Схема подключения электросчетчика и автомата: в однофазную и трехфазную сеть с трансформатором тока и без

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 В, 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

Так получается, потому что напряжения (при активной нагрузке , и ток) на трёх фазных проводах отличаются на треть цикла, т.е. на 120°.

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

  • Простота
  • Дешевизна
  • Ниже опасное напряжение

Однофазная сеть 220 В, минусы

  • Ограниченная мощность потребителя

Трехфазная сеть 380 В, плюсы

  • Мощность ограничена только сечением проводов
  • Экономия при трехфазном потреблении
  • Питание промышленного оборудования
  • Возможность переключения однофазной нагрузки на “хорошую” фазу при ухудшении качества или пропадании питания

Трехфазная сеть 380 В, минусы

  • Дороже оборудование
  • Более опасное напряжение
  • Ограничивается максимальная мощность однофазных нагрузок

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.

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.

А если Вам вообще интересно то, о чем я пишу, подписывайтесь на получение новых статей и вступайте в группу в ВК!

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, 15 кВт – это для одной фазы 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).

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру?

Подписывайся, и читай статью дальше:

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.

Наглядно:

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.

 Фото

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.

Друзья, на сегодня всё, всем удачи!

Жду отзывов и вопросов в комментариях!

Статья понравилась?
Добавьте её в свою соц.сеть и дайте оценку!

Современные трехфазные счетчики, которые ранее применялись исключительно в производственной сфере, в последнее время нередко используются и в бытовых целях. Объясняется это тем, что владельцы частных домов все чаще предпочитают пользоваться трехфазными электрическими сетями, в которых допускается установка специального силового оборудования (двигателей АД, мощных насосов и тому подобное).

Схема включения счётчика

С общей схемой включения электросчётчика, который устанавливается в силовых линиях, можно ознакомиться на приведённом выше рисунке.

С другой стороны, подключение трехфазного счетчика к бытовым сетям энергоснабжения объясняется возросшими потребительскими мощностями, которые не могут обеспечить однофазные цепи.

Но прежде чем пользователь попытается воспользоваться преимуществами этого прибора, ему необходимо основательно разобраться с тем, как правильно подключить 3-х фазный счётчик в действующую электросеть.

Необходимость в трёхфазном учете

Согласно требованиям действующих нормативов, при возрастании величины потребляемой объектом мощности до значений 15-20 кВт и выше должна применяться трехфазная система питания. Объясняется это тем, что при указанных мощностях величина электрического тока в цепях может достигать 70-ти Ампер, что считается недопустимым для городских квартир.

Дополнительная информация. Для обеспечения нормального режима работы многоквартирной сети потребуется электрический кабель с сечением жил порядка 10 мм², монтаж которых практически невозможен в реальных условиях.

При данных показателях потребления действующими положениями ПУЭ предписывается использование системы энергоснабжения, рассчитанной на 380 Вольт. Учёт расходуемой энергии в этом случае обеспечивается подключением трехфазного электросчетчика непосредственно в питающую цепь.

Потребляемая при этом мощность распределяется между тремя фазными жилами, вследствие чего ток в каждой из них снижается примерно до 2,5 Ампер. Благодаря такому подходу, сечение жил подводящего кабеля, к которому подключается вся электросеть, можно будет уменьшить до значения порядка 2,5 мм².

Зависимость сечения проводников от протекающего по ним тока или от потребляемой нагрузкой мощности представлена в отдельной таблице (смотрите https://elquanta.ru/schetchiki/podklyuchenie-schetchika.html). Понятно, что при уменьшении этого параметра снижается и стоимость всей электропроводки, а также существенно упрощается ее монтаж.

Переход на современную и универсальную трехфазную схему питания предпочтителен и с точки зрения поддержания требуемого температурного баланса, обеспечивающего безопасные условия эксплуатации всей системы электроснабжения.

Естественно, что этот способ организации электропитания и учёта в частном доме потребует значительных по величине материальных издержек. Так что всем желающим воспользоваться преимуществами трехфазного подключения необходимо заранее определиться со своими финансовыми возможностями.

Виды подключения

В зависимости от способа включения трехфазного прибора различают следующие виды их подсоединения:

  • Так называемое «прямое» или непосредственное;
  • Полукосвенное;
  • Косвенное.

Первый из них используется в тех случаях, когда ток в каждой из фаз не превышает 100а. При данном подходе подводящие провода подсоединяются непосредственно к контактам прибора.

В этом случае счетчик прямого включения позволяет реализовать наиболее простое из всех возможных решений, не требующее значительных материальных издержек. В отличие от него два других варианта предполагают использование специальных преобразовательных устройств, позволяющих понизить величину тока в контролируемых цепях.

Уточняющая информация. Для того чтобы подключить трехфазный счетчик к действующей сети с током в каждой из линий более 100 Ампер потребуются трансформаторы тока (ТТ).

Рассмотрим различные схемы включения электросчётчика на примере конкретных образцов учётных приборов.

Прямое

Этот вид подключения применительно к приборам от фирмы «Энергомера», например, практически ничем не отличается от типовой однофазной схемы включения счётчика. Потребляемый нагрузкой ток проходит в этом случае непосредственно по обмотке прибора, включённого в разрыв питающей цепи.

Электрическая схема подключения трехфазных счетчиков напрямую выглядит следующим образом (смотрите рисунок, размещённый ниже).

Непосредственное включение

Важно! Устанавливаемый на объекте трехфазный счетчик может включаться напрямую лишь в том случае, когда рассеиваемая в нагрузке мощность не превышает 60-ти кВт.

При больших показателях этого параметра действующими нормативами предписывается использование полукосвенного или косвенного включений.

Полукосвенный и косвенный способы

При данном способе счетчик электроэнергии во все три фазы включается через специальный понижающий прибор, называемый трансформатором тока. Его применение позволяет организовать процедуру учета в цепях со значительными токами и рассеиваемыми мощностями (схема приводится ниже).

Схема включения через ТТ

На представленном выше рисунке Л1 и Л2 – обозначения входов и выходов каждой из трех фаз, а И1 и И2 – соответствующие им измерительные обмотки, которые включаются в разрыв питающих фазных цепей.

Существенным недостатком данного способа включения является обязательность учёта коэффициента трансформации, влияющего на результаты оценки потреблённой электроэнергии, а также на начисление суммы оплаты. Ещё одним неудобством трансформаторного включения является сложность снятия показаний, которыми правомочны заниматься лишь представители энергетических компаний.

Трехфазный прибор учёта косвенного и полукосвенного типа в условиях частных загородных хозяйств используется крайне редко. Основная область их применения – высоковольтные линии общепромышленного назначения, с величиной действующего напряжения 6(10) кВ.

Приборы индукционные

Порядок работы счетчиков электроэнергии этого класса основывается на вращении рабочего диска под воздействием сформированного измеряемым током переменного э/м поля.

На размещённом ниже рисунке можно ознакомиться со схематичным представлением простейшего образца типа «Энергомера» (трехфазное изделие работает по тому же принципу).

Внутренний механизм счетчика

На этой схеме 1 означает токовую катушку, через которую протекает нагрузочный ток, создающий в ней соответствующий по величине магнитный поток Фi. Появляющееся при этом поле пронизывает своими силовыми линиями алюминиевый диск и наводит в нем вихревые токи.

Эти токи формируют другое полевое образование, которое начинает взаимодействовать с полем Фu катушки напряжения (она обозначается как «2»). Взаимодействие двух этих структур вызывает появление импульсного вращающего момента, приводящего в движение алюминиевый диск.

Последний посредством червячной передачи приводит в движение механический счетный узел 3. Постоянный магнит 4 необходим для формирования тормозящего эффекта, обеспечивающего стабилизацию вращения диска.

Электронные устройства

Современный электронный учёт электроэнергии организуется по нескольку иному принципу и позволяет получить ряд преимуществ, основными из которых являются:

  • Высокая точность снятия показаний, существенно превышающая тот же показатель для индукционного прибора;
  • Возможность эксплуатации в многотарифном режиме;
  • Допустимость организации автоматического снятия показаний.

Трехфазный электронный счётчик работает по принципу подсчёта числа импульсов, вырабатываемых встроенным в него электронным устройством, частота следования которых зависит от величины протекающего тока (его внешний вид приведен ниже).

Внешний вид электронного прибора

Перед тем, как подключить трехфазный счётчик тем или иным способом, обязательно нужно ознакомиться с теми условиями, при которых, согласно действующим нормативам, допускается его монтаж.

Согласно основным положениям ПУЭ, современные электронные приборы трехфазного класса включают в сеть согласно схемам, которые пригодны и для индукционных приборов. На контактной панели электронного устройства входные и выходные контакты размещены точно таким же образом, как и на всех других типах трехфазных счетчиков.

Защитные и переходные устройства

Любой трехфазный счетчик электроэнергии, включаемый в высоковольтные сети через трансформаторы тока, должен быть защищен от перенапряжений, нередко возникающих в линиях энергоснабжения. С этой целью последовательно с ним устанавливаются специальные приборы, позволяющие ограничить напряжения, возникающие в линии в аварийной ситуации. Они встречаются под различными наименованиями, наиболее распространенным из которых является оин.

Это устройство по своему функциональному назначению напоминает защитный автомат. Но только срабатывает оно не от перегруза по току, а используется как ограничитель напряжения на участке питающей линии, в который включается трехфазный счетчик.

Ниже приводится схема, согласно которой осуществляется монтаж этого прибора в цепи защищаемого им оборудования.

Схема включения ОИН (УЗИП)

Перед тем, как установить трехфазный счетчик в питающую цепь, специалисты советуют воспользоваться ещё одним специальным приспособлением, подключённым к клеммнику самого счётчика.

Указное изделие, встречающееся под обозначением икк, имеет в своей конструкции ряд перемычек, позволяющих коммутировать подключение удобным для пользователя способом. Внешний вид этого приспособления и схема включения его в цепи питания приводятся на фото ниже.

Клеммник переходной

Из этого фото видно, что при применении ИКК монтаж и демонтаж прибора учёта любого типа существенно упрощается, что очень удобно при проведении их ремонта, например.

Дополнительная информация. При необходимости такая панель может использоваться для подключения внешних измерительных приборов.

Дополнительная установка ИКК осуществляется путём его параллельного подключения к уже имеющейся клеммной колодке.

В заключительной части обзора отметим, что рассмотренные ранее схемы включения счетчиков выбираются, в зависимости от условий их эксплуатации и характера действующей электрической сети. Для организации правильного их подсоединения важен учёт всех факторов, влияющих на работоспособность конкретного счётного устройства, определяемых не только его классом, но и особенностями механизма снятия показаний.

Видео