Войти
Однофазный трехпроводной трансформатор на опоре вторичная обмотка с центральным отводом "разделенная фаза". На трех клеммах вторичной обмотки центральный отвод заземлен с помощью короткой перемычки на корпус трансформатора. A двухфазная или однофазная трехпроводная система относится к типу однофазное распределение электроэнергии. Это переменный ток (AC) эквивалент оригинальной Edison Machine Works трехпроводной системы постоянного тока. Его основное преимущество состоит в том, что он экономит материал проводника по сравнению с однофазной однофазной системой, при этом требуется только одна фаза на стороне питания распределительного трансформатора.
Две линии 120 В переменного тока подаются на помещения от трансформатора с вторичной обмоткой 240 В перем. тока, у которого центральный отвод подключен к земле. Это приводит к появлению двух линейных напряжений 120 В переменного тока, которые не совпадают по фазе на 180 градусов друг с другом. Нейтральный провод системы соединяется с землей на центральном ответвлении трансформатора. 240 В переменного тока можно получить, подключив нагрузку между двумя линиями 120 В переменного тока.
Другие применения системы питания с расщепленной фазой используются для уменьшения опасности поражения электрическим током или уменьшения электромагнитного шума.
Рис. 1 
Рис. 2 A трансформатор, питающий трехпроводную распределительную систему, имеет однофазную входную (первичную) обмотку. Выходная (вторичная) обмотка имеет центральный отвод, а центральный отвод подключен к заземленной нейтрали. Как показано на рис. 1, напряжение между концом и центром равно половине напряжения сквозного соединения. На рис. 2 показана диаграмма векторов выходных напряжений для двухфазного трансформатора. Поскольку два вектора не определяют уникальное направление вращения для вращающегося магнитного поля, разделенная однофазная система не является двухфазной системой.
В США и Канаде эта практика возникла с системы распределения постоянного тока, разработанной Томасом Эдисоном. Путем последовательного соединения пар ламп или групп ламп в одной цепи и удвоения напряжения питания размер проводников был значительно уменьшен.
Напряжение между фазой и нейтралью составляет половину линейного напряжения. Освещение и небольшие приборы, требующие менее 1800 Вт, могут быть подключены между линейным проводом и нейтралью. Приборы с более высокой мощностью, такие как кухонное оборудование, отопление помещений, водонагреватели, сушилки для одежды, кондиционеры и оборудование для зарядки электромобилей, подключаются через два линейных провода. Это означает, что (для подачи той же мощности) ток уменьшается вдвое. Следовательно, можно использовать проводники меньшего размера, чем потребовалось бы, если бы приборы были спроектированы для питания от более низкого напряжения.
Рис. 4 
Рис. 5 Если бы нагрузка была гарантированно сбалансирована, то нейтральный проводник не пропускал бы никакого тока, и система была бы эквивалентна несимметричной системе с удвоенным напряжением с линейными проводами, принимающими половину тока. Для этого вообще не потребуется нейтральный проводник, но это будет совершенно непрактично для переменных нагрузок; простое последовательное соединение групп приведет к чрезмерному изменению напряжения и яркости при включении и выключении ламп.
При подключении двух групп ламп к нейтрали, промежуточной по потенциалу между двумя токоведущими ножками, любой дисбаланс нагрузки будет обеспечиваться током в нейтрали, давая по существу постоянное напряжение на обеих группах. Общий ток, протекающий по всем трем проводам (включая нейтраль), всегда будет вдвое больше тока питания наиболее сильно нагруженной половины.
Для коротких проводов, ограниченных током токовой нагрузки, это позволяет заменить три проводника половинного размера на два полноразмерных, используя 75% меди эквивалентной однофазной система.
Более длинные кабели более ограничены падением напряжения в проводниках. Поскольку напряжение питания увеличивается вдвое, сбалансированная нагрузка может выдерживать удвоенное падение напряжения, что позволяет использовать проводники сечением в четверть; здесь используется 3/8 меди эквивалентной однофазной системы.
На практике выбирается какое-то промежуточное значение. Например, если дисбаланс ограничен 25% от общей нагрузки (половина от половины), а не 50% в наихудшем случае, тогда проводники 3/8 однофазного размера будут гарантировать такое же максимальное падение напряжения, всего 9/8 одного однофазного провода, 56% меди двух однофазных проводов.
В так называемой сбалансированной системе питания, иногда называемой «технической мощностью», изолирующий трансформатор с центральным отводом используется для создания отдельного источника питания. с проводниками, находящимися под уравновешенным напряжением относительно земли. Цель сбалансированной системы питания - минимизировать шум, связанный с чувствительным оборудованием от источника питания.
В отличие от трехпроводной распределительной системы, заземленная нейтраль не распределяется по нагрузкам; используются только линейные соединения на 120 В. Сбалансированная система питания используется только для специализированного распределения в студиях аудио- и видеопроизводства, для звукового и телевизионного вещания, а также для установки чувствительных научных инструментов.
Национальный электрический кодекс США содержит правила для технических силовых установок. Системы не должны использоваться для освещения общего назначения или другого оборудования, и в них могут использоваться специальные розетки, чтобы гарантировать, что к системе подключено только утвержденное оборудование. Кроме того, в технических системах электроснабжения особое внимание уделяется способу заземления распределительной системы.
Риск использования сбалансированной системы питания в установке, которая также использует «обычную» энергию в тех же помещениях, заключается в том, что пользователь может непреднамеренно соединить системы питания друг с другом через промежуточную систему аудио или видео оборудования, элементы которых могут быть подключены к разным энергосистемам. Вероятность этого может быть уменьшена за счет соответствующей маркировки симметричных розеток и использования типа розеток для сбалансированной системы, который физически отличается от такового в «традиционной» энергосистеме, чтобы еще больше их дифференцировать.
В Европе чаще всего используется трехфазный 230/400 В. Однако трехпроводные однофазные системы 230/460 В используются для управления фермами и небольшими группами домов, когда только два из трехфазных высоковольтных проводов являются используемый. Затем используется конечный понижающий трансформатор с расщепленной фазой, центральный отвод которого заземлен, а две половины обычно питают разные здания однофазным питанием, хотя в Великобритании большой ферме может быть предоставлен 230-0-230 ( номинальная) поставка.
В Великобритании электрические инструменты и переносное освещение на крупных строительных объектах и объектах сноса регулируются BS7375, и, где это возможно, их рекомендуется запитывать от центральной системы с напряжением только 55 В. между токоведущими проводниками и землей (так называемый CTE или Center Tap Earth, или 55-0-55). Эта система пониженного низкого напряжения используется с оборудованием 110 В. Нейтральный проводник не распределяется. В зонах повышенной опасности может использоваться дополнительная двухполюсная защита УЗО. Цель состоит в том, чтобы снизить опасность поражения электрическим током, которая может существовать при использовании электрического оборудования на мокрой или открытой строительной площадке, и исключить требование быстрого автоматического отключения для предотвращения ударов во время неисправностей. Переносные трансформаторы, которые преобразуют однофазное 240 В в эту двухфазную систему на 110 В, являются обычным строительным оборудованием. Генераторные установки, используемые на стройплощадках, оснащены оборудованием для непосредственного питания.
Дополнительным преимуществом является то, что нити накала 110 В ламп накаливания, используемых в таких системах, толще и, следовательно, механически более прочны, чем у ламп на 240 В.
Эта трехпроводная однофазная система широко используется в Северной Америке для жилых и легких коммерческих приложений. Панели выключателя цепи обычно имеют два провода под напряжением и нейтраль, подключенные в одной точке к заземленному центральному отводу местного трансформатора. Обычно один из проводов под напряжением черный, а другой красный; нейтральный провод всегда белый. Однополюсные выключатели питают цепи на 120 В от одной из шин на 120 В в панели, или двухполюсные выключатели питают цепи на 240 В от обеих шин. Цепи 120 В являются наиболее распространенными и используются для питания розеток NEMA 1 и NEMA 5, а также большинства электрических цепей прямого подключения жилых и коммерческих помещений. Цепи 240 В используются для приложений с высокими требованиями, таких как кондиционеры, обогреватели, электрические плиты, электрические сушилки для одежды, водонагреватели и зарядные устройства для электромобилей . В них используются розетки NEMA 10 или NEMA 14, которые намеренно несовместимы с розетками на 120 В.
Правила электропроводки регулируют применение цепей с расщепленной фазой. Поскольку нейтральный (обратный) проводник не защищен предохранителем или автоматическим выключателем, нейтральный провод может использоваться совместно только двумя цепями, питаемыми от противоположных линий системы питания. Две цепи из противоположных линий могут иметь общую нейтраль, если оба выключателя соединены перемычкой, так что оба срабатывают одновременно (NEC 210.4), это предотвращает подачу 120 В на цепи 240 В.
В Швеции двухфазная электроэнергия также используется на некоторых железных дорогах. Центральный отвод заземлен, один полюс запитан с помощью воздушной секции провода, а другой провод используется для другой секции.
Система тягового электроснабжения Amtrak с частотой 60 Гц в Северо-восточном коридоре между Нью-Йорком и Бостоном также использует распределение электроэнергии с разделением фаз. По рельсу проходят два отдельных провода: контактный провод для локомотива и электрически отдельный питающий провод. На каждый провод подается напряжение 25 кВ по отношению к земле, с 50 кВ между ними. Автотрансформаторы вдоль пути уравновешивают нагрузки между контактным и питающим проводами, уменьшая резистивные потери.
В Великобритании Network Rail используют автотрансформаторы на всех новых линиях электрификации 50 Гц и (по состоянию на 2014 год) переводят многие старые установки с повышающим трансформатором [1] на автотрансформаторы, чтобы уменьшить потери энергии [2] и экспортируемые электромагнитные помехи, оба из которых увеличиваются, когда вводятся более длинные, более тяжелые или более быстрые поезда, потребляя более высокий пиковый ток от источника питания. Обратите внимание, что бустерные трансформаторы только «повышают» возврат тягового тока через намеченный путь, «обратный проводник», а не случайным образом через землю, и не повышают, а, скорее, уменьшают доступное напряжение в поезде и вводят дополнительные убытки. Система автотрансформатора обеспечивает обратный ток тяги, идущий по намеченному пути, при одновременном снижении потерь при передаче и, таким образом, достигает обеих требуемых целей - контроля утечки обратного тока на землю и обеспечения низких потерь энергии одновременно. Существует начальная потеря стоимости, потому что предыдущий обратный проводник, изолированный до довольно скромного напряжения, должен быть заменен противофазным фидером, изолированным до 25 кВ, а сами автотрансформаторы больше и дороже, чем предыдущие повышающие трансформаторы; но со временем меньшая потеря энергии приводит к общей экономии затрат.
