Как в домашней розетке может появиться 380 Вольт
Доводилось ли вам слышать истории электриков о том, что в подъезде вашего дома произошел обрыв нуля, что в одном из домов разом перегорели лампочки, телевизоры, микроволновые печи, а также прочие дорогостоящие электроприборы, которым «посчастливилось» попасть под напряжение 380 Вольт? От обрыва или отгорания нулевого проводника не застрахован никто, поэтому разумно будет знать природу этого явления, причины возникновения нештатных ситуаций, а также способы защиты электроприборов.
Почему в розетке появляется 380В
Чтобы ответить на этот вопрос, давайте коротко рассмотрим систему электроснабжения многоквартирного дома. По сути, все электричество, которым обеспечивается дом, имеет 3 фазы: фаза A, фаза B и, естественно, фаза C. Величина действующего напряжения между любой парой фаз – 380 Вольт. По схеме соединения обмоток питающего трансформатора все фазы сводятся к одной точке, которая называется нулем. Величина действующего напряжения между любой фазой и нулем – 220 Вольт.
В любом многоквартирном доме питание производится путем равномерного распределения трехфазной линии по всем квартирам в подъезде. К примеру, если в подъезде имеется 60 квартир, то первая 20-ка квартир запитана от фазы A, вторая – от фазы B, третья – от фазы C. Все распределение энергии происходит сбалансировано и очень равномерно. Если бы все люди были роботами, включающими и выключающими электроприборы так, чтобы нагрузка по всем трем фазам была бы идентичной, то наличие нулевого проводника и не требовалось бы в принципе. Это легко проверить, проделав простой школьный опыт с тремя 40 Вт лампочками, включенными по схеме звезда в трехфазную сеть. В такой идеализированной цепи потребления весь ток от 3 фаз, сходящийся в нулевой точке, взаимно компенсируется, что делает возможным либо использование нулевого провода с малым сечением, либо отказ от такового. По сути, если нагрузка одинакова по трем фазам, то нулевой провод и не нужен. В реальной жизни такого, естественно, не бывает. К примеру, в одной квартире подъезда может гореть одна лампочка, во второй – работать телевизор, в третьей – вообще все выключено. Именно такое неравномерное распределение нагрузки по фазным цепям приводит к формированию некомпенсированного тока, который должен проходить через нулевой проводник. Если же нулевой проводник отгорел, оборвался, то в одной из квартир, как правило, с наименьшим электропотреблением, в розетках появляются не привычные 220 Вольт, а «убивающие» всю домашнюю электронику 380 Вольт. Напротив, в квартирах, где электропотребление было максимальным, происходит просадка напряжения. Естественно, винить соседей за это не стоит, ведь они не обязаны согласовывать с вами, когда включать электроприборы, а когда нет. Чтобы такого неприятного исхода не происходило, необходимо, во-первых, проверять надежность электрического контакта нулевого проводника, а во-вторых, устанавливать индивидуальное защитное оборудование, осуществляющее быстрое отключение нагрузки в вашем доме, если напряжение поднимется выше 270 Вольт. Практика показывает, что даже банальный стабилизатор напряжения, установленный на компьютер и телевизор, способен уберечь вас от дорогостоящего ремонта.
Как и где обрывается нулевой проводник
Основных причин, по которым происходит отгорание или обрыв нулевого проводника, две: 1– недостаточный гальванический контакт нулевого проводника в местах соединения, 2– чрезмерный некомпенсированный ток, идущий по нулевой линии. Разномастные импульсные всплески в сети, идущие от компьютеров с дешевыми блоками питания, резкие включения мощных нагрузок только на одну из фаз могут привести к отгоранию нулевого провода. Обрыв проводника происходит, как правило, в слабых местах – в плохо пропаянных контактах, скрутках, не советующих ПУЭ. Как говорится, где тонко, там и рвется.
Как защитить наши электроприборы
Помните, что для сложной электроники опасны как высокие скачки напряжения (выше 270 Вольт), так и просадки (ниже 120 Вольт). Как правило, при несоблюдении действующего напряжения в сети ломаются импульсные блоки питания. Самый идеальный вариант защиты заключается в покупке специального реле контроля напряжения. Такое реле молниеносно отключает всю домашнюю нагрузку в те моменты, когда значение действующего напряжения уходит за допустимые пределы.
Подключение, разводка, схемы трёхфазного напряжения и равномерное распределение 380 вольт в частном доме
Отправим материал на почту
При подключении коттеджа правильное распределение нагрузки по фазам позволяет оптимизировать использование электроэнергии, снизить вероятность перегрузок, поломок электроприборов из-за несоответствующего напряжения и даже уменьшить показания счётчика. Разберёмся с возможными нюансами и рассмотрим несколько наиболее популярных схем на наглядных примерах.
Устройство электрического щита
Перед тем, как распределить нагрузку по фазе в частном доме, позаботьтесь правильном «содержимом» электрощитка на который напряжение приходит с опоры. В данной ситуации, в нём должны иметься следующие устройства:
Важно! Представленный перечень приведён в порядке подключения кабеля с опоры ВЛЭП (воздушной линии электропередач).
Особенности
Чтобы снизить вероятность перегрузки фазы, нагрузку распределяют на фазы равномерно. Несоблюдение этого условия так же, как и отгорание «нулевой» жилы или её плохой контакт, приведут к разнице в напряжении на фазных жилах в большую или меньшую сторону.
Таким образом, преобразованное однофазное питание (220 В) приведёт к неисправности подключённых к нему электропотребителей. Произойдёт это из-за того, что на одни приборы будет приходить повышенное напряжение (240-270 В), на другие – пониженное (160-200 В).
Важно! При неравномерном распределении нагрузки по фазам, на не чувствительных к перекосам счётчиках, произойдёт повышенный расход электроэнергии.
Перекос фаз
Фактически распределение нагрузки по фазам в частном доме, выполненное с перекосом фаз не несёт серьёзных проблем для техники. Но периодическое отключение автоматического выключателя вам гарантировано.
Перед распределением нагрузки необходимо разобраться в устройстве трёхполюсного автомата. Рассмотрим ситуацию на примере автомата С 25. Он состоит из 3 однофазных автоматов, каждый из которых способен выдерживать 25 А. Таким образом, каждая фаза получает по 5 кВт мощности, откуда и выходит, что присоединение коттеджа мощностью в 15 кВт. Автоматы при этом могут разрывать питание одним выключателем (рычагом).
Если вы рассматриваете вопрос, как распределить нагрузку по фазам в случайном (хаотичном) порядке, обратите внимание на следующий пример:
В результате произойдёт следующее:
Важно! В результате, одновременное включение нескольких элементов бытовой техники перегрузит автомат, что станет результатом его отключения.
Расчёт энергопотребителей
Перед тем, как распределить нагрузку по фазам рекомендуется выполнить предварительный расчёт потребителей. Сделать это легко, составив список потенциальных источников, которые будут «повешены» на ту или иную фазу. Например, перечислите основную бытовую технику и её мощность согласно заявленной производителем:
Важно! По необходимости список может пополняться другими, имеющимися на балансе электроприборами.
Правила распределения
Как очевидно из вышесказанного, ответ на вопрос, как распределить нагрузку по фазам в частном доме, кроется в равномерном делении потребителей на все токопитающие жилы. Популярным способом является подключение отдельной группы розеток в комнатах к отдельному фазному проводу. Причём последующая группировка происходит так, чтобы оптимизировать нагрузку на сеть. По аналогичному принципу подключается и освещение, распределение нагрузки по фазам проводника должно быть равномерным.
Приведённое выше изображение показывает правильное подключение 380 вольт, 3 фазы. Частный дом, схема электроснабжения которого представлена, «разведён» правильно, с учётом всех требований.
Следующее изображение показывает правильное подключение электрощитка на 380 вольт 3 фазы. Частный дом, схема технологического присоединения которого показана на картинке, подсоединён верно, что снижает вероятность отключения автоматов в результате перегрузки сети.
Разбивка на группы
Перед тем, как распределить нагрузку по фазам в частном доме, займитесь разбивкой отдельных линий вышеупомянутых энергопотребителей. На этом этапе необходимо подготовить отдельную линию электропроводки для розеток в каждую комнату и отдельно для света.
Верное распределение нагрузки по фазе в частном доме выполняется прокладкой отдельной магистрали к самым мощным энергопотребителям из вышеупомянутого списка. Для наглядного и понятного разбора ситуации, обратите внимание на приведённую чуть выше план-схему.
Чертёж показывает, как распределить нагрузку по фазам в частном доме и разбить потребителей на группы. Вводным кабелем, идущим от счётчика, здесь выступает ВВнг 5*10 (5 жил с сечением 10 мм2). Защита от перегрузок и коротких замыканий возложена на автомат ВА 40 А.
Полезно! Допускается использование УЗО с допустимым большим значением силы тока, но не более 30 А.
Важно! Перед тем, как распределить нагрузку по фазам в частном доме, по вышеуказанной схеме, имейте в виду, что она приведена в качестве примера. Для каждой отдельной ситуации она может отличаться по тем или иным признакам.
Пример разводки по одному этажу
Рассмотрим пример технологической схемы для 1-го этажа коттеджа. Такой вариант ещё одно верное решение того, как распределить нагрузку по фазе в частном доме. Этот вариант связан с тем, что максимальное количество энергопотребителей сконцентрировано именно на этом этаже.
Для более наглядного понятия того, как распределить нагрузку по фазам в частном доме, приведена следующая план-схема. Такой проект является необходимым при прокладке новой линии, строящегося или ремонтирующегося коттеджа. В дальнейшем изображение значительно облегчит поиск возможной неисправности, внесение изменений или добавление новых точек.
Заключение
Перечисленные примеры и схемы представлены в качестве ориентировочного ознакомления с вопросом, как распределить нагрузку по фазам в частном доме без вероятности последующих переделок. Кроме того, они облегчат выбор параметров кабеля, УЗО и автоматических выключателей для трёхфазной электросети.
Стоит ли ждать сюрпризов от домашней электросети? 380 вольт в квартире
День начинался совершенно буднично… Я дописывал программу на компьютере, супруга готовила на кухне. Вдруг слышу ее голос: «Странно, в коридоре свет мигает». Иду посмотреть — и действительно, светодиодная лампа, купленная лишь полгода назад, вместо ровного свечения странно мерцает.
Мысленно проклиная производителя недешевой лампы (у таких ламп заявлен большой срок работы), возвращаюсь обратно, включаю свет в комнате — бабах, лампочка со вспышкой перегорает. Зажигаю другую лампу и вижу, что горит она неестественно ярко.
Заподозрив неладное, меряю тестером напряжение в розетке, вижу картину, показанную на фото, — 380 вольт — и тут чувствую запах и вижу клубы дыма из лежащего в углу блока питания музыкального центра…
Впрочем, обо всем по порядку. Чтобы разобраться с такими вещами, стоит понять, как передается переменный ток. В отличие от обычной лампочки и батарейки, для которых достаточно двух проводов, переменный ток передается потребителям в виде трех фаз, по четырехпроводной линии, показанной на рисунке. Это общий ноль (N) и 3 фазы (L1, L2, L3).
Такая схема называется «звезда», ее описание можно найти в Википедии. Напряжение между нулем и фазой составляет как раз «наши» 220 В, по двухпроводной линии оно подается в квартиру. В свою очередь, напряжение между фазными проводами — вовсе не ноль, можно доказать математически, что оно в корень из трех раз больше фазного и составляет 220×1,73 = 380 вольт.
Все три фазы распределяются по разным потребителям (условно говоря, в один ряд квартир подается L1, в другой L2 ). Теоретически потребитель получает в своей квартире лишь одну фазу с номинальным напряжением 220 вольт и другой нигде не касается.
Но практически же бывает всякое… К примеру, если где-то за пределами квартиры «отвалился» нулевой провод, то напряжение пойдет от нашей линии L1 до соседской квартиры через соседские розетки к линии L2… И у себя на выходе мы получаем — искомые 380 вольт. На этом теоретическое отступление можно закончить.
Теперь вернемся к практике. Каждый человек, даже ребенок, на бытовом уровне знаком с правилами электробезопасности. Даже дети знают, что пальцы в розетку совать нельзя. Но о том, что сеть может стать источником опасности «сама по себе», не задумывается практически никто (и автор статьи до сего момента не задумывался тоже).
Нестабильность напряжения — это то, на что пользователь не может повлиять. Можно иметь сделанную по евростандарту идеальную проводку в квартире, но это ничего не изменит, если на входе в подъезд стоит старый ржавый электрощиток.
Но, конечно, не все так плохо. Если мы не можем устранить возможные колебания напряжения сети, значит к ним надо приспособиться. Тут есть два основных варианта:
1. Стабилизатор напряжения
Это достаточно дорогой прибор, фактически являющийся мощным блоком питания, преобразующим переменное входное напряжение диапазона 150−250 вольт в «нормальное» 220. Если же напряжение выходит за допустимые значения, стабилизатор должен отключить потребителя от сети.
Главный плюс стабилизатора — это простота подключения: достаточно вставить его в розетку и подключить защищаемый прибор. А основные недостатки — габариты и цена, которая составляет от 1000 рэ за маломощную версию с нагрузкой не более 500 Вт (этого хватит, чтобы защитить, например, компьютер, но и то не каждый). Стабилизатор, к которому можно подключить, например, микроволновку и холодильник, стоит более 5 тысяч и весит более 10 кг.
Очевидно, что ставить стабилизатор на каждое устройство громоздко и бесмысленно, однако им возможно защитить дорогостощую аппаратуру — например, «навороченный» компьютер или HiFi-центр.
2. Реле контроля напряжения
Это специальное реле, которое подключается сразу на вход в квартиру после счетчика, монтируется прямо на щиток рядом с «пробками». Устройство гораздо проще и дешевле, чем стабилизатор, цена вопроса составляет 2−3 тысяч рублей, в зависимости от модели. Но из названия ясно, что реле не стабилизирует напряжение, оно лишь защищает потребителя, разрывая цепь в случае необходимости. Зато главный плюс в том, что реле защищает всю квартиру целиком, и если напряжение выйдет за допустимые пределы, все будет обесточено. Стоит ли потратить пару тысяч ради спокойствия за всю домашнюю технику, не говоря уже о пожаробезопасности, — наверное, обсуждать даже нет смысла.
И, наконец, возвращаясь к началу статьи, о результатах. Разумеется, как только стало ясно, в чем проблема, все устройства были выдернуты из розеток, реальное воздействие на приборы длилось минут 5. Напряжение в 380 вольт держалось около получаса, пока электрики все не устранили, индикаторная отвертка в это время показывала наличие в розетке обеих фаз.
Как ни странно, потери оказались достаточно невелики. Компьютер и вся крупная техника работали без сбоев (но, конечно, неизвестно, что бы было через полчаса под таким напряжением). Перегорело лишь несколько блоков питания и пара лампочек, суммарный ущерб составил около 3 тысяч рублей. Интересно, что энергосберегающие лампочки работали, как обычно, даже яркость почти не изменилась (не будь дома старой лампочки накаливания, проблему можно было бы сразу и не заметить).
В заключение даже не хочется повторять избитую истину о том, что предупрежден — значит вооружен. Это как бы и так должно быть ясно. Проблема случилась первый раз за 10 лет, и, может, больше никогда не случится, но лучше все же перестраховаться: проводка почти во всех домах, кроме новостроек, далеко не идеальна (да и человеческий фактор в лице электриков никто не отменял).
Вряд ли всем стоит срочно бежать в магазин электротоваров, но при очередной плановой замене пробок, проводки или счетчика выделить лишние пару тысяч хотя бы на защитное реле было бы неплохо. Пусть стоит, но лучше, конечно, чтобы не пригодилось.
Чем трехфазное напряжение отличается от однофазного
Три фазы = линейное напряжение 380 Вольт, Одна фаза = фазное напряжение 220 Вольт
Статья адресована начинающим электрикам. Я тоже когда-то был начинающим, и всегда рад поделиться знаниями и поднять профессиональный уровень моих читателей.
Итак, почему в некоторые электрощитки приходит напряжение 380 Вольт, а в некоторые – 220? Почему у одних потребителей напряжение трёхфазное, а у других – однофазное? Было время, я задавался этими вопросами и искал на них ответы. Сейчас расскажу популярно, без формул и диаграмм, которыми изобилуют учебники.
Очень коротко, для тех, кто не будет читать дальше: напряжение 380 В называется линейным и действует в трехфазной сети между любыми из трёх фаз. Напряжение 220 В называется фазным и действует между любой из трёх фаз и нейтралью (нулём).
Другими словами. Если к потребителю подходит одна фаза, то потребитель называется однофазным, и напряжение его питания будет 220 В (фазное). Если говорят о трехфазном напряжении, то всегда идёт речь о напряжении 380 В (линейное). Какая разница? Далее – подробнее.
Чем три фазы отличаются от одной?
В обоих видах питания присутствует рабочий нулевой проводник (НОЛЬ). Про защитное заземление я подробно рассказал здесь, это обширная тема. По отношению к нулю на всех трёх фазах – напряжение 220 Вольт. А вот по отношению этих трёх фаз друг к другу – на них 380 Вольт.
Напряжения в трёхфазной системе
Подробнее можно ознакомиться в учебнике электротехники – про напряжение и ток в трехфазной сети, а также увидеть векторные диаграммы.
Получается, что если у нас есть трехфазное напряжение, то у нас есть три фазных напряжения по 220 В. И однофазных потребителей (а таких – почти 100% в наших жилищах) можно подключать к любой фазе и нулю. Только делать это надо так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.
Подробнее о перекосе фаз, и от чего он бывает – здесь.
А защититься от перекоса фаз лучше всего с помощью реле напряжения, например Барьер или ФиФ ЕвроАвтоматика.
Кроме того, чрезмерно нагруженной фазе будет тяжело и обидно, что другие “отдыхают”)
Преимущества и недостатки
Обе системы питания имеют свои плюсы и минусы, которые меняются местами или становятся несущественными при переходе мощности через порог 10 кВт. Попробую перечислить.
Однофазная сеть 220 В, плюсы
Однофазная сеть 220 В, минусы
Трехфазная сеть 380 В, плюсы
Трехфазная сеть 380 В, минусы
Когда 380, а когда 220?
Так почему же в квартирах у нас напряжение 220 В, а не 380? Дело в том, что к потребителям мощностью менее 10 кВт, как правило, подключают одну фазу. А это значит, что в дом вводится одна фаза и нейтральный (нулевой) проводник. В 99% квартир и домов именно так и происходит.
Однофазный электрощиток в доме. Правый автомат – вводной, далее – по комнатам. Кто найдёт ошибки на фото? Хотя, этот щиток – одна сплошная ошибка…
Однако, если планируется потреблять мощность более 10 кВт, то лучше – трехфазный ввод. А если имеется оборудование с трехфазным питанием (содержащее трехфазные двигатели), то я категорически рекомендую заводить в дом трехфазный ввод с линейным напряжением 380 В. Это позволит сэкономить на сечении проводов, на безопасности, и на электроэнергии.
Трехфазный ввод. Вводной автомат на 100 А, далее – на счетчик трехфазный прямого включения Меркурий 230.
Не смотря на то, что есть способы включения трехфазной нагрузки в однофазную сеть, такие переделки резко снижают КПД двигателей, и иногда при прочих равных условиях можно за 220 В заплатить в 2 раза больше, чем за 380.
Однофазное напряжение применяется в частном секторе, где потребляемая мощность, как правило, не превышает 10 кВт. При этом на вводе применяют кабель с проводами сечением 4-6 мм². Потребляемый ток ограничивается вводным автоматическим выключателем, номинальный ток защиты которого – не более 40 А.
Про выбор защитного автомата я уже писал здесь. А про выбор сечения провода – здесь. Там же – жаркие обсуждения вопросов.
Но если мощность потребителя – 15 кВт и выше, то тут обязательно нужно использовать трехфазное питание. Даже, если в данном здании нет трехфазных потребителей, например, электродвигателей. В таком случае мощность разделяется по фазам, и на электрооборудование (вводной кабель, коммутация) ложится не такая нагрузка, как если бы ту же мощность брали от одной фазы.
Пример трехфазного электрощитка. Потребители и трехфазные, и однофазные.
Например, если дом питается от одной фазы, и потребляет мощность 15 кВт – это ток около 70А, нужен медный провод сечением не менее 10 мм². Стоить кабель с такими жилами будет существенно. А автоматов на одну фазу (однополюсных) на ток больше 63 А на ДИН-рейку я не встречал.
Поэтому в офисах, магазинах, и тем более на предприятиях применяют только трёхфазное питание. И, соответственно, трёхфазные счетчики, которые бывают прямого включения и трансформаторного включения (с трансформаторами тока).
И на вводе (перед счетчиком) стоят примерно такие “ящички”:
Трехфазный ввод. Вводной автомат перед счетчиком.
Существенный минус трехфазного ввода (отмечал его выше) – ограничение по мощности однофазных нагрузок. Например, выделенная мощность трехфазного напряжения – 15 кВт. Это значит, что по каждой фазе – максимум 5 кВт. А это значит, что максимальный ток по каждой фазе – не более 22 А (практически – 25). И надо крутиться, распределяя нагрузку.
Надеюсь, теперь понятно, что такое трехфазное напряжение 380 В и однофазное напряжение 220 В?
Схемы Звезда и Треугольник в трехфазной сети
Существуют различные вариации включения нагрузки с рабочим напряжением 220 и 380 Вольт в трехфазную сеть. Эти схемы называются “Звезда” и “Треугольник”.
Когда нагрузка рассчитана на напряжение 220В, то она включается в трехфазную сеть по схеме “Звезда”, то есть к фазному напряжению. При этом все группы нагрузки распределяются так, чтобы мощности по фазам были примерно одинаковы. Нули всех групп соединены вместе и подключены к нейтральному проводу трехфазного ввода.
В “Звезду” подключены все наши квартиры и дома с однофазным вводом, другой пример – подключение ТЭНов в мощных калориферах и конвектоматах.
Когда нагрузка на напряжение 380В, то она включается по схеме “Треугольник”, то есть к линейному напряжению. Такое распределение по фазам наиболее типично для электродвигателей и другой нагрузки, где все три части нагрузки принадлежат к единому устройству.
Система распределения электроэнергии
Исходно напряжение всегда является трехфазным. Под “исходно” я подразумеваю генератор на электростанции (тепловой, газовой, атомной), с которого напряжение в много тысяч вольт поступает на понижающие трансформаторы, которые образуют несколько ступеней напряжения. Последний трансформатор понижает напряжение до уровня 0,4 кВ и подаёт его конечным потребителям – нам с вами, в квартирные дома и в частный жилой сектор.
На крупных предприятиях с потреблением мощности более 100 кВт обычно существуют собственные подстанции 10/0,4 кВ.
Трехфазное питание – ступени от генератора до потребителя
На рисунке упрощенно показано, как с генератора G напряжение (везде речь идёт про трехфазное) 110 кВ (может быть 220 кВ, 330 кВ или другое) поступает на первую трансформаторную подстанцию ТП1, которая понижает напряжение в первый раз до 10 кВ. Одна такая ТП устанавливается для питания города или района и может иметь мощность порядка от единиц до сотен мегаватт (МВт).
Далее напряжение поступает на трансформатор ТП2 второй ступени, на выходе которого действует напряжение конечного потребителя 0,4 кВ (380В). Мощность трансформаторов ТП2 – от сотен до тысяч кВт. С ТП2 напряжение поступает к нам – на несколько многоквартирных домов, на частный сектор, и т.п.
Такие ступени преобразования уровня напряжения необходимы для того, чтобы уменьшить потери при транспортировке электроэнергии. Подробнее о потерях в кабельных линиях – в другой моей статье.
Схема упрощённая, ступеней может быть несколько, напряжения и мощности могут быть другие, но суть от этого не меняется. Только конечное напряжение потребителей одно – 380 В.
Напоследок – ещё несколько фото с комментариями.
Электрощит с трехфазным вводом, но все потребители – однофазные.
Трехфазный ввод. Переход на меньшее сечение проводов, чтобы подключить их к счетчику.