Схема подключения трехфазной сети: Трехфазная схема распределительного щита — 5 разных вариантов

В зависимости от того, как обмотки подключены к вводам, полярности могут быть добавочными или вычитающими.

Две наиболее часто используемые конфигурации трехфазной обмотки — треугольник и звезда , названные в честь греческой и английской буквы, каждая из которых имеет сходство. В конфигурации треугольником три обмотки соединены встык, образуя замкнутый путь.Фаза подключена к каждому углу дельты.

Хотя обмотки треугольника часто работают без заземления, участок треугольника может быть заземлен по центру или угол треугольника может быть заземлен. В звездообразной конфигурации один конец каждой из трех обмоток соединен с нейтралью. К другому концу трех обмоток подключена фаза. Нейтраль обычно заземлена.

В следующих параграфах описываются трехфазные трансформаторы, в которых используются соединения треугольником и звездой.

1. Delta-Delta
2. Wye-Wye
3. Delta-Wye
4. Wye-Delta

В следующей части этой статьи будут обсуждаться трехфазные трансформаторы, использующие соединения по схеме «открытый треугольник» и «звезда», где один из Однофазные трансформаторы, составляющие трехфазную батарею, не используются. Ножка трансформатора с отсутствующим трансформатором называется фантомной ногой.

1. Delta – Delta

Delta – delta трансформаторы, как показано на рисунке 1, часто используются для питания нагрузок, которые в основном являются трехфазными, но могут иметь небольшой однофазный компонент .

Трехфазная нагрузка обычно представляет собой нагрузку двигателя, в то время как однофазный компонент часто представляет собой освещение и низковольтное питание. Однофазная нагрузка может быть запитана путем заземления центрального ответвления на одном из выводов вторичной обмотки треугольником, а затем подключения однофазной нагрузки между одной из фаз на заземленном плече и этой заземленной нейтралью.

На рисунке 2 показано соединение трансформатора треугольником.

На схеме подключения слева показано, как может быть выполнено подключение дельта-треугольник, либо с тремя однофазными трансформаторами, либо с одним трехфазным трансформатором .

Пунктирными линиями обозначены контуры трансформатора. Реализацию трех однофазных трансформаторов можно увидеть, не обращая внимания на внешний пунктирный контур и метки вводов, показанные на этом контуре, и сосредоточив внимание на трех меньших (однофазный трансформатор) контурах.

Проходные изоляторы однофазных трансформаторов подключаются внешними перемычками, как показано, для выполнения соединения треугольник-треугольник. В случае реализации с одним трехфазным трансформатором три внутренних контура не принимаются во внимание, а перемычки между обмотками выполняются внутри бака трансформатора.Для подключения доступны шесть вводов на контуре трехфазного трансформатора.

Схематическую диаграмму в правом верхнем углу, возможно, легче анализировать, поскольку четко видны дельта-соединения.

На векторной диаграмме в правом нижнем углу показаны геометрические соотношения между токами цепи высокого напряжения и токами цепи низкого напряжения , а уравнения внизу в центре показывают эти отношения математически.

Когда нагрузка на трансформатор треугольник-треугольник становится несбалансированной, в обмотках треугольника могут циркулировать большие токи, что приводит к дисбалансу напряжений.Сбалансированная нагрузка требует выбора трех трансформаторов с равными отношениями напряжения и одинаковыми импедансами .

Кроме того, величина однофазной нагрузки должна быть низкой, поскольку трансформатор с центральным ответвлением должен обеспечивать большую часть однофазной нагрузки. По мере увеличения однофазной нагрузки трансформатор с центральным ответвлением будет увеличивать свою нагрузку больше, чем два других трансформатора, и в конечном итоге приведет к перегрузке.

В случае отказа одного из однофазных трансформаторов в группе треугольник-треугольник, эта группа может работать только с двумя трансформаторами, образующими конфигурацию открытого треугольника.Номинальная мощность банка в кВА снижается, но трехфазное питание по-прежнему подается на нагрузку.

Вернуться к содержанию ↑

2. Трансформаторы звезда-звезда

Трансформаторы звезда-звезда, как показано на Рисунке 3, могут обслуживать как трехфазных, так и однофазных нагрузок. Однофазная нагрузка должна распределяться как можно более равномерно между каждой из трех фаз и нейтралью.

На рисунке 4 показано соединение звезда-звезда, либо в виде трех однофазных трансформаторов, либо в виде одного трехфазного блока.Показаны метки вводов и точки полярности.

Одной из проблем, присущих трансформаторам звезда-звезда, является распространение токов и напряжений третьей гармоники . Эти гармоники могут вызывать помехи в близлежащих цепях связи, а также другие проблемы с качеством электроэнергии.

Другая проблема заключается в том, что существует возможность возникновения резонанса между шунтирующей емкостью цепей, подключенных к трансформатору, и намагничивающей способностью трансформатора, особенно если цепи включают изолированный кабель.Из-за этих проблем трансформаторы типа «звезда-звезда» должны быть тщательно определены и реализованы.

Добавление третьей (третичной) обмотки, соединенной треугольником, снимает многие из упомянутых проблем.

Вернуться к содержанию ↑

3. Соединение треугольником-звездой

Соединение треугольником-звездой является наиболее часто используемым соединением трехфазного трансформатора . Вторичная обмотка, соединенная звездой, позволяет распределить однофазную нагрузку между тремя фазами и нейтралью вместо того, чтобы размещать все на одной обмотке, как в случае четырехпроводной вторичной обмотки треугольником.

Это помогает поддерживать сбалансированную фазную нагрузку на трансформатор и особенно важно, когда величина однофазной нагрузки становится большой . Устойчивая нейтральная точка также обеспечивает хорошее заземление, чтобы обеспечить критическое демпфирование системы и предотвратить колебания напряжения.

При выходе из строя одного из однофазных трансформаторов в группе треугольник-звезда, вся батарея выходит из строя.

Кроме того, поскольку трансформатор треугольник-звезда вводит сдвиг фазы на 30 ° от первичной к вторичной, как видно из символов фазировки на рисунке 5, его нельзя проводить параллельно с трансформаторами треугольник-звезда и звезда-звезда, которые не производят фазового сдвига. .

На рисунке 6 показано соединение треугольник-звезда, либо в виде трех однофазных трансформаторов, либо в виде одного трехфазного блока. Показаны метки вводов и точки полярности.

Анализ трансформатора треугольник-звезда иллюстрирует многие важные концепции, касающиеся работы многофазных трансформаторов. Анализ может проводиться как по напряжению, так и по току. Поскольку напряжение (разность потенциалов или вычитание двух векторных величин) довольно абстрактно и трудно визуализировать, ток (или поток заряда) будет использоваться в качестве основы для анализа, поскольку ток легко концептуализировать.

Токи, возникающие в обмотках трансформатора треугольник-звезда, показаны на рисунке 7. Обратите внимание, что стрелки указывают мгновенные направления переменного тока и соответствуют условным обозначениям точек.

Анализ должен начинаться в одной из двух электрических цепей, либо в цепи высокого напряжения, соединенной треугольником, либо в цепи низкого напряжения, соединенной звездой.

Поскольку в качестве основы для анализа используется ток, схема, соединенная звездой, выбирается в качестве отправной точки, поскольку в схеме соединения звездой линейные токи (выходящие из трансформатора) и фазные токи (возникающие в трансформаторе) обмотки) равны.Эта взаимосвязь между линейным и фазным токами упрощает анализ.

Анализ начинается с маркировки всех линейных и фазных токов. Это показано на Рисунке 8.

Обратите внимание, что нижние индексы в нижнем регистре указывают линейные токи в цепи низкого напряжения, а нижние индексы в верхнем регистре указывают линейные токи в цепи высокого напряжения. В цепи низкого напряжения фазные токи идентичны соответствующим линейным токам, поэтому они также имеют обозначения I _a , I _b и I _c .Когда обмотки трансформатора нарисованы, конкретная обмотка высокого напряжения соответствует обмотке низкого напряжения, нарисованной параллельно ей.

Другими словами, обмотка высокого напряжения и обмотка низкого напряжения, проведенные параллельно друг другу, составляют однофазный трансформатор или две обмотки на одном плече магнитопровода трехфазного трансформатора .

Фазовый ток высокого напряжения, соответствующий I _a , обозначен как I _{a ‘} .Направление I _{a ′} относительно направления I _a должно соответствовать условию точки. Величина I _{a ′} относительно I _a является обратной величине отношения витков трансформатора «n» или

При анализе трансформатора с использованием единицы измерения n = 1 , поэтому получается:

I _{a ′} = I _a

Итак,

I _{a ′} = I _a (на единицу)
I _{b ′} = I _b (на единицу)
I _{c ′} = I _c (на единицу)
_(Ур.1)

Далее, текущий закон Кирхгофа может быть применен к каждому узлу дельты:

I _A = I _{a ′} — I _{b ′} = I _a — I _b
I _B = I _{b ′} — I _{c ′} = I _b — I _c
I _C = I _{c ′} — I _{a ′} = I _c — I _{a
(Уравнения 2)}

Уравнения, приведенные выше, выражают токи линии высокого напряжения через линейные токи цепи низкого напряжения .На этом этапе числовые значения могут быть заменены на I _a , I _b и I _c . Принимая во внимание, что I _a , I _b и I _c представляют сбалансированный набор векторов , произвольные значения на единицу выбраны для представления последовательности фаз a-b-c :

Необходимо использовать положительную последовательность фаз (a-b-c) , поскольку стандарты IEEE для силовых трансформаторов (серия IEEE C57) основаны на положительной последовательности фаз.

Подставляя уравнения. 3 в уравнения. 2:

При сравнении I _a с I _A , разница величин √3 и угловая разница 30 ° очевидны .

IEEE Std. C57.12.00 определяет направление, в котором углы вектора должны изменяться от одной электрической цепи к другой. В стандартном трансформаторе треугольник-звезда (или звезда-треугольник) токи прямой последовательности и напряжения на стороне высокого напряжения опережают токи прямой последовательности и напряжения на стороне низкого напряжения на 30 °.

Когда векторы высокого напряжения отстают от векторов низкого напряжения, соединение считается нестандартным. Иногда нестандартные соединения необходимы для согласования фаз в двух разных системах, которые должны быть электрически связаны, но обычно указываются стандартные соединения.

Обратите внимание, что соглашение для определения стандартного соединения требует, чтобы векторы высокого напряжения опережали векторы низкого напряжения на 30 ° . Нет ссылок на первичный или вторичный.Первичные обмотки трансформатора — это те обмотки, на которые подается напряжение. На вторичные обмотки прикладывается наведенное напряжение.

Обычно первичными обмотками являются обмотки высокого напряжения, но это не всегда так. Хорошим примером исключения является повышающий трансформатор генератора.

Вернуться к содержанию ↑

4. Звезда – треугольник

Трансформатор звезда – треугольник, показанный на рисунке 9, иногда используется для обеспечения нейтрали в трехпроводной системе, но также может обслуживать нагрузку от вторичной обмотки .

Первичная обмотка звезды обычно заземляется. Если вторичная обмотка представляет собой четырехпроводной треугольник, четвертый провод, идущий от центрального ответвления на одном из ответвлений треугольника, заземляется.

На рисунке 10 показано соединение звезда-треугольник, либо в виде трех однофазных трансформаторов, либо в виде одного трехфазного блока. Обе метки вводов и точки полярности показаны .

Вернуться к содержанию ↑

Продолжение будет продолжено…

Ссылка // Промышленное распределение электроэнергии от Ralph E.Fehr

Четырехпроводные схемы треугольника — Continental Control Systems, LLC

Четырехпроводная схема подключения по схеме «треугольник» (4WD) — это подключение по схеме «трехфазный треугольник» с центральным ответвлением на одной из обмоток трансформатора для создания нейтрали для однофазных нагрузок. Нагрузки двигателей обычно подключаются к фазам A, B и C, а однофазные нагрузки подключаются к фазе A или C и к нейтрали. Фаза B, «высокая» ветвь, не используется для однофазных нагрузок.

Этот тип обслуживания, который также известен как услуга «высокая нога», «дикая нога», «стингер-нога» или «дикая фаза», распространен на старых производственных предприятиях с в основном трехфазными двигателями и нагрузками. около 120 вольт однофазного освещения и розеток.

Загрузить: Four Wire Delta Service (AN-113) (PDF, 1 страница)

120/208/240 Вольт Сервис

которые на 180 градусов не совпадают по фазе друг с другом.Напряжение, измеренное от этой центральной отводной нейтрали до третьего «дикого» плеча, составляет 208 В пер. Тока.

Эта услуга почти всегда имеет нейтральное соединение, но в некоторых редких случаях нейтральный провод недоступен. Обычно он находится у служебного входа, но может не доходить до панели или нагрузки. Теоретически четырехпроводный треугольник без нейтрали — это просто трехфазный треугольник, но есть одно отличие. В нормальном трехфазном треугольнике заземление будет либо центральным напряжением, либо одной ветвью, но трехфазная дельта, полученная от четырехпроводного дельта-трансформатора, будет иметь заземление на полпути между двумя ветвями.Измерители WattNode модели Delta — лучший выбор, так как они будут работать с нейтральным подключением или без него.

240/415/480 Вольт Сервис

Это встречается гораздо реже, но иногда мы получаем запросы на измерение этого типа услуги, которая по сути идентична услуге 120/208/240, но с удвоением всех напряжений.

Общие примечания

• Высоковольтная ветвь или фаза с более высоким напряжением, измеренным относительно нейтрали, традиционно называлась «фазой B». Изменения в NEC 2008 года теперь позволяют обозначать верхнюю часть четырехпроводной трехфазной сети по схеме «треугольник» как фазу «C», а не фазу «B».

• Кодекс NEC требует, чтобы верхняя часть опоры была обозначена оранжевым цветом (ее часто называли дельтой красной ножки) или другими эффективными средствами, и обычно это фаза «B».Однако, чтобы приспособиться к конфигурациям счетчиков коммунальных услуг, разрешается использовать верхнюю опору в фазе «C», когда счетчики являются частью распределительного щита или щитовой панели. Для изменения кода в этом разделе требуется четкая, постоянная маркировка полей на распределительном щите или щите управления.

• На этикетке коробки CAT III на текущих производимых счетчиках WattNode указано « Ø-N 140 В ~ » (или « Ø-N 277 В ~ »), но напряжение между фазой и нейтралью на высокой ветви будет 208 В пер. (или 416 В переменного тока). Это нормально и не повредит глюкометру.

• Фазовые углы (относительно нейтрали) будут A = 0 градусов, B = 90 градусов, C = 180 градусов. Это отличается от обычной схемы 3Y-208 или 3D-208, где фазовые углы составляют 0, 120, 240 градусов.

• Для точных измерений межфазного (или межфазного) напряжения настройте параметр PhaseOffset следующим образом:
  • Для моделей BACnet установите объект PhaseOffset на 3 .
  • Для прошивки Modbus версии 16 или более поздней установите для регистра PhaseOffset (1619) значение 90 .
  • В версиях прошивки Modbus до версии 16 измерения межфазного напряжения неточны, но другие измерения будут работать нормально.

• Из-за необычных фазовых углов при измерении цепи 4WD с резистивной нагрузкой коэффициенты мощности будут равны 1,0, 0,87, 0,87. При нагрузке двигателя вы можете получить такие коэффициенты мощности, как 0.9, 0,5, 0,0 (или даже отрицательный на одной фазе). Следует ожидать очень несбалансированных показаний мощности (кВт) и изменения реактивной мощности от фазы к фазе. Но, если все подключено правильно, фазные токи должны почти совпадать.
• Средний измеренный коэффициент мощности может быть неточным для четырехпроводных схем треугольника.

См. Также

Соединение звездой в трехфазной системе — связь между фазой и линией, напряжением и током

В схеме Star Connection одинаковые концы (начало или конец) трех обмоток подключены к общей точке, называемой звездой или нейтральной точкой.Трехлинейные проводники отходят от оставшихся трех свободных клемм, называемых линейных проводников .

Провода подводятся к внешней цепи, образуя трехфазные трехпроводные системы, соединенные звездой. Однако иногда четвертый провод проходит от точки звезды к внешней цепи, называемый нейтральным проводом , образуя трехфазные, четырехпроводные системы, соединенные звездой.

Состав:

Соединение звездой показано на схеме ниже:

Учитывая приведенный выше рисунок, оконечные клеммы a ₂ , b ₂ и c ₂ трех обмоток соединены в звезду или нейтраль.Три проводника, обозначенные как R, Y и B, отходят от оставшихся трех свободных клемм, как показано на рисунке выше.

Ток, протекающий через каждую фазу, называется Фазный ток I _фаза , а ток, протекающий через каждый линейный провод, называется Линейный ток I _L . Точно так же напряжение на каждой фазе называется Phase Voltage E _ph , а напряжение на двух линейных проводниках известно как Line Voltage E _L .

Зависимость между фазным напряжением и линейным напряжением при соединении звездой

Подключение звездой показано на рисунке ниже:

Поскольку система сбалансирована, сбалансированная система означает, что во всех трех фазах, то есть R, Y и B, через них протекает равное количество тока. Следовательно, три напряжения E _NR , E _NY и E _NB равны по величине, но электрически смещены друг от друга на 120 °.

Диаграмма Phasor звездообразного соединения показана ниже:

Стрелки на ЭДС и токе указывают направление, а не их фактическое направление в любой момент.

Сейчас,

Между любыми двумя линиями есть двухфазные напряжения.

По следам петли НРИН

Чтобы найти векторную сумму ENY и –ENR, мы должны перевернуть вектор ENR и сложить его с ENY, как показано на векторной диаграмме выше.

Следовательно,

Аналогично

Следовательно, при соединении звездой линейное напряжение в 3 раза больше фазного напряжения.

Соотношение между фазным током и линейным током при соединении звездой

Один и тот же ток протекает через фазную обмотку, а также в линейный провод, поскольку он включен последовательно с фазной обмоткой.

Где будет фазный ток:

Линейный ток будет:

Следовательно, в трехфазной системе звездообразного соединения линейный ток равен фазному току.

C: \ files \ курсы \ 3414 \ ece3414notes1a.wpd

% PDF-1.6 % 106 0 объект > эндобдж 165 0 объект > эндобдж 104 0 объект > поток Acrobat Distiller 5.0.5 (Windows) 2004-07-07T15: 23: 25Z2013-08-22T07: 29: 22-05: 002013-08-22T07: 29: 22-05: 00PScript5.dll версии 5.2 приложение / pdf

Сравнение соединений звездой и треугольником в трехфазных системах

Напряжение, ток и мощность в трехфазном соединении звездой

Трехфазное соединение звездой — Рисунок 9.21 показана сбалансированная трехфазная система с Y-соединением. Напряжение, индуцированное в каждой обмотке, называется фазным напряжением (В _фаза ). Аналогично, V _RN , V _YN и V _BN представляют среднеквадратичные значения наведенных напряжений в каждой фазе. Напряжение, доступное между любой парой клемм, называется линейным напряжением (В _L ). Аналогично, V _RY , V _YB и V _BR известны как линейные напряжения . Обозначение с двойным нижним индексом специально используется для обозначения напряжений и токов в многофазных цепях.Таким образом, V _RY указывает напряжение V между точками R и Y, причем R является положительным по отношению к точке Y в течение ее положительного полупериода.

Аналогично, V _YB означает, что Y положительно по отношению к точке B в течение своего положительного полупериода; это также означает, что V _RY = -V _YR .

Векторы, соответствующие фазным напряжениям, составляющим трехфазную систему, могут быть представлены векторной диаграммой, как показано на рис.9.22.

Из рис. 9.22, учитывая линии R, Y и R, линейное напряжение V _RY равно векторной сумме V _RN и V _NY , которая также равна разности векторов V _RN. и V _NY (V _NY = -V _YN ). Следовательно, V _RY находится путем соединения V _RN и V _YN в обратном порядке. Чтобы вычесть V _YN из V _RN , мы обращаем вектор V _YN и находим его векторную сумму с V _RN , как показано на рис.9.22. Два вектора, V _RN и -V _YN , равны по длине и разнесены на 60 °.

Аналогично, линейное напряжение V _YB равно разности векторов V _YN и V _BN и равно √3 V _Ph. Напряжение линии V _BR равно вектору разность V _BN и V _RN и равна √3 V _Ph . Следовательно, в сбалансированной трехфазной системе соединения звездой

• Напряжение сети = √3 В _Фигура
• Все линейные напряжения равны по величине и смещены на 120 °, а
• Все линейные напряжения на 30 ° опережают их соответствующие фазные напряжения (из Рис.9.22).

На рис. 9.24 (a) показана сбалансированная трехфазная система, соединенная звездой, с указанием фазных и линейных токов. Стрелки, расположенные рядом с токами I _R , I _Y и I _B , протекающими в трех фазах, указывают направления токов, когда они предполагаются положительными, а не направления в данный конкретный момент. Векторная диаграмма фазных токов по отношению к их фазным напряжениям представлена ​​на рис.9.24 (б). Все фазные токи смещены на 120 ° друг относительно друга, ‘Φ’ — это фазовый угол между фазным напряжением и фазным током (предполагается запаздывающая нагрузка). Для сбалансированной нагрузки все фазные токи равны по величине. Из рис. 924 (а) видно, что каждый линейный провод соединен последовательно со своей отдельной фазной обмоткой. Следовательно, ток в линейном проводе такой же, как и в фазе, к которой подключен линейный провод.

Из рис.9.24 (b) видно, что угол между линейным (фазным) током и соответствующим линейным напряжением составляет (30 + Φ) ° для отстающей нагрузки. Следовательно, если нагрузка является опережающей, то угол между линейным (фазным) током и соответствующим линейным напряжением будет (30 — Φ) °.

Полная активная мощность или истинная мощность в трехфазной нагрузке — это сумма мощностей в трех фазах. Для сбалансированной нагрузки мощность каждой нагрузки одинакова; следовательно, общая мощность = 3 x мощность в каждой фазе

Обычно трехфазную мощность выражают в линейных величинах следующим образом.

или √3 В _L I _L cos Φ — активная мощность в цепи.

Общая реактивная мощность равна

Полная полная мощность или вольт-амперы

Следует отметить, что звезда и сетка — общие термины, применимые к любому количеству фаз; но звезда и треугольник являются частными случаями звезды и сетки, когда система является трехфазной системой. Рассмотрим n-фазную сбалансированную звездную систему с двумя соседними фазами, как показано на рис.9.25 (а). Его векторная диаграмма показана на рис. 9.25 (b).

Угол разности фаз между соседними фазными напряжениями составляет 360 ° / n. Пусть E _Ph будет напряжением каждой фазы. Напряжение сети, то есть напряжение между A и B, равно E _AB = E _L = E _AO + E _OB . Сложение векторов показано на рис. 9.25 (c). Очевидно, что линейный ток и фазный ток одинаковы.

Рассмотрим параллелограмм OABC.

Приведенное выше уравнение является общим уравнением для линейного напряжения, например, для трехфазной системы n = 3 E _L = 2 E _ф. sin 60 ° = √3 E _ф. .

Распределительное устройство — однофазное и трехфазное распределительное оборудование

Когда электроэнергия распределяется в точку ее использования, она обычно бывает однофазным или трехфазным переменным. ток (AC) напряжение.Однофазное переменное напряжение распределяется по жилым домам. и небольшие коммерческие здания. Обычно трехфазное переменное напряжение составляет распространяется на промышленные предприятия и крупные коммерческие здания. Таким образом основные типы систем распределения электроэнергии — жилые (однофазные) и промышленные или коммерческие (трехфазные).

Важный аспект как однофазного, так и трехфазного распределения системы заземления. Два способа заземления, системное заземление и оборудование заземление, будет обсуждаться в этом разделе вместе с замыканием на землю. защитное снаряжение.

ТЕРМИНОЛОГИЯ

В этом разделе (Раздел 10) однофазное и трехфазное распределение электроэнергии системы обсуждаются. Изучив этот раздел, вы должны иметь понимание следующих терминов:

• Жилой район
• Коммерческое распространение
• Промышленное распределение
• Однофазная двухпроводная система распределения
• Однофазная трехпроводная система распределения
• Горячая линия
• нейтральный
• Системное заземление
• Наземное оборудование
• Идентификация цвета изоляции
• Подключение трехфазного трансформатора треугольник-треугольник
• Подключение трехфазного трансформатора треугольником
• Подключение трехфазного трансформатора звезда-звезда
• Подключение трехфазного трансформатора звезда-треугольник
• Подключение трехфазного трансформатора с открытым треугольником
• Трехфазная трехпроводная система распределения
• Трехфазный, трехпроводной, с нейтралью
• Трехфазная, четырехпроводная система распределения
• «Дикая» фаза
• Электрод заземления
• Прерыватель замыкания на землю (GFI)
• Защита тела от рук
• Национальный электротехнический кодекс (NEC)
• Осмотр электрооборудования
• Падение напряжения в ответвленной цепи
• Ответвление цепи
• Заземляющий провод
• Кабель в неметаллической оболочке (NMC)
• Кабель в металлической оболочке
• Жесткий трубопровод
• Электрические металлические трубки (EMT)

ОДНОФАЗНЫЕ СИСТЕМЫ

Большая часть электроэнергии, производимой на электростанциях, производится как трехфазное переменное напряжение.Электроэнергия также передается в форма трехфазного напряжения по магистральным линиям электропередачи.

По назначению трехфазное напряжение может быть изменено на три отдельных однофазные напряжения для распределения по жилым помещениям.

Хотя однофазные системы используются в основном для электроснабжения жилых помещений. системы распределения, есть некоторые промышленные и коммерческие применения однофазных систем.Однофазное распределение мощности обычно возникает от трехфазных линий электропередач, поэтому системы электроснабжения способны питания как трехфазных, так и однофазных нагрузок от одной и той же мощности линий. ИНЖИР. 1 показана типичная система распределения электроэнергии от силовой станции (источника) к различным однофазным и трехфазным нагрузкам, которые подключены к системе.

РИС. 1. Типовая система распределения электроэнергии.

РИС.2. Однофазные системы распределения электроэнергии: (A) Однофазные, двухпроводная система, (B) Однофазная трехпроводная система (взятая из двух горячие линии), (C) Однофазная, трехпроводная система (взятая от одной горячей линия и одна заземленная нейтраль).

Однофазные системы могут быть двух основных типов — однофазные двухпроводные. системы или однофазные трехпроводные системы. Однофазный двухпроводной система показана на фиг. 2А (верхняя диаграмма). Эта система использует 10 кВ Трансформатор, вторичная обмотка которого выдает одно однофазное напряжение, например, 120 или 240 вольт.Эта система имеет одну горячую линию и одну нейтральную линия.

В бытовых распределительных системах этот тип чаще всего использовался несколько лет назад обеспечивали работу при напряжении 120 вольт. Однако, поскольку мощность прибора требования возросли, необходимость в системе с двумя напряжениями стала очевидной.

Чтобы удовлетворить потребность в увеличении мощности в жилых домах, однофазные трехпроводные система сейчас используется. Домашний служебный вход может быть запитан напряжением 120/240 вольт. энергии методами, показанными на фиг. 2B и 10 2C (в центре и внизу диаграммы).Каждая из этих систем получена от трехфазного источника питания. линия. Однофазная трехпроводная система имеет две горячие линии и нейтраль. линия. Горячие линии, изоляция которых обычно черная и красная, подключен к внешним выводам вторичных обмоток трансформатора. Нейтральная линия (белый изолированный провод) подключается к центральному отводу. распределительного трансформатора. Таким образом, с нейтрального на любую горячую линию, Может быть получено 120 вольт для освещения и требований малой мощности.

По горячим линиям подается 240 вольт для повышенных требований к мощности.

Таким образом, текущая потребность в крупномасштабном энергоемком оборудовании сокращается вдвое, поскольку используется 240 вольт, а не 120 вольт. Или однофазная двухпроводная или однофазная трехпроводная система может использоваться для подачи однофазного питания для промышленного или коммерческого использования. Однако эти однофазные системы в основном предназначены для бытового электроснабжения. распределение.

ТРЕХФАЗНЫЕ СИСТЕМЫ

Поскольку промышленные предприятия и коммерческие здания используют преимущественно трехфазное питание, они полагаются на трехфазные распределительные системы для подачи этой энергии. Большие трехфазные распределительные трансформаторы обычно располагаются на подстанциях. прилегающие к промышленным предприятиям или коммерческим зданиям.

Их цель состоит в том, чтобы подавать надлежащее напряжение переменного тока, чтобы соответствовать необходимым требованиям. требования к нагрузке.Напряжения переменного тока, которые передаются в распределительную подстанции находятся под высоким напряжением, которое необходимо понизить на три фазы трансформаторы.

РИС. 3. Основные способы подключения трехфазного трансформатора: (A) соединение дельта-треугольник, (B) соединение треугольник-звезда, (C) соединение звезда-звезда соединение, (D) соединение звезда-треугольник и (E) соединение разомкнутый треугольник.

Подключение трехфазного трансформатора

Есть пять способов, которыми первичная и вторичная обмотки возможно подключение трехфазных трансформаторов.Это дельта-дельта, соединения по схеме «треугольник», «звезда-звезда», «звезда-треугольник» и «открытый треугольник». Эти основные методы показаны на фиг. 3. Соединение дельта-дельта. (Рис. 3A) используется для некоторых приложений с более низким напряжением.

Метод «треугольник-звезда» (фиг. 3B) обычно используется для повышения напряжения, так как вольт-фарадная характеристика вторичной обмотки, соединенной звездой, приводит к с внутренним повышающим коэффициентом в 1,73 раза. Соединение звезда-звезда фиг.3C обычно не используется, в то время как метод звезда-дельта (фиг. 3D) можно выгодно использовать для понижения напряжения. Открытая дельта соединение (фиг. 3E) используется в случае повреждения одной обмотки трансформатора, или выведен из эксплуатации. Трансформатор по-прежнему будет трехфазным. мощность, но при меньшем токе и мощности. Эта связь может также желательно, когда полная мощность трех трансформаторов не нужно на потом.Два одинаковых однофазных трансформатора могут использоваться для подачи питания на нагрузку до третьего трансформатор необходим для удовлетворения повышенных требований к нагрузке.

Типы трехфазных систем

Трехфазные системы распределения электроэнергии, обеспечивающие питание промышленных и коммерческие здания, классифицируются по количеству фаз и количество необходимых проводов. Эти системы, показанные на фиг. 4, являются трехфазная трехпроводная система, трехфазная трехпроводная система с нейтраль и трехфазная четырехпроводная система.Подключение первичной обмотки здесь не рассматривается. Трехфазная трехпроводная система, показанная на ИНЖИР. 4A, может использоваться для питания нагрузки двигателя 240 или 480 вольт. Его основным недостатком является то, что он подает только один вольт, так как только К нагрузке подведены три горячие линии.

Обычный код цвета изоляции для этих трех горячих линий — черный, красный или синий, как указано в NEC.

РИС. 4. Промышленные системы распределения электроэнергии: (A) трехфазные, трехпроводные. система, (B) трехфазная, трехпроводная система с нейтралью, (C) трехфазная, четырехпроводная система.

Недостатком трехфазной трехпроводной системы может быть частично за счет добавления одной обмотки с центральным отводом, как показано в трехфазном трехпроводная система с нейтралью, показанная на фиг. 4Б. Эта система может использоваться как питание на 120/240 вольт или 240/480 вольт. Если предположить, что это используется для питания 120/240 вольт, напряжение от горячей линии в точке 1 и горячая линия в точке 2 к нейтрали будет 120 вольт, потому что обмотки с центральным отводом.

Однако 240 В по-прежнему будут доступны на любых двух горячих линиях. Нейтральный провод имеет цветовую маркировку с белой или серой изоляцией. В Недостатком этой системы является то, что при замене проводки она можно подключить нагрузку 120 В между нейтралью и точкой 3 (иногда называют «дикой» фазой). Напряжение присутствует здесь будет комбинация трехфазных напряжений между точками 1 и 4 и пункты 1 и 3.Это будет напряжение более 300 вольт! Хотя существует ситуация «дикой фазы», эта система способен питать как нагрузки большой мощности, так и нагрузки низкого напряжения, например, используются для освещения и небольшого оборудования.

Наиболее широко используемой трехфазной системой распределения электроэнергии является трехфазная четырехпроводная система. Эта система, показанная на фиг. 4C, обычно поставляет 120/208 вольт и 277/480 вольт для требований промышленной или коммерческой нагрузки.Здесь проиллюстрирована система на 120/208 вольт. От нейтрального до любого горячего линии, можно получить 120 вольт для освещения и маломощных нагрузок. Через любые две горячие линии, 208 вольт для питания двигателей или других высокомощные нагрузки. Самая популярная система для промышленных и коммерческих Распределение питания — это система на 277/408 В, которая способна подавать как трехфазные, так и однофазные нагрузки. Система 240/416 вольт иногда используется для промышленных нагрузок, в то время как система на 120/208 вольт часто используется для подземного распространения в городских районах.Обратите внимание, что эта система на основе характеристик напряжения трехфазного соединения звездой, и что соотношение VL = VP × 1,73 существует для каждого приложения. этой системы.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Концепция заземления в системе распределения электроэнергии очень важно. Системы распределения должны иметь непрерывную бесперебойную работу. основания. Если заземленный провод разомкнут, земля больше не функциональный.В условиях открытого грунта могут возникнуть серьезные проблемы с безопасностью. и вызвать ненормальную работу системы.

Распределительные системы должны быть заземлены на подстанциях, а в конце линий электропередач до подачи питания на нагрузку. Заземление необходим на подстанциях для безопасности населения и энергетики обслуживающий персонал компании. Заземление также дает точки для соединения нейтрали трансформатора для заземления оборудования. Безопасность и оборудование Основания будут рассмотрены более подробно позже.

На подстанциях все внешние металлические части должны быть заземлены, а все трансформатор, автоматический выключатель и корпуса переключателей должны быть заземлены. А также металлические заборы и любой другой металл, входящий в состав подстанции. конструкция должна быть заземлена. Заземление гарантирует, что любой человек, который прикосновение к любой из металлических частей не вызовет поражения электрическим током. Следовательно, если высоковольтная линия соприкоснется с любым из заземленные части, система будет открыта защитным оборудованием.Таким образом существенно снижается опасность появления высоких напряжений на подстанциях. заземлением. Фактическое заземление выполняется сваркой, пайкой, или привинчивание проводника к металлическому стержню или стержню, который затем физически помещен в землю. Это стержневое устройство называется заземляющим электродом. Правильные методы заземления необходимы для безопасности, а также для производительность схемы. Есть два типа заземления: (1) заземление системы, и (2) заземление оборудования.Еще один важный фактор заземления — это замыкание на землю. защитное снаряжение.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ СИСТЕМЫ

Заземление системы включает фактическое заземление токоведущей проводник (обычно называемый нейтралью) системы распределения электроэнергии.

Трехфазные системы могут быть звездообразными или треугольными. Звездообразная система имеет очевидное преимущество перед дельта-системой, так как по одной стороне каждого фазная обмотка подключена к земле.Мы определим землю как ориентир точка нулевого напряжения, которая обычно является фактическим подключением на землю. Общие выводы звездообразной системы при подключении к земле, стать нейтральным проводом трехфазного четырехпроводного система.

Дельта-система не поддается заземлению, так как она не имеет общей нейтрали. Проблема замыканий на землю (линейный замыкания на землю), возникающие в незаземленных системах треугольника, намного больше чем в звездообразных системах.Распространенным методом заземления дельта-системы является использовать соединение трансформатора звезда-треугольник и заземлить общие клеммы первичной обмотки, соединенной звездой. Тем не менее, звездообразная система теперь используется больше. часто для промышленного и коммерческого распределения, так как вторичный легко заземляется и обеспечивает защиту от перенапряжения от молнии или шорты на землю.

Однофазные системы на 120/240 В или 240/480 В заземлены в аналогично трехфазному заземлению.Нейтраль однофазной трехпроводная система заземляется металлическим стержнем (заземляющим электродом), приводимым в действие в землю в месте расположения трансформатора. Провода заземления системы изолированы белым или серым материалом для облегчения идентификации.

Заземление оборудования

Второй тип заземления — это заземление оборудования, которое, как термин подразумевает, размещает рабочее оборудование с потенциалом земли. Дирижер для этой цели используется либо неизолированный провод, либо зеленый изолированный провод. провод.NEC описывает условия, при которых требуется фиксированное электрическое оборудование. быть заземленным. Обычно все стационарное электрооборудование, расположенное в промышленных заводы или коммерческие здания должны быть заземлены. Типы оборудования которые должны быть заземлены, включая корпуса для коммутации и защиты оборудование для регулирования нагрузки, корпуса трансформаторов, корпуса электродвигателей, и стационарное электронное испытательное оборудование. Промышленные предприятия должны использовать 120 вольт, однофазные, дуплексные розетки заземленного типа для всех переносных инструменты.Заземление этих розеток можно проверить с помощью плагин-тестер.

ЗАЩИТА ОТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Прерыватели замыкания на землю (GFI) широко используются в промышленности, коммерческие и жилые системы распределения электроэнергии. Требуется NEC, что все 120-вольтовые, однофазные, 15- или 20-амперные розетки розетки, установленные на открытом воздухе или в ванных комнатах, имеют замыкание на землю к ним подключены прерыватели.Эти устройства также называются устройствами защиты от замыканий на землю. прерыватели цепи (GFCI).

Работа GFI

Эти устройства разработаны таким образом, чтобы исключить опасность поражения электрическим током. от людей, контактирующих с горячей линией переменного тока (фаза-земля короткая). Прерыватель цепи предназначен для обнаружения любых изменений в цепи. условия, например, возникшие при коротком замыкании между линией и землей.

Один из типов GFI имеет провода управления, проходящие через магнитный тороидальный петля (см. фиг.5). Обычно переменный ток, протекающий через два проводники внутри петли равны по величине и противоположны по направлению. Любое изменение этого равного и противоположного состояния воспринимается магнитным полем. тороидальная петля. Когда происходит короткое замыкание на землю, мгновенное происходит изменение условий цепи. Изменение вызывает магнитное поле в тороидальную петлю. Индуцированный ток усиливается до уровня, достаточного для размыкания механизма выключателя.Таким образом, любое короткое замыкание линии на землю вызовет прерыватель замыкания на землю. открыть.

Скорость работы GFI настолько высока, что опасность поражения электрическим током людей значительно сокращается, так как только минутный ток открывает схема.

РИС. 5. Упрощенная схема прерывателя замыкания на землю

Приложения GFI

Требуются строительные площадки, на которых устраивается временная проводка. использовать GFI для защиты рабочих, использующих электрооборудование.Защита от замыканий на землю частных лиц и коммерческого оборудования должна Предусмотрено для систем с соединением звездой от 150 до 600 вольт на каждую распределительный щит с номиналом более 1000 ампер. В этой ситуации, GFI откроет все незаземленные проводники на щитке, когда короткое замыкание на землю. Теперь GFI используются для всех типов жилых домов, коммерческое и промышленное применение.

Типы систем защиты от замыканий на землю

Используются четыре основных типа систем защиты от замыканий на землю. Cегодня.К ним относятся: применение в больницах, применение в жилых помещениях, электродвигатель. приложения защиты и специальное распределение электроэнергии системные приложения. Эти системы защиты от замыканий на землю можно разделить на по тому, что они должны защищать, или по типу защиты, которую они должны предоставлять. Разработаны приложения для больниц и жилых помещений. чтобы уберечь людей от чрезмерных ударов. Двигатель и электрическая мощность приложения предназначены для защиты электрооборудования.

Другой метод классификации — в зависимости от силы тока. требуется перед срабатыванием системы охранной сигнализации или отключением электрического цепь происходит. Типичные значения тока, которые вызовут срабатывание сигнализации или отключение для активации 0,002 ампера (2 мА) для больничных приложений, 0,005 амперы (5 мА) для жилых помещений, от 5 до 100 ампер для защиты электродвигателей схемы применения и от 200 до 1200 ампер для распределения электроэнергии применение оборудования.

Необходимость защиты от замыканий на землю

Чтобы понять необходимость прерывателя цепи замыкания на землю (для защиты людей) сначала необходимо понять некоторые основные факты.

Эти факты относятся как к людям, так и к замыканиям на землю.

Важным фактом является то, что сопротивление тела человека зависит от количество влаги, присутствующей на коже, мышечная структура тело, и напряжение, которому подвергается тело.Эксперименты Показано, что сопротивление тела из одной руки в другую немного где от 1000 до 4000 Ом. Эти оценки основаны на нескольких предположения относительно влажности и мышечной структуры. Мы также знаем что сопротивление тела (из рук в руки) ниже при более высоком напряжении возрастов. Это связано с тем, что более высокое напряжение способно «сломать» вниз »внешние слои кожи. Таким образом, более высокое напряжение более опасный.

Мы можем использовать закон Ома, чтобы оценить, что типичный результирующий ток от среднего сопротивления тела (из рук в руки) около 115 мА при 240 В переменного тока и около 40 мА при 120 В переменного тока. Эффекты 60 Гц AC на теле человека принято принимать, как указано в ТАБЛИЦЕ. 1.

Фибрилляция желудочков — это патология сокращения сердце. Как только возникает фибрилляция желудочков, она будет продолжаться, и смерть наступит. произойдет в течение нескольких минут.Реанимационные методы, если они применяются немедленно, может спасти жертву. Смерть от поражения электрическим током из-за высокого процента смертей, происходящих дома и на производстве. Многие из этих смертей происходят из-за контакта с цепями низкого напряжения (600 вольт и ниже), в основном системы на 120 и 240 вольт.

=========

ТАБЛИЦА 1. Реакция тела на переменный ток

Величина воздействия тока на тело 1 мА или меньше Нет ощущений (не ощущается).

Более 5 мА Болезненный шок.

Более 10 мА Сокращения мышц; может вызвать «замораживание» электрическая схема для некоторых людей.

Более 15 мА Сокращения мышц; может вызвать «замораживание» электрическая схема для большинства людей.

Более 30 мА затрудненное дыхание; может вызвать потерю сознания.

от 50 до 100 мА Возможна фибрилляция желудочков сердца.

от 100 до 200 мА Фибрилляция желудочков сердца определена.

Более 200 мА Сильные ожоги и мышечные сокращения; сердце больше склонен к прекращению биений, чем к фибрилляции.

1 ампер и выше: необратимое повреждение тканей тела.

========

Защита от замыканий на землю для дома

Прерыватели замыкания на землю для дома бывают трех типов: (1) контурные. прерыватель, (2) розетки и (3) вставные типы. Защита от замыканий на землю устройства сконструированы в соответствии со стандартами, разработанными Андеррайтером. Лаборатории.Автоматические выключатели GFI сочетают в себе защиту от замыканий на землю. и прерывание цепи при той же перегрузке по току и коротком замыкании защитное оборудование, как и стандартный автоматический выключатель. Схема GFI автоматический выключатель занимает то же место, что и стандартный автоматический выключатель. Он обеспечивает такую ​​же защиту разветвленной цепи, что и стандартный автоматический выключатель, а также защита от замыканий на землю. Чувство GFI система постоянно контролирует текущий баланс в незаземленных (горячих) провод и заземленный (нейтральный) провод.Ток в нейтрали провод становится меньше тока в горячем проводе при замыкании на землю развивается. Это означает, что часть тока в цепи возвращается заземлить другим способом, кроме нулевого провода. Когда дисбаланс при возникновении тока датчик (дифференциальный трансформатор тока) отправляет сигнал на твердотельную схему, который активирует механизм отключения. Это действие открывает горячую линию. Дифференциальный ток всего 5 мА приведет к тому, что датчик отправит сигнал неисправности и вызовет автоматический выключатель чтобы прервать цепь.

Обычно розетки GFI обеспечивают защиту от замыканий на землю на 120-, Системы переменного тока на 208 или 240 вольт. Розетки GFI бывают на 15 и 20 ампер. конструкции. 15-амперный блок имеет конфигурацию розетки для использования с Только вилки на 15 ампер. Устройство на 20 ампер имеет конфигурацию розетки. для использования с 15- или 20-амперными вилками. Эти розетки GFI имеют подключения для проводов под напряжением, нейтрали и заземления. Все розетки GFI имеют двухполюсный механизм отключения, который отключает как горячий, так и подключения нейтральной нагрузки в момент возникновения неисправности.

Вставные розетки GFI обеспечивают защиту путем подключения к стандартному настенная розетка. Некоторые производители предлагают устройства, которые тоже не будут двух- или трехпроводные розетки. Главное преимущество этого типа единицы в том, что ее можно перемещать из одного места в другое.

Защита от замыканий на землю для распределительного оборудования

Замыкания на землю могут вывести из строя электрооборудование, если продолжить работу.Междуфазные короткие замыкания и некоторые типы замыканий на землю обычно высокий ток. Обычно они адекватно обрабатываются обычными защитное оборудование от сверхтоков. Однако некоторые замыкания на землю производят эффект искрения из-за относительно малых токов, которые недостаточно велики для срабатывания обычных защитных устройств. Электрическая дуга может вызвать ожоги. оборудование. Система с напряжением 480 или 600 вольт более восприимчива к образованию электрической дуги. возраст, чем система на 120, 208 или 240 вольт, потому что более высокие напряжения выдерживают эффект искрения.Быстро обнаруживаются сильноточные неисправности обычными устройствами максимального тока. Должны быть обнаружены слаботочные значения GFIs.

Замыкания на землю, вызывающие искрение в оборудовании, вероятно, самые частые неисправности. Они могут возникнуть в результате повреждения или порчи. изоляция, грязь, влага или неправильные соединения. Они обычно случаются между одним токоведущим проводом и заземленным корпусом оборудования, кабелепроводом, или металлический корпус.Напряжение между фазой и нейтралью источника вызовет ток, протекающий в проводнике под напряжением, по пути дуги и обратно через наземный путь. Импеданс проводника и заземления путь (корпус, кабелепровод или корпус) зависит от многих факторов. Как В результате невозможно предсказать значение тока короткого замыкания. Это также может увеличить или уменьшаться по мере продолжения неисправности.

Очевидно, что многие факторы влияют на величину, продолжительность, и эффект дугового замыкания на землю.В некоторых условиях возникает большой величина тока повреждения, в то время как другие ограничивают ток повреждения относительно небольшое количество. Величина дугового тока и время, в течение которого дуга сохраняется. может нанести очень большой ущерб оборудованию. Наверное, важнее коэффициент — это период времени дугового напряжения, так как чем дольше время дуги, тем больше вероятность того, что дуги распространятся на разные области внутри оборудования.

Реле тока заземления — это один из методов защиты оборудования от замыкания на землю.Ток протекает через нагрузку или короткое замыкание по горячим и нейтральные проводники и возврат к источнику на этих проводниках-а, в некоторой степени по наземной дорожке. Нормальный ток пути заземления очень маленький. Следовательно, практически весь ток, текущий из источник также возвращается по той же горячей линии и нейтральным проводникам. Однако, если происходит замыкание на землю, ток заземления увеличится. до точки, где ток уйдет через неисправность и вернется через наземный путь.

В результате ток возвращается в токоведущий и нейтральный проводники. меньше, чем выходящая сумма. Разница указывает на количество тока в пути заземления. Реле, которое это чувствует разность токов, может действовать как устройство защиты от замыканий на землю.

Защита электродвигателей от замыканий на землю

Системы защиты двигателей обеспечивают защиту в диапазоне от 5 до 100 ампер.Этот тип системы защиты от замыканий на землю обеспечивает защиту от замыкания на землю как в однофазных, так и в трехфазных системах. Многие отказы системы изоляции начинаются с небольшого тока утечки, который накапливается со временем, пока не возникнет повреждение. Эти системы защиты от замыканий на землю обнаруживать токи утечки на землю, пока они еще малы, и, таким образом, предотвратить любое серьезное повреждение двигателей.

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОПРОВОДКИ ДЛЯ СИСТЕМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Схема электропроводки систем распределения электроэнергии может быть очень сложный.При подключении необходимо учитывать множество факторов. дизайн системы распределения, установленной в здании. Электропроводка стандарты указаны в Национальном электротехническом кодексе (NEC), который опубликовано Национальной ассоциацией электрозащиты (NEP А). NEC, местные стандарты электропроводки и правила проверки электрооборудования следует учитывать при проектировании электропроводки. рассмотрение.

Существует несколько рекомендаций по проектированию электропроводки распределительной системы. которые специально указаны в NEC.В этом разделе мы будем занимается расчетом падения напряжения, проектированием ответвлений, фидерной цепью дизайн и дизайн систем заземления.

Национальный электротехнический кодекс (NEC) Используйте

NEC устанавливает минимальные стандарты для электропроводки в Соединенные Штаты. Стандарты, содержащиеся в NEC, соблюдаются, поскольку включены в различные городские и общественные постановления, касающиеся с электропроводкой в ​​жилых домах, на промышленных предприятиях и в коммерческих здания.Таким образом, эти местные постановления соответствуют стандартам изложено в НЭК.

В большинстве регионов США лицензия должна быть получена любым физическое лицо, занимающееся электромонтажом. Обычно нужно пройти тест управляется городом, округом или штатом, чтобы получить это лицензия.

Эти тесты основаны на местных постановлениях и NEC. Правила для электрическая проводка, установленная местной электросетью компании также иногда включаются в лицензионный тест.

Осмотр электрооборудования

При строительстве новых зданий их необходимо проверять, чтобы убедиться, что электропроводка соответствует нормам местных постановлений, NEC и местная энергетическая компания. Организация, поставляющая Электроинспекторы варьируются от одного населенного пункта к другому. Обычно местная энергетическая компания может посоветовать людям, с кем связаться для получения информации об электротехнических обследованиях.

Падение напряжения в электрических проводниках

Хотя сопротивление электрических проводников очень низкое, длина провода может вызвать значительное падение напряжения. Это проиллюстрировано на фиг. 6. Помните, что падение напряжения — это ток, умноженный на сопротивление. (I × R). Следовательно, всякий раз, когда через систему протекает ток, напряжение капля создается. В идеале падение напряжения, вызванное сопротивлением проводника будет очень мало.

Однако более длинный отрезок электрического проводника имеет большее сопротивление. Поэтому иногда необходимо ограничить расстояние, на котором проводник может распространяться от источника питания до нагрузки, которую он питает. Много типы нагрузок не работают должным образом, когда значение меньше полного имеется напряжение источника.

На РИС. 6 видно, что по мере увеличения падения напряжения (VD) напряжение, приложенное к нагрузке (VL), уменьшается.Как ток в системе увеличивается, VD увеличивается, вызывая уменьшение VL, так как напряжение источника остается такой же.

ТАБЛИЦА 2. Размеры медных и алюминиевых проводников

РИС. 6. Падение напряжения в электрической цепи

Расчет падения напряжения с использованием таблицы проводников

При проектировании электропроводки важно уметь для определения величины падения напряжения, вызванного сопротивлением проводника.

ТАБЛИЦА 2 используется для выполнения этих расчетов. NEC ограничивает сумму падения напряжения, которое может иметь система. Это означает, что длинные серии проводников обычно следует избегать. Помните, что дирижер с большая площадь поперечного сечения вызовет меньшее падение напряжения, так как его сопротивление меньше.

Чтобы лучше понять, как определить размер необходимого проводника чтобы ограничить падение напряжения в системе, мы рассмотрим пример проблемы.

Пример задачи:

Дано: 200-амперная нагрузка, расположенная в 400 футах (121,92 метра) от 240-вольтной однофазный источник. Ограничьте падение напряжения до 2 процентов от источника.

Находка: размер правого медного проводника, необходимый для ограничения напряжения. падение системы.

Решение:

1. Допустимое падение напряжения составляет 240 В, умноженное на 0,02 (2%). Этот равно 4.8 вольт.

2. Определите максимальное сопротивление для 800 футов (243,84 метра). Этот эквивалентно 400 футов (121,92 метра) × 2, поскольку есть два токопроводящие жилы для однофазной системы.

3. Определите максимальное сопротивление для 1000 футов (304,8 метра) дирижер.

4. Используйте ТАБЛИЦУ 2, чтобы найти размер медного проводника, у которого сопротивление постоянному току (DC) (Ом на 1000 футов) значение, равное до или меньше значения, рассчитанного в пункте 3 выше.Выбранный дирижер размер проводника 350 MCM, правая медь.

5. Проверьте этот провод по таблице допустимых значений тока, чтобы убедиться, что он достаточно большой, чтобы выдерживать 200 ампер. ТАБЛИЦА 3 показывает, что 350 млн м3, Правый медный проводник выдерживает ток 310 ампер; поэтому используйте Проводники 350 MCM. (Всегда не забывайте использовать самый большой проводник, если Шаги 4 и 5 дают противоречивые значения.)

6. Если сила тока больше, чем указано в таблицах, используйте больше, чем один провод такого же размера для проектных расчетов.

ТАБЛИЦА 3. Значения амплитуды проводов в дорожке качения или кабеле (3 или меньше)

Альтернативный метод расчета падения напряжения

В некоторых случаях более простой метод определения сечения проводника для ограничение падения напряжения заключается в использовании одной из следующих формул для Найдите площадь поперечного сечения (см) проводника.

… где:

p = удельное сопротивление из ТАБЛИЦЫ 2

I = ток нагрузки в амперах,

VD = допустимое падение напряжения, а

d = расстояние от источника до груза в футах.

Пример задачи для однофазной системы, приведенный выше. раздел можно настроить следующим образом:

Следующий по величине размер — провод 350 MCM.

РАЗРАБОТКА ОТВЕТСТВЕННОЙ ЦЕПИ

Ответвленная цепь определяется как цепь, идущая от последнего устройство защиты от перегрузки по току энергосистемы. Ответвительные цепи, согласно NEC, их мощность составляет 15,20,30,40 или 50 ампер.Нагрузки более 50 ампер не подключаются к ответвленной цепи.

В NEC существует множество правил, применимых к проектированию ответвленных цепей.

Следующая информация основана на NEC. Во-первых, каждая схема должны быть спроектированы таким образом, чтобы исключить случайное короткое замыкание или заземление. вызвать повреждение любой части системы. Затем предохранители или автоматические выключатели должны использоваться в качестве устройств защиты от перегрузки по току параллельной цепи. Должен короткое замыкание или заземление, защитное устройство должно открыть и прервать прохождение тока в ответвленной цепи.Один важный Согласно правилу NEC, провод № 16 или № 18 (удлинитель) может быть отключен. от проводов № 12 или № 14, но не от проводников больше, чем №12. Это означает, что удлинитель провода №16 не должен быть подключенным к розетке с проводом № 10. Ущерб меньше провода (из-за эффекта нагрева) до того, как устройство максимального тока сможет open устраняется применением этого правила. Цепи освещения составляют единое целое наиболее распространенных типов ответвлений.Обычно они либо Схемы на 15 или 20 ампер.

Максимальный номинал отдельной нагрузки (например, переносного устройства). подключен к параллельной цепи) составляет 80 процентов тока параллельной цепи рейтинг. Следовательно, на 20-амперную схему не может быть одной нагрузки. который потребляет более 16 ампер. Если нагрузка постоянно подключена прибора, его текущий рейтинг не может превышать 50 процентов от емкость ответвительной цепи — если подключены переносные приборы или фонари к той же схеме.

Падение напряжения в цепях ответвления

Ответвительные цепи должны быть спроектированы так, чтобы подавалось достаточное напряжение. подключены ко всем частям схемы. Расстояние, на которое ответвление цепи может выходить из источника напряжения или распределительного щита, поэтому ограничено. Падение напряжения на 3% указано в NEC как максимально допустимый для параллельных цепей в электропроводке дизайн.

Метод расчета падения напряжения в параллельной цепи: пошаговый процесс, который иллюстрируется следующей задачей.Обратитесь к принципиальной схеме, представленной на фиг. 7.

Пример задачи:

Дано: 120-вольтная 15-амперная ответвленная цепь питает нагрузку, состоящую из из четырех ламп. Каждая лампа потребляет от источника 3 ампера тока.

Лампы расположены на расстоянии 10 футов (3,05 метра) от источника питания. распределительный щит.

Найти: напряжение на лампе номер 4.

Решение:

1.Найдите сопротивление для 20 футов (6,1 м) проводника (такое же как для 10-футового проводника × 2). Медный провод №14 применяется на 15 ампер. ответвленные цепи. Из ТАБЛИЦЫ 2 мы находим, что сопротивление 1000 футов (304,8 метра) медного провода № 14 составляет 2,57 Ом. Следовательно, сопротивление 20 футов провода составляет: [не показано]

РИС. 7. Схема для расчета падения напряжения в ответвленной цепи

Обратите внимание, что напряжение на лампе номер 4 значительно снижено. от значения источника 120 В из-за падения напряжения в проводниках.Также обратите внимание, что сопротивления, используемые для расчета падений напряжения представлены оба провода (горячий и нейтральный) ответвленной цепи. Обычно 120-вольтовые параллельные цепи не должны простираться более чем на 100 футов (30,48 метра). от распределительного щита. Предпочтительное расстояние — 75 футов. (22,86 метра). Падение напряжения в проводниках параллельной цепи может быть уменьшается за счет уменьшения длины цепи или использования большего проводники.

При проектировании электропроводки жилых помещений падение напряжения во многих отраслях схемы сложно рассчитать, так как осветительные и переносные розетки прибора размещаются в одних и тех же ответвленных цепях.С переносная техника и «вставные» фонари используются не все время, падение напряжения будет варьироваться в зависимости от количества огней и используемая техника.

Эта проблема обычно не встречается в промышленных или коммерческих схема разводки светильников, так как осветительные блоки обычно больше и постоянно устанавливаются в ответвленных цепях.

Электромонтаж параллельных цепей

Ответвительная цепь обычно состоит из кабеля с неметаллической оболочкой, который подключается к распределительному щиту.Каждая ответвленная цепь, которая подключен к распределительному щиту, защищен плавким предохранителем или автоматический выключатель.

На силовой панели также есть главный выключатель, который управляет всеми ветвями. цепи, которые к нему подключены.

РИС. 8. Схема распределительного щита на однофазный, трехпроводная ветвь

Однофазные ответвительные цепи

Схема однофазного трехпроводного (120/240 вольт) распределения питания панель показана на фиг.8. Обратите внимание, что восемь цепей на 120 В и одна 240-вольтовая цепь доступны от силовой панели. Этот тип системы используется в большинстве домов, где несколько 120-вольтных параллельных цепей и, как правило, требуются три или четыре ответвления на 240 вольт. Обратите внимание на фиг. 8 что на каждой горячей линии есть автоматический выключатель, а на нейтральная линия подключается непосредственно к ответвленным цепям. Нейтралы должны никогда не открываться (плавиться). Это мера предосторожности при электромонтаже. дизайн.

Трехфазные ответвительные цепи

Схема трехфазного четырехпроводного (120/208 В) распределения питания панель показана на фиг. 9. Есть три однофазных 120-вольтовых ветви схем и двух трехфазных 208-вольтных ответвленных цепей. Однофазный филиалы сбалансированы (по одной горячей линии от каждого филиала). Каждая горячая линия имеет индивидуальный автоматический выключатель. Необходимо подключить трехфазные линии. так что перегрузка в ответвленной цепи приведет к тому, что все три линии открыть.Это достигается за счет использования трехфазного автоматического выключателя, который расположен внутри, как показано на фиг. 9.

РИС. 9. Схема распределительного щита для трехфазного, четырехпроводного ответвленная цепь.

СООБРАЖЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ КОНТУРА ПИТАТЕЛЯ

Цепи фидера используются для распределения электроэнергии для распределения электроэнергии панели. Многие фидерные цепи простираются на очень большие расстояния; следовательно, Падение напряжения необходимо учитывать при проектировании цепи фидера.В высшем в цепях фидера снижается падение напряжения. Однако многие Для цепей фидера более низкого напряжения требуются проводники большого диаметра для обеспечения допустимый уровень падения напряжения. Сильноточные фидерные цепи также представляют проблему с точки зрения массивной защиты от перегрузки, которая иногда требуется. Эта защита обычно обеспечивается системным распределительным устройством. или центры нагрузки, где берут начало цепи фидера.

РИС.10. Схема трехфазного выключателя

Определение размера контуров подачи

Величина тока, на которую должна быть рассчитана фидерная цепь. зависит от фактической нагрузки, требуемой распределением мощности параллельной цепи панели, которые он поставляет. Каждая панель распределения питания будет иметь отдельный фидерный контур. Кроме того, каждая фидерная цепь должна иметь свою собственную перегрузку. защита.

Следующая задача — это пример расчета размера питателя. схема.

Пример задачи:

Дано: подключены три люминесцентных светильника мощностью 15 кВт. к трехфазной четырехпроводной (277/480 вольт) системе. Осветительные блоки имеют коэффициент мощности 0,8.

Найдите: необходимый размер алюминиевых фидерных проводов THW для обеспечения этой нагрузки.

Решение:

1. Найдите линейный ток:

PT

IL = ——- 1.73 × ВЛ × пф

45 000 Вт

= ——— 1,73 × 480 В × 0,8

= 67,74 ампера

2. Из ТАБЛИЦЫ 3 мы находим, что размер проводника, который выдерживает 67,74 Ампер тока — это алюминиевый провод № 3 AWG THW.

Расчет падения напряжения для цепей фидера

При проектировании цепи фидера необходимо учитывать падение напряжения на проводнике. Падение напряжения в цепи фидера должно быть минимальным. так что максимальная мощность может быть доставлена ​​к нагрузкам, подключенным к система подачи.NEC допускает падение напряжения не более 5%. совмещение ответвления и фидерной цепи; однако 5-процентное напряжение уменьшение представляет собой значительную потерю мощности в цепи. Мы можем рассчитать потери мощности из-за падения напряжения как V2 / R, где V2 — падение напряжения цепи, а R — сопротивление проводников цепи.

Расчет сечения фидера аналогичен расчету для ответвления. падение напряжения в цепи.Размер жилы должен быть достаточно большим. чтобы: (1) иметь требуемую допустимую нагрузку и (2) поддерживать падение напряжения ниже указанный уровень. Если второе требование не выполняется, возможно, потому что длинной фидерной цепи выбираемые проводники должны быть больше, чем требуется рейтинг допустимой нагрузки. Следующая проблема иллюстрирует расчет сечения фидера на основе падения напряжения в однофазная схема.

Пример задачи:

Дано: взрывозащищенная однофазная 240-вольтовая нагрузка на заводе рассчитана на 85 кг. Вт.Питатели (две горячие линии) будут иметь длину 260 футов (79,25 метра). медной жилы RHW. Максимально допустимое падение напряжения на проводе составляет 2 процента.

Найдите: требуемый размер проводника фидера.

Решение:

1. Найдите максимальное падение напряжения в цепи.

VD =% × Нагрузка

= 0,02 × 240

= 4,8 вольт

2. Найдите ток, потребляемый нагрузкой.

Мощность

I = —- Напряжение

85 000

= — 240

= 354,2 ампера

3. Найдите минимальную требуемую площадь проводника в миллиметрах. Используйте формулу дан для определения площади поперечного сечения проводника в однофазном систем, который ранее был приведен в «Альтернативном методе расчета падения напряжения »п.

см / дюйм = p × I × 2d

—— VD

10.4 × 354,2 × 2 × 260

= ———- 4,8

= 399 065,33 см

4. Определите сечение фидера. Следующий провод большего размера в ТАБЛИЦЕ 2 также 400 млн м3. Посмотрите ТАБЛИЦУ 3, и вы увидите, что 400 Медный провод MCM RHW выдерживает 335 ампер. Это меньше, чем требуется 354,2 ампера, поэтому используйте следующий больший размер, то есть 500 Проводник МСМ.

Размер жилы для трехфазной фидерной цепи определяется в аналогичным образом.В этой задаче размер фидера будет определяться на основу цепи падения напряжения.

Пример задачи:

Дано: ex 480-вольтовая, трехфазная, трехпроводная (треугольник) цепь фидера обеспечивает сбалансированную нагрузку 45 киловатт в коммерческое здание. Загрузка работает с коэффициентом мощности 0,75. Питающий контур (три горячие линии) будет длиной 300 футов (91,44 метра) правого медного проводника. В максимальное падение напряжения составляет 1 процент.

Найдите: требуемый размер фидера (исходя из падения напряжения в цепи).

Решение:

1. Найдите максимальное падение напряжения в цепи.

VD = 0,01 × 480

= 4,8 вольт

2. Найдите линейный ток, потребляемый нагрузкой.

-П

IL = —— 1,73 × V × pf

45000 Вт = ——- 1,73 × 480 × 0,75

= 72.25 ампер

3. Найдите минимальную требуемую площадь проводника в миллиметрах. Используйте формулу для нахождения cmil в трехфазных системах, что было дано в более ранней раздел.

p × I × 1,73 d

см = —— VD

10,4 × 72,25 × 1,73 × 300

= ———— 4,8

= 81 245 см

4. Определите сечение фидера. Ближайший и следующий по размеру размер проводника в ТАБЛИЦЕ 3 — No.1 AWG. Посмотрите ТАБЛИЦУ 3, и вы Видите, что медный провод № 1 AWG RH выдержит ток 130 ампер, больше требуемых 72,25 ампер. Поэтому используйте медь № 1 AWG RH. проводники для фидерной цепи.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Обсуждены вопросы заземления при проектировании электропроводки. ранее. Еще одна необходимость при проектировании электропроводки — определение размера необходимого в цепи заземляющего проводника.Все схемы, работать при напряжении 150 вольт или меньше должен быть заземлен; поэтому все жилые электрические системы должны быть заземлены. Системы высокого напряжения, используемые в промышленные и коммерческие здания имеют требования к заземлению, которые определены NEC и местными кодами. Земля на службе вход в здание обычно представляет собой металлическую водопроводную трубу, которая идет непрерывно, под землей, или заземляющий электрод, вбитый в землю возле служебного входа.

Размер заземляющего проводника определяется номинальным током. системы. В ТАБЛИЦЕ 4 перечислены сечения заземляющих проводов оборудования. для внутренней проводки, а в ТАБЛИЦЕ 5 указан минимальный провод заземления. размеры для системного заземления служебных входов. Размеры заземления проводники, перечисленные в ТАБЛИЦЕ 4, предназначены для заземления оборудования, которое соединяет к кабельным каналам, кожухам и металлическим каркасам в целях безопасности. Примечание что нет.12 или кабель № 14, такой как 12-2 WG NMC, может иметь площадку для оборудования № 18. Земля содержится в том же оболочка кабеля в качестве токоведущих проводников. ТАБЛИЦА 5 используется для определения минимального размер заземляющих проводов, необходимых для служебных входов, в зависимости от размер проводов горячей линии, используемых с системой.

ЧАСТИ ВНУТРЕННЕЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДКИ

Обсуждались некоторые части внутренних электрических распределительных систем. ранее.Такие виды оборудования, как трансформаторы, распределительные устройства, проводники, изоляторы и защитное оборудование являются частями внутренней электропроводки. Однако есть определенные части внутренней системы распределения электроэнергии. системы, которые уникальны для самой системы электропроводки. Эти части включают кабели с неметаллической оболочкой (NMC), кабели с металлической оболочкой, жесткие кабелепровод и электрические металлические трубки (EMT).

ТАБЛИЦА 4. Размеры заземляющих проводов оборудования для внутренней обмотки

ТАБЛИЦА 5.Сечения заземляющих проводов для служебных входов

Кабель в неметаллической оболочке (NMC)

Кабель с неметаллической оболочкой — это распространенный тип используемых электрических кабелей. для внутренней проводки. Используется NMC, иногда называемый кабелем Romex. почти исключительно в жилых системах электропроводки. Самый распространенный вид используется № 12-2 WG, который проиллюстрирован на фиг. 11. Этот тип NMC поставляется в рулонах по 250 футов для внутренней проводки.Кабель имеет тонкий пластик. внешнее покрытие с тремя проводниками внутри. Проводники окрашены изоляция, указывающая, следует ли использовать провод в качестве провод под напряжением, нейтраль или заземляющий провод оборудования. Например, дирижер подключенный к горячей стороне системы имеет черную или красную изоляцию, а нейтральный провод имеет изоляцию белого или серого цвета. Оборудование заземляющий провод имеет зеленую изоляцию или не имеет изоляции (неизолированный дирижер).Есть несколько разных размеров втулок и соединителей. используется для установки NMC в зданиях.

РИС. 11. Кабель в неметаллической оболочке (MNC)

Обозначение № 12-2 WG означает, что (1) используемые медные проводники имеют № 12 AWG, как измерено американским калибром проводов (AWG), (2) там два токоведущих проводника, и (3) кабель поставляется с провод заземления (WG). Для сравнения, кабель № 14-3 WG будет иметь три Нет.14 проводников и заземляющий провод. Размер NMC варьируется от Медные проводники с № 14 по № 1 AWG и от № 12 до № 2 AWG. алюминиевые проводники.

Кабель в металлической оболочке

Кабель в металлической оболочке аналогичен NMC, за исключением того, что он имеет гибкую спираль. металлическое покрытие, а не пластиковое покрытие. Распространенный вид металла кабель с оболочкой называется кабелем BX. Как и NMC, кабель BX содержит два или три проводники. Также есть несколько размеров разъемов и втулок. используется при установке кабеля BX.Основное преимущество этого Тип кабеля с металлической оболочкой заключается в том, что он заключен в металлический корпус это гибкий, так что его можно легко согнуть. Прочие металлические корпуса обычно труднее сгибать.

Жесткий кабелепровод

Внешний вид жесткого водовода похож на водопроводную трубу. Он используется в специальные места для изоляции электрических проводов.