Проектирование схемы трехфазного электроснабжения для частного дома на 15 кВт

Схема подключения трехфазного счетчика прямого включения

Как уже сказано выше, подключение трехфазного счетчика прямого включения очень простое. Как и в случае с однофазным, к входным клеммам подключаются провода с вводного автомата. С выходных клемм уходят на нагрузку (обычно на противопожарное УЗО, а далее, уже на автоматы линий).

sxema-podkluchenija-trexfaznogo-schetchika-7-640x520.jpg

Схема подключения трехфазного счетчика прямого подключения

Обратите внимание, с выхода счетчика провод нейтрали заводится на шину. На другие устройства ноль подается с этой шины. Как видите, подключение совсем несложное. Важно не запутаться с фазами. Для этого лучше использовать цветные провода. Соблюдение цветовой маркировки в разы облегчает разводку электропроводки.

На схеме выше на счетчик заведено сразу четыре провода, включая нейтраль. И это правильно и резонно. Но есть и другая схема, по которой защитный PEN проводник подается не на счетчик, а заводится на шину, а с нее при помощи тонкого провода подается на соответствующий вход счетчика. Эта схема может существовать, так как в ПУЭ пункт 1.7.135 есть прямое указание на возможность такого подключения.  Даже есть счетчики под такую схему — с семью выходами (а не с восемью, как обычно). Например, Энергомера СЕ303-S34.

sxema-podkluchenija-trexfaznogo-schetchika-8-640x374.jpg

Вторая схема подключения трехфазного счетчика прямого типа

Но не все подразделения энергосбыта одобряют эту схему. Дело в том, что при таком подключении провод PEN можно отключить. В случае с однофазной сетью это приводит к останову счетчика. С трехфазными не так. Экран погаснет, но счетчик продолжит считать, так как для работы ему достаточно наличия трех фаз. Во всяком случае так утверждают производители. Вот только они не исключают того, что погрешность учета повысится. И никто не знает в какую сторону. Чтобы предотвратить остановку счетчика, некоторые подразделения Энергосбыта ставят три пломбы — как на рисунке выше. Самое неприятное в этом случае — опломбировка шины, ведь может понадобится вносить изменения в схему.

Способы получения 380 Вольт из 220

Рассмотрим основные способы преобразования 220 вольт в полноценный трёхфазный ток, напряжением 380 В:

  • с помощью электронного преобразователя напряжения;
  • путём применения трансформатора;
  • использованием трёх фаз;
  • используя трёхфазный двигатель в качестве генератора;
  • пользуясь конденсаторной схемой.

Преобразователь напряжения

Самый простой и надёжный способ преобразовать 220 В в 380 – купить электронный преобразователь напряжения. (см. рис. 2). Этот прибор часто называют инвертором. Гаджет прост в управлении и генерирует качественный трёхфазный ток. Правда, мощность инверторов не слишком большая, но её, как правило, хватает для большинства трёхфазных бытовых приборов.

preobrazovatel-napryazheniya.jpg
Рис. 2. Преобразователь напряжения

Преобразователь хорош ещё и тем, что у него есть встроенная функция защиты от перегрузок и КЗ. А это значит, что электромотор не перегреется и не выйдет из строя в результате КЗ.

Высокое качество тока достигается благодаря принципу работы устройства. Инвертор сначала выпрямляет переменный однофазный ток, а затем генерирует трёхфазное напряжение с заданной частотой и со стандартным сдвигом фаз. При этом количество фаз может быть и больше чем 3 (с соответствующим углом сдвига).

Используя трансформатор

С помощью повышающего трансформатора можно получить какое угодно напряжение, в том числе и 380 В. Однако, если вас интересует трёхфазное напряжение, то необходим специальный трёхфазный трансформатор.  преобразующий однофазный ток в трёхфазный. Такие трансформаторы есть в продаже.

Обмотки трансформатора соединены звездой или треугольником. Напряжение однофазной сети подаётся на две первичные обмотки напрямую, а на третью – через конденсатор. При этом ёмкость конденсатора подбирается из расчёта 7 мкФ на каждые 100 Вт мощности.

Обратите внимание на то, что номинальное напряжение конденсатора не должно быть ниже 400 В. Такое устройство нельзя включать без нагрузки.

Хоть мы и получим таким способом необходимые 380 В, всё равно будет наблюдаться снижение мощности электромотора (если вы планируете подключать его к трансформатору). Соответственно КПД двигателя тоже упадёт.

Использование 3-х фаз

Если вы проживаете в многоквартирном доме, то к нему уже подведено 3 фазы, которые с целью оптимального распределения нагрузок разведены по отдельным квартирам. На каждом этаже стоят распределительные щиты, откуда можно завести в квартиру недостающие две фазы. Но для этого потребуется разрешение.

При желании вы можете получить разрешение у энергоснабжающей компании или согласовать с Энергонадзором обустройство трёхфазного питания в вашей квартире. При этом потребуется установить трёхфазный счётчик электроэнергии.

Использование электродвигателя

Вы наверно знаете, что ротор обычного трёхфазного двигателя после запуска продолжает вращаться после отключения одной фазы. Оказывается, что между выводом отключенной обмотки и задействованными выводами имеется ЭДС.

Сдвиг фаз между обмотками статора зависит только от их расположения. В трёхфазном двигателе эти катушки расположены под углом 120º, а значит они обеспечивают такой же угол сдвига фаз. Это обстоятельство наталкивает на мысль, что асинхронный трёхфазный двигатель можно использовать для получения 380 вольт от обычной однофазной сети. Простая схема подключения электромотора изображена на рисунке 3. Конденсатор на схеме нужен только для запуска двигателя. После запуска его можно отключить. Конденсатор берём типа МБГО, МБГП, МБГТ или К42-4, рабочее напряжение которого должно быть не менее 600 В. Можно применить конденсатор К42-19, с рабочим напряжением минимум 250 В.

Пример подключения фазосдвигающего конденсатора см. на рис. 3.

podklyuchenie-puskovogo-kondensatora.jpg
Рис. 3. Подключение пускового конденсатора

Параметры конденсатора подбираем в зависимости от мощности мотора. Заметим, что параметры фазосдвигающего конденсатора на качество генерируемого тока не влияют. Нагрузку подключаем к обмоткам статора, согласно схеме, показанной на рис. 4.

Рис. 4. Трёхфазный ток от электромотора

Скорость вращения ротора почти не зависит от напряжения однофазной сети, так что её можно считать постоянной. Это значит, что частота трёхфазного тока при номинальных нагрузках изменяться не будет.

Следует иметь в виду то, что мощность трёхфазного двигателя, работающего от однофазной сети, падает. Соответственно, номинальная мощность трёхфазной нагрузки будет, примерно, на треть ниже, от той, которая заявлена в паспорте электромотора.

Электродвигатель в качестве генератора

Ещё один способ, позволяющий из 220 В получить 380, это создание системы двигатель-генератор. В качестве двигателя можно взять любой электромотор, работающий от сети 220 В, а в качестве генератора – доработанный трёхфазный асинхронный двигатель (схему установки смотрите на рис. 5).

Сразу заметим, что эффективность такой установки под вопросом, но получить таким способом требуемое напряжение 380 В можно. В данной схеме требуется обеспечить такую частоту вращения ротора, чтобы генератор выдавал ток с частотой, равной 50 Гц. Для  этого необходимо вращать вал с угловой скоростью 1500 об/мин.

Рис. 5. Трёхфазный двигатель в качестве генератора

В домашних условиях в качестве привода можно использовать однофазный мотор от стиральной машины или другой бытовой техники. Важно только обеспечить требуемую угловую скорость вращения ротора.

Поскольку вращение вала электродвигателей работающих, например, в стиральной машине составляет около 12 – 20 тыс. об./мин., то необходимо использовать шкивы, диаметры которых соотносятся как 1 к 10. То есть, чтобы обеспечить вращение ротора генератора со скоростью 1500 об/мин. можно взять шкив, который уже смонтирован на электромоторе от пралки, а на вал трёхфазного двигателя надеть шкив, диаметром в 10 раз больше.

Однофазное и трехфазное подключение

схема-трехфазной-цепи-320x138.jpg
Схема трехфазной цепи

При выяснении различий в качестве двух типов энергоснабжения (с одно- и трехфазным подключением) и связанными с ними схемными решениями необходимо отметить следующее:

  • при использовании трехфазной системы для прокладки линии потребуется кабель с 4-мя жилами, при наличии заземляющего контура – с 5-ю, а для однофазного способа достаточно трех жил;
    f2-320x187.jpg
    Схема однофазного подключения
  • в первом случае возрастут расходы на кабельную продукцию, а также на приобретение обслуживающего оборудования — трехфазный электрический счетчик, автоматы и УЗО стоят дороже своих однофазных аналогов;
  • заметно увеличится потребляемая от подстанции мощность, что объясняется значительно возросшими нагрузками в сети 380 Вольт.

Указанные отличия учитываются при подготовке проекта электроснабжения частного дома. Принимаются во внимание и такие важные факторы, как особенности распределения тока и потери мощности в трехфазной нагрузке из-за ее реактивного характера.

Ввод электричества и монтаж электропроводки

Защитные устройства монтируются во вводно-распределительном щитке, который ставится обычно в коттедже в незамерзающем помещении. Туда же подводится электропроводка со всех групп и кабель ввода с улицы.

shemy-elektroprovodki-4-e1529235926822.jpg

Ввод электричества в дом

В отдельных случаях электрощит разделяется на два – вводный и распределительный. Первый с рубильником, счетчиком и общим УЗО устанавливается снаружи, а второй со всем остальным внутри здания. Так контролерам проще будет снимать показания. Однако тогда уличный щиток и приборы в нем должны быть с повышенной защищенностью от влаги, что немало повышает их стоимость.

Если монтаж электропроводки в коттедже можно произвести самостоятельно, то вводной кабель подключают только электрики с сетевой компании. Причем сделают они только после проверки прибора учета и системы заземления, а также составления всех необходимых актов.

По воздуху

Проще и дешевле всего обойдется монтаж воздушного ввода. Для этого от ближайшей опоры ЛЭП прокидывается СИП (самонесущий изолированный провод) либо его обычный стальной аналог. Однако такой вариант соединения домашней электросети с поселковой не всегда возможно реализовать из-за нормативных ограничений по расстоянию от жилого строения до столба.

shemy-elektroprovodki-6.jpg

Требования к электропроводам

Воздушный кабель:

  1. Дешево стоит и быстро монтируется.
  2. Выглядит не слишком эстетично.
  3. Может быть оборван со временем (например, ветром или краном).
  4. Ограничивает возможности по заезду на участок габаритной строительной техники.

Если расстояние от дома до столба более 20 метров, то придется ставить еще одну опору. В противном случае кабель может оборваться под собственным весом. А это дополнительные расходы.

Подземный монтаж электропроводки

Ввод, уложенный в земле, более надежен и меньше подвержен воздействию осадков. Прокладывают такой кабель на глубине порядка 0,8–1 метра в защитной трубе из пластика либо стали.

Трубы и конструкции для подземной электропроводки

Этот вариант предусматривает земляные работы и проделывание отверстия в фундаменте или стене. Он более сложный в монтаже и затратный по времени. Однако вероятность обрыва подобной вводной электролинии ниже, а срок службы выше, нежели у воздушного аналога.

Необходимые расчеты при подземном вводе электричества

Оформление разрешения

На первых этапах предстоит согласование с энергетиками:

  • допустимая мощность;
  • количество фаз;
  • тип вводной линии и прибор учета энергии;
  • тариф учета (зависит от счетчика);
  • исходя из качества изоляции домовой электросети, согласовывается схема подключения (если проводка старая, то разрешения не дадут);
  • насколько надежно произведено заземление электропроводки в доме.

Важно! Самостоятельное подключение к линиям электропередач запрещено законом. Подсоединение электроснабжения должно быть произведено высококвалифицированными специалистами.

Далее производится замер от частного дома до сетей 380В, если это расстояние превышает 300 метром в городе или же 500 метров за чертой города, то придется оплатить установку дополнительного столба-опоры.003.jpg

Следующим этапом будет обсуждение необходимой мощности:

  • не больше 16 кВт;
  • от 16 до 50 кВт;
  • от 50 до 160 кВт.

Обычно, разрешается до 50 кВт, в случае необходимости большего показателя, потребуется установка дополнительного трансформатора, что весьма затратно и сложно.

Дальнейший перечень необходимых документов:

  • копия паспорта (необходима для оформления договора на подключение электричества);
  • заявка на подключение к электрическим линиям;
  • идентификационный код;
  • план участка;
  • план размещения ближайшего к участку столба линии электропередач;
  • правоустанавливающий документ на жилой (нежилой) объект;
  • утвержденного полного плана жилого помещения;
  • информации о необходимой мощности и списка всех используемых электроприборов в доме (либо предполагаемого количества устройств, если дом еще не введен в эксплуатацию).

Заявление на прокладку к дому электрики, стоит написать в двух экземплярах, для того чтобы один (с визой специалиста принимающего документ) оставить у себя.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий