Напряжение электрической сети – это такая его величина в сети электропитания, которая доступна конечным пользователям электрической энергии. Его номинальное значение может меняться и зависит от конкретного региона или страны. В однофазных бытовых сетях его значение может составлять от 100 до 240 вольт, а в аналогичных промышленных может достигать 400 вольт. Большие величины снижают потери электроэнергии при передаче и позволяют подключать более мощные устройства, но увеличивают тяжесть последствий при ударе человека током.
Общая информация об однофазном напряжении
К потребителю подводятся два провода – фаза и ноль. Фазный находится под напряжением, но для того, чтобы в электрической цепи появился ток необходимо создать разность потенциалов. Для этого и служит нулевой провод (отсюда и его название), так как потенциал на нём равен нулю. Номинальное напряжение бытовой однофазной системы переменного тока на территории РФ – 220 вольт. Допускается его колебание в пределах ±10%. При замкнутой цепи по нулевому проводу тоже протекает остаточный ток, направление которого противоположно фазному току.
Преимущества:
- Низкая сложность схемы.
- Невысокая стоимость.
- Является более безопасным для использования (в сравнении с 380 вольтами в 3-х фазном).
Недостатки:
- Относительно низкая передаваемая максимальная мощность.
Общая информация о трёхфазном напряжении
К потребителю подводятся 4 провода – 3 фазных и 1 нулевой. По 3-м передаётся переменный ток, параметры амплитуды которого смещены в каждой фазе на 1/3 цикла относительно 2-х других. В бытовых сетях напряжение на каждой фазе относительно нуля составляет 220 вольт (фазное), а между фазами – 380 вольт (линейное). Основное назначение нулевого провода – выравнивание фазных напряжений при неравномерной нагрузке на них.
Преимущества:
- Передаваемая мощность зависит от площади сечения кабеля.
- Возможность подключения оборудования промышленного типа.
- Переключение с одной фазы на другую в случае аварийной ситуации.
- Большая экономическая эффективность потребления электроэнергии.
Недостатки:
- Более высокие расходы на оборудование.
- Наличие более высокого напряжения (линейного).
- Ограничение максимальной мощности нагрузки на одной фазе (относительно максимальной на всех вместе взятых).
Общие свойства рассматриваемых объектов
- Используются в сетях переменного тока.
- Имеют одинаковые параметры колебания (период, амплитуда, частота) применительно к массово применяющимся линиям электроснабжения.
- В бытовых сетях имеют одинаковое значение фазного напряжения.
- Получаются с помощью генераторов переменного тока.
- Требуют наличия одного нулевого провода, в котором при эксплуатации присутствует остаточный ток.
- Опасны для здоровья и жизни человека.
- При одинаковом значении на фазах и правильной схеме питания (фаза и ноль) обеспечивают идентичные условия электропитания.
Отличия рассматриваемых напряжений
Однофазное:
- Подаётся к подключенным устройствам по одному единственному проводу. Существенно упрощается расчёт и проектирование схем разводки.
- Имеет только одно номинальное значение.
- Не может обеспечить эффективной работы мощных агрегатов и машин (десятки киловатт и более) ввиду подачи питания по одному каналу.
- Возникновение аварийных ситуаций (выход техники из строя, пожар и т. п.) из-за чрезмерно большого его значения определяется в основном внешними факторами (авария на трансформаторе, удар молнии и т. п.).
- Требуется более простая и дешёвая аппаратура для обеспечения безопасности эксплуатации на случай возникновения перегрузок.
- Предназначено преимущественно для бытового использования при сравнительно небольших предельных уровнях потребляемой мощности.
- При обрыве нулевого провода электроприборы просто перестанут функционировать в связи с размыканием электрической цепи. При этом следует помнить, что вся разводка сети будет оставаться под рабочим напряжением, а в случае заземления электроприборов на рабочий ноль и их корпуса тоже.
- Большее падение его величины при подключении чего-либо. Причина – все потребители «висят» на одной ветке питания.
Трёхфазное:
- Подаётся к потребителям по 3 проводам. Это усложняет разработку планов их подведения к точкам подключения электроприборов.
- Может иметь два номинальных значения, зависящих от схемы подключения. Это существенно расширяет номенклатуру подключаемых устройств.
- Даёт возможность подключения более мощных устройств за счёт наличия 3-х питающих линий.
- Создаёт значительно большие риски в случае обрыва нулевого провода, что может привести к перекосу фаз. В этом случае фаза, к которой подключено много потребителей, будет перегружена и напряжение в ней упадёт, а в менее нагруженных фазах произойдёт его рост (возможно на десятки процентов). Это может привести к частичному или полному выходу электроприборов из строя и/или возникновению возгораний.
- Для обеспечения безопасной эксплуатации подключенных устройств необходима более сложная аппаратура, предохраняющая от аварийных ситуаций.
- Его значительное увеличение вследствие аварии на подстанции, скорее всего не приведёт к выходу из строя электроприборов конечного пользователя ввиду наличия дополнительных средств защиты (см. пункты 4 и 5).
- Используется в основном для запитывания промышленного оборудования или распределительных щитков в многоквартирных домах.
- Меньшее падение его величины на каждом проводе за счёт распределения потребителей по 3-м питающим веткам.
Вывод
При отсутствии необходимости подключения устройств большой мощности (небольшой дом, дача, маленькая квартира с газовой плитой) достаточно будет однофазного напряжения, а если требуется подключение мощных потребителей (большой дом, большая квартира, промышленное оборудование и т. п.) необходимо трёхфазное.
