Специалисты выделяют такое понятие, как фаза тока в бытовой электропроводке. Знание фаз и погрешностей в электрических цепях способно предотвратить несчастные случаи при замене и ремонте электрооборудования.
Выделяют три основных вида фаз в электрических цепях:
- однофазный ток;
- двухфазный ток;
- трехфазный ток.
Однофазный ток
Однофазным переменным током называют такой ток, который можно получить с помощью вращения одного или нескольких проводников в магнитном потоке. При этом они должны объединяться в общую катушку.
Однофазный ток передают обычно при использовании двух проводов - фазного и нулевого.
Между данными проводами пропускается стандартное бытовое напряжение в 220 В. Однофазный ток подводится к получателю электроэнергии несколькими эффективными способами. Выделяют двухпроводной и трехпроводной способ.
При двухпроводном способе используется два провода. По одному из них течет фазный ток, а другой используют в качестве так называемого нулевого провода.
При трехпроводном способе принято добавлять еще один провод – заземление. Он выполняет предохранительную функцию, так как защищает от возможного поражения человека электрическим током. Также при помощи третьего провода производится отвод токов утечки и предотвращается поломка приборов.
Двухфазный ток
Совокупность однофазных токов, которые сдвинуты по фазе друг относительно друга на 90 градусов, принято называть двухфазным электрическим током.
Подобный вид тока образуется при взаимодействии двух катушек индуктивности. Их необходимо расположить в окружающем пространстве так, чтобы оси находились в перпендикулярном положении друг к другу. Затем пропускают через катушки двухфазный ток при помощи двух магнитных потоков, находящихся в системе. Вектор полученного магнитного поля должен вращаться с постоянной угловой скоростью, поэтому и возникает необходимое магнитное поле. Ротор через металлический цилиндр электрооборудования приводит в движение весь механизм.
Двухфазный ток можно передавать при помощи связки двух проводов. Среди них два фазных и два нулевых провода.
Трехфазный ток
Трехфазный ток – система электрических цепей, которая состоит из трех элементов. В них совершают собственные действия переменные и электродвижущие силы одинаковой частоты. Они должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга на треть периода.
$\phi = \frac{2 \pi}{3}$
Все цепи в отдельности именуют фазами. Система из трех сдвинутых по фазе переменных токов в подобных электрических цепях называют трехфазным током.
Трехфазный ток можно легко передать на дальние расстояния. Напряжение в любой паре фазных проводов составляет уже 380В.
Трехфазный ток обычно распределяют до потребителей при помощи четырехпроводного и пятипроводного способа. При четырехпроводном подключении используется один нулевой провод и три фазных. В распределительном щите, где существует питание для розеток и выключателей, принято подводить два провода. Там напряжение уменьшается до 220В.
При пятипроводном подключении трехфазного тока добавляют еще один провод с защитными функциями – заземление. Чтобы не происходил перекос фаз, они должны заполняться нагрузкой равномерно.
Трехфазная цепь является частным случаем применения многофазных систем переменного тока. Трехфазные цепи получили широкое распространение благодаря ряду преимуществ перед остальными видами фаз:
- они позволяют экономить ресурсы при производстве и передаче энергии;
- потребитель получает возможность установки двух эксплуатационных напряжений;
- существует возможность получать электроэнергию простым вращением магнитного поля.
Все фазы трехфазной цепи пользуются стандартными наименованиями. Для первой фазы характерно использование обозначения $A$, для второй – $B$, для третьей – $C$.
Начала и концы всех фаз снабжены собственными стандартными обозначениями. Начала первой, второй и третьей фаз обозначаются в форме $A, B, C$, а концы фаз – $X, Y, Z$.
При условиях вращения ротора турбиной с постоянной скоростью происходит пересечение проводников обмотки статора с силовыми линиями магнитного поля. Тогда получается синусоидальная электродвижущая сила.
Величина возникшей электродвижущей силы определяется интенсивностью магнитного поля ротора, а также числом витков в обмотке. Частота ЭДС определяется частотой вращения ротора. ЭДС всех фаз обладает единой амплитудой $Em$ и частотой $\omega$.
$\frac{2\pi }{3} = 120°$
Если принять начальную фазу электродвижущей силы за ноль, то получим ЭДС фазы $A$ или $eA = Em_{sin}\omega t$.
Трехфазная симметричная система электродвижущей силы изображается при помощи тригонометрических функций, графиками на временных диаграммах, функциями комплексного переменного и векторами на векторных диаграммах.
Погрешности измерений
Выделяют главные составляющие погрешности, которые зависят от следующих причин:
- Взаимного влияния объекта и средств измерений.
- Несовершенства средств измерений.
- Значительного упрощения математических моделей при измерении преобразований.
Все измерения в электрических цепях проводятся в диапазоне частот от 0 Гц до 1 ГГц. Распространение получили прямые виды измерений, когда значение величины $Х$ принято находить в соответствии с показаниями используемого прибора.
Измерения силы тока проводят при помощи амперметра, а напряжение - вольтметром.
Если используется косвенный, то есть непрямой способ измерений, результат определяют по величинам $y_1$, $y_2$ и так далее, к которым применяют метод прямого измерения. Затем полученные результаты переносят в функциональную зависимость:
$X = f (y_1, y_2,…)$
Абсолютная погрешность определяется по формуле $\Delta = X_{i} – X$.
