Трехфазный ток – что это такое, чем отличается от 1-фазного, плюсы и минусы, что лучше 1 или 3 фазы, схемы подключения

Ближайший автомат по номиналу — это устройство на 16 А. Однако при использовании однофазного питания и максимальной возможной мощности в 5 кВт потребуется установить автомат с большей мощностью. Это правило также применимо для устройств защитного отключения (УЗО). Мы уже рассматривали, как правильно выбрать УЗО по мощности, поэтому сейчас не будем углубляться в эту тему.

Трехфазное питание в доме: есть ли смысл?

Вопрос о подключении трехфазного питания к частному дому остается актуальным: стоит ли это делать или нет? Как обычно, на него нет однозначного ответа, и определить оптимальное решение можно, рассматривая плюсы и минусы такого подключения.

Три фазы в доме: нужны они или можно обойтись?

Дебаты о том, какая система электропитания лучше, однофазная или трехфазная, напоминают вечные споры о добре и зле, как в «Игре Престолов» — они никогда не заканчиваются. Существует множество доводов как за, так и против каждого варианта. В этой статье вы ознакомитесь с основными преимуществами и недостатками подключения трехфазного питания, что позволит вам принять обоснованное и взвешенное решение.

Перед вводом в эксплуатацию любой дом или квартира подключаются к местной электросети. Эта сеть может быть однофазной или трехфазной. При однофазном подключении в дом подводятся два провода: фаза и ноль, между которыми поддерживается напряжение 220 В. В трехфазной сети присутствует уже четыре провода: три фазных и один нулевой. Напряжение между каждой фазой и нолем также составляет 220 В, тогда как между фазами – 380 В (что визуально представлено на изображении).

Для учета электроэнергии в трехфазной сети устанавливается специальный трехфазный счетчик, который монтируется местным распределительным электросетевым узлом (РЭС). Наиболее распространенным примером такого счетчика является тип INCOTEX Меркурий 231 АМ-01, который предназначен для учета активной электроэнергии.

Специфика доставки тока потребителю

Доставка электрического тока к конечным потребителям осуществляется посредством высоковольтных линий электропередачи. На данном этапе ток передается под высоким напряжением, что не позволяет его использовать напрямую. Чтобы сделать его пригодным для бытового потребления, напряжение высоковольтного тока необходимо понизить. Для этого устанавливаются трансформаторы вблизи потребителей. Эти электротехнические установки предназначены для снижения высоковольтного напряжения до безопасных и номинальных значений, что делает электрический ток применимым для бытового использования.

Таким образом, потребители получают электроснабжение либо от линий нулевого развода, либо от одной из фазных линий. Первые формируют однофазную электросеть, где имеет место привычное напряжение в 220 V. Однофазные сети условно делятся на два типа в зависимости от количества рабочих проводников:

В однофазной двухпроводной сети присутствуют фазный (L) и нулевой (N) провода, при этом заземление бытовых электроприборов не требуется.

В однофазной трехпроводной сети используются три проводника: фазный (L), нулевой (N) и заземляющий (или защитный). Третий провод гарантирует дополнительную защиту для человека от поражения электрическим током, а также обеспечивает безопасность электрических приборов от перегрева и повреждения. В случае замыкания на корпус электроустановок, заземление позволяет немедленно отключить питание.

Трехфазное электропитание

Система трехфазного питания подразумевает подключение в вводно-распределительный устройстве (ВРУ) дома или электрическом щитке квартиры сразу трех фаз (L1, L2, L3) и нулевого рабочего провода (N). Напряжение между любыми двумя фазными проводами составляет 380 V. Распределение электрической проводки по всему объекту осуществляется от щита в соответствии с заранее установленной схемой, которая обеспечивает питание для бытовых электроприборов на 220 V или 380 V.

Крайне важно корректно провести расчет трехфазной сети для того, чтобы электрическая нагрузка равномерно распределялась между всеми тремя фазами. В противном случае возникает высокий риск возникновения сильного перекоса фаз, что может повлечь за собой аварийные ситуации или даже обгорание одной из фаз. Для достижения равномерного распределения трехфазного питания по дому или квартире специалисты рекомендуют использовать электрические кабели с 4 или 5 проводами.

Особенности трехфазной четырехпроводной электрической сети

При использовании четырехпроводной проводки обеспечение электроэнергией объекта осуществляется при помощи трех фазных проводов и нейтрали. Распределение электропроводов к приборам освещения и розеткам производится от распределительного короба или электрического щитка с использованием двух разных кабелей: одного фазного и одного нулевого, что обеспечивает сетевое напряжение 220 V. На общепринятых схемах фазы обозначаются буквами A, B, C.

Особенности трехфазной пятипроводной электрической сети

Трехфазная пятипроводная электросеть, в отличие от четырехпроводной, оборудована пятым заземляющим проводом (PE), который выполняет защитные функции. Важно также соблюдать принцип равномерного распределения нагрузок по всем фазам, чтобы избежать перегрузки.

Следует отметить, что в случае трехфазного питания невозможно определить степень нагрузки в электросети, используя привычный закон Ома. Это связано с тем, что при проведении расчетов учитываются коэффициенты мощности (cosф) и спроса (Kспроса). Среднее значение коэффициента мощности для городских квартир составляет в диапазоне от 0.90 до 0.93, а коэффициент спроса – 0.8, если количество подключенных потребителей превышает 5.

Плюсы и минусы

В современных частных владениях используется как однофазная, так и трехфазная электросистемы, каждая из которых имеет свои особенности.

Для однофазных сетей можно выделить следующие преимущества:

1. Доступность. В большинстве случаев бытовые сети предлагают напряжение 220 В.
2. Безопасность. Угроза поражения исходит только от одного проводника, который имеет не такие высокие значения номинала по сравнению с трехфазным вариантом.
3. Упрощенный монтаж. Установка проводки и подключение оборудования не требуют наличия профессионального оборудования – достаточно использования специального щупа.

Монтаж однофазной сети прост и доступен для выполнения даже человеком, не обладающим профессиональными навыками.

Основной недостаток данного варианта заключается в ограниченности мощности потребления. Как правило, предельная мощность для однофазных цепей составляет около 10 кВт. В отличие от 220-вольтовой сети, трехфазная система (что соответствует 360–380 вольтам) позволяет подключать большее количество оборудования, необходимого на бытовом уровне. Безусловно, эти ограничения следует учитывать с учетом характеристик входного устройства и сечения питающего кабеля.

Также стоит выделить несколько важных преимуществ трехфазной системы:

• Экономический фактор – для передачи электроэнергии требуется меньше проводов, что особенно актуально для линий электропередач (ЛЭП) длиной в сотни и тысячи километров.
• Трансформаторы в трехфазных системах характеризуются меньшими размерами магнитопровода по сравнению с однофазными трансформаторами.
• Для подключения приборов одинаковой мощности в трехфазной системе необходимы проводники с меньшим сечением, чем в однофазной системе.
• Возможность применения и функционирования трехфазных асинхронных электродвигателей. Эти моторы проще, надежнее и мощнее, чем модели, работающие на однофазном или двухфазном подключении.
• При необходимости в цепи можно легко переключать номиналы напряжения, изменять количество подключенных фаз и регулировать мощность оборудования.

Трехфазная сеть способствует равномерному распределению нагрузки по отдельным фазам.

• Каждая люминесцентная лампа в рамках одного осветительного прибора может быть подключена к отдельной фазе. Это существенно снижает мерцание и устраняет стробоскопический эффект.
• Способствует равномерному распределению механической нагрузки в энергогенераторе и увеличивает срок его службы.

Недостатки трехфазного подключения часто заключаются в том, что для его реализации потребуется более дорогостоящее электрооборудование. Кроме того, напряжение между любыми двумя фазами в цепи всегда составляет 380 вольт, что само по себе представляет серьезную опасность – как в случае случайного контакта с неизолированными частями, так и при пробое тока на корпус.

Мощность электрооборудования в трехфазной системе в целом зависит от площади сечения питающих проводников. Однако на бытовом уровне для частного потребителя существует предельный уровень, который регулируется установленным договором и вводным щитком, в среднем – это 15 кВт.

Для подключения электрооборудования одинаковой мощности в трехфазной системе требуется проводить с меньшим сечением, чем в однофазной системе.

Правила выбора – что лучше 1 или 3 фазы

При выборе типа домашней электросети – однофазной или трехфазной – рекомендуется руководствоваться следующими принципами:

• Если мощность потребления всего электрооборудования не превышает 10 кВт, для питания достаточно будет одной фазы и нулевого провода. Это подходит для ситуаций, когда жилье имеет альтернативные источники обогрева (дрова, газ, уголь) и не предполагают использование мощной техники.
• Если потребительский предел превышает 10 кВт, потребуется трехфазная система электроснабжения. Обычно это происходит при установке электрического котла, наличии сопутствующего электрооборудования на участке, в гараже или мастерской.
• Наличие трехфазных установок. Например, если в планах есть использование трехфазного мотора, лучше сразу подключить дом к сети на 380 вольт, поскольку такая установка обеспечит более высокий КПД и меньшие затраты по сравнению с однофазным подключением на 220 вольт.

Также мы подготовили видео о том, что такое трехфазный переменный ток:

• Если в цепи имеется большое количество однофазных потребителей с суммарной мощностью свыше 15 кВт, в этом случае следует выбирать трехфазное подключение с дальнейшим равномерным распределением нагрузки по каждой фазе. В противном случае потребуются непрактичные расходники. Например, для нагрузки в 15000 ватт в однофазной цепи понадобится медный кабель сечением 10 мм² и автомат на 70 А.

Основной недостаток трехфазного подключения с распределением нагрузки по отдельным фазам заключается в ограничении потребляемой мощности. К примеру, если выделено всего 15 кВт, на каждую ветку придется по 5 кВт. Поэтому перед выполнением подключения необходимо тщательно продумать схему распределения нагрузки.

Особенности и схема трехфазной проводки

Трехфазная сеть чаще всего встречается на производственных предприятиях, где требуется питание мощной нагрузки, рассчитанной на напряжение 380/400 В. Это может включать станочное оборудование, а также IT и телекоммуникационные устройства. В многоэтажных домах, дачных, и коттеджных поселках также может быть предусмотрено трехфазное питание, но на каждую квартиру или участок, как правило, приходит только одна фаза. Однако в частном секторе иногда предусмотрено подключение сразу трех проводников, например, по 5 кВт на каждом. Такой подход позволяет использовать бытовую нагрузку на 380 В, как, например, электроплиту или духовой шкаф. В случае трехфазной проводки переменный ток поступает по трем фазным проводам (L1, L2 и L3), а по нейтральному проводнику (N) возвращается. Также присутствует заземляющий провод (PE). Для наглядности: напряжение между каждой фазой и нулем составляет 220 В, между самими фазами – 380 В.

Важно, чтобы в трехфазной сети нагрузка распределялась равномерно по фазам, чтобы избежать их перекоса. Например, если максимальная мощность составляет 15 кВт, это означает, что на каждой фазе должно быть по 5 кВт.

Перекос фаз является асимметрией токов и напряжений, которая преимущественно возникает из-за неправильного распределения нагрузок, когда один или два проводника работают с чрезмерно большой нагрузкой, в то время как на третьем проводнике нагрузка минимальна.

Преимущества и недостатки трехфазного подключения

• Обеспечение эффективного функционирования систем без перегрузок линий и перекоса фаз;
• Организация удобного контроля и безопасной эксплуатации самой проводки.

Например, в домашней электропроводке можно использовать одну фазу для освещения, вторую — для мощной бытовой техники, а третью — для подсобных помещений.

Однако у такого подключения есть и свои значительные недостатки. Рассмотрим их подробнее:

Чтобы избежать повреждений техников с трехфазными электромоторами, необходимо строго следовать установленной схеме подключения: A → B → C или C → B → A.

Для корректной расстановки фаз перед последующим подключением к нагрузке может быть использован специальный инструмент — фазоуказатель. Также можно применять трехфазные реле контроля фаз для защиты от неправильного подключения оборудования.

Как дешевле — три фазы или одна

Практически все новые подключения электроэнергии в нашей стране позволяют подключить к частным домам как однофазную, так и трехфазную систему. Выбор осуществляется во время подачи заявки на подключение. Узнать, есть ли техническая возможность для трехфазного подключения, вы можете в местном филиале энергосетевой компании.

Иногда специалисты от сетевой организации при подключении дома к электроэнергии в дачных или садоводческих товариществах настаивают на однофазной сети. Часто свою позицию они обосновывают тем, что из трех фаз только одна работает надлежащим образом, тогда как остальные – отклоняются от нормы. Это неправильно: если на местный трансформатор поступает полноценное питание (что обычно и происходит), то и в каждой линии должно обеспечиваться нормальное напряжение. Если вы обнаружите, что в одной фазе напряжение ноль, обязательно обратитесь в энергосетевую компанию с просьбой восстановить пустующую фазу.

Георгий Ерахтин

Часто при покупке старого дома или новых построек, где застройка ведется точечно, на дом выделяется 10 кВт. В этом случае желательно запросить у энергосбытовой компании возможность увеличения мощности до 15 кВт. Это не так дорого, но существенно повысит эффективность работы электрической системы в вашем доме.

Сложностей с подключением трехфазного питания нет. При подключении однофазной сети в первую очередь будет задействован один фазный провод из трех, а также ноль и земля. Если же подключение трехфазное, то будут задействованы все провода.

Сама трехфазная система в большинстве частных домов представляет собой несколько метров пятижильного кабеля, который проложен до котла, электроплиты или в гараж к инструментам. Цена такого кабеля ненамного выше, чем у трехжильного, разница составляет около 20%.

Стоит отметить, что оборудование для трехфазной сети обычно дороже, чем для однофазной. Наибольшие расходы, как правило, связаны с установкой вводного щитка.

Щиток для однофазной сети		Щиток для трехфазной сети
Оборудование	Средняя стоимость	Оборудование	Средняя стоимость
Вводной автомат	500 руб.	Вводной автомат	1&nbsp500 руб.
Счетчик простой двухтарифный	2&nbsp000 руб.	Счетчик трехфазный двухтарифный	4&nbsp000 руб.
DIN-рейки, комплект	200 руб.	Дифференциальные автоматы	от 3 шт. по 1&nbsp000 руб./шт.
УЗО (устройства защитного отключения или автоматы) по 16–25 А	до 5 шт. по 200 руб./шт.	Простые УЗО	3 шт. по 200 руб./шт.
Итого:	3&nbsp700 руб.	Итого:	9&nbsp100 руб.

Таким образом, сборка щитка для трехфазного подключения в среднем обойдется в три раза дороже, чем для однофазного. Однако не следует забывать, что надо учитывать не только цену покупки, но и стоимость дальнейшей эксплуатации.

Оборудование, спроектированное для работы на 380 В, как правило, обладает большей мощностью и производительностью, чем устройства, работающие в системе 220 В. Например, электрокотел при напряжении 220 В будет нагревать воду в 2–3 раза медленнее и потребует больше электроэнергии для достижения того же результата.

К тому же стабильность подключения, мощность сети, комфорт и общая безопасность проводки – это коллективно огромные ценности.