Однофазное или трехфазное в квартире. Подключение электричества: три фазы или одна

Подключение электричества: три фазы или одна?

Любой объект, будь то коттедж, дача или загородный дом не может обойтись без подключения электричества. Не освоенному дачному участку, конечно, электричество «до фени», но как только принято решение о строительстве загородного дома проблема подключения электричества становится насущной. Перед тем, как обратиться за разрешением на к загородному дому, следует определиться с необходимой мощностью и нюансами ее распределения между имеющимися или перспективными источниками потребления. Владелец загородного дома вынужден «чесать репу» и задумываться о том, как подключить электричество посредством трех фаз или одной ?

Потребляемая мощность электричества в жилых домах непрерывно растет. Если сравнить современные бытовые электроприборы с электроприборами средины прошлого века, то без вооруженного взгляда можно прийти к выводу, что потребляемая мощность электричества выросло в несколько раз. Причем из года в год наблюдается тенденция постоянного увеличения потребляемой мощности электричества на душу населения. Причина заключается в том, что в каждом доме появилась львиная доля бытовых потребителей электроэнергии (электрочайники, стиральные машины, электроутюги) , которые характеризуются повышенным спросом на подключение электричества и требуют соответственно потребляемую мощность большего объема. Нормальное функционирование и жизнеобеспечение загородного дома не мыслится без таких потребителей электроэнергии, как электронасосов, электрических котлов, сварочных аппаратов, электродвигателей, ТЭНов различного назначения и др. силовых агрегатов. Поэтому в загородных домах все чаще стали подключать три фазы электричества, отказываясь от традиционной однофазной электросети.

В чем же преимущество трехфазной электросети от однофазной?

Многие владельцы загородных домов считают, что трехфазная электросеть допускает потреблять больше мощности, т.е. подключать больше потребителей. Однако это предположение не в полной мере соответствует действительности. В указано, что максимально разрешенная мощность для загородного дома составляет 15 кВт без привязки к трехфазной или однофазной электросети. Конкретная потребляемая мощность для того или иного загородного дома указывается отдельно в технических условиях на подключение электричества. Как правило, потребляемая мощность определяется возможностями трансформаторной подстанции (ТП) электросети и предполагаемым числом точек подключения электричества. В этом случае соответствующие органы могут установить единую потребляемую мощность, например, те же 5 кВт, как для трехфазной электросети, так и для однофазной. Таким образом, в потребляемой мощности здесь выигрыш практически отсутствует.

В то же время не следует забывать, что при одинаковой потребляемой мощности для ввода трехфазной электросети в загородный дом можно использовать силовой кабель с жилами меньшей . Причина кроется в том, что потребляемая мощность, а, следовательно, и ток распределяются по трем фазам. Тогда в меньшей степени нагружается каждый фазный провод и номинал вводного автоматического выключателя в трехфазной электросети, будет тоже соответственно меньшим. Вместе с тем, возрастает в два раза число жил вводного силового кабеля: с двух до четырех, вместо одно(двух) полюсного вводного автоматического выключателя потребуется трех(четырех) полюсный, а для учета электроэнергии – трехфазный электросчетчик. Вследствие этого увеличиваются габариты электрощитка (ЩРН) и соответственно стоимость материалов и комплектующих узлов.

В дополнение ко всему следует отметить, что, как правило, все наиболее распространенные бытовые потребители электроэнергии рассчитаны для работы в однофазной электросети переменного тока.

Однако недостатки трехфазной электросети меркнут перед ее преимуществами. Для любого владельца загородного дома «фора» трехфазной электросети проявляется с первых же минут. С одной стороны, известно, что асинхронные электродвигатели в трехфазной электросети работают с лучшими энергетическими и механическими параметрами. Следовательно, реализуется возможность непосредственного подключения электричества к таким трехфазным потребителям электроэнергии, как электрические котлы, асинхронные электроприводы и др. С другой стороны, мощные потребители электроэнергии – те же котлы, электроплиты, обогреватели, сварочные аппараты и т.д. не вызывают «перекоса фаз», так как нагрузка таких потребителей электроэнергии равномерно распределяется между тремя фазами электросети.

Проблема «перекоса фаз» довольно-таки щекотливая, поэтому есть смысл рассмотреть ее более детально. Перекос фаз проявляется в трехфазных четырех(пяти)- проводных электросетях с глухозаземленной нейтралью и напряжением до 1 000 В. Как правило, низковольтная трехфазная электросеть содержит источники электроэнергии, обмотки которых соединены «звездой» с выведенным нулем.

Идеальную модель, отображающую взаимосвязь и взаимное расположение фазных и линейных напряжений можно изобразить в виде равностороннего треугольника с вершинами «А», «B», «С» и центром «0». Разности потенциалов между точками — АВ, ВС и CA являются линейными напряжениями (380 В), а разности потенциалов между точками — 0A, 0B и 0С являются фазными напряжениями (220 В). В идеальном случае фазные напряжения равны между собой U 0A = U 0B = U 0С и сдвинуты друг относительно друга на угол 120°, т. е. L A0B = L B0C = L C0A =120°. При симметричной нагрузке для соединения обмоток звездой справедливо такое соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

а мощность трёхфазной сети равна:

Из формулы видно, что мощность трехфазной электросети сети отличается от мощности однофазной не в три раза, как вначале предполагалось, а всего лишь примерно в 1, 73 раза.

Представленная выше на рисунке модель электросети является идеальной и перекос фазных напряжений в ней отсутствует. Но по той причине, что к трансформаторной подстанции электросети подключается множество потребителей электроэнергии, в том числе и однофазных, то в каждый случайный момент времени можно ожидать, что нагрузки в разных фазах будут заметно отличаться. Причем если даже однофазные нагрузки по величине одинаковы, то их подключение к электросети или отключение не может происходить синхронно. Возникает ситуация, когда Z A > Z B > Z C ≠ 0, где «Z» – это полное сопротивление нагрузки, и, соответственно, «Z A » — это полное сопротивление нагрузки на фазе А, «Z B » — это полное сопротивление нагрузки на фазе B, «Z C » — это полное сопротивление нагрузки на фазе C. Если взглянуть на приведенный ниже равносторонний треугольник, то графически это будет выглядеть следующим образом: точка 0 в центре треугольника, из которой исходят векторы идеальных фазных напряжений величиной 220 В: E 0A , E 0B и E 0С — смещается относительно центра треугольника.

Щелкните по картинке и наглядно убедитесь к чему приводит перекос фаз.

Пусть будет это точка 0′. Смещаются и сами векторы фазных напряжений на произвольный угол друг относительно друга. Смещенные векторы фазных напряжений E 0’A , E 0’B и E 0’С не равны между собой, т.е. E 0’A ≠ E 0’B ≠ E 0’С. Таким образом, напряжения в каждой фазе никогда не будут иметь одинаковый сдвиг и значение. Отсюда различие фазных нагрузок по величине и характеру создает условия для возникновения перекоса фазных напряжений.

При симметричной нагрузке в трёхфазной электросети подключение потребителя электроэнергии к линейному напряжению возможно даже при отсутствии нейтрального провода. Однако, при подключении потребителя электроэнергии к фазному напряжению, когда нагрузка на фазы не является строго симметричной, наличие нейтрального провода обязательно. В случае обрыва или значительного увеличения его сопротивления (плохой контакт) также происходит так называемый «перекос фаз». В конечном итоге подключенный потребитель электроэнергии, рассчитанный на фазное напряжение, может оказаться под произвольным напряжением в диапазоне от нуля до линейного (конкретное значение зависит от распределения нагрузки по фазам в момент обрыва нулевого провода).

Повышенное напряжение зачастую является причиной выхода из строя бытовой радиоэлектронной техники, а также может привести к пожару. Пониженное напряжение также не всегда благоприятно влияет на радиоэлектронную технику и может послужить причиной выхода ее из строя. К этому больше всего подвержены электродвигатели холодильников. Поэтому дорогостоящие аппараты (электрические котлы, компьютеры, холодильники, стиральные машины, телевизоры и др.) следует подключать к электричеству в загородном доме через стабилизаторы напряжения . Для этих целей в трехфазной электросети можно выделить даже отдельную фазу.

В однофазной электросети перекос фаз часто становится причиной того, что потребители электроэнергии, подключенные к «неудачной фазе», вынуждены мириться со слишком низким напряжением в электросети, что в большей степени касается проблемы подключения электричества к загородному дому. Обладателей трехфазной электросети такие вопросы «колышут» меньше всего, поскольку у них есть возможность подключения (переключения) особо важных и капризных однофазных потребителей электроэнергии к той фазе, напряжение которой меньше всего подвержено просадке из-за перекоса фаз.

Подключение электричества к загородному дому с помощью трех фаз не снимает полностью проблему перекоса фаз, так как в общей электросети, как указывалось ранее, достаточно много разных потребителей электроэнергии. Однако в своей внутренней электросети, т.е. после прибора учета электроэнергии, необходимо распределить нагрузку однофазных потребителей электроэнергии максимально равномерно. Далее, при подключении электричества к загородному дому не следует упускать из вида то, что напряжение трехфазной электросети составляет 380 В, которое ощутимо выше привычных 220 В. Поэтому при работе и эксплуатации трехфазной электросети требуется повышенное внимание уделять Если подходить с позиций норм пожарной безопасности, то трехфазная электросеть также более опасна по той причине, что ток короткого замыкания будет намного выше.

На заметку. Нередко в ТТХ однофазных электрических аппаратов указываются два значения питающего напряжения, в частности для некоторых типов сварочных трансформаторов — 220 В и 380 В, т.е. фазное напряжение и линейное соответственно. Учитывая большую потребляемую мощность подобными изделиями, рекомендуется с целью уменьшения перекоса фаз подключать их к линейному напряжению 380 В, т.е. к двум фазам. При выборе фаз следует исходить из того, чтобы фаза, от которой осуществляется питание бытовой радиоэлектронной техники, чувствительной к перепадам напряжения, не была задействована.

Подводя итог сказанному, следует еще раз акцентировать внимание на основных недостатках и преимуществах подключения трехфазной электросети к загородному дому.

Итак, к основным недостаткам трехфазной электросети можно отнести:

• Необходимость получения разрешения и технических условий от районной Электросети (РЭС), что связано с определенной волокитой для владельца загородного дома. В дачном кооперативе этот процесс менее болезненный, так как его согласование обычно проходит на уровне Правления.
• Опасность поражения электрическим током и пожарная опасность существуют при любом раскладе, но эти опасности обостряются при эксплуатации трехфазной электросети. Поэтому, помимо автоматического выключателя, устанавливаемого обычно перед электросчетчиком на вводе электричества в дом, необходимо предусмотреть четырех полюсный автоматический выключатель типа или дифференциального автомата с небольшим током утечки

• Необходимость установки модульных ограничителей перенапряжения в ЩРН, поскольку не исключен обрыв индивидуального рабочего нуля во внутренней трехфазной электросети, последствия которого чреваты перенапряжением в одной наименее нагруженной фазе.
• Увеличение габаритов ЩРН. Но по сути дела это не столь заметно, так как современные электронные счетчики и автоматические выключатели как для трехфазной электросети, так и для однофазной отличаются от своих предшественников компактностью и небольшими размерами.

Основные преимущества трехфазной электросети:

• Возможность непосредственного подключения электричества к трехфазным мощным потребителям электроэнергии.
• Перераспределение потребляемой мощности между фазами, сводя перекос фаз к минимуму.
• Снижение номиналов по току автоматических выключателей и площади сечения жил силового кабеля.
• Возможность увеличения в некоторых случаях максимально разрешенной потребляемой мощности электроэнергии при лояльном отношении районной Электросети.

Таким образом, практика подключения электричества с использованием трехфазной электросети себя оправдывает, если жилая площадь загородного дома более 100 кв. м. В этом случае однофазных потребителей электроэнергии может быть очень много и нагрузку во внутренней электросети можно распределить с соблюдением максимальной симметрии. Также трехфазная электросеть удобна тем владельцам загородных домов, который планируют подключение электричества для мощных трехфазных потребителей электроэнергии. В остальных случаях подключение трехфазной электросети может оказаться излишним и стать причиной очередной головной боли владельца загородного дома.

В заключение для тех, кто любит мастерить своим руками будет полезен « ».

Как известно, по проводам, передающим энергию на расстояние, течет трехфазный ток - так выгоднее. В квартиру он заходит однофазным. Расщепление трехфазной цепи на 3 однофазных происходит во ВРУ. Туда входит пятижильный кабель, а выходит трехжильный (рис, 11.2).

На вопрос, куда деваются еще 2, ответ простой: питают другие квартиры. Это не значит, что квартир только 3, их может быть сколько угодно, лишь бы кабель выдержал. Просто внутри щита выполняется схема разъединения трехфазной цепи на однофазные (рис, 11.3). К каждой фазе, отходящей в квартиру, добавляются ноль и заземление, так и получается трехжильный кабель.

В идеале в трехфазной сети только один ноль. Больше и не надо, поскольку ток сдвинут по фазе относительно друг друга на одну треть. Ноль - это нейтральный проводник, в котором напряжения нет. Относительно земли у него нет потенциала в отличие от фазового, в котором напряжение равно 220 В. В паре «фаза - фаза» напряжение 380 В. В трехфазной сети, к которой ничего не подключено, в нейтральном проводнике нет напряжения. Самое интересное начинает происходить, когда сеть подключается к однофазной цепи. Одна фаза входит в квартиру, где стоят 2 лампочки и холодильник, а вторая - где 5 кондиционеров, 2 компьютера, душевая кабина, индукционная плита и т. д. (рис, 11.4).

Понятно, что нагрузка на 2 эти фазы неодинакова и ни о каком нейтральном проводнике речи уже не идет. На нем тоже появляется напряжение, и чем неравномернее нагрузка, тем оно больше.

Фазы уже не компенсируют друг друга, чтобы в сумме получился ноль.

В последнее время ситуация с некомпенсацией токов в такой сети усугубилась тем, что появились новые электроприборы, которые называются импульсными. В момент включения они потребляют намного больше энергии, чем при нормальной работе. Эти импульсные приборы вкупе с разной нагрузкой на фазы создают такие условия, что в нейтральном проводнике (ноле) возникает напряжение, которое может быть раза в 2 больше, чем на любой фазе. Однако нейтраль такого же сечения, что и фазовый провод, а нагрузка больше.

Вот почему в последнее время все чаще возникает явление, называемое отгоранием ноля - нейтральный проводник просто не справляется с нагрузкой и перегорает. Бороться с таким явлением непросто: надо либо увеличивать сечение нейтрального провода (а это дорого), либо распределять нагрузку между 3 фазами равномерно (что в условиях многоквартирного дома невозможно). На худой конец можно купить понижающий разделительный трансформатор, он же стабилизатор напряжения.

В частном доме ситуация получше, поскольку хозяин один и распределить электроэнергию по фазам намного проще. Это даже увлекательное занятие - считать мощность электроприборов и распределять их по фазам, чтобы нагрузка была одинаковой. Все расчеты делаются примерно, и вовсе не значит, что надо включать свет и 2 телевизора, а если заработал столярный станок на улице - это перебор. Все зависит от желания хозяина дома: провести трехфазную сеть или однофазную. Здесь есть свои плюсы и минусы.

Минусов трехфазной сети 2.

1. Напряжение на отдельном участке сильно зависит от работы других. Если перегружена одна из фаз, остальные могут работать некорректно. Проявиться это может как угодно. Чтобы такого не происходило, нужен стабилизатор - вещь недешевая.

ной. Кроме того, нужно знать правила эксплуатации трехфазных сетей.

Плюсов трехфазной сети тоже 2.

1. Трехфазная сеть позволяет получить больше мощности. Если однофазная сеть при суммарной мощности приборов в 10 кВт уже испытывает перегрузки, то трехфазная прекрасно справляется и с 30 кВт. Пример очень простой. Если с линии ЛЭП в дом заходит всего 1 фаза, то при сечении входящего проводника 16 мм 1 максимальная мощность составит всего 14 кВт, а если все 3 фазы - то уже 42 кВт. Разница весьма ощутимая.

Трехфазная сеть - это способ передачи электрического тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по одному возвращается назад. Те провода, по которым ток идет, называются фазными, а по которому возвращается — нулевым.

Трехфазная цепь состоит из трех фазных проводов и одного нулевого. Такое возможно потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120°. Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно с экономической точки — не нужны еще два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток распределяется на три фазы, и каждой из них дается по нулевому проводу. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя в частном секторе нередко трехфазная сеть заводится прямо в дом.

Любая однофазная электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному проводу ток поступает к потребителю, а по другому возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти не будет. Вот и все описание однофазной цепи.

Земля, или, правильнее сказать, заземление - третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предохранителем. Это можно объяснить на примере. В случае когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток электричества в буквальном смысле слова уходит в землю.

От трансформаторной понижающей подстанции до ВРУ (Вводно-распределительное устройство, где происходит прием, учет и распределение электрической энергии ) приходит трехфазная сеть пятижильным проводом, а в наши квартиры приходит уже трехжильный. На вопрос, куда деваются еще 2, ответ простой: питают другие квартиры. Это не значит, что квартир только 3, их может быть сколько угодно, лишь бы кабель выдержал. Просто внутри ВРУ выполняется схема разъединения трехфазной цепи на однофазные.

К каждой фазе, отходящей в квартиру, добавляются ноль и заземление, так и получается трехжильный кабель. В идеале в трехфазной сети только один ноль. Больше и не надо, поскольку ток сдвинут по фазе относительно друг друга на одну треть. Ноль - это нейтральный проводник, в котором напряжения нет. Относительно земли у него нет потенциала в отличие от фа-
зного провода, в котором напряжение (фазное напряжение между фазой и нулем) равно 220 В. Между фазами (так называемое линейное напряжение между любыми из трех фаз) напряжение 380 В. Фазные провода в трехфазной сети обычно маркируются так: фаза А — желтый, фаза B — зеленый, фаза C — красный.

В трехфазной сети, к которой ничего не подключено, в нейтральном проводнике нет напряжения. Самое интересное начинает происходить, когда сеть подключается к однофазной цепи. Одна фаза входит в квартиру, где стоят 2 лампочки и холодильник, а вторая где 5 кондиционеров, 2 компьютера, душевая кабина, индукционная плита и т. д. Понятно, что нагрузка на 2 эти фазы неодинакова, происходит перекос фаз и ни о каком нейтральном проводнике речи уже не идет. На нем тоже появляется напряжение, и чем неравномернее нагрузка, тем оно больше. Фазы уже не компенсируют друг друга, чтобы в сумме получился ноль.

На данный момент ситуация усугубляется еще тем, что большинство домашних электроприборов являются импульсными. По этой причине возникают дополнительные импульсные токи, которые не компенсируются в средней точке. Эти импульсные приборы вместе с разной нагрузкой на фазы создают такие условия, что в нейтральном проводнике может оказаться ток равный или превышающий ток одной из фаз. Однако нейтраль такого же сечения, что и фазный провод, а нагрузка больше.

Вот почему в последнее время все чаще возникает явление, называемое «отгоранием» или обрывом нулевого проводника — нейтральный проводник просто не справляется с нагрузкой, перегревается и отгорает.

Для защиты от такой неприятности надо либо увеличивать сечение нейтрального провода (а это дорого), либо распределять нагрузку между 3 фазами равномерно (что в условиях многоквартирного дома невозможно). Поэтому оптимальным решением я считаю использование реле контроля напряжения, которое отключит питание квартиры в случае выхода напряжения за допустимые пределы. Тем самым оно защитит ваши электроприборы.

Какую сеть лучше провести в частном доме?

Если у вас в доме есть трехфазное оборудование, то ответ очевиден. Также к плюсам трехфазной сети можно отнести то, что на ввод можно использовать кабель меньшего сечения, чем при однофазной, так как в трехфазной сети мощность распределяется по трем фазам, благодаря чему на каждую фазу приходится меньшая нагрузка.

К минусам трехфазного ввода можно отнести более высокие расходы на покупку трехфазных автоматов, УЗО, счетчика, габариты распределительного щита будут больше чем однофазного, а также при трехфазной сети необходимо грамотно распределить нагрузку по фазам во избежании перекоса фаз — несимметрии токов и напряжений.

Что касается мощности, то здесь в основном все зависит от максимально разрешенной мощности, указанной в технических условиях на подключение. Если у вас на даче небольшой летний домик или бытовка и разрешенная мощность предположим 5квт, то вполне достаточно будет однофазного ввода, а вот при наличии большого загородного дома со множеством потребителей, или своей мастерской с трехфазными потребителями, то здесь конечно уже не обойтись без трехфазной сети.

На жизнь надо смотреть позитивно. Например, если вас долбануло постоянным током, то в этом есть не только минус, но и плюс.