Бытовая розетка — однофазная (220 В). Но к дому и на производство приходит трёхфазная сеть. Разберём, что это и зачем.
Три фазы
Трёхфазная сеть — это три переменных напряжения одинаковой амплитуды, сдвинутых друг относительно друга на 120°. Между фазой и нулём — около 230 В, между двумя фазами — около 400 В.
Почему цифры «плавают». Привычные «220 и 380» — это разговорная норма, доставшаяся от старого стандарта. Номинальные значения сети — 230 и 400 В; отношение между ними то же самое (√3 ≈ 1,73). Какие отклонения от номинала считаются допустимыми, определяют нормы конкретной страны, и в Беларуси и России эти документы разные.
Зачем так:
- мощные потребители (двигатели, плиты, прогрев) питаются равномернее;
- та же мощность передаётся при меньшем токе в каждом проводе;
- трёхфазные двигатели проще и надёжнее.
Отсюда выбор «1 фаза / 3 фазы» в калькуляторах: при той же мощности трёхфазный ток примерно втрое меньше — а значит, и сечение кабеля меньше. Формула тока для трёхфазной сети своя: I = P / (√3 × U × cos φ).
Расчёт по трёхфазной формуле исходит из того, что нагрузка равномерно распределена по фазам. Если это не так, ток в отдельных проводах будет выше расчётного. Отдельная опасность трёхфазного ввода — обрыв нуля: при нём напряжение на части приборов резко возрастает.
Посмотрите
Три фазы со сдвигом 120° — обратите внимание, что в любой момент их сумма уравновешена.
Разберём на примере
Одну и ту же нагрузку 9 кВт подключают сначала однофазно на 230 В, потом трёхфазно на 400 В.
Шаг 1 — ваш прогноз
Как изменится ток в каждом проводе?
Шаг 2 — эксперимент
Меняйте одну причину и следите, что происходит с наблюдаемой величиной.
Шаг 3 — объяснение
При трёхфазном подключении мощность распределяется по трём проводам, а напряжение между фазами выше. В формуле появляется корень из трёх, и ток в каждом проводе получается примерно втрое меньше. Практический смысл прямой: та же мощность требует заметно меньшего сечения кабеля, поэтому мощных потребителей стараются подключать трёхфазно.
Границы модели. Расчёт предполагает равномерное распределение нагрузки по фазам. При перекосе ток в отдельных проводах будет выше расчётного, и модель этого не показывает.
Шаг 4 — перенесите в новую ситуацию
Перенесите: в трёхфазном вводе оборвался нулевой проводник. Почему при этом на приборах разных фаз напряжение перестаёт быть одинаковым?