Устройство для определения чередования фаз — самодельный фазоуказатель

В нашем садоводческом товариществе установили трёхфазный электросчётчик с трансформатором тока. Счетчик был новый со всеми пломбами. Однако при полностью отключенной нагрузке диск счётчика медленно вращается, то есть у счётчика обнаружился «самоход». Понятно, платить товариществу за учитываемую счетчиком энергию, которую оно фактически не использовало, не хотелось.

Сначала решили, что счетчик неисправен. Заменяли счетчики несколько раз, но «самоход» оставался. В результате пришли к другому выводу — счетчик не виноват. Стали думать, что же вызывает подобный «самоход»? В заводской инструкции, приложенной к трёхфазному счетчику, записано: подключать счётчик к сети необходимо, соблюдая последовательность чередования фаз, чтобы фаза А сети была бы подключена к первому зажиму счётчика, фаза В — ко второму, а фаза С — к третьему зажиму счётчика.

Рис. 1. Конструкция «Устройства для определения последовательности чередования фаз в трехфазной сети».

Последовательность чередования фаз легко установить с помощью фазоуказателя. Таковой всегда имеется на электростанциях, в электрохозяйствах крупных заводов, но откуда ему быть в садоводческих товариществах? Наша попытка заполучить фазоуказатель на прокат на пару дней в крупном учреждении не удалась. Пришлось самим изготовить «Устройство для определения последовательности чередования фаз», с помощью которого удалось определить эту правильную последовательность. В результате после устранения нарушения последовательности чередования фаз «самоход» счётчика исчез. Стало быть, отпала нужда платить за неиспользованную садоводами энергию.

Устройство для определения последовательности чередования фаз в трехфазной сети

Итак, вышеупомянутое «Устройство для определения последовательности чередования фаз» предназначено для определения фазы, в которой напряжение отстаёт от напряжения в фазе, произвольно взятой для начала отсчёта. Знание этого отставания необходимо для правильного подключения к сети приборов, в которых требуется соблюдать последовательность чередования фаз, например, трёхфазных четырёхпроводных (с нулем) электросчетчиков.

Конструкция устройства достаточно простая (рис. 1). На основании из электроизоляционного материала, например текстолита, размещены два настенных электропатрона с ввинченными в них обычными осветительными лампами накаливания, закрытыми прозрачными кожухами, изготовленными из пластиковой тары от соков, воды и т. д. На основании укреплены также конденсатор и клеммы для подключения проводов.

Рис. 2. Схема устройства (чередование фаз правильное: А-В-С).

Одни выводы от ламп и конденсатора спаяны (точка О), другие концы проводов соединены с клеммами А, В и С (рис. 2).

Принцип действия «Устройства для определения последовательности чередования фаз» таков. При подключении «Устройства...» к трехфазной сети из-за наличия конденсатора в каждой фазе изменяется напряжение, что приводит к разному накалу ламп. (В нашем случае к конденсатору подсоединена фаза В.) По величине накала (яркости свечения ламп) и судят о принадлежности оставшихся фаз (проводов) к фазе А или к фазе С.

При подключении «Устройства для определения чередования фаз» на обесточенной трёхфазной сети за среднюю фазу выбирают фазу В. По отношению к фазе В одна из оставшихся фаз, например, фаза А, будет опережающая (напряжение в фазе А опережает напряжение в фазе В), другая фаза — фаза С — будет отстающая (напряжение в фазе С отстаёт от напряжения в фазе В). Схема такого подключения «Устройства...» и приведена на рис. 2. При подаче на «Устройство...» напряжения, одна из ламп будет гореть ярко, другая — вполнакала. Фаза, где лампа горит ярко — отстающая, то есть фаза С. Фаза, где лампа горит вполнакала — опережающая, то есть фаза А. Таким образом, определив, что чередование фаз в нашем случае правильное (А-В-С), в этой же последовательности подключают их к соответствующим зажимам трёхфазного счётчика 1-2-3 (счёт слева-направо).

Рис. 3. Схема устройства (чередование фаз не «правильное»: С-В-А).

Если же ярко горит лампа слева (рис. 3), то чередование фаз будет С-В-А, то есть неправильное. В этом случае следует поменять местами крайние провода, идущие к счётчику, оставив на месте средний провод (фаза В).

При использовании «Устройства для определения последовательности чередования фаз» следует предпринимать определенные меры безопасности:

— подключают и отключают «Устройство...» только при полностью снятом напряжении в фазах сети;

— после отключения питающей сети каждую фазу, идущую к зажимам счётчика, поочередно соединяют изолированным проводом с нулём сети (корпусом металлического ящика, в котором находится счётчик). Это делается для того, чтобы снять возможное напряжение воздушной (кабельной) сети и разрядить возможно заряженные конденсаторы, находящиеся у садоводов (установки с конденсаторным пуском двигателей);

— после подачи напряжения на «Устройство...» нельзя ни прикасаться к нему, ни передвигать и ни переносить его;

— не подают напряжение на «Устройство...» без защитных колпаков на лампах.

Теперь поговорим о емкости конденсатора и о мощности ламп, используемых в «Устройстве для определения последовательности чередования фаз». Обратим ваше внимание на то, что значения электрического напряжения на конденсаторе и лампах зависят от сопротивления как конденсатора, так и лампы, точнее от соотношения m этих сопротивлений:

m = X_c / R ,

где Х_c — сопротивление конденсатора; R — сопротивление лампы.

В свою очередь, сопротивление конденсатора Х_c определяют по формуле:

Х_c = 10⁶ / 2πfC ,

где π — 3,14; f — частота сети (50 Гц); С — емкость конденсатора, мкФ.

Сопротивление же лампы зависит от мощности и фазного напряжения сети:

R = U_ф² / W ,

где U_ф — фазное напряжение (220 В); W — мощность лампы, Вт.

Ввиду сложности расчетов значений электрического напряжения на конденсаторе и на лампе, связанных с применением комплексных чисел, обойдемся без таких расчетов, ограничившись таблицей 1, где приведены результаты расчетов для m = 1 и для m = 4.

Таблица 1. Значения электрического напряжения на лампах и на конденсаторе в зависимости от значения m
Показатель m = Xc / R	Напряжения, В
	Смещение нейтрали	Лампа (фаза А)	Конденсатор (фаза В)	Лампа (фаза С)
1	138	88	292	328
4	113	152	320	230

Из таблицы 1 видно, что для «Устройства для определения последовательности чередования фаз» рекомендуемое в литературе соотношение m = 1, при котором Х_c = R, осуществить на практике невозможно, так как лампа в фазе С будет находиться под напряжением 328 В, что моментально приведёт к её перегоранию или взрыву (лампа рассчитана на 220 В).

Расчеты показывают, что с увеличением показателя m напряжение на лампе в фазе С падает, а напряжение в фазе С растёт. При этом яркости обеих ламп будут мало отличаться друг от друга, что ухудшит зрительную оценку накала ламп. В результате проведенных опытов выяснилось, что наиболее приемлемым является показатель m = 4, при котором лампа в фазе С горит ярко, но без перекала, а лампа в фазе А светит слабо, с недокалом.

Конкретные значения мощности ламп и емкости при показателе m = 4 приведены в таблице 2.

Таблица 2. Значения мощности ламп и емкости конденсатора при m = 4
Мощность лампы, Вт	15	25	40	60	75
Емкость конденсатора, мкФ	0,25	0,44	0,68	1,0	1,23

Как видно из таблицы 2 каждой паре ламп той или иной мощности W соответствует своя емкость конденсатора. Причем напряжения на лампах не изменятся, если применить лампы другой мощности и подобрать конденсатор соответствующей емкости.

Принимая во внимание тот факт, что чем меньше мощность лампы, тем меньше емкость конденсатора, «Устройство для определения последовательности чередования фаз» было изготовлено с лампами мощностью 15 Вт, что позволило сократить его размеры.

Г. Эдель.

Все материалы раздела «Ремонт и строительство»

Поделитесь этой страницей в соц. сетях: