Одна или три фазы?

Электрический ток как источник энергии широко применяется в быту, на транспорте, на производстве и во всех остальных областях человеческой деятельности. С его помощью приводятся в действие различные механизмы, функционирует освещение, генерируется питание для всех видов электронных проборов и т.д.

Система электрического энергоснабжения может быть реализована на основе постоянного и переменного напряжения. С постоянным напряжением работать несколько проще, использующие его устройства демонстрируют лучшие массогабаритные характеристики и не имеют проблем электромагнитной совместимости. Несмотря на это, современные системы электроснабжения передают переменный ток. Это происходит по двум основным причинам:

1. При передаче электроэнергии на большие расстояния напряжение источника из соображений минимизации потерь необходимо увеличивать; одновременно при подаче электроэнергии конечному потребителю его следует уменьшать до разумного значения; процесс преобразования намного легче реализуется на переменном токе.
2. Энергию переменного напряжения существенно проще преобразовать в механическую работу, т.е. использующий его электродвигатель обладает более простой конструкцией по сравнению со своим аналогом.

Отличия сетей переменного тока

При реализации систем электроснабжения применяется однофазная и трёхфазная схемы.

С точки зрения своего механического исполнения отличия однофазной сети и трёхфазной сети друг от друга ограничиваются только количеством проводов:

• в первом случае простейшая проводка имеет два провода (нуль и фазу);
• для 3-фазной проводки их количество увеличивается до четырех: три равноправных фазных плюс один нулевой провод (в качественных системах практикуется введение в её состав также пятого провода защитного заземления).

Фазные провода выявляются:

• визуально по окраске оболочки (желтая первая или А; зеленая вторая или В, красная третья или С);
• с помощью индикатора на основе электролюминесцентной лампы.

Касательно отдаваемого напряжения:

• для однофазной сети оно составляет 220 В;
• исправная 3-фазная сеть обеспечивает напряжение между двумя любыми фазами 380 В, а между фазой и нулем – 220 В.

Последнее является основанием для появление не вполне корректного, но хорошо запоминаемого правила о том, разные системы имеют трехфазное напряжение 380 В и однофазное напряжение 220 В.

Преимущества многофазной системы энергоснабжения

Разница между однофазным и трехфазным напряжением начинается на уровне конструкции генератора: 3-фазное устройство содержит три обмотки. Снимаемое с них напряжение имеет фазовый сдвиг на 120°. Столь простое по части исполнения конструктивное решение определяет довольно многочисленные преимущества трехфазной системы перед однофазной. При обращении к 3-фазному исполнению:

• заметно упрощается создание электродвигателя, т.к. магнитное поле 3-фазного переменного тока является вращающимся по самой своей природе;
• обеспечивается значимо больший КПД электродвигателя;
• при люминесцентном освещении существенно снижается мерцание и эффективно подавляется стробоскопический эффект;
• в случае грамотного проектирования легко достигается эффект электрического уравновешения проводки;
• при прочих равных условиях втрое снижается ток в каждом из трёхфазных проводов, что за счёт квадратичной зависимости электрической мощности от тока снижает потери.

Из последнего свойства понятно, что трёхфазная линия электропередачи мощнее однофазной сети втрое

Для электронной техники 3-фазный вариант выгоден тем, что компьютеры можно запитывать от той фазы, которая демонстрирует наилучшие качественные показатели.

Немаловажное значение приобретает также то, что 220-вольтовая проводка легко реализуется при наличии 380-вольтовой.

Области применения

Основные отличия однофазного от трехфазного тока определяют фокусные области применения систем электроснабжения на их основе:

• трёхфазная проводка более предпочтительна для решения различных производственных и технологических задач там, где требуются высокие мощности, устанавливается большое количество электродвигателей;
• более простую, менее мощную, не столь требовательную к уровню электрической защиты 220-вольтовую систему целесообразно использовать для решения различных бытовых задач, а также обеспечения работоспособности различных относительно маломощных устройств.

Фактически это означает, что однофазная и трёхфазная электрические сети соседствуют, часто взаимно дополняют друг друга, а также имеют явно выраженные фокусные сферы применения.

Характерной чертой последних лет стал рост популярности 3-фазных сетей в жилых домах. Это связано с массовым появлением в них разнообразных электрических приборов с высокой потребляемой мощностью. Для иллюстрации этого положения можно сослаться на такие потребители как:

• электрические плиты;
• посудомоечные и стиральные машины;
• некоторые типы систем отопления.

Хорошим численным критерием целесообразности перехода на 3-фазное исполнение системы электроснабжения жилища является общая мощность потребления свыше 10 - 15 кВт.

• Инженерные коммуникации