, в проводящем тракте два диода вместо одного для полуволнового выпрямителя. Следовательно, будет разница в амплитуде напряжения между V _IN и V _OUT из-за двух прямых падений напряжения на последовательно соединенных диодах. Здесь, как и прежде, для простоты математики мы примем идеальные диоды.

Так как же работает однофазный двухполупериодный выпрямитель? Во время положительного полупериода V _IN диоды D ₁ и D ₄ смещены в прямом направлении, а диоды D ₂ и D ₃ — в обратном. Затем для положительного полупериода входного сигнала ток течет по пути: D ₁ — A — R _L — B — D ₄ и возвращается к источнику питания.

Во время отрицательного полупериода V _IN диоды D ₃ и D ₂ смещены в прямом направлении, а диоды D ₄ и D ₁ — в обратном. Затем для отрицательного полупериода входного сигнала ток течет по пути: D ₃ — A — R _L — B — D ₂ и возвращается к источнику питания.

В обоих случаях положительные и отрицательные полупериоды входного сигнала создают положительные выходные пики независимо от полярности входного сигнала и, как таковой, ток нагрузки I всегда течет в том же направлении через нагрузку, R _L между точками или узлами A и B. Таким образом, отрицательный полупериод источника становится положительным полупериодом при нагрузке.

Таким образом, в зависимости от того множества проводящих диодов, узел А всегда более положительный, чем узел B. Поэтому ток и напряжение нагрузки являются однонаправленными или постоянными, что дает нам следующую форму выходного сигнала.

Форма волны на выходе выпрямителя

Хотя этот пульсирующий выходной сигнал использует 100% входного сигнала, его среднее напряжение постоянного тока не совпадает с этим значением. Мы помним сверху, что среднее значение постоянного тока, полученное для половины синусоиды, определяется как: 0,637 x максимальное значение амплитуды. Однако, в отличие от описанного выше полуволнового выпрямления, двухполупериодные выпрямители имеют два положительных полупериода на входной сигнал, что дает нам другое среднее значение.

Среднее значение двухполупериодного выпрямителя

Здесь мы можем видеть, что для двухполупериодного выпрямителя для каждого положительного пика имеется среднее значение 0,637 * A _MAX, и, поскольку на входной сигнал имеется два пика, это означает, что есть две серии средних значений, суммируемых вместе. Таким образом, выходное напряжение постоянного тока двухполупериодного выпрямителя в два раза выше, чем у предыдущего полуволнового выпрямителя. Если максимальная амплитуда равна 1, среднее значение или эквивалент значения постоянного тока, видимый по сопротивлению нагрузки, R _L будет:

Таким образом, соответствующие выражения для среднего значения напряжения или тока для двухполупериодного выпрямителя задаются как:

V _AVE = 0,637 * V _MAX

I _AVE = 0,637 * I _MAX

Как и прежде, максимальное значение A _MAX — это значение входного сигнала, но мы также могли бы использовать его среднеквадратичное значение, чтобы найти эквивалентное выходное значение постоянного тока однофазного двухполупериодного выпрямителя. Чтобы определить среднее напряжение для двухполупериодного выпрямителя, мы умножаем среднеквадратичное значение на 0,9:

V _AVE = 0,9 * V _RMS

I _AVE = 0,9 * I _RMS

Затем мы можем видеть, что двухполупериодная схема выпрямителя преобразует ОБЕ положительную или отрицательную половинки сигнала переменного тока в импульсный выход постоянного тока, который имеет значение 0,637 * A _MAX или 0,9 * A _RMS.

Полноволновой полууправляемый мостовой выпрямитель

Двухполупериодное выпрямление имеет много преимуществ по сравнению с более простым полуволновым выпрямителем, например, выходное напряжение более согласовано, имеет более высокое среднее выходное напряжение, входная частота удваивается в процессе выпрямления и требует меньшего значения емкости сглаживающего конденсатора, если таковой требуется. Но мы можем улучшить конструкцию мостового выпрямителя, используя тиристоры вместо диодов в его конструкции.

Заменив диоды внутри однофазного мостового выпрямителя тиристорами, мы можем создать фазо-управляемый выпрямитель переменного тока в постоянный для преобразования постоянного напряжения питания переменного тока в контролируемое выходное напряжение постоянного тока. Фазоуправляемые выпрямители, полууправляемые или полностью управляемые, имеют множество применений в источниках питания переменного тока и в управлении двигателями.

Однофазный мостовой выпрямитель — это то, что называется «неуправляемым выпрямителем» в том смысле, что приложенное входное напряжение передается непосредственно на выходные клеммы, обеспечивая фиксированное среднее значение эквивалентного значения постоянного тока. Чтобы преобразовать неуправляемый мостовой выпрямитель в однофазную полууправляемую выпрямительную цепь, нам просто нужно заменить два диода тиристорами (SCR), как показано на рисунке.

В конфигурации с полууправляемым выпрямителем среднее напряжение нагрузки постоянного тока контролируется с использованием двух тиристоров и двух диодов. Как мы узнали из нашего урока о тиристорах, тиристор будет проводить (состояние «ВКЛ») только тогда, когда его анод (A) более положительный, чем его катод (K) и импульс запуска подается на его затвор (G). В противном случае он остается неактивным.

Мы также узнали, что после включения тиристор снова выключается только после того, как его сигнал затвора удален, а ток анода упал ниже удерживающего тока тиристоров I _H, поскольку переменное напряжение питания переменного тока смещает его. Таким образом, задерживая импульс запуска, подаваемый на клемму затвора тиристоров, на контролируемый период времени или угол ( α ) после того, как напряжение питания переменного тока прошло пересечение нулевого напряжения между анодным и катодным напряжением, мы можем контролировать, когда тиристор начинает проводить ток и, следовательно, контролировать среднее выходное напряжение.

Во время положительного полупериода входного сигнала ток течет по пути: SCR ₁ и D ₂ и обратно к источнику питания. Во время отрицательного полупериода V _INпроводимость проходит через SCR ₂ и D ₁ и возвращается к источнику питания.

Понятно, что один тиристор из верхней группы ( SCR ₁ или SCR ₂ ) и соответствующий ему диод из нижней группы ( D ₂ или D ₁ ) должны проводить вместе, чтобы протекать ток любой нагрузки.

Таким образом, среднее выходное напряжение V _AVE зависит от угла включения α для двух тиристоров, включенных в полууправляемый выпрямитель, поскольку два диода неуправляются и пропускают ток всякий раз, когда смещено вперед. Таким образом, для любого угла срабатывания затвора α среднее выходное напряжение определяется как:

Обратите внимание, что максимальное среднее выходное напряжение возникает, когда α = 1, но все еще равно 0,637 * V _MAX, как для однофазного неуправляемого мостового выпрямителя.

Мы можем использовать эту идею для контроля среднего выходного напряжения моста на один шаг вперед, заменив все четыре диода тиристорами, что дает нам полностью управляемую схему мостового выпрямителя .

Полностью управляемый мостовой выпрямитель

Однофазные мостовые выпрямители с полным управлением известны чаще как преобразователи переменного тока в постоянный. Полностью управляемые мостовые преобразователи широко используются в управлении скоростью машин постоянного тока и легко достигаются путем замены всех четырех диодов мостового выпрямителя тиристорами, как показано на рисунке.

В конфигурации с полностью управляемым выпрямителем среднее напряжение нагрузки постоянного тока контролируется с использованием двух тиристоров на полупериод. Тиристоры SCR ₁ и SCR ₄ запускаются вместе как пара во время положительного полупериода, в то время как тиристоры SCR ₃ и SCR ₄ также запускаются вместе как пара во время отрицательного полупериода. Это 180 ^oпосле SCR ₁ и SCR ₄ .

Затем в режиме работы с непрерывной проводимостью четыре тиристора постоянно переключаются в виде чередующихся пар для поддержания среднего или эквивалентного выходного напряжения постоянного тока. Как и в случае полууправляемого выпрямителя, выходное напряжение можно полностью контролировать, изменяя угол задержки включения тиристоров ( α ).

Таким образом, выражение для среднего напряжения постоянного тока однофазного полностью управляемого выпрямителя в режиме непрерывной проводимости дается как:

со средним выходным напряжением, изменяющимся от V _MAX / π до -V _MAX / π путем изменения угла зажигания, α от π до 0 соответственно. Поэтому, когда α <90 ^o,среднее напряжение постоянного тока является положительным, а когда α> 90 ^oсреднее напряжение постоянного тока является отрицательным. То есть мощность течет от нагрузки постоянного тока к источнику переменного тока.

Резюме однофазного выпрямления

Мы увидели в этом уроке об однофазном выпрямлении, что однофазные выпрямители могут принимать различные формы для преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение из неконтролируемых однофазных выпрямителей на полуволнах в полностью управляемые двухполупериодные мостовые выпрямители с использованием четырех тиристоров.

Преимуществами полуволнового выпрямителя являются его простота и низкая стоимость, так как для него требуется только один диод. Однако это не очень эффективно, так как используется только половина входного сигнала, дающего низкое среднее выходное напряжение.

Двухполупериодный выпрямитель более эффективен, чем полуволновой выпрямитель, поскольку он использует оба полупериода входной синусоидальной волны, создавая более высокое среднее или эквивалентное выходное напряжение постоянного тока. Недостатком двухполупериодной мостовой схемы является то, что она требует четырех диодов.

Фазоуправляемое выпрямление использует комбинации диодов и тиристоров (SCR) для преобразования входного напряжения переменного тока в контролируемое выходное напряжение постоянного тока. Полностью контролируемые выпрямители используют четыре тиристора в своей конфигурации, тогда как наполовину управляемые выпрямители используют комбинацию как тиристоров, так и диодов.

Тогда независимо от того, как мы это делаем, преобразование синусоидального сигнала переменного тока в постоянный источник постоянного тока называется выпрямлением.

Разница между однофазным и трехфазным двигателем со сравнительной таблицей

Системы электроснабжения в основном подразделяются на два типа: однофазные и трехфазные. Однофазный используется там, где требуется меньшая мощность и для работы с небольшими нагрузками. Эти три фазы используются в крупных отраслях промышленности, на заводах и в производственных цехах, где требуется большое количество энергии.

Одно из основных различий между однофазным и трехфазным состоит в том, что однофазное соединение состоит из одного проводника и одного нейтрального провода, тогда как трехфазное питание использует три проводника и один нулевой провод для замыкания цепи. Некоторые другие различия между ними объясняются ниже в сравнительной таблице.

Сравнительная таблица: однофазный, V / S, трехфазный

Основа для сравнения	Однофазный	Трехфазный
Определение	Питание по одному проводнику.	Питание по трем проводам.
Форма волны
Кол-во жил.	Требуется два провода для завершения цепи.	Требуется четыре провода для замыкания цепи.
Напряжение	Перенести 230 В	Перенести 415 В
Название фазы	Расщепленная фаза	Без другого названия
Возможность передачи энергии	Минимум	Максимум
Сеть	Простой	Сложный
Сбой питания	Возникает	Не возникает
Убыток	Максимум	Минимум
Подключение источника питания
КПД	Меньше	Высокая
Экономичный	Меньше	Больше
Использует	Для бытовой техники.	В крупных отраслях промышленности и при высоких нагрузках.

Определение однофазной

Для однофазной схемы требуется два провода для завершения цепи, т. Е. Провод и нейтраль. По проводнику проходит ток, а нейтраль — это обратный путь тока. Однофазный питает напряжение до 230 вольт. В основном он используется для работы небольших приборов, таких как вентилятор, кулер, кофемолка, обогреватель и т. Д.

Определение трех фаз

Трехфазная система состоит из четырех проводов, трех проводов и одной нейтрали.Провода не в фазе и на расстоянии 120º друг от друга. Трехфазная система также используется как однофазная система. При низкой нагрузке от трехфазного источника питания можно взять одну фазу и нейтраль.

Трехфазное питание непрерывно и никогда полностью не падает до нуля. В трехфазной системе питание может потребляться по схеме звезды или треугольника. Соединение звездой используется для передачи на большие расстояния, потому что оно имеет нейтраль для тока короткого замыкания.

Соединение в треугольник состоит из трех фазных проводов и без нейтрали.

Ключевые различия между однофазными и трехфазными

При однофазном питании мощность течет по одному проводнику, тогда как трехфазное питание состоит из трех проводов для питания.
Для однофазного источника питания требуется два провода (одна фаза и одна нейтраль) для замыкания цепи. Три фазы требуют трех фазных проводов и одного нулевого провода для завершения цепи.
Однофазный источник питания обеспечивает напряжение до 230 В, а трехфазный — до 415 В.
Максимальная мощность передается через три фазы по сравнению с однофазным питанием.
Однофазная двухпроводная сеть, что делает сеть простой, тогда как трехфазная сеть сложна, так как состоит из четырех проводов.
В однофазной системе только один фазный провод, и если в сети происходит неисправность, то полностью выходит из строя блок питания.Но в трехфазной системе сеть имеет три фазы, и если неисправность происходит на одной из фаз, две другие будут непрерывно подавать питание.
КПД однофазного источника питания меньше по сравнению с трехфазным питанием. Потому что для трехфазного питания требуется меньше проводников по сравнению с однофазным питанием для эквивалентной схемы.
Однофазный источник питания требует большего обслуживания и становится более дорогостоящим по сравнению с трехфазным питанием.
Однофазный источник питания в основном используется в доме и для работы с небольшими нагрузками.Трехфазное питание используется в крупных отраслях промышленности и для работы с большими нагрузками.

Соединение трех фаз звездой позволяет использовать два разных напряжения (т. Е. 230 В и 415 В). Питание 230 В осуществляется через однофазный и один нейтральный провод, а трехфазное питание подается между любыми двумя фазами.

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Однофазный асинхронный двигатель состоит из однофазной обмотки, которая установлена на статоре двигателя, и обмотки клетки, размещенной на роторе. Пульсирующее магнитное поле создается, когда на обмотку статора однофазного асинхронного двигателя, показанного ниже, подается однофазное питание.

Слово «Пульсация» означает, что поле, нарастающее в одном направлении, падает до нуля, а затем нарастает в противоположном направлении. В этих условиях ротор асинхронного двигателя не вращается. Следовательно, однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно. Это требует специальных пусковых средств.

Если 1 фазная обмотка статора возбуждена и ротор двигателя вращается вспомогательными средствами, а пусковое устройство затем снимается, двигатель продолжает вращаться в том направлении, в котором он был запущен.

Характеристики однофазного асинхронного двигателя анализируются с помощью двух теорий. Одна из них известна как теория двойного вращающегося поля , а другая — теория перекрестного поля . Обе теории схожи и объясняют причину создания крутящего момента при вращении ротора.

Теория двойного вращающегося поля однофазного асинхронного двигателя

Теория двойного вращающегося поля однофазного асинхронного двигателя утверждает, что пульсирующее магнитное поле разделяется на два вращающихся магнитных поля.Они равны по величине, но противоположны по направлениям. Асинхронный двигатель реагирует на каждое из магнитных полей отдельно. Чистый крутящий момент в двигателе равен сумме крутящего момента каждого из двух магнитных полей.

Уравнение переменного магнитного поля имеет вид

Где βmax — максимальное значение плотности потока синусоидально распределенного воздушного зазора, создаваемого правильно распределенной обмоткой статора, по которой проходит переменный ток с частотой ω, а α — пространственный угол смещения, измеренный от оси обмотки статора.

Как известно,

Итак, уравнение (1) можно записать как

Первый член правой части уравнения (2) представляет вращающееся поле, движущееся в положительном направлении α. Это поле известно как поле прямого вращения. Точно так же второй член показывает вращающееся поле, движущееся в отрицательном направлении α и известное как поле обратного вращения.

Направление, в котором первоначально запускается однофазный двигатель, известно как положительное направление.Оба вращающихся поля вращаются с синхронной скоростью. ω _с = 2πf в обратном направлении. Таким образом, пульсирующее магнитное поле разделяется на два вращающихся магнитных поля. Оба они равны по величине и противоположны по направлению, но с одинаковой частотой.

В состоянии покоя наведенные напряжения в результате равны и противоположны; два момента также равны и противоположны. Таким образом, чистый крутящий момент равен нулю, и, следовательно, однофазный асинхронный двигатель не имеет пускового момента.

Трехфазный ток — простой расчет

Расчет тока в трехфазной системе был поднят на нашем сайте отзывов, и это обсуждение, в которое я, кажется, время от времени участвую. Хотя некоторые коллеги предпочитают запоминать формулы или факторы, я предпочитаю решать проблему поэтапно, используя базовые принципы. Я подумал, что неплохо было бы написать, как я делаю эти расчеты. Надеюсь, это может оказаться полезным для кого-то еще.

Трехфазная мощность и ток

Мощность, потребляемая цепью (одно- или трехфазной), измеряется в ваттах Вт (или кВт). Произведение напряжения и тока является полной мощностью и измеряется в ВА (или кВА). Соотношение между кВА и кВт — это коэффициент мощности (pf):

что также может быть выражено как:

Однофазная система — с этим проще всего иметь дело.Учитывая кВт и коэффициент мощности, можно легко рассчитать кВА. Сила тока — это просто кВА, деленная на напряжение. В качестве примера рассмотрим нагрузку, потребляющую 23 кВт мощности при 230 В и коэффициенте мощности 0,86:

Примечание: эти уравнения можно выполнять в ВА, В и А или в кВА, кВ и кА в зависимости от величины параметров, с которыми вы имеете дело. Чтобы преобразовать ВА в кВА, просто разделите на 1000.

Трехфазная система — Основное различие между трехфазной системой и однофазной системой — это напряжение.В трехфазной системе линейное напряжение (V _LL) и фазное напряжение (V _LN) связаны соотношением:

или как вариант:

чтобы лучше понять это или получить больше информации, вы можете прочитать статью
Введение в трехфазную электрическую мощность.

Для меня самый простой способ решить трехфазные проблемы — это преобразовать их в однофазную. Возьмем трехфазный двигатель (с тремя одинаковыми обмотками), потребляющий заданную кВт.Мощность в кВт на обмотку (одна фаза) должна быть разделена на 3. Точно так же трансформатор (с тремя обмотками, каждая из которых идентична), питающий заданную кВА, будет иметь каждую обмотку, обеспечивающую треть общей мощности. Чтобы преобразовать трехфазную задачу в однофазную, возьмите общую мощность в кВт (или кВА) и разделите ее на три.

В качестве примера рассмотрим сбалансированную трехфазную нагрузку, потребляющую 36 кВт при коэффициенте мощности 0,86 и линейном напряжении 400 В (В _LL):

линия к нейтрали (фаза) напряжение В _LN = 400 / √3 = 230 В
трехфазная мощность 36 кВт, однофазная мощность = 36/3 = 12 кВт
теперь просто следуйте описанному выше однофазному методу

Достаточно просто.Чтобы найти мощность при заданном токе, умножьте его на напряжение, а затем на коэффициент мощности, чтобы преобразовать его в W. Для трехфазной системы умножьте на три, чтобы получить полную мощность.

Личная записка по методу
Как правило, я запоминаю метод (а не формулы) и переделываю его каждый раз, когда делаю расчет. Когда я пытаюсь запомнить формулы, я всегда быстро их забываю или неуверен, правильно ли я их запоминаю. Мой совет — всегда старайтесь запоминать метод, а не просто запоминать формулы. Конечно, если у вас есть суперспособности запоминать формулы, вы всегда можете придерживаться этого подхода.

Использование формул

Вывод формулы — Пример

Сбалансированная трехфазная система с общей мощностью P (Вт), коэффициентом мощности pf и линейным напряжением В _LL

Преобразование в однофазную проблему:
P1ph = P3

Полная мощность одной фазы S _{1 фаза} (ВА):
S1ph = P1phpf = P3 × pf

Фазный ток I (A) — полная однофазная мощность, деленная на напряжение между фазой и нейтралью (и дано В _LN = В _LL / √3):
I = S1phVLN = P3 × pf3VLL

Упрощение (и с 3 = √3 x √3):
I = P3 × pf × VLL

Вышеупомянутый метод основан на запоминании нескольких простых принципов и манипулировании проблемой, чтобы дать ответ.

Для получения того же результата можно использовать более традиционные формулы. Их можно легко получить из вышеизложенного, например:

I = W3 × pf × VLL, дюйм A

Несимметричные трехфазные системы

Вышеупомянутое относится к сбалансированным трехфазным системам. То есть ток в каждой фазе одинаковый, и каждая фаза обеспечивает или потребляет одинаковое количество энергии. Это типично для систем передачи энергии, электродвигателей и аналогичного оборудования.

Часто, когда задействованы однофазные нагрузки, например, в жилых и коммерческих помещениях, система может быть несбалансированной, так как каждая фаза имеет разный ток и доставляет или потребляет разное количество энергии.

Сбалансированные напряжения

К счастью, на практике напряжения имеют тенденцию быть фиксированными или очень небольшими. В этой ситуации, немного подумав, можно распространить вышеупомянутый тип расчета на трехфазные системы с несимметричным током.Ключом к этому является то, что сумма мощности в каждой фазе равна общей мощности системы.

Например, возьмем трехфазную систему 400 В (V _LL) со следующими нагрузками: фаза 1 = 80 A, фаза 2 = 70 A, фаза 3 = 82 A

линия к нейтрали (фаза) напряжение В _LN = 400 / √3 = 230 В
Полная мощность фазы 1 = 80 x 230 = 18400 ВА = 18,4 кВА
Полная мощность фазы 2 = 70 x 230 = 16100 ВА = 16,1 кВА
Полная мощность фазы 3 = 82 x 230 = 18 860 ВА = 18.86 кВА
Общая трехфазная мощность = 18,4 + 16,1 + 18,86 = 53,36 кВА

Аналогичным образом, учитывая мощность в каждой фазе, вы можете легко найти фазные токи. Если вам также известен коэффициент мощности, вы можете преобразовать его из кВА в кВт, как показано ранее.

Несимметричные напряжения

Если напряжения становятся несимметричными или есть другие соображения (например, несбалансированный фазовый сдвиг), то необходимо вернуться к более традиционному анализу сети.Системные напряжения и токи можно найти, подробно изобразив схему и используя законы Кирхгофа и другие сетевые теоремы.

Сетевой анализ не является целью данной заметки. Если вас интересует введение, вы можете просмотреть наш пост: Теория сети — Введение и обзор

КПД и реактивная мощность

Другие факторы, которые следует учитывать при проведении расчетов, могут включать эффективность оборудования.Зная, что эффективность энергопотребляющего оборудования — это выходная мощность, деленная на входную, опять же, это легко подсчитать. Реактивная мощность не обсуждается в статье, а более подробную информацию можно найти в других примечаниях (просто воспользуйтесь поиском на сайте).

Резюме

Помня, что трехфазная мощность (кВт или кВА) просто в три раза больше однофазной мощности, любую трехфазную задачу можно упростить. Разделите кВт на коэффициент мощности, чтобы получить кВА. ВА — это просто ток, умноженный на напряжение, поэтому знание этого и напряжения может дать ток.При расчете тока используйте фазное напряжение, которое связано с линейным напряжением квадратным корнем из трех.