Как правильно распределить нагрузку по фазам
Перейти к содержимому

Как правильно распределить нагрузку по фазам

  • автор:

Распределение нагрузки по фазам в частном доме

Очень часто, когда в частный дом вводится трехфазная система распределения нагрузки перед владельцами дома встает вопрос относительно того, как правильно осуществить распределение нагрузки по фазам. На самом деле крайне важно сделать так, чтобы нагрузка по фазам распределялась как можно корректней так как при неравномерном распределении нагрузки можно столкнуться с тем, что трехфазный автоматический выключатель будет постоянно выключаться самостоятельно, что принесет немало дискомфорта.

Как правильно рассчитать нагрузку на фазы в частном доме?

Для того, чтобы правильно рассчитать нагрузку в частном доме необходимо составить перечень потребителей, которые отличаются особой мощностью и примерно представить какие из этих потребителей будут работать в одно и то же время. Например, к таким потребителям относится духовой шкаф, посудомоечная машина, пылесос, стиральная машина и так далее.

Правильное распределение нагрузки по фазам в частном доме.

Для того, чтобы правильно распределить нагрузку по фазам необходимо создать некую модель, задача которой визуально показать распределение нагрузки. Сразу следует отметить, что кухня представляет собой самое загруженное помещение, а варочная поверхность является самым мощным агрегатом в доме. Для частного дома целесообразно использовать трехфазную плиту и подключить ее только на две фазы. В том случае, если подключить лишь одну фазу, то функционировать будут исключительно две конфорки, что является достаточно не удобным.

Все остальные розетки на кухне следует подключить на фазу «А». Следует отметить, что позже данная фаза не будет нигде задействована, кроме как на варочной поверхности. Далее необходимо подключить бойлер и стиральную машину, сделать это следует с помощью фазы «В». Все остальное оборудование, если таковое имеется подключается при помощи фазы «С».

Необходимо учитывать и тот факт, что выше представлена примерная схема распределения по фазам так как нагрузка в каждом частном будет рассчитываться индивидуально, потому что некоторые, например, не занимаются приготовлением пищи и им нет необходимости подключать духовой шкаф, а другие привыкли стирать руками, так что в стиральной машине также нет необходимости.

Симметрирование или выравнивание фазных напряжений и нагрузок

Устранение перекоса фаз (напряжений), перекоса фазных нагрузок, выравнивание (симметрирование) напряжений (фаз), равномерное распределение нагрузок по фазам питающей сети существенно снижает расход электроэнергии, топлива генератора, обеспечивает безотказную работу электроприемников.

Сущность явления перекоса фаз

Явление перекоса фаз известно практически всем, кто так или иначе сталкивается с проблемами, связанными с потреблением электроэнергии. Перекос фаз проявляется в трехфазных четырех- (пяти-) проводных сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В. В идеальном состоянии фазное напряжение (напряжение между каждой из трех фаз и нулевым рабочим проводником) составляет 220 В. Векторная диаграмма напряжений генератора (модель, отображающая взаимосвязь и взаиморасположение фазных и линейных напряжений) показана на рис. 1. Линейные напряжения образуют равносторонний треугольник с вершинами UA, UB, UC. Фазные напряжения 0A, 0B и 0C равны между собой и сдвинуты друг относительно друга на угол 120°. Данная модель является идеальной и перекос фазных напряжений в ней отсутствует. Векторная диаграмма напряжений генератораПри подключении нагрузки на разные фазы, которая всегда отличается и по величине, и по характеру — резистивная и реактивная (индуктивная и емкостная), в питающей сети возникает перекос фазных напряжений. Помимо вреда, который наносит электроэнергия низкого качества непосредственно электроприемникам, возникают уравнительные токи, вызывающие дополнительный расход электроэнергии, и, соответственно, топлива, масла, охлаждающей жидкости при питании от генератора. Схема, иллюстрирующая условия возникновения перекоса фаз (напряжений) представлена на рис. 2, где RA, RB, RC — активные сопротивления нагрузок по фазам, причем RA > RB > RC ≠ 0. Если бы сопротивления нагрузки были равны, то токи, через них протекающие так же были равны между собой. Учитывая то, что угол сдвига между ними равен 120°, то их геометрическая сумма равнялась бы нулю. Однако при их неравенстве в результате суммирования возникает ток I00′, который называется уравнительным (см. рис. 2.). А, следовательно, напряжение U00′, которое называется напряжением смещения. Графически напряжение смещения показано на рис. 3. красной сплошной линией. Красным пунктиром обозначены фазные напряжения, сдвинутые друг относительно друга на произвольный угол и отображающие перекос фаз. Белым пунктиром показана идеальная ситуация без перекоса фазных напряжений. Схема, иллюстрирующая условия возникновения перекоса фаз.Чем больше уравнительный ток, тем больше Ваши потери электроэнергии. Чем больше напряжение смещения, тем выше риск повреждений, отключений, отказов, неустойчивой работы Ваших электроприемников, генератора электроэнергии, тем быстрее они изнашиваются, тем больше потребляют ресурсов. Напряжение смещения.

Последствия перекоса фаз

  1. последствия для электроприемников (приборов, оборудования), связанные с их повреждениями, отказами, увеличением износа, уменьшением периода эксплуатации;
  2. последствия для источников электроэнергии (увеличение износа, повреждения, увеличение энергопотребление при питании от госсети, повышенный расход топлива, масла, охлаждающей жидкости при питании от генератора, повреждения генератора, уменьшение периода его эксплуатации);
  3. последствия для потребителей, связанные с безопасностью, так как ухудшение качества изоляции может привести к:
    1. электротравматизму;
    2. возгоранию электропроводки или электроприемников;

    а также последствия, связанные с увеличением расходов на:

    • электроэнергию;
    • расходные материалы для генератора;
    • ремонт электроприемников, поврежденных вследствие перекоса фаз;
    • приобретение новых электроприемников, отказавших вследствие перекоса фаз.

    Традиционные способы решения проблем, связанных с электроэнергией низкого качества

    Для обеспечения заданного напряжения на каждой из фаз традиционно используются стабилизаторы напряжения. В бытовых условиях применяют однофазные стабилизаторы напряжения, которые обеспечивают защиты отдельных электроприемников или небольшой их группы. В промышленных условиях используются трехфазные стабилизаторы напряжения различной мощности, которые конструктивно состоят из трех однофазных стабилизаторов напряжения.

    Принцип их действия таков, что они реагируют на отклонения на каждой отдельно взятой фазе и поднимают или опускают напряжение до необходимого уровня на своей фазе, провоцируя изменения напряжений на двух других фазах и являясь, таким образом, вторичной причиной возникновения перекоса фаз.

    Из изложенного выше ясно, что трехфазные стабилизаторы напряжения фактически не решают поставленную перед ними задачу, так как сами провоцируют несимметрию трехфазной системы. Помимо своего основного недостатка трехфазные стабилизаторы напряжения потребляют значительное количество электроэнергии и требуют значительных сервисных расходов, так как обладают низкой надежностью — и электромеханические, и электронные стабилизаторы напряжения имеют быстроизнашивающиеся и часто отказывающие детали.

    Альтернативная технология симметрирования фаз по устранению перекоса фазных напряжений

    Для решения задачи по устранению перекоса фазных напряжений и обеспечения заданного фазного напряжения необходимо использовать технологию, которая позволит выравнивать напряжение не на каждой из фаз по отдельности, а симметрировать фазы между собой, то есть симметрировать всю трехфазную систему. Такое устройство симметрирующий трансформатор обладает значительно большей эффективностью, оно не только само потребляет меньше электроэнергии, но и снижает электропотребление из сети для электроприемников.

    Преимущества использования технологии симметрирования фаз:

    • снижение уровня энергопотребления из сети при сохранении нагрузки;
    • снижение расходов на электроэнергию для питания электроприемников;
    • снижение расходов электроэнергии и других ресурсов на обеспечение необходимой величины фазных напряжений;
    • снижение расходов на топливо, масло, охлаждающую жидкость при питании от генератора;
    • снижение расходов на генератор, так как технология позволяет использовать генератор меньшей мощности для той же группы приборов;
    • снижение расходов на ремонт, сервисное обслуживание, приобретение электроприемников, поврежденных вследствие перекоса фаз;
    • снижение расходов на ремонт, сервисное обслуживание, приобретение устройств, предназначенных для обеспечения заданной величины напряжения и обладающих низкой надежностью и низкой эффективностью (например, электромеханических и электронных трехфазных стабилизаторов напряжения).
    • обеспечение возможности подключать фазных потребителей мощностью до 50% трехфазной мощности.
    • Надежность электроприемников. Защита, обеспечение их устойчивой и безотказной работы.
    • Надежность устройства для симметрирования фазных нагрузок и устранения перекоса фазных напряжений. Принцип работы устройства основан на перемагничивании обмоток. Отсутствие подвижных и электронных частей делает устройство исключительно надежным, практически безотказным.
    • Надежность источника электроэнергии. Защита генератора от механических повреждений подшипников валов генератора и приводного двигателя вследствие перекоса фаз.
    • Защита от электротравматизма, возгорания электропроводки или электроприемников, вызванных износом изоляции вследствие перекоса фаз.
    • Обеспечения безопасности за счет применения защитной меры зануление.
    Диапазон изменения фазных напряжений

    Представленная технология допускает 100%-ый перекос нагрузки и устраняет перекос фазных напряжений во всем диапазоне их изменений независимо от причины перекоса: (1) перекос в подводящей питающей сети, вызванный неисправностями в распределительной сети, (2) неравномерное распределение фазных нагрузок, (3) подключение мощного потребителя, (4) комбинированные причины.

    Диапазон перекоса фазных напряжений.

    Что дает технология симметрирования фаз

    Устранение перекоса фазных напряжений, т.е. выравнивание фаз сети друг относительно друга.

    • Равномерное распределение нагрузок по фазам.
    • Обеспечение заданной величины линейных напряжений.
    • Обеспечение заданной величины фазных напряжений.
    • Преобразование трехфазной сети в одно-(двух) фазную:
      • с гальванической развязкой
      • без гальванической развязки питающей сети и потребителя;
      • с изменением (увеличением или уменьшением) выходного напряжения;

      Ниже на рисунках представлены варианты подключения нагрузки без использования представленной технологии и с использованием представленной технологии.

      Подключение нагрузки напрямую к сети. Максимальная нагрузка на одну фазу составляет треть от трехфазной мощности источника электроэнергии.

      Максимальная нагрузка на одну фазу составляет треть от трехфазной мощности источника электроэнергии.

      Подключение мощного однофазного электроприемника вызывает перекос фаз и повышает риск его повреждений и повреждений других электроприемников. Если мощность такого фазного потребителя превышает треть трехфазной мощности, это вызывает его неправильную работу (сбой, отключение, отказ).

      Подключение более мощной нагрузки к тому же (см. рис. 4) источнику электроэнергии с использованием представленной технологии.

      Максимальная нагрузка на одну фазу может составлять 50% от трехфазной мощности источника электроэнергии. Источник электроэнергии воспринимает нагрузку как равномерно распределенную по фазам.

      Подключение той же нагрузки (см. рис. 4) к генератору меньшей мощности с использованием представленной технологии.

      Технологии симметрирования фаз позволяет подключать ту же группу электроприемников к генератору электроэнергии меньшей мощности, при этом источник электроэнергии будет воспринимать нагрузку как равномерно распределенную по фазам.

      Представленная технология запатентована, не имеет аналогов в России и за рубежом. Оборудование, производимое на основе данной технологии, сертифицировано и соответствует ТУ.

      Результат повышения энергоэффективности при массовом внедрении

      Массовое внедрение симметрирующих трансформаторов позволит более рационально использовать электроэнергию, снизить ее потери; обеспечивать тех же потребителей (группы электроприемников) меньшим количеством электроэнергии; снизить затраты на электроэнергию, затраты на топливо, масло, охлаждающую жидкость при питании от генератора; продлить срок службы электроприемников, уменьшить их износ, обеспечить безотказную работу электроприемников; снизить расходы на источники электроэнергии, так как для той же группы электроприемников возможно использование генератора меньшей мощности.

      по материалам «ЭнергоСовет» — портал по энергосбережению

      Информация проверена экспертом

      Василенко Валерий Дмитриевич

      Василенко Валерий Дмитриевич

      Как распределить нагрузку по фазам в частном доме?

      Как распределить нагрузку по фазам в частном доме

      При 3 фазном вводе в дом электричества самым сложным вопросом в электромонтаже является сборка распределительного щита. Как правильно распределить нагрузку по фазам в частном доме? Давайте подробно разберем, как это сделать.

      При «некачественно» собранном щите, без учета мощности потребителей произойдет перекос по фазам. Что это означает и чем это опасно?

      В начале я расскажу почему так происходит. Потом дам рекомендации как распределить нагрузку по фазам в частном доме и в конце статьи опишу некую типовую схему.

      Перекос фаз в трехфазной сети

      Прямой опасности в этом никакой для вас нет. Есть только постоянно отключающийся трехфазный автоматический выключатель. Почему так происходит?

      В трехполюсном автоматическом выключателе, например С 25 есть три однофазных автомата. Каждый из них выдерживает 25 А. То есть на каждую фазу приходится по 5 кВт мощности, отсюда и получается, что подключенная мощность к дому 15 кВт. Все три однофазных автоматических выключателя соединены в один и имеют единый рычаг. Здесь о том как правильно подобрать автоматические выключатели.

      Что происходит если распределить нагрузку по фазам в частном доме в случайном порядке? Рассмотрим на примере: на фазе «А» подключен весь свет, на фазу «В» подключен весь второй этаж розетки, а на фазу «С» первый этаж.

      На втором этаже три спальни и мощные потребители отсутствуют. Современные светодиодные светильники также потребляет немного. А вот фаза «С» будет нагружена стиральной машиной, духовкой, микроволновкой, посудомоечной машиной, электрочайником и возможно еще пылесос, фен в ванне и многим чем еще.

      Вы включили стиральную машину (1,7 кВт), на кухне включили разогреваться духовку (+2 кВт) и поставили в неё вкусную пиццу. Тем временем нужно немного пропылесосить (+2 кВт) вокруг стола т.к. рассыпался сахар и вскипятить чайник (+2 кВт). Итого 7,7 кВт, что вполне хватит «перекосить» трехфазный автоматический выключатель на 25 ампер.

      Из-за общего рычага воздействия перегруженная фаза выбьет весь автомат. В итоге вместо возможности использования 15 кВт у вас останется только 5 кВт. Кстати о том какой счётчик будет вам выгоднее иметь однотарифный и двухтарифный здесь.

      Как рассчитать нагрузку?

      Для того чтобы правильно распределить нагрузку по фазам в загородном доме необходимо составить список особо мощных потребителей и хоть немного представить какие из них одновременно используются.

      Для того чтобы было немного проще ориентироваться вот перечень наиболее мощных потребителей на, которые стоит ориентироваться при распределении нагрузки по фазам:

      1. Варочная поверхность 7 кВт;
      2. Духовой шкаф или духовка потребляет 2,5 кВт мощности;
      3. Стиральная машина — 1,7 кВт;
      4. Посудомоечная машина — 1,7 кВт;
      5. Электрический чайник — 2 кВт;
      6. Микроволновая печь — 1 кВт;
      7. Пылесос — 2 кВт;
      8. Утюг — 2 кВт;
      9. Бойлер накопительный — 2 кВт;
      10. Сплит-система — 1 кВт.

      Как распределить нагрузку по фазам в частном доме?

      Теперь давайте вместе подумаем, что из этого будет работать совместно, а что вряд ли. И сделаем некую виртуальную модель как распределить нагрузку по фазам в частном доме. Для этого посчитаем возможную максимальную мощность.

      Итак, как мы видим самое нагруженное помещение в доме — кухня.

      Самая мощная в доме — варочная поверхность. Для загородного дома использовать необходимо трехфазную плиту, причем подключаем мы ее только на две фазы «В» и «С». Если мы задействуем только одну фазу, то мощности нам хватит только на две конфорки. Дальше поймете почему мы будем использовать только две фазы, а не три.

      Все остальные розетки на кухне мы распределяем на фазу «А». Больше эту фазу мы не будем задействовать вообще. Это будет самая нагруженная фаза.

      Однако и другую фазу мы не будем использовать на кухне. Исключение составит варочная поверхность, которая соединена по двухфазной схеме.

      Это сделано для того, чтобы исключить появление двух разных фаз в соседних розетках. Тем самым мы обезопасим себя от возможности встречи с линейным напряжением. Это те 380 вольт, которые могут серьезно навредить здоровью. 220 вольт вообще не страшны по сравнению с 380 В. Запомните это.

      Осталось совсем чуть-чуть. Бойлер вместе со стиральной машинкой подключаем через устройство защитного отключения на фазу «В».

      Оставшееся оборудование вешаем на фазу «С».

      Вот примерно так и распределяем нагрузку по фазам в частном доме.

      как распределить нагрузку по фазам

      Конечно, это приведена типовая схема распределения. Возможно, вы вообще не любите готовить и у вас есть только микроволновка. Также все относительно по поводу котельного оборудования, но результат везде должен получаться одинаковый. Мощность электроприборов распределяется равномерно по трем фазам, желательно, чтобы двух разных фаз не было в одной комнате. Если так не получается разводите их по противоположным сторонам помещения.

      Если при сборке распределительного щита поставить устройства защиты от перенапряжения с индикаторами напряжения и тока: можно в режиме онлайн увидеть какая фаза перегружена, а где нет нагрузки. Тоже самое можно сделать с помощью токовых клещей.

      Однако правильно собрать щит на этапе строительства выйдет гораздо дешевле и лучше, чем перекраивать его после.

      Надеюсь, статья была полезна для вас. Теперь, после прочтения вопрос: Как распределить нагрузку по фазам в частном доме? — решен окончательно если нет задавайте вопросы в комментариях.

      Добавляйте статью к себе в закладки и делитесь с друзьями. Готов ответить на ваши вопросы.

      Как правильно распределить нагрузку по фазам

      Трехфазное напряжение используется в тех случаях, когда нужна большая мощность сети и при применении трехфазных асинхронных электродвигателей. Неправильное распределение нагрузки по фазам вызывает перегрузку на одной либо двух фазах.

      Диаграммы

      Увеличение тока в нагрузке на одних фазах вызывает увеличение напряжения на других фазах. Для наглядного понимание распределения нагрузки приведём диаграммы напряжений в электросети для идеального варианта и для варианта с неправильным распределением нагрузки, в результате которой возникает перекос фаз.

      Неправильное распределение нагрузки по фазам может возникнуть и при обрыве нуля или замыкании одной из фаз, когда автомат не сработал из-за длинных цепей электросети. Если электросеть не новая, то замеряют токи всех фаз токоизмерительными клещами и выравнивают нагрузку по фазам их перераспределением. Согласно ПУЭ отклонение напряжения по фазам допускается до 30% от 380 В с частотой 50 Гц.

      При отклонении этих норм следует обратиться в соответствующие РЭС для устранения перекоса фаз. Для новых сетей в частных домах нагрузку подбирают так, чтобы она была одинакова для каждой фазы. Например, если общая нагрузка 12 кВт, то на каждую фазу приходится по 4 кВт. Если следовать таким правилам, то возможно частое отключение вводного автомата.

      raspredelit-nagruzku

      Чтобы правильно распределить нагрузку по фазам, основные потребители распределяются по фазам так, чтобы учитывалась частота работы потребителей, и будут ли нагрузки работать вместе или исключается их совместная работа. Основными нагрузками можно считать электроприборы с большой мощностью. Это духовой шкаф — 3,5 кВт, варочная поверхность — 7 кВт, электрочайник — 2 кВт, пылесос — 2 кВт, утюг — 2 кВт и т. д. Если варочную поверхность подключить к одной фазе, тогда она создаст большую нагрузку на одну фазу.

      Поэтому варочную поверхность нужно приобретать с подключением на три фазы. Для неё можно поставить трехфазный дифавтомат на 16 А. Самые большие нагрузки на кухне. Если учитывать что вместе работают все розетки над столешницей и духовка, то разносим их по разным фазам. К примеру хозяйка не может сразу включить пылесос и утюг, поэтому розетки в комнатах подключаем к разным фазам. Бойлер и стиральную машину можно подключить к одной фазе, а освещение распределить равномерно по фазам.

      Помогла вам статья?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *