Как определить фаза или ноль: Как определить фазу, ноль и заземление самому, подручными средствами? – RozetkaOnline.COM

Содержание

Как определить фазу, ноль и заземление самому, подручными средствами? – RozetkaOnline.COM

Любой человек, занимаясь электромонтажными работами у себя дома или просто решивший установить люстру, бра или подключить розетку, обязательно столкнется с вопросом – как определить фазу, ноль и заземление у проводов, в месте монтажа?

В наших статьях и инструкциях, мы часто выкладываем схемы подключения, правила монтажа и подсоединения электрооборудования к сети, а также многое другое, где для правильного выполнения всех операций необходимо знать, где у вас фазный провод, где нулевой (рабочий ноль), а где заземляющий (защитный ноль). Для опытного электрика определить где фаза и ноль или найти землю, обычно не составляет труда, а вот как быть остальным?

Давайте попробуем разобраться, как в домашних условиях, не обладая сложными специализированными измерительными инструментами и электронными приборами, самому определить где фаза, где ноль, а где земля в проводке.

Из всех известных методов, наиболее простого определения фазы и ноля, мы отобрали самые, по нашему мнению, доступные в реализации и в то же время безопасные. По этой причине, в статье вы не увидите советов – как найти фазу с помощью картошки или же призывов к кратковременному касанию проводов различными частями тела.

 
На самом деле, вариантов определения фазы, нуля или заземления, например, в розетке, без применения специализированного оборудования не так уж и много, и порой, в зависимости от ваших целей и задач, бывает достаточно лишь знать стандарт цветовой маркировки электрических проводов принятый у нас, чтоб их различить.

Маркировка проводов по цвету

Действительно, самый простой способ определить фазу, ноль и землю у электрического провода, это посмотреть цветовую маркировку и сравнить с принятым стандартом. Каждая жила в современных проводах, применяемых в электропроводке, а также электрооборудовании имеет индивидуальную расцветку. Зная какому цвету жил какая соответствует функция (фаза, ноль или заземление), легко можно выполнять дальнейший монтаж.

Довольно часто, этого вполне достаточно, особенно в случаях, когда установка производится в новостройках или местах с довольно новой электропроводкой, сделанной профессиональными, компетентными электромонтажниками по всем современным правилам и стандартам.

В нашей стране, как и в Европе в целом, действует стандарт IEC 60446 2004 года, который жестко регламентирует цветовую маркировку электрических проводов. 

Согласно этому стандарту для квартирной электросети:

Рабочий ноль (нейтраль или ноль) – Синий провод или сине-белый

Защитный ноль (земля или заземление) – желто-зеленый провод

Фаза – Все остальные цвета среди которых – черный, белый, коричневый, красный и т.д.

 

Теперь, зная стандарт цветовой маркировки проводов, вы сможете без труда определять, какой провод какую функцию выполняет. Это касается большинства случаев, исключение могут составлять провода, подходящие к выключателям, переключателям и т.д., в силу принципиально иной схемы работы этого электрооборудования.

Если же вы не уверены в точном соответствии цветов жил проводов стандарту IEC 60446 2004, у вас старая проводка, вы не исключаете возможность ошибок или даже халатного отношения электромонтажников к своей работе, а может электриками проложены провода другого стандарта и соответственно иной цветовой маркировки, тогда переходим к практическому методу определения фазы и нуля (рабочего и защитного). 

КАК САМОМУ ОПРЕДЕЛИТЬ ФАЗУ, НОЛЬ и ЗАЗЕМЛЕНИЕ У ПРОВОДОВ

Итак, начнем по порядку:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗЫ

Для большего удобства, сперва всегда лучше определять какой из имеющихся проводов фаза. О том, как найти фазу цифровым мультиметром мы уже писали, а как быть если его нет, читайте ниже.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗЫ ИНДИКАТОРНОЙ ОТВЕРТКОЙ

 

 

Самый простой способ обнаружения фазного провода – это поиск с помощью индикаторной отвертки. Этот простейший инструмент должен быть у любого домашнего мастера, занимающегося электрикой в квартире – будь то полный электромонтаж, простая замена ламп или установка светильников, розеток и выключателей.

Принцип работы индикаторной отвертки прост – при касании жалом отвертки проводника под напряжением и одновременном касании контакта, на задней стороне отвертки, пальцем руки – загорается индикаторная лампа в корпусе инструмента, которая и сигнализирует о наличии напряжения. Таким образом легко можно узнать, какой провод фазный.

 

 

Принцип действия индикаторной отвертки прост – внутри индикаторной отвертки расположена лампа и сопротивление(резистор), при замыкании цепи (касании нами заднего контакта) лампа загорается. Сопротивление защищает нас от поражения электрическим током, оно снижает ток до минимального, безопасного уровня. 

Этот вариант определения фазы своими силами, наиболее предпочтителен и мы рекомендуем пользоваться именно им, тем более что стоимость индикаторной отвертки более чем доступная. Главным недостатком этого способа, является вероятность ошибочного срабатывания, когда индикаторная отвертка, реагируя на наводки, определяет наличие напряжения там, где его нет.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗЫ, НУЛЯ И ЗАЗЕМЛЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ ЛАМПОЙ

 

Еще один способ, которым можно определить фазный, нулевой и провод заземления в современной трехпроводной электрической сети, это использование контрольной лампы. Способ неоднозначный, но действенный, требующий особой осторожности.

Чтоб начать определение, в первую очередь необходимо собрать само устройство контрольной лампы. Самый простой способ использовать патрон, с вкрученной туда лампой, а в клеммах патрона закрепить провода со снятой на концах изоляцией. Если же под рукой нет электрического патрона или нет времени что-то мастерить, можно воспользоваться обычной настольной лампой с электрической вилкой.

Технология определения фазы, нули и земли с помощью контрольной лампы максимально проста – поочередно соединяя провода лампы к проводам требующим определения, каждый с каждым. 

Определить фазу и ноль из двух проводов

В случае определения контрольной лампой фазного провода среди двух проводов вы лишь сможете узнать, есть фаза или нет, а какой именно из проводников фазный определить не удастся. Если при соединении проводов контрольной лампы к определяемым жилам она загорится, то значит один из проводов фазный, а второй скорее всего ноль. Если же не загорится, то скорее всего фазы среди них нет, либо нет нуля, чего тоже исключать нельзя.

Таким способом, скорее, удобнее проверять работоспособность проводки и правильность её монтажа. Определять фазу лучше индикаторной отверткой, а вот наличие нуля узнавать так.

 

Определить фазный провод в таком случае можно подключив один из концов, идущих от контрольной лампы, к заведомо известному нулю (например, к соответствующей клемме в электрощите), тогда при касании вторым концом к фазному проводнику, лампа загорится. Оставшийся провод соответственно ноль.

Найти фазу, ноль и заземление из трех проводов:

В такой трехпроводной системе часто возможно точно определить фазный, нулевой и заземляющий провод контрольной лампой.
Соединяем контакты, идущие от контрольной лампы поочередно к жилам требующего определения кабеля.

Действуем методом исключения: 

Находим положение, в котором лампа горит, это будет значить, что один из проводов фаза, а другой ноль.

 

 

 

После чего меняем положение одного из контактов контрольной лампы, далее возможны несколько вариантов:

– Если лампа не загорится (при наличии УЗО или дифференциального автомата защиты проверяемой линии они также могут сработать) значит оставшийся свободным провод – ФАЗА, а проверяемые НОЛЬ и ЗЕМЛЯ.

 

 

– Если после смены положения лампа ненадолго вспыхнет, при этом сразу сработает УЗО или диф. автомат (если они есть), значит оставшийся свободным провод – НОЛЬ, а проверяемые это ФАЗА и ЗАЗЕМЛЕНИЕ.

– Если линия не защищена устройством защитного отключения (УЗО) или дифференциальным автоматом, и свет будет гореть в двух положениях. В этом случае узнать какой провод рабочий ноль (нуль), а какой защитный (заземление), можно просто отключив в щите учета и распределения электроэнергии вводной кабель от клеммы заземления. После чего так же проверить контрольной лампой все жилы и, опять же методом исключения, в положении, когда лампа не горит опознать проводник заземления.

 

 

Как видите, в различных ситуациях, при разных схемах электропроводки, реализованных в квартире, способы и методы определения нуля, фазы и заземления меняются. Если вы столкнулись с ситуацией, не описанной в этой статье, обязательно пишите в комментариях к статье, мы постараемся вам помочь.

А если вы знаете еще, простые способы того, как в домашних условиях, без специализированного инструмента определить фазу, ноль и землю, пишите в комментариях. Статья будет обязательно дополнена. Главное требование, к методам определения, это простота, возможность обойтись в поиске лишь подручными, бытовыми средствами, имеющимися у многих.

Как определить фазу и ноль без приборов: видео, фото, идеи

Итак, представьте себе такую ситуацию – Вам нужно подключить новую розетку, но при этом по каким-либо причинам Вы не знаете, какой из проводов на выводе фазный, а какой нулевой. Ситуация дополнительной осложнена тем, что под рукой не оказалось ни индикаторной отвертки, ни мультиметра, которые позволят быстро найти по какому проводу проходит напряжение. Далее мы рассмотрим читателям Сам Электрика, как определить фазу и ноль без приборов!

Способ №1 – Визуальное обозначение

Первый и наиболее надежный способ самостоятельно определить, где фаза и ноль без тестера – осмотреть цвет изоляции каждого проводника, на основании чего сделать вывод.

Дело в том, что цветовая маркировка проводов как раз и предназначена для того, чтобы можно было без приборов узнать какая из жил нейтральная, а какая фазная. Чтобы Вам было понятнее и Вы смогли правильно определить фазу и ноль, предоставляем таблицу с существующими стандартами:

Как Вы видите, изоляция может быть различного окраса, поэтому лучше запомнить, что 0 – это всегда синий, а заземление – желто-зеленый (либо только желтый/зеленый). Как правило, оставшаяся третья жила – фаза, которую Вам и нужнее определить. Если же цветовая маркировка отсутствует, что не исключение, найти фазу и ноль без инструмента можно и другими способами, которые мы рассмотрели ниже!

Способ №2 – Делаем контрольку

Вторая идея определить без тестера, где фазный, а где нулевой провод в розетке заключается в том, что нужно самому сделать контрольную лампочку из подручных средств. Все очень просто, нужно всего лишь найти лампу накаливания с патроном и два отрезка многожильного провода, длиной около 50 сантиметров.

Жилы подсоединяются в соответствующие разъемы патрона, один проводник крепится на зачищенную до металлического цвета трубы отопления, а вторым нужно «прощупать» интересующие Вас жилы. Лампочка загорится в том случае, если Вы прикоснетесь к фазному контакту. Таким простым способ Вы можете быстро узнать без приборов, где фаза и ноль.

Обращаем Ваше внимание на то, что такой вариант поиска без приборов опасный и может стать причиной поражения электрическим током. Будьте осторожными при определении напряжения и остерегайтесь прикосновения рукой к оголенной жиле!

Простой пробник из подручных средств

Если у Вас под рукой нет лампы накаливания, можете использовать для сборки самодельного тестера неоновую лампочку, которая также позволит определить полярность. Схема контрольки будет выглядеть следующими образом:

 

Способ №3 – Картошка в помощь!

Забавная, но все же эффективная идея, которая позволяет определить фазу и ноль без индикатора, мультиметра либо другого тестера. Все, что Вам нужно – картошина, 2 провода по 50 см и резистор на 1 МОм. Найти напряжение можно по методике, описанной выше. Конец первого проводника подключается к трубе, второй конец вставляется в срез картошки, как показано на фото. Что касается второго провода, один его конец нужно вставить в тот же срез, на максимально возможном расстоянии от уже вставленной жилы, а вторым Вы будете щупать те выводы, на которых Вам нужно найти фазу и ноль без приборов. Определение происходит следующим образом:

  • Если на срезе образовалось небольшое потемнение – это фазный проводник;
  • Никакой реакции не произошло – Вы «нащупали» ноль.

Следует сразу же отметить, что в данном случае определение должно происходить с небольшой выдержкой времени при контакте жилы со срезом картошки. Вы должны дотронуться проводом к картошине и подождать около 5-10 минут, после чего будет виден результат!

Наглядный видео урок по определению полярности без приборов своими руками

По похожей методике можно определить полярность контактов в цепи постоянного тока. Для этого два провода опускаются в чашку с водой и если возле одного из них начинают образовываться пузыри, как показано на фото ниже, значит, это минус и, соответственно, вторая жила – плюс.

Вот мы и предоставили наиболее простые способы, как определить фазу и ноль без приборов. Еще раз обращаем Ваше внимание на то, что безопасным является только первый способ. При использовании последних двух нужно соблюдать меры предосторожности, чтобы Вас не ударило током!

Также читают:

Как самому определить фазу, ноль и заземление?

Смотрите также обзоры и статьи:

Любой человек, который запланировал выполнять любые электромонтажные работы во время ремонта в жилом или производственном помещении, рано или поздно столкнется с важнейшим вопросом: как самому определить где в электрической сети фаза, ноль и заземление. Ведь без этих знаний либо же придется воспользоваться услугами электрика, и нанимать его. Либо же самостоятельно, чтобы подключить люстру, бра, торшер, светильник, светодиодную ленту, любой электрический прибор, научится распознавать где защитный провод, где под напряжением, а где нулевой.

Определение по цветовой маркировке

Все современные кабели или электрические провода под своей изоляционной оболочкой содержат обычно три жилы, каждая из которых помечена изоляцией своего цвета. Таким образом, определить где какая жила можно и просто по цветовой маркировке. Так, обычно в новых проводах:

  • фаза отмечена черным, белым или коричневым цветами;
  • нейтральный провод, он же нулевой по мировым стандартам должен соответствовать синему или голубому цвету,
  • а заземление или защитный кабель обычно выполнен в двухцветном варианте – желто-зеленый, полосатый и т.п.

На постсоветском пространстве закреплен на законодательном уровне стандарт IEC 60446 2004 года, который и регламентирует какого цвета необходимо применять и изготавливать электроизоляцию проводов. Согласно нему в жилых квартирах:

  • синий или сине-белый провод – это ноль,
  • желто-зеленый – земля;
  • все остальные цвета могут быть фазой, как черный, так и красный.

Однако правило применимо в основном только для проводов, которые установлены в доме или офисе последние лет двадцать-тридцать. А как же быть с электросетями, которые были установлены раньше этого периода, где часто попадаются жилы с алюминиевым сечением? Или вам необходимо поменять часть какого-либо устройства или схемы, в которой данные цвета могли по стандартам и не быть использованы? Тогда вам пригодятся другие, более эффективные способы определения жил и напряжения в электропроводке.

Как определить ноль и фазу индикаторной отверткой

Одним из наиболее надежных, простых, доступных и не требующих особых затрат, и умений способом является определение ноль и фазы при помощи индикаторной отвертки. В чем заключается принцип работы индикаторной отвертки? Индикаторная отвертка – это ручной вспомогательный инструмент практически ничем не отличающийся от привычной нам плоской отвертки с пластиковой ручкой и металлическим наконечником, но есть одно «Но»: внутри рукояти есть индикационная лампочка или светодиод, который срабатывает свечением или загорается, если металлической частью коснутся фазы. На некоторых моделях для индикации следует также нажимать на специальную кнопку на рукояти, которая смыкает контакты и подает ток на индикатор. Однако в целях безопасности следует работать с такой отверткой только в резиновых перчатках электрика, чтобы избежать поражения электрическим током.

Как работать с индикаторной отверткой? В первую очередь, необходимо отключить напряжение в сети, и кусачками снять изоляцию на концах всех трех жил, оголив металлическую часть проводов, зачастую она будет медной. Дальше все три жилы необходимо развести между собой, так, чтобы они не соприкасались, чтобы избежать короткого замыкания при подаче на них напряжения.

После этого, одеть резиновые диэлектрические специальные перчатки и включить напряжение в сети. Хорошо, если ваш щиток имеет встроенный при монтаже устройства устройство защитного отключения. Или другими словами УЗО – он в аварийном режиме отключает питание в сети, если есть утечка тока на корпус.

Вооружившись индикаторной отверткой поочередно ее металлическим наконечником прикасаться к металлической оголенной части каждой жилы. Там, где лампочка индикаторной отвертки сработает и загорится – это фаза. Далее для работы с данными проводами следует изолентой после выключения напряжения замотать оголенные концы проводов.

Определение фазы, нуля и заземления контрольной лампой

Способ простой, однако не самый безопасный и требующий определенной ловкости и осторожности. Считается несколько кустарным и часто используется в грубых производственных условиях опытными мастерами, под рукой у которых не оказалось другого контрольного инструмента. Для того, чтобы воспользоваться данным методом, следует для начала собственно и собрать данную контрольную лампу. Для этого нужен патрон, два провода – фазы и нуля – и лампочка, можно самую обыкновенную, накаливания с вольфрамовой нитью. Это все необходимо скрутить, зачистить на концах его провода и поочередно скручивать с другими проводами в проводке, определить где фаза по тому, когда загорится лампа. Конечно же, скрутку нужно делать, отключив подачу напряжения на провода.

Если патрона не оказалось, можно задействовать часть светильника или настольной лампы, произведя ту же манипуляцию с концами его жил. Однако способ весьма сложный для неподготовленного и неопытного мастера, поскольку есть вероятность перепутать провода и пустить вместо постоянного тока, переменный, при котором лампочка тоже будет гореть. Лучше тогда основательно вывести жилу-землю, сделать ее нулем и тогда спокойно искать фазу.

Как определить фазу и ноль мультиметром

Мультиметры — универсальные многофункциональные приборы для измерения емкости, напряжения, сопротивления и силы тока, имеют отдельные выводы под щупы, укомплектованы самыми щупами, которыми легко и удобно пользоваться, точно определив напряжение. Это самый надежный и довольно простой способ определить фазу и ноль, без особых сложностей и безопасно для здоровья. Ведь все мультиметры имеют на своем корпусе прорезиненный диэлектрический чехол, который не только защищает от ударов тока, но и оставит прибор целым, если он случайно выскользнет из рук и упадет с высоты не более полутора метров. Универсальное мультифункциональное устройство для измерения силы тока, напряжения, сопротивления, емкости, частоты используется повсеместно, как автолюбителями, так и электронщиками, электриками, строителями, рабочими технических специальностей.

Есть целых пять причин, по которым стоит выбрать именно мультиметр для домашнего обихода и работы:

  • Высокая точность измерений – при максимальных значениях постоянного напряжения 0,8%, при больших позициях переменного — максимум 1,2%.
  • Возможность измерять переменное значение тока,
  • Одновременное измерение кроме постоянного и переменного напряжения, сопротивления, также такие величины как емкость, частота, скважность, а также температура благодаря термопаре.
  • Эргономический дизайн и большой мультифункциональный экран.
  • Усиленная индикация батареи и перегрузки.

Это надежный и добротный инструмент для качественного измерения всех требуемых показателей для проверки электрических показаний в цепи питания, а также замера целостности цепи, схемы, платы.

Как же определить фазу и ноль мультиметром? Для начала необходимо знать, что практически все современные мультифункциональные приборы данного типа имеют жидкокристаллический экран, на который выводятся показания в цифровом эквиваленте, однако не плавно, как это было в аналоговых устройствах, без экрана, а рывками.

Поэтому при измерении стоит выждать некоторое время, буквально секунду-две, чтобы прибор определил точное напряжение в сети. Кстати, на панельной панели мультиметра есть множество, свыше 20-30 режимов работы, которые выбираются поворотным рычагом. На этом круге нужно найти тот, что отвечает за переменное напряжение в сети и выглядит как обозначение вольт, также в большинстве мультиметров вручную нужно настроить и диапазон измерений, хотя многие могут это сделать и автоматически.

Далее один из щупов присоединяем к разъему мультиметра, а его другую сторону металлическим наконечником прикасаемся к проводу или в розетку. Если показания на экране прибора будут соответствовать 10-15 вольтам, то, скорее всего, вы попали не в фазу, а в ноль. Если показания в пределах от ста и до 250 вольт – то это и есть фаза.

Как определить фазу и ноль без приборов

Без никаких приборов, даже самых примитивных, искать фазу и ноль в сети не особо стоит. Но если у вас крайний случай, то, рискнуть, конечно можно, но нельзя сказать, что безопасность при этом будет выдержана. Есть несколько оригинальных, забавных, но в тоже время достаточно надежных и точных способа это сделать. Для первого из них стоит взять из подручных средств, которые скорее всего найдутся в каждом доме картофелину. Да-да! А помимо этого два провода на полметра и резистор на 1 мегаом. Все это необходимо собрать, чтобы один проводник был подключен к трубе, а второй – вставить в отрезанную половинку картофелины. Второй провод вставить в срез картофелины рядом с первым. Произведя подобную манипуляцию, только спустя минут пять-десять необходимо оценивать результат измерений.

Что же должно произойти? На том месте, где соприкасался проводник с фазой, должно появится сине-зеленый след от взаимодействия крахмалистых соединений с электричеством, т.е. окисление. Где его не окажется – это нулевой провод.

Второй такой же неоднозначный метод – использование чашки с обыкновенной водой. Тут срабатывает принцип, чем-то схожий с функционированием кипятильника – минус будет там, где вода возле проводника начнет пузырится. Соответственно, методом исключения – плюс будет находится на втором проводе.

Как определить заземление

Кроме очевидного способа по определению заземления, который заключается в идентификации земли по цвету изоляции в жиле, в частности желто-зеленого цвета по мировым стандартам, существует и несколько других, менее очевидных.

Например, если у вас в доме были случаи, что электроприборы, будь то стиральная машина, компьютер, микроволновка, бились током, то практически можно быть полностью уверенным, что заземление в вашей проводке отсутствует, поскольку именно оно должно ликвидировать остаточное напряжение на корпусы электроустройств.

Можно определить заземление мультиметром по принципу исключения, провод, в котором вовсе не будет наблюдаться отклонений по переменному напряжению – скорее всего и будет им.

Выводы

Очень важно научится самостоятельно понимать где в розетке в вашем доме фаза, ноль и заземление, ведь скорее всего доведется столкнуться с необходимостью замены или дополнительной установки каких-либо устройств, связанных с электричеством. Однако настоятельно рекомендуем пользоваться надежными методами, а нетрадиционными только в случае крайней необходимости! А лучше – воспользоваться мультиметром, индикаторной отверткой или вызвать опытного и надежного специалиста-электрика.

ПОДХОДЯЩИЕ ТОВАРЫ

Поделиться в соцсетях

Как найти фазу и ноль в розетке и проводах

Для отыскания фазного провода или клеммы в розетке, вам понадобится один из приборов — индикаторная отвертка или мультиметр.

Определение фазы индикаторной отверткой

Наиболее простой метод определения фазы, который подойдет для любого обывателя — это использование индикаторной отвертки, или как ее еще называют «контрольки».

Контрольная отвертка по внешнему виду очень похожа на обычную, за исключением своей внутренней начинки. Не советую использовать жало отвертки для откручивания или завинчивания винтов. Именно это чаще всего и приводит ее к выходу из строя.

Как определить фазу и ноль этой отверткой? Все очень просто:

  • жалом отвертки прикасаетесь к контакту
  • нажимаете или дотрагиваетесь пальцем до металлической кнопки в верхней части отвертки
  • если светодиод внутри отвертки загорелся — это фазный проводник, если нет — нулевой

Не перепутайте индикаторную отвертку с отверткой для прозвонки. Последняя в своей конструкции имеет батарейки. Здесь для того, чтобы определить фазу и ноль, при касании жалом контактов, не нужно дотрагиваться пальцем до металлической площадки на конце. Иначе отвертка будет светиться в любом случае.

По правилам, лампочка индикатора рассчитанного на 220-380В, должна светиться при напряжении от 50В и более.

Аналогичным образом определяется фаза в розетке, выключателе и любом другом оборудовании.

Меры безопасности при работе с «пробником»

  • никогда не дотрагивайтесь до нижней части отвертки при замерах
  • отвертка перед измерением должна быть чистой, иначе может произойти пробой изоляции
  • если индикаторной отверткой необходимо определить отсутствие напряжения, а не его наличие, для того чтобы безопасно можно было работать с проводкой, сначала проверьте работоспособность прибора на оборудовании заведомо находящегося под напряжением.

Как определить фазу и ноль мультиметром или тестером

Здесь в первую очередь переключите тестер в режим измерения переменного напряжения. Далее замер можно сделать несколькими способами:

  • зажимаете один из щупов двумя пальцами. Второй щуп подводите к контакту в розетке или выключателе. Если показания на табло мультиметра будут незначительными (до 10 Вольт) — это говорит о том, что вы коснулись нулевого проводника. Если коснуться другого контакта — показания изменятся. В зависимости от качества вашего прибора, это может быть несколько десятков вольт, а также от 100В и выше. Делаем вывод, что в данном контакте фаза.
  • если вы боитесь в любом случае прикасаться руками к щупу, можно попробовать по другому. Один стержень вставляете в розетку, а другим просто дотрагиваетесь до стенки рядом с розеткой. Если у вас штукатурка, результат будет похожим с первым измерением.
  • еще один способ — одним из щупов прикасаетесь к заведомо заземленной поверхности (корпус щита или оборудования), а вторым прикасаетесь к измеряемому проводу. Если он будет фазным, тестер покажет наличие напряжения 220В.

Меры безопасности при работе с мультиметром:

  • обязательно перед определением фазы по первому способу (когда зажимаете пальцами щуп) убедитесь, что мультиметр включен в положение «замер напряжения» — значок ~V или ACV. Иначе может ударить током.
  • некоторые «опытные » электрики для определения фазы, используют так называемую контрольную лампочку. Не рекомендую рядовым пользователям такой метод, тем более он запрещен правилами. Используйте только исправные и проверенные измерительные приборы.

В современных квартирах в розетки и распредкоробки заходят трехжильные провода. Фазный, рабочий нулевой и защитный. Как отличить их между собой можно узнать из статьи 4 способа отличить заземляющий проводник от нулевого.

Статьи по теме

Как проверить заземление в розетке мультиметром, как найти фазу и ноль

В старых домах еще сохранились двухклеммные розетки. В этом случае проверить устройство можно просто с помощью тестера фазы. Нужно взять тестер (индикаторную отвертку), вставить его в любой разъем розетки. Приложить палец к металлическому колпачку на рукоятке. Когда неоновая лампочка загорится, она тем самым покажет «фазу». Вторая клемма должна быть нулевой. Но так случается не всегда.

Расцветка, индикаторная отвертка или мультиметр

Самый простой способ проверить заземление, это обратить внимание на цвет изоляции.

У заземляющего провода она должна быть желтой с зелеными полосами, а у нулевого светло-синей. Но не всегда это требование выполняется.

В некоторых домах старой постройки электропроводка сделана отдельными проводниками. Если хозяину пришлось проводить изменения в распределительной коробке, то вполне возможен вариант, когда на розетку приходят только два фазных или нулевых проводника. Поэтому необходимо проверить оба гнезда. При касании нуля неоновая лампочка на индикаторе напряжения не должна загораться.

В современных зданиях используются трехклеммные розетки. На нее приходят фазовый, нулевой и заземляющий проводники. Контакты должны соответствовать своему функциональному назначению.

Иначе, возможны несчастные случаи при использовании стиральной машины или бойлера. Поэтому возникают вопросы, как проверить заземление в розетке, чтобы избежать ошибок при монтаже и спокойно, без страха пользоваться своими приборами.

Индикаторная отвертка гарантированно определяет только фазу. Отличить ноль от земли она не может. Маленькой наводки недостаточно для загорания неоновой лампочки. Тогда найдем фазу и ноль мультиметром или вольтметром.

Варианты показания мультиметра

Любой прибор, индикаторную отвертку или тестер, необходимо проверить на работоспособность и только после этого применять. Изоляция должна быть целой, без трещин и разрывов. Острие щупа должно отделяться от держателя диэлектрической шайбой, для защиты от случайных прикосновений.

Корпус измерительного устройства должен быть целым. Перед замером штекеры вставляются в гнезда прибора, которые соответствует измерению переменного напряжения. Убедившись в исправности устройства, нужно перевести его в режим измерения переменного напряжения со шкалой 750 V. Это необходимо на случай измерения линейного напряжения, когда по ошибке на розетку завели две фазы.

Этот способ проверки розетки годится, если проверяющий уверен, что заземляющий контакт действительно земля. Тогда стоит задача найти ноль. Один щуп касается заземляющего контакта, а второй вставляется в любое гнездо розетки. Могут быть следующие варианты:

  • прибор показывает 220 V, значит контакт фазовый;
  • если 0 или единицы вольт, то это нулевой провод.

Если мультиметр относительно заземляющего показывает 0 вольт на гнездовых контактах, значит все они где-то замкнуты между собой.

Показания в несколько вольт говорят, что это ноль. Но как определить ноль, когда дом снабжается электричеством по системе энергоснабжения TN — C и повторным заземлением рядом со зданием? Ведь и в этом случае будут нулевые показания прибора.

Чтобы убедиться, что данный проводник нулевой, нужно отключить заземление в подъездном электрическом щите. Затем замерить напряжение между гнездовыми контактами розетки. Прибор показывает 220 V – найден ноль розетки. Мультиметр ничего не показывает – найдено заземление.

При показаниях прибора 220 V на каждом контакте относительно заземляющего, нужно произвести дополнительное измерение между двумя гнездами розетки. Прибор показывает 0, значит, одна фаза заведена на оба гнезда. В противном случае прибор покажет 380 V, что означает присутствие на розетке двух фаз.

Определение назначения проводников

При работе с электропроводкой обязательно нужно перепроверять назначения проводников розетки. Нет никакой гарантии, что электрик или предыдущий владелец помещения не перепутал провода. Поэтому, если тестер показывает напряжение 220 V относительно клеммы по внешнему виду являющейся заземляющей, это не значит, что она таковой и является.

Это значит, что один из контактов является фазой, а второй нулем или землей. Если тестер покажет 0, то здесь присутствуют нулевой и заземляющий проводник. Точно понять, что есть что, невозможно.

При отсутствии стопроцентной уверенности в назначении заземляющей клеммы розетки действуют иначе. Сначала нужно исключить наличие двух фаз. Проверяем напряжение между всеми контактами. Если прибор 380 V нигде не показывает, а только 220, значит, к розетке подведен один фазный проводник. Теперь нужно приступить к поиску заземления.

Сначала надо отключить заземляющий проводник в этажном щитке. Он присоединен через болтовое соединение к специальной шине, приваренной к корпусу электрического щита.

После этого замеряется напряжение между гнездовыми коннекторами.

Если прибор показывает 220 V, значит гнездовые контакты – это фазный и нулевой провод, а заземляющая клемма действительно таковой является. Теперь зная точно, где находится земля, можно определить остальные коннекторы, но предварительно нужно обратно присоединить «землю» к шине заземления.

Проводим измерение напряжения относительно земляной клеммы. Одно гнездо показывает 220 V – это фаза, второе – 0, то это нулевой контакт.

Если мультиметр показывает 0, значит, земля была присоединена к одному из гнездовых контактов, а второй является нулевым или фазным. Теперь измерения проводим между гнездовым и заземляющим контактом розетки. Если напряжение отсутствует, значит, это гнездо и есть настоящее заземление.

Показания в 220 V говорят сами за себя.

Проверка электропроводки

Проверка заземления электропроводки происходит примерно так же, как с розеткой. Для измерения параметров сети понадобятся мультиметр трехфазный или однофазный, а также индикаторная отвертка.

При ремонте электропроводки и подключении стиральной машины, электрического обогревателя, плиты, духовки и других приборов приходится менять кабели и соединения в распределительных коробках. В этом случае нужно выяснить назначение каждого проводника, необходимо проверить наличие заземления в нужных местах.

Вначале нужно отключить входной автомат на этажном щите. Затем вскрыть распределительную коробку. Развести провода в разные стороны, чтобы они не соприкасались между собой, и снять изоляцию в местах соединения.

После этого входной автомат включается. Индикаторной отверткой находятся фазные провода. Они могут принадлежать одной, двум или трем фазам.

При наличии трехфазного мультиметра, можно сразу проверить состояние сети. Однофазным мультиметром определение количества фаз происходит дольше. К примеру, если напряжения между тремя проводами составляют по 0 вольт, то это фазные провода от одной фазы.

Если прибор показывает напряжение между двумя проводами 380 V, а между двумя другими 0, то две фазы. При напряжении 380 V между всеми проводниками можно говорить о наличии трех фаз.

Определение заземления происходит, как и в случае с розеткой, только здесь проводов будет больше. Сначала отключается заземляющий провод в этажном щитке. Затем один щуп мультиметра цепляется за фазовый провод, а второй за проводник пока неизвестного назначения.

Если прибор покажет напряжение 220 V – этот провод нулевой, если ноль, то это и есть земля.

Дальше отключают входной автомат. Присоединяется заземляющий провод. Когда проверка закончена, выполняется правильное подсоединение всех элементов электросети, места соединений изолируются, коробка закрывается. Автомат защиты включается.

Фаза, ноль, заземление. Как их определить и что это такое

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД) и другие инженерно технические системы (ИТС)

Давайте для начала разберемся что такое фаза и что такое ноль, а потом посмотрим как их найти.

В промышленных масштабах у нас производится трехфазный переменный ток, а в быту мы используем, как правило, однофазный.

Это достигается за счет подключения нашей проводки к одному из трех фазовых проводов (рисунок 1), причем, какая именно фаза приходит в квартиру нам, для дальнейшего рассмотрения материала, глубоко безразлично. Поскольку этот пример очень схематичен, следует кратко рассмотреть физический смысл такого подключения (рисунок 2).

Электрический ток возникает при наличии замкнутой электрической цепи, которая состоит из обмотки (Lт) трансформатора подстанции (1), соединительной линии (2), электропроводки нашей квартиры (3). (Здесь обозначение фазы L, нуля — N).

Еще момент — чтобы по этой цепи протекал ток, в квартире должен быть включен хотя бы один потребитель электроэнергии Rн. В противном случае тока не будет, но НАПРЯЖЕНИЕ на фазе останется.

Один из концов обмотки Lт на подстанции заземлен, то есть имеет электрический контакт с грунтом (Змл). Тот провод, который идет от этой точки является нулевым, другой — фазовым.

Отсюда следует еще один очевидный практический вывод: напряжение между «нулем» и «землей» будет близко к нулевому значению (определяется сопротивлением заземления), а «земля» — «фаза», в нашем случае 220 Вольт.

Кроме того, если гипотетически (На практике так делать нельзя!) заземлить нулевой провод в квартире, отключив его от подстанции (рис.3), напряжение «фаза» — «ноль» у нас будет те же 220 Вольт.

Что такое фаза и ноль разобрались. Давайте поговорим про заземление. Физический смысл его, думаю уже ясен, поэтому предлагаю взглянуть на это с практической точки зрения.

При возникновении по каким- либо причинам электрического контакта между фазой и токопроводящим (металлическим, например) корпусом электроприбора, на последнем появляется напряжение.

При касании этого корпуса может возникнуть, протекающий через тело электрический ток. Это обусловлено наличием электрического контакта между телом и «землей» (рис.4).

Чем меньше сопротивление этого контакта (влажный или металлический пол, непосредственный контакт строительной конструкции с естественными заземлителями (батареи отопления, металлические водопроводные трубы) тем большая опасность Вам грозит.

Решение подобной проблемы состоит в заземлении корпуса (рисунок 5), при этом опасный ток «уйдет» по цепи заземления.

Конструктивно реализация этого способа защиты от поражения электрическим током для квартир, офисных помещений состоит в прокладке отдельного заземляющего проводника РЕ (рис.6), который впоследствии заземляется тем или иным образом.

Как это делается — тема для отдельного разговора, например, в частном доме можно самостоятельно сделать заземляющий контур. Существуют различные варианты со своими достоинствами, недостатками, но для дальнейшего понимания этого материала они не принципиальны, поскольку предлагаю рассмотреть нескольку сугубо практических вопросов.

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ФАЗУ И НОЛЬ

Где фаза, где ноль — вопрос, возникающий при подключении любого электротехнического устройства.

Для начала давайте рассмотрим как найти фазу. Проще всего это сделать индикаторной отверткой (рисунок 7).

Токопроводящим жалом индикаторной отвертки (1) касаемся контролируемого участка электрической цепи (во время работы контакт этой части отвертки с телом недопустим!), пальцем руки касаемся контактной площадки 3, свечение индикатора 2 свидетельствует о наличии фазы.

Помимо индикаторной отвертки фазу можно проверить мультиметром (тестером), правда это более трудоемко. Для этого мультиметр следует перевести в режим измерения переменного напряжения с пределом более 220 Вольт.

Одним щупом мультиметра (каким — безразлично) касаемся участка измеряемой цепи, другим — естественного заземлителя (батареи отопления, металлические водопроводные трубы). При показаниях мультиметра, соответствующим напряжению сети (около 220 В) на измеряемом участке цепи присутствует фаза (схема рис.8).

Обращаю Ваше внимание — если проведенные измерения показывают отсутствие фазы утверждать что это ноль нельзя. Пример на рисунке 9.

  1. Сейчас в точке 1 фазы нет.
  2. При замыкании выключателя S она появляется.

Поэтому следует проверить все возможные варианты.

Хочу заметить, что при наличии в электропроводке провода заземления отличить его от нулевого проводника методом электрических измерений в пределах квартиры невозможно.

Как правило, провод, которым выполнено заземление имеет желто зеленый цвет, но лучше убедиться в этом визуально, например снять крышку розетки и посмотреть какой провод подсоединен к заземляющим контактам.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Как определить фазу и ноль правильно: советы и рекомендации

Категория: Электромонтажные работы

Для того чтобы починить розетку или подключить люстру, не обязательно звать на помощь электрика. Все эти работы при наличии определенного минимума знаний может выполнить даже школьник. Чтобы освоить элементарные навыки работы с электрической проводкой в квартире или частом доме необходимо сначала понять принцип устройства электросети, а также обзавестись индикаторной отверткой и недорогим тестером со стрелочной или цифровой индикацией, который называется мультиметром в связи с возможностью измерения сразу нескольких электрических параметров (сила тока, напряжение, сопротивление). Кроме того, для снятия изоляции, резания, сжатия или скрутки проводов, необходимо купить в магазине пассатижи, кусачки, нож и набор отверток различного размера. При этом необходимо чтобы весь инструмент имел надежные рукоятки, изготовленные из изоляционного материала. Из материалов нужна будет только изоляционная лента и клемники, позволяющие быстро соединять провода внутри коробок.

Перед тем, как приступать к подключению или починке электрического устройства или к ремонту электропроводки своими руками, необходимо в первую очередь понять, что представляют собой такие понятия, как фаза и ноль, которыми обычно оперируют электрики. Давайте рассмотрим, чем они отличаются, и как определить фазу и ноль при помощи различных приборов.

Что такое фаза?

Как известно, генератор, который вырабатывает электроэнергию, в сущности, представляет собой несколько огромных катушек провода, в которых возбуждается электрический ток движением постоянных магнитов. Все эти катушки соединены между собой таким образом, что один конец каждой из них соединен с землей (заземление), а другой представляет собой изолированный проводник, идущий к потребителям в виде воздушной линии или изолированного провода. Соответственно, один из двух проводов, которые заведены в квартиру, протянут от заземленного конца катушек электростанции, и представляет собой так называемый «ноль», а другой, который не соединен с землей, называется «фаза».

Как известно, в обычной бытовой розетке всегда есть ноль и одна фаза. В квартирах заведена всегда только одна фаза и ноль, поскольку все бытовые приборы и оборудование рассчитаны на однофазное питание. Однако от электростанции к потребителям идет всегда три фазы и ноль. Так куда же деваются еще две фазы? Почему их нет в квартире? На этот вопрос ответ находится в подвале многоэтажного дома, где установлен силовой щит. К нему подведены все три фазы, которые затем распределяются равномерно между квартирами для обеспечения одинаковой нагрузки.

Что такое ноль и заземление?

Гораздо проще обстоит дело с нолем. Этот проводник должен быть везде, вне зависимости от количества фаз в помещении. Как уже упоминалось, на электростанции ноль заземлен. Тогда почему же к розетке подведены три провода? Третий провод – это заземление, которое необходимо из соображения безопасности эксплуатации бытовых (и промышленных, кстати, тоже) электроприборов.

Дело в том, что если произойдет разрыв нулевого провода к объекту (жилому дому, предприятию, отдельному помещению), внутри объекта окажется только один (либо три) фазный провод, который подключен к огромному количеству различных устройств и приборов. Это значительно повышает вероятность поражения людей электрическим током путем прикосновения к металлическому корпусу или деталям прибора. Именно поэтому все корпуса бытового и промышленного оборудования дополнительно заземляются непосредственно на месте подключения и эксплуатации.

Как отличить друг от друга фазу и ноль?

Для начала отметим, что сегодня приобрела популярность цветовая маркировка проводов, согласно которой заземление должно представлять собой провод желто-зеленого цвета (зеленый с желтой полоской), фазный провод – в коричневой изоляции, и ноль – в синей (голубой). В случае наличия трех фаз остальные две фазы должны быть серого и черного цвета. Однако не рекомендуется доверять визуальному определению, поскольку во многих случаях оно является ошибочным.

Итак, как найти фазу и ноль, если провода не промаркированы или же вы не доверяете цветной маркировке? В бытовых условиях это можно сделать при помощи нескольких приборов: самодельного индикатора (так называемой «контрольки»), индикаторной отвертки и тестера (мультиметра). В первых двух случаях используется один и тот же принцип, который заключается в том, что между нулем и заземлением не должно быть разницы потенциалов (напряжения). В случае использования индикаторной отвертки проверяется каждый провод отдельно.

Итак, «контролька» – это классическое, хотя и примитивное, самодельное устройство, которое представляет собой небольшую лампочку на 220 вольт с патроном и двумя проводами длиной в несколько десятков сантиметров. «Контролькой» можно легко проверить наличие напряжения в розетке, сунув проводки в отверстия, а также определить таким же методом работоспособность проводки, которая идет к люстре, если она не работает. Для этого нужно лишь подключить «контрольку» параллельно проводам, к которым подключен осветительный прибор. Фаза определяется этим способом путем прикладывания одного провода «контрольки» к заземлению, а другого поочередно к проводам фазы и ноля. В данном случае от ноля лампочка, естественно, не будет светиться, а от фазы зажжется.

При определении мультиметром его необходимо включить в режим измерения переменного напряжения не менее 250 вольт. Принцип определения ноля и фазы точно такой же, как в предыдущем случае, просто индикатором в данном случае будет не лампочка, а стрелка или цифровые сегменты прибора. Преимущество в данном случае заключается в том, что тестером можно еще измерить величину напряжения. Один щуп (провод) прибора подключаем на землю, а вторым ищем ноль и фазу. При прикосновении к нулевому проводу стрелка отклоняться не будет, а на фазном проводе мультиметр покажет напряжение в 220 вольт (разумеется, с небольшой погрешностью).

Дополнительные рекомендации

Так чем же лучше всего воспользоваться, чтобы найти ноль и фазу в розетке? Неужели нельзя воспользоваться самодельной «контролькой» и отказаться от покупки других приборов? Конечно же можно, однако стоимость индикаторной отвертки копеечная, а в использовании она гораздо удобнее лампочки с патроном. Кроме того, некоторые современные отвертки имеют очень высокую чувствительность и способны индицировать фазный провод даже на расстоянии в несколько сантиметров.

Что касается мультиметра, его целесообразно приобрести тем, кто ближе знаком с электрическими приборами и электроникой. Этот прибор имеет широкие функциональные возможности в плане измерения различных электрических величин, поэтому он пригодится далеко не каждому человеку.

Избрав для себя оптимальный способ определения фазы и ноля, помните, что все электрические работы связаны с опасностью поражения током, поэтому строго соблюдайте правила техники безопасности при работе с электроприборами! Более наглядно процесс определения фазы и ноля изложен в видео к этому уроку.

Разность фаз и сдвиг фаз в цепи переменного тока

Ранее мы видели, что синусоидальная форма волны — это переменная величина, которая может быть представлена ​​графически во временной области вдоль горизонтальной нулевой оси. Мы также видели, что как переменная величина, синусоидальные волны имеют положительное максимальное значение в момент времени π / 2, отрицательное максимальное значение во время 3π / 2, с нулевыми значениями, встречающимися вдоль базовой линии в точках 0, π и 2π.

Однако не все синусоидальные сигналы будут проходить точно через точку нулевой оси одновременно, но могут быть «смещены» вправо или влево от 0 o на некоторое значение по сравнению с другой синусоидальной волной.

Например, сравнение формы волны напряжения с формой волны тока. Затем это приводит к угловому сдвигу или разности фаз между двумя синусоидальными сигналами. Любая синусоида, которая не проходит через ноль при t = 0, имеет фазовый сдвиг.

Разность фаз или фазовый сдвиг, как его также называют синусоидальной формой волны, — это угол Φ (греческая буква Phi) в градусах или радианах, на который форма волны сдвинулась от определенной контрольной точки вдоль горизонтальной нулевой оси.Другими словами, фазовый сдвиг — это поперечная разность между двумя или более сигналами вдоль общей оси, а синусоидальные сигналы одной и той же частоты могут иметь разность фаз.

Разность фаз Φ переменного сигнала может изменяться от 0 до максимального периода времени T сигнала в течение одного полного цикла, и это может быть в любом месте по горизонтальной оси между, Φ = 0 — 2π (радианы) или Φ = От 0 до 360 o в зависимости от используемых угловых единиц.

Разность фаз также может быть выражена как сдвиг по времени τ в секундах, представляющий часть периода времени, например T, + 10 мс или -50 мкс, но обычно разность фаз чаще выражается как угловое измерение.

Тогда уравнение для мгновенного значения синусоидальной формы волны напряжения или тока, которое мы разработали в предыдущей синусоидальной форме волны, необходимо будет изменить, чтобы учесть фазовый угол формы волны, и это новое общее выражение станет.

Уравнение разности фаз

  • Где:
  • A м — амплитуда осциллограммы.
  • ωt — угловая частота сигнала в радианах / сек.
  • Φ (phi) — это фазовый угол в градусах или радианах, на который форма сигнала сместилась влево или вправо от опорной точки.

Если положительный наклон синусоидального сигнала проходит через горизонтальную ось «до» t = 0, тогда форма сигнала сдвинута влево, поэтому Φ> 0, и фазовый угол будет положительным по своей природе, + Φ дает опережающую фазу угол. Другими словами, он появляется раньше, чем 0 o , производя вращение вектора против часовой стрелки.

Аналогичным образом, если положительный наклон синусоидального сигнала проходит через горизонтальную ось x через некоторое время «после» t = 0, тогда форма сигнала сдвинута вправо, поэтому Φ <0, и фазовый угол будет отрицательным по своей природе -Φ производя запаздывающий фазовый угол, поскольку он появляется позже, чем 0 o , производя вращение вектора по часовой стрелке.Оба случая показаны ниже.

Фазовое соотношение синусоидальной формы волны

Во-первых, давайте рассмотрим, что две переменные величины, такие как напряжение, v и ток, i имеют одинаковую частоту в герцах. Поскольку частота этих двух величин совпадает с угловой скоростью, ω также должно быть одинаковым. Таким образом, в любой момент времени мы можем сказать, что фаза напряжения v будет такой же, как фаза тока, т.е.

Тогда угол поворота в течение определенного периода времени всегда будет одинаковым, и разность фаз между двумя величинами v и i, следовательно, будет равна нулю и Φ = 0.Поскольку частота напряжения v и тока i одинаковы, они оба должны достичь своих максимальных положительных, отрицательных и нулевых значений в течение одного полного цикла одновременно (хотя их амплитуды могут быть разными). Тогда две переменные величины, v и i, называются «синфазными».

Две синусоидальные формы волны — «синфазные»

Теперь давайте предположим, что напряжение v и ток i имеют разность фаз между собой, равную 30 o , так что (Φ = 30 o или π / 6 радиан).Поскольку обе переменные величины вращаются с одинаковой скоростью, т. Е. Имеют одинаковую частоту, эта разность фаз будет оставаться постоянной в течение всех моментов времени, тогда разность фаз 30 o между двумя величинами представлена ​​фи, Φ, как показано ниже.

Разность фаз синусоидального сигнала

Форма волны напряжения, приведенная выше, начинается с нуля по горизонтальной опорной оси, но в тот же момент форма волны тока по-прежнему имеет отрицательное значение и не пересекает эту опорную ось до 30 o позже.Тогда существует разность фаз между двумя формами сигнала, когда ток пересекает горизонтальную опорную ось, достигая своего максимального пикового и нулевого значений после формы сигнала напряжения.

Поскольку две формы сигнала больше не «синфазны», они должны быть «не синфазны» на величину, определяемую фи, Φ, и в нашем примере это 30 o . Таким образом, мы можем сказать, что теперь две формы сигнала сдвинуты по фазе на 30 . Можно также сказать, что форма волны тока «отстает» от формы волны напряжения на фазовый угол Φ.Тогда в нашем примере выше две формы сигнала имеют разность фаз запаздывания , поэтому выражение для напряжения и тока, приведенное выше, будет иметь вид.

где, i отстает от v на угол Φ

Аналогично, если ток, i имеет положительное значение и пересекает опорную ось, достигая своего максимального пикового и нулевого значений за некоторое время до напряжения v, тогда форма волны тока будет «опережать» напряжение на некоторый фазовый угол. Тогда говорят, что две формы волны имеют опережающую разность фаз , и выражение для напряжения и тока будет таким.

где, i опережает v на угол Φ

Фазовый угол синусоидальной волны может использоваться для описания отношения одной синусоидальной волны к другой с использованием терминов «опережение» и «запаздывание» для обозначения взаимосвязи между двумя синусоидальными формами волны одной и той же частоты, нанесенными на одну и ту же точку отсчета. ось. В нашем примере выше две формы сигнала: , сдвинуты по фазе на 30, или . Таким образом, мы можем правильно сказать, что i отстает от v, или мы можем сказать, что v опережает i на 30 или , в зависимости от того, какой из них мы выбираем в качестве ориентира.

Соотношение между двумя формами сигнала и результирующим фазовым углом может быть измерено в любом месте вдоль горизонтальной нулевой оси, через которую проходит каждая форма сигнала с «одинаковым наклоном», положительным или отрицательным.

В цепях питания переменного тока эта способность описывать взаимосвязь между напряжением и синусоидальной волной тока в одной и той же цепи очень важна и составляет основу анализа цепей переменного тока.

Форма волны косинуса

Итак, теперь мы знаем, что если форма волны «смещена» вправо или влево от 0 o по сравнению с другой синусоидальной волной, выражение для этой формы волны становится A m sin (ωt ± Φ).Но если форма волны пересекает горизонтальную нулевую ось с положительным наклоном 90 o или π / 2 радиан до опорной формы волны, форма волны называется косинусной формой волны , и выражение принимает вид.

Косинусное выражение

Косинусоидальный сигнал , называемый просто «косинусом», так же важен, как и синусоида в электротехнике. Косинусоидальная волна имеет ту же форму, что и синусоидальная волна, то есть она является синусоидальной функцией, но сдвинута на +90 o или на одну полную четверть периода впереди нее.

Разница фаз между синусоидальной волной и косинусоидальной волной

В качестве альтернативы, мы также можем сказать, что синусоидальная волна — это косинусоидальная волна, сдвинутая в другом направлении на -90 o . В любом случае при работе с синусоидальными волнами или косинусоидальными волнами с углом всегда будут применяться следующие правила.

Синусоидальные и косинусно-волновые отношения

При сравнении двух синусоидальных сигналов чаще выражается их взаимосвязь в виде синуса или косинуса с положительными амплитудами, и это достигается с помощью следующих математических тождеств.

Используя эти соотношения выше, мы можем преобразовать любую синусоидальную форму волны с угловой или фазовой разностью или без нее из синусоидальной волны в косинусоидальную или наоборот.

В следующем уроке по фазорам мы будем использовать графический метод представления или сравнения разности фаз между двумя синусоидами, рассматривая представление вектора однофазной величины переменного тока вместе с некоторой векторной алгеброй, относящейся к математическому сложению двух или более векторов. .

Как рассчитать фазовый сдвиг

Фазовый сдвиг — это небольшая разница между двумя волнами; в математике и электронике это задержка между двумя волнами с одинаковым периодом или частотой. Обычно фазовый сдвиг выражается в единицах угла, который может быть измерен в градусах или радианах, и угол может быть положительным или отрицательным. Например, сдвиг фазы на +90 градусов составляет одну четверть полного цикла; в этом случае вторая волна опережает первую на 90 градусов.Вы можете рассчитать фазовый сдвиг, используя частоту волн и временную задержку между ними.

Синусоидальная функция и фаза

В математике тригонометрическая синусоидальная функция создает плавный волнообразный график, который циклически переключается между максимальным и минимальным значением, повторяясь каждые 360 градусов или 2 пи радиана. При нулевом градусе функция имеет нулевое значение. При 90 градусах он достигает максимального положительного значения. При 180 градусах он снова возвращается к нулю. При 270 градусах функция принимает максимальное отрицательное значение, а при 360 она возвращается к нулю, завершая один полный цикл.Углы больше 360 просто повторяют предыдущий цикл. Синусоидальная волна со сдвигом фазы начинается и заканчивается при значении, отличном от нуля, хотя во всех других отношениях она напоминает «стандартную» синусоидальную волну.

Выбор порядка волны

Расчет фазового сдвига включает сравнение двух волн, и часть этого сравнения выбирает, какая волна является «первой», а какая «второй». В электронике вторая волна обычно является выходом усилителя или другого устройства, а первая волна — входом.В математике первая волна может быть исходной функцией, а вторая — последующей или вторичной функцией. Например, первая функция может быть y = sin (x), а вторая функция может быть y = cos (x). Порядок волн не влияет на абсолютное значение фазового сдвига, но он определяет, является ли сдвиг положительным или отрицательным.

Сравнение волн

При сравнении двух волн расположите их так, чтобы они читались слева направо с использованием одного и того же угла оси x или единиц времени.Например, график для обоих может начинаться с 0 секунд. Найдите пик на второй волне и найдите соответствующий пик на первой. При поиске соответствующего пика оставайтесь в пределах одного полного цикла, иначе результат разности фаз будет неверным. Обратите внимание на значения по оси X для обоих пиков, затем вычтите их, чтобы найти разницу. Например, если вторая волна достигает пика на 0,002 секунды, а первая — на 0,001 секунды, тогда разница составляет 0,001–0,002 = -0,001 секунды.

Расчет фазового сдвига

Для расчета фазового сдвига вам нужны частота и период волн.Например, электронный генератор может генерировать синусоидальные волны с частотой 100 Гц. Разделение частоты на 1 дает период или продолжительность каждого цикла, поэтому 1/100 дает период 0,01 секунды. Уравнение фазового сдвига: ps = 360 * td / p, где ps — фазовый сдвиг в градусах, td — разница во времени между волнами, а p — период волны. Продолжая пример, 360 * -0,001 / 0,01 дает фазовый сдвиг -36 градусов. Поскольку результатом является отрицательное число, фазовый сдвиг также отрицательный; вторая волна отстает от первой на 36 градусов.Для разности фаз в радианах используйте 2 * pi * td / p; в нашем примере это будет 6,28 * -,001 / 0,01 или -,628 радиан.

Как рассчитать фазовую постоянную

Обновлено 28 декабря 2019 г.

Автор С. Хуссейн Атер

Для математической волны фазовая постоянная сообщает вам, насколько волна смещена из равновесного или нулевого положения. Вы можете рассчитать это как изменение фазы на единицу длины для стоячей волны в любом направлении. Обычно он пишется с использованием «фи», ϕ .Вы можете использовать его, чтобы вычислить, сколько колебаний волна претерпела за свои циклы.

Чтобы вычислить фазовую постоянную волны, используйте уравнение 2π / λ для длины волны «лямбда» λ. Длина волны — это длина полного цикла волны; например, если вы поместите точку на вершине «пика» на осциллограмме и другую точку в идентичном месте на соседнем «пике» той же формы волны, расстояние между этими двумя точками будет длиной волны. Фазовая постоянная не меняется со временем и описывает смещение волны вдоль оси, по которой она движется.

Полное уравнение для гармонической волны с положениями x и y со временем t :

y — y 0 = A sin (2πt / T ± 2πx / λ + ϕ)

In где y 0 — позиция y при x = 0 и t = 0 , A — амплитуда, T — период, а «phi» ϕ — фазовая постоянная.

Для этой синусоидальной волны период T = 1 / f для частоты ( f ), то есть сколько циклов волны проходит через данную точку в секунду.Левая часть y — y 0 — это смещение волны в направлении y от исходного положения, а значение в скобках 2πt / T ± 2πx / λ + ϕ — это фаза.

Фазовая постоянная и разность фаз

Хотя вы можете вычислить скорость волны, умножив ее длину волны на временную частоту, v = fλ, вы также можете рассчитать скорость как разницу между двумя фазами. Для двух разных пар x и t вы можете записать фазы ϕ 1 и ϕ 2 как 2πt 1 / T ± 2πx 1 / λ + ϕ и 2πt 2 / T ± 2πx 2 / λ + ϕ.

Вычитание одной фазы из другой и их перезапись дает 2π (t 2 — t 1 ) / T ± 2π (x 1 — x 2 ) / λ = 0, что можно записать с помощью «дельта» Δx и Δt для изменений положения и времени соответственно. Это дает 2πΔt / T ± 2πΔx / λ = 0.

Разделите обе части уравнения на и перегруппируйте его, чтобы получить Δx / Δt = ∓λ / T. Поскольку Δx / Δt — это скорость ( v ), вы получаете λ / T или λf для скорости волны в любом направлении (задаваемой знаком — или +).

Вывод Tbis означает, что ученые и инженеры могут использовать разность фаз между двумя волнами для определения расстояния между двумя волнами или их скорости относительно друг друга. В технологиях эхолокации и эхолокации звуковые волны через различные среды, такие как вода или воздух, позволяют ученым определять местонахождение объектов под водой.

Формула Excel для фазовой постоянной

Если у вас есть большой объем данных о волне, вы можете использовать методы расчета Microsoft Excel для определения фазовой постоянной.Назначьте каждую переменную конкретному столбцу в электронной таблице Excel и используйте их для создания последнего столбца для расчета смещения. Если вам известна длина волны, вы можете рассчитать фазовую постоянную как 2π / λ _._

Поскольку фазовая постоянная может варьироваться между разными волнами, полезно использовать формулу в Excel для сравнения различий. Формула процентной разницы — один из способов сделать это.

Если фазовая постоянная изменяется по нескольким волнам, вы также можете использовать формулу Excel для вычисления процента от общего общего смещения путем суммирования фазовых констант.Затем вы можете разделить это на количество волн, которые вам нужны, чтобы получить среднюю фазовую постоянную волны. Затем вы можете использовать формулу процентной разницы Excel, разделив значение того, насколько каждая волна отличается от среднего значения, на среднее значение.

Фаза | механика | Britannica

Phase , в механике вибраций, доля периода (то есть времени, необходимого для завершения полного цикла), который точка завершает после последнего прохождения через опорную или нулевую позицию.Например, исходное положение стрелок часов находится на цифре 12, а минутная стрелка имеет период в один час. В четверть часа минутная стрелка имеет фазу в одну четверть периода, пройдя фазовый угол 90 °, или π /2 радиан. В этом примере движение минутной стрелки представляет собой равномерное круговое движение, но понятие фазы также применимо к простому гармоническому движению, например, которое испытывают волны и колеблющиеся тела.

Если положение y точки или частицы изменяется в соответствии с простым гармоническим законом, то оно изменится во времени t в соответствии с произведением амплитуды или максимального смещения, r, частицы и функция синуса или косинуса, состоящая из его угловой скорости, обозначаемой греческой буквой омега ( ω ), времени t, и так называемого угла, обозначаемого греческой буквой эпсилон ( ε ): y = r sin ( ωt + ε ).Угол ( ωt + ε ) называется фазовым углом в момент времени t, , который в нулевой момент времени равен ε . Сама фаза является дробной величиной — отношение прошедшего времени t к периоду T, или t / T — и равна отношению фазового угла к углу полного цикла, 360 °, или 2 π радиан. Таким образом, фаза для равномерного кругового или гармонического движения имеет значение ( ωt + ε ) / 2 π .Применяя это выражение к приведенному выше примеру движущейся минутной стрелки, ε равно нулю (нулевой фазовый угол в нулевой момент времени), угловая скорость составляет 2 π радиан в час, а время t равно 1 /. 4 час, что дает фазу 1 / 4 .

Подробнее по этой теме

Электрогенератор

: Фазы

Напряжения, наведенные в отдельных катушках распределенной обмотки на Рисунке 3, несколько смещены во времени друг от друга.В результате …

При сравнении фаз двух или более периодических движений, таких как волны, движения считаются синфазными, когда соответствующие точки одновременно достигают максимального или минимального смещения. Если гребни двух волн проходят одну и ту же точку или линию в одно и то же время, то они находятся в фазе для этого положения; однако, если гребень одного и впадина другого проходят одновременно, фазовые углы различаются на 180 °, или π радиан, и волны считаются не в фазе (в данном случае на 180 ° ).

Измерение разности фаз имеет центральное значение в технике переменного тока. На схеме две кривые представляют напряжение ( E ) и ток ( I ) в цепи переменного тока с чистой индуктивностью. Разница фазового угла между напряжением и током составляет 90 °, и считается, что ток отстает на четверть цикла по фазе. Это отставание видно на диаграмме. При передаче электроэнергии переменного тока термины многофазный и многофазный применяются к токам, которые не совпадают по фазе друг с другом.В двухфазной системе есть два тока с разностью фаз 90 °; в трехфазной системе токи различаются по фазовому углу на 120 °.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Фаза и синусоида — испытание на шум и вибрацию

Вернуться к: Тестирование синуса

В предыдущем уроке мы узнали о частоте, периоде и амплитуде в зависимости от волны. Фаза — это еще одно измерение волны, относящееся к точке, в которой волна находится в цикле.Он измеряется в градусах (0 ° -360 °) или радианах (0-2π) и обозначается греческим символом Phi (ϕ).

Рисунок 1.5. Различные точки в фазе синусоидальной волны.

Сравнение синусоидальных волн

В вибрационных испытаниях интерес представляет не столько фаза отдельной волны, сколько разность фаз между синусоидальной волной и опорной волной. Две синусоидальные волны находятся в противофазе, когда они не находятся в одних и тех же точках своих циклов в одно и то же время.

Рисунок 1.6. Разность фаз между двумя синусоидальными волнами.Слева — разность фаз 90 °; справа — разница в 180 °.

«90 градусов не в фазе» означает, что когда одна волна находится на нуле, другая будет на пике (см. Рисунок 1.6). Другими словами, когда зеленая волна находится на фазе 0 °, синяя волна находится на 90 °. . «Смещение по фазе на 180 градусов» означает, что нулевые точки остаются неизменными, но когда один сигнал находится на пике (максимуме), другой — на минимуме. Другими словами, когда зеленая волна находится в фазе 0 °, синяя волна находится в фазе 180 °.

Испытание на синусоидальную вибрацию

Теперь мы можем применять частоту, период, амплитуду и фазу к испытаниям на вибрацию.Когда на шейкере проводится синусоидальный тест с фиксированной частотой и амплитудой, шейкерная головка колеблется с постоянной частотой и амплитудой.

Пример

Допустим, мы поместили устройство для измерения положения на шейкерную головку и провели однотональный синусоидальный тест на частоте 1 Гц. Если бы устройство измерило и нанесло на график свое положение с течением времени и относительно исходного положения, оно бы выглядело так, как показано на рисунке 1.7. Встряхивающая головка выполнит один цикл в течение одной секунды. Точно так же, если мы проведем однотональный синусоидальный тест на частоте 500 Гц, шейкер выполнит 500 циклов за одну секунду.

Рисунок 1.7. Положение устройства по отношению к исходному положению во времени.

Разность фаз и фазовый сдвиг

Положение волновой частицы периодической формы волны известно как «Фаза» формы волны. Полная фаза полного цикла формы волны — 360 0 .

Когда две или более волны одной и той же частоты создают помехи в среде или движутся по одному и тому же пути, тогда «фаза» волн играет важную роль для получения желаемого выходного сигнала без каких-либо шумов в ней.

Фаза также может быть определена как «относительное смещение двух волн друг относительно друга».

Фаза также может быть выражена в радианах и градусах. Один радиан = 57,3 градуса.

Разность фаз

Разность фаз синусоидальной волны может быть определена как «интервал времени, на который волна опережает или отстает от другой волны», и разность фаз не является свойством только одной волны, это относительное свойство. до двух и более волн.Это также называется «фазовый угол» или «фазовый сдвиг».

Разность фаз, обозначаемая греческой буквой Phi (Φ). Полная фаза сигнала может быть определена как 2π радиан или 360 градусов.

Опережающая фаза означает, что форма волны опережает другую волну с той же частотой, а запаздывающая фаза означает, что форма волны отстает от другой волны с той же частотой.

Фазовая квадратура: когда разность фаз между двумя волнами составляет 90 0 (это может быть = + 90 0 или — 90 0 ), тогда волны считаются находящимися в «фазовой квадратуре».

Противостояние фаз: когда разность фаз между двумя волнами составляет 180 0 (это может быть = + 180 0 или — 180 0 ), то считается, что волны находятся в «фазовом противостоянии».

Чтобы лучше понять эту концепцию, просмотрите рисунок ниже.

Временной интервал и фаза сигнала обратно пропорциональны друг другу. Это означает

t deg = 1 / (360 f) (градусы)

t rad = 1 / (6.28 f) (радианы)

Где f — частота сигнала, а t — период времени.

Например, если две синусоидальные волны имеют одинаковую частоту и фазовый сдвиг π / 2 радиан, то фазы волн могут быть определены как (nπ + 1) и nπ радиан.

Фазовый сдвиг сигналов также может быть представлен во временном интервале (T). Например, + 6 мс и — 7 мс и т. Д.

К началу

Уравнение разности фаз

Разность фаз синусоидальных сигналов может быть выражена приведенным ниже уравнением с использованием максимального напряжения или амплитуды формы волны,

A ( t) = A max × sin (ωt ± Ø)

Где

Amax — амплитуда измеряемой синусоиды

ωt — угловая скорость (радиан / сек)

Φ — фазовый угол.(Радианы или градусы)

Если Φ <0, то считается, что фазовый угол волны находится в отрицательной фазе. Аналогично, если Φ> 0, то говорят, что фазовый угол волны находится в положительной фазе.

Фазовое соотношение синусоидальной формы волны

Каждая переменная форма волны будет иметь свой ток, напряжение и частоту. Если напряжение и угловые скорости двух сигналов одинаковы, то их фаза также одинакова в любой момент времени.

На изображении выше мы можем видеть три волны, которые начинаются в начале оси, опережают начало координат и отстают в начале координат оси соответственно.

В начало

Разница фаз сигналов

Вне фазы

Когда переменные сигналы имеют одинаковую частоту, но разные фазы, они считаются «не в фазе». Разность фаз не равна нулю для несфазированных волн. Обратите внимание на рисунок ниже, на котором описывается концепция двух синусоид в противофазе. Для синфазных сигналов запаздывание является долей числа длин волн, таких как 1/2, 2/3, 3/5… и т. Д.

На приведенном выше рисунке волна ‘B’ опережает 90 0 (Φ = 90 0 ) до волны ‘A’.Таким образом, мы можем сказать, что две волны не совпадают по фазе.

Для фазированных волн существует два условия. Это

1. Опережающая фаза

2. Запаздывающая фаза

Опережающая фаза

Когда две формы волны одной и той же частоты движутся вдоль одной оси и одна форма волны опережает другую, это называется «опережающей фазой» .

Уравнения тока и напряжения для опережающих фазированных сигналов:

Напряжение (Vt) = Vm sin ωt

Ток (it) = Im sin (ωt — Φ)

Где Φ — ведущий фазовый угол.

Фаза запаздывания

Когда две формы волны одной и той же частоты движутся вдоль одной оси и одна форма волны отстает от другой, это называется «фазой запаздывания».

Уравнения напряжения и тока для опережающих фазированных сигналов:

Напряжение (Vt) = Vm sin ωt

Ток (it) = Im sin (ωt + Φ)

Где Φ — фазовый угол отставания.

IN Фазовые синусоидальные волны

Когда разность между фазами двух чередующихся волн равна нулю, волны считаются «синфазными».Это может произойти, когда два сигнала имеют одинаковую частоту и одинаковую фазу. Для синфазных сигналов запаздывание представляет собой целое число длин волн, например 0, 1, 2, 3… Синфазные сигналы показаны на рисунке ниже.

Формы сигналов на изображении выше имеют разную амплитуду (максимальное напряжение), но одинаковую частоту.

Пример: Если две синусоидальные волны A и B не совпадают по фазе, а разность фаз составляет 25 0 , то мы можем объяснить связь между волнами как

Волна «A» опережает волну «B» на 25 0 или волна B отстает от волны A на 25 0 .Таким образом, ток и напряжение этих сигналов также изменяются в зависимости от фазового сдвига несинфазных сигналов.

В начало

Зависимость фазового напряжения и тока от R, L, C

Цепь RLC также называется «Резонансной цепью». Ниже поясняется поведение напряжения и тока резистора, конденсатора и катушек индуктивности относительно фазы.

  • Резистор: В резисторе ток и напряжение находятся в одной фазе. Таким образом, разность фаз между ними измеряется как 0.
  • Конденсатор: в конденсаторе ток и напряжения не совпадают по фазе, а напряжение на токопроводящих проводах равно 90 0 . Таким образом, разность фаз между током и напряжением в конденсаторе измеряется как 90 0 .
  • Индуктор: В катушке индуктивности ток и напряжение также не совпадают по фазе. Напряжение приводит к току на 90 0 . Таким образом, разность фаз между напряжением и током в конденсаторе измеряется как 90 0 . Это прямо противоположно природе конденсатора.
ПРИМЕЧАНИЕ:

Существует простой способ запомнить это соотношение напряжения и тока без какой-либо путаницы. Этот метод — C I V I L

Первые 3 буквы C I V означают, что в конденсаторе I (ток) ведет к V (напряжению).

Вернуться к началу

Сводка

  • Мы можем резюмировать эту общую концепцию как
  • Фаза: Положение движущейся частицы сигнала называется «фазой» и измеряется в «радианах или градусах». ».
  • Разность фаз: интервал времени, на который волна опережает или отстает от другой волны, называется «Разность фаз» или «Фазовый угол». Он определяется как «Φ».
  • Фазовый угол измеряется в «радианах / сек» или «градусах / сек», а фаза полного цикла указывается как «360 0 ».
  • Не в фазе: Когда чередующиеся сигналы имеют одинаковую частоту, но разную фазу, они называются «не в фазе».
  • Синфазно: Когда разница между фазами двух чередующихся волн равна нулю, они считаются «синфазными».
  • Опережающая фаза: форма волны опережает другую волну с той же частотой.
  • Запаздывающая фаза: форма волны отстает от другой волны с той же частотой.
  • В цепях LRC соотношение фаз между напряжением и током будет
  • В резисторах: Фаза напряжения и тока одинакова. Таким образом, разность фаз равна 0.
  • В конденсаторах: Ток подводит напряжение на 90 градусов. Таким образом, разность фаз составляет 90 0 .
  • In Индукторы: Напряжение выводит ток на 90 градусов.Таким образом, разность фаз составляет 90 0 .

В начало

Фазовый угол — обзор

3.9.5 Унифицированный контроллер потока мощности

Унифицированный контроллер потока мощности (UPFC) является одним из самых передовых устройств FACTS и представляет собой комбинацию STATCOM и SSSC. Можно увидеть, что UPFC состоит из двух VSC, использующих общий конденсатор на их стороне постоянного тока, и единой системы управления. Два устройства связаны через канал постоянного тока, и комбинация обеспечивает двунаправленный поток реальной мощности между последовательным выходом SSSC и шунтирующим выходом STATCOM.Этот контроллер (UPFC) имеет возможность обеспечивать одновременную компенсацию действительной и реактивной последовательной линии без какого-либо внешнего источника электроэнергии. UPFC может иметь управляемую под углом последовательную подачу напряжения для управления напряжением передачи в дополнение к управлению импедансом линии и углом мощности. Таким образом, UPFC может управлять потоком реальной мощности, потоком реактивной мощности в линии и величиной напряжения на выводах UPFC, а также может использоваться независимо для компенсации реактивной мощности шунта. Контроллер может быть настроен на управление одним или несколькими из этих параметров в любой комбинации.

На рисунке 3.25 представлена ​​схема UPFC, которая содержит STATCOM с SSSC. Поток активной мощности для последовательного блока (SSSC) получается из самой линии через шунтирующий блок (STATCOM). STATCOM используется для управления напряжением (или реактивной мощностью), а SSSC используется для управления реальной мощностью. UPFC — это полный контроллер FACTS для управления потоком как активной, так и реактивной мощности в линии. Активная мощность, необходимая для последовательного преобразователя, потребляется параллельным преобразователем от шины переменного тока ( i ) и подается на шину j по звену постоянного тока.Инвертированное переменное напряжение ( В ser ) на выходе последовательного преобразователя добавляется к напряжению передающего конечного узла В i на стороне линии для повышения узлового напряжения на шине j . Здесь можно отметить, что величина напряжения выходного напряжения | V ser | обеспечивает регулировку напряжения, а фазовый угол δ ser определяет режим управления потоком мощности. Дополнительное запоминающее устройство (т. Е.(сверхпроводящий магнит, подключенный к звену постоянного тока) через электронный интерфейс, обеспечит расширение возможностей UPFC в управлении потоком реальной мощности.

Рисунок 3.25. Схема UPFC.

Помимо обеспечения вспомогательной роли в обмене активной мощностью между последовательным преобразователем и системой переменного тока, шунтирующий преобразователь может также генерировать или поглощать реактивную мощность, чтобы обеспечить независимое регулирование напряжения в точке соединения с система переменного тока.

Эквивалентная схема UPFC, показанная на рисунке 3.26, состоит из параллельно подключенного источника напряжения и последовательно подключенного источника напряжения. Уравнение ограничения активной мощности связывает два источника напряжения. Два источника напряжения подключены к системе переменного тока через индуктивное сопротивление, представляющее трансформаторы VSC. Выражения для двух источников напряжения и уравнения ограничения будут такими:

Рисунок 3.26. Эквивалентная схема UPFC между двумя шинами i и j.

Vshr = | Vshr | cosδshr + jsinδshr

Vser = | Vser | cosδser + jsinδser

Re − VshrIshr * + VserIj * = 0

Здесь V shr и V shr и управляемая величина и фаза источника напряжения, представляющего шунтирующий преобразователь. Величина V ser и фазовый угол δ ser источника напряжения представляют собой последовательный преобразователь. Подобно шунтирующим и последовательным источникам напряжения, используемым для представления STATCOM и SSSC, соответственно, источники напряжения, используемые в приложении UPFC, также будут иметь контрольные пределы, т.е.е., В shr min V shr V shr max , 0 ≤ δ shr ≤ 2 π и V ser min V ser V ser max , 0 ≤ δ ser ≤ 2 π соответственно.

Фазовый угол последовательно вводимого напряжения определяет режим управления потоком мощности. Следующие условия важны для понимания работы UPFC со ссылкой на его эквивалентную схему (рисунок 3.26):

Если δ ser находится в фазе с углом напряжения узла δ i , UPFC регулирует напряжение на клеммах, и между и отсутствует активный поток мощности th и j th автобусы. Поток реактивной мощности можно контролировать, изменяя | V ser |.

Если δ ser находится в квадратуре с δ i , поток активной мощности можно контролировать между i th и j th шинами, управляя δ ser и действует как фазовращатель.Между шинами i и j не будет потока реактивной мощности.

Если δ ser находится в квадратуре с углом линейного тока, то он также может управлять потоком активной мощности, действуя как переменный последовательный компенсатор.

Если δ ser находится в диапазоне от 0 ° до 90 °, он может управлять как потоком реальной мощности, так и потоком реактивной мощности в линии. Величина последовательно вводимого напряжения определяет величину регулируемого потока мощности.

Моделирование потока энергии UPFC [ 2 ]

На основе эквивалентной схемы, показанной на рисунке 3.26, мы имеем

Ii = Vi − Vj − VserYser + (Vi− Vshr) Yshr = ViYser + Yshr − VjYser − VserYser − VshrYshr

и Ij = −Vi + Vj + VserYser

, т.е. = Vi00VjYser + Yshr * −Yser * −Yser * −Yshr * −Yser * Yser * Yser * 0Vi * Vj * Vser * Vshr *

(3.146) илиPi + jQiPj + jQj = Vi00VjGii − jBiiGij − jBijGij − jBijGi0 − jBi0Gji − jBjiGjj − jBjjGjj − jBjj0Vi * Vj * Vser * Vshr *

(3.147i = | P Gijcosδi − δj + Bijsin (δi − δj)} + | Vi || Vser | {Gijcosδi − δser + Bijsin (δi − δser)} + ​​| V || Vshr | {Gi0cosδi − δshr + Bi0sin (δi − δshr)}

(3.147b) Qi = — | Vi | 2Bii + | Vi || Vj | {Gijsinδi − δj − Bijcos (δi − δj)} + | V || Vser | {Gijsinδi − δser − Bijcos (δi − δser)} + | Vi || Vshr | {Gi0sinδi − δshr − Bi0cos (δi − δshr)}

(3.148a) Pj = | Vj | 2Gjj + | Vj || Vi | {Gjicosδj − δi + Bjisin (δj − δi)} + | Vj || Vser | {Gjjcosδj − δser + Bjjsin (δj − δser)}

(3.148b) Qj = — | Vj | 2Bjj + | Vj || Vi | {Gjisinδj − δi − Bjicos (δj − δi)} + | Vj || Vser | {Gjjsinδj − δser − Bjjcos (δj − δser)}

Активный мощность и реактивная мощность последовательного преобразователя (SSSC) следующие:

Sser = Pser + jQser = VserIj * = VserYji * Vi * + Yjj * Vj * + Yjj * Vser *

(3.149a) ∴Pser = | Vser | 2Gjj + | Vser || Vi | {Gjicosδser − δi + Bjisin (δser − δi)} + | Vser || Vj | {Gjjcosδser − δj + Bjjsin (δser − δj)}

(3.149b) Qser = — | Vser | 2Bjj + | Vser || Vi | {Gjisinδser − δi − Bjicos (δser − δi)} + | Vser || Vj | {Gjjsinδser − δj − Bjjcos (δser − δj)}

Активная мощность и реактивная мощность для шунтирующий контроллер (STATCOM) получается как

(3.150a) Sshr = Pshr + jQshr = VshrIshr * = — VshrYshr * Vshr * −Vi * ∴Pshr = — | Vshr | 2Gi0 + | Vshr || Vi | {Gi0cosδshr − δi + Bi0sin (δshr − δi)}

3,1

( ) Qshr = | Vshr | 2Bi0 + | Vshr || Vi | Gi0sinδshr − δi − Bi0cosδshr − δi

Поскольку мы предполагаем преобразователи без потерь, UPFC не поглощает и не вводит активную мощность по отношению к системе переменного тока, то есть активную мощность, подаваемую на шунтирующий преобразователь, P shr , равен активной мощности, потребляемой последовательным преобразователем, P ser . Следовательно, уравнение ограничения:

(3.151) Pshr + Pser = 0

Кроме того, если предполагается, что трансформаторы связи не содержат сопротивления, тогда активная мощность на шине i соответствует активной мощности на шине j . Соответственно,

Pshr + Pser = Pi + Pj

Уравнения мощности UPFC в линеаризованной форме комбинируются с уравнениями мощности сети переменного тока. Чтобы получить линеаризованную модель системы с использованием формы рассогласования мощности, предположим, что UPFC подключен к узлу i , а система энергоснабжения подключена к узлу j .UPFC требуется для управления напряжением на выводе шунтирующего преобразователя, узле i , а также для передачи активной мощности от узла j к узлу i . Предполагая, что реактивная мощность вводится в узле j , уравнения линеаризованной системы выглядят следующим образом:

(3.152) ΔPiΔPjΔQiΔQjΔPjiΔQjiΔP = ∂Pi∂δi∂Pi∂δj∂Pi∂ | Vshr | ∂Pi∂ | Vjser | ∂Pi∂ | Vser | ∂Pi∂δshr∂Pj∂δi∂Pj∂δj0∂Pj∂ | Vj | ∂Pj∂δser∂Pj∂ | Vser | 0∂Qi∂δi∂Qi∂δj∂Qi∂ | Vshr | ∂ Qi∂ | Vj | ∂Qi∂δser∂Qi∂ | Vser | ∂Qi∂δshr∂Qj∂δi∂Qj∂δj0∂Qj∂ | Vj | ∂Qj∂δser∂Qj∂ | Vser | 0∂Pji∂δi∂Pji ∂δj0∂Pji∂ | Vj | ∂Pji∂δser∂Pji∂ | Vser | 0∂Qji∂δi∂Qji∂δj0∂Qji∂ | Vj | ∂Qji∂δser∂Qji∂ | Vser | 0∂P∂δi∂P ∂δj∂P∂ | Vshr | ∂P∂ | Vj | ∂P∂δser∂P∂ | Vser | ∂P∂δshrΔδiΔδjΔ | Vshr | Δ | Vj | ΔδserΔ | Vser | Δδshr

Предполагалось, что узел j — это узел PQ, а Δ P — рассогласование мощности, заданное уравнением ограничения (3.151). Если управление напряжением на шине и деактивировано, третий столбец уравнения (3.152) заменяется частными производными мощности шины и рассогласования UPFC относительно величины напряжения на шине В, i . Кроме того, приращение величины напряжения шунтирующего источника Δ В shr заменяется приращением величины напряжения на шине i , Δ В i . Для решения этих уравнений потока мощности UPFC необходим обширный алгоритм.Хорошие начальные условия для всех переменных состояния UPFC также являются важным требованием для обеспечения сходимости.

Контроллеры демпфирования UPFC

Структурная схема контроллера демпфирования UPFC показана на рисунке 3.27, где u может быть V shr и δ shr которые являются регулируемыми величиной и фазой источника напряжения, представляющего шунтирующий преобразователь.Чтобы поддерживать баланс мощности между последовательными и шунтирующими преобразователями, необходимо включить регулятор постоянного напряжения. Напряжение постоянного тока регулируется путем модуляции фазового угла напряжения шунтирующего трансформатора, δ shr . Регулятор постоянного напряжения представляет собой ПИ-регулятор. Другими блоками контроллеров являются блок усиления, блок размывания и блок контроллера опережения-запаздывания. T upfc представляет внутреннюю задержку UPFC [12].

Рисунок 3.27. Регулятор демпфирования UPFC.

Функции этих блоков уже знакомы при обсуждении других контроллеров FACTS. Линеаризованная модель в пространстве состояний контроллера демпфирования UPFC может быть получена алгебраически из представленной блок-схемы, которая может быть объединена с дифференциально-алгебраической моделью многомашинной системы для изучения проблемы устойчивости слабого сигнала.

Упражнения

3.1.

Изобразите установившуюся эквивалентную схему синхронной машины и, следовательно, получите ее установившуюся модель в системе координат dqo.

3.2.

Рассмотрим синхронную машину, обслуживающую нагрузку без насыщения и с V¯ = 1∠10 ° о.е. и I¯ = 0,5∠-20 ° о.е. Параметры машин представлены как X d = 1,2, X q = 1,0, X md = 1,1, X d ′ = 0,232 и R с = 0,0 (все в о.е.). Найдите следующие установившиеся переменные станка:

(i)

δ и δ T

(ii)

I d , I q , V d и V q

(iii)

ψ d , ψ q , и E q

033,

9
(iv)

E fd и I fd

(все в о.у., кроме угла в градусах)

3.3.

Выведите выражение фундаментальной составляющей эквивалентной восприимчивости SVC как

Bsvc = −XL − XCπ2π − α + sin2αXCXL

, где X L — эквивалентное реактивное сопротивление TCR, X C — эквивалентное реактивное сопротивление постоянного конденсатора, подключенного к цепи TCR, а α — угол включения. Получите его линеаризованную версию для применения в анализе устойчивости энергосистемы при слабых сигналах.
3.4.

TCSC подключен между узлами s и t. Поток мощности между узлами s и t определяется уравнением

Sst = Vs2gst − jbst − VsVtgst − jbstcosθst + jsinθst

Получите линеаризованные уравнения потока мощности TCSC. V s и V t — напряжения в узлах s и t. Y st = g st jb st — это пропускная способность сети между узлами, к которым подключается TCSC.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.