Три фазы и нейтраль
В трёхфазной системе три обмотки (или три фазы сети) сдвинуты по фазе на 120°. Если соединить их в звезду, у них появляется общая точка — нейтраль N. Напряжение между каждой фазой и нейтралью называется фазным (Uф). Напряжение между двумя фазами — линейным (Uл).
Для симметричной звезды:
Uл = √3 × Uф ≈ 1,732 × Uф.
Отсюда:
- 127 × 1,732 ≈ 220 В;
- 230 × 1,732 ≈ 398 В, обычно говорят 400 В;
- 220 × 1,732 ≈ 381 В, исторически «380 В».
В США современный split-phase — 120/240 В; «110/220» — историческая запись. Поэтому запись «127/220 В» означает: 127 В фаза–нейтраль, 220 В фаза–фаза. Запись «230/400 В» — 230 В фаза–нейтраль, 400 В фаза–фаза. Это не две половины одной обмотки, как в split-phase, а разные точки трёхфазной системы: фазное и линейное напряжения.
Таблица напряжений
| Система | Фаза — нейтраль | Фаза — фаза | Где встречается |
|---|---|---|---|
| 127/220 В | 127 В | 220 В | старая советская сеть, некоторые объекты |
| 220/380 В | 220 В | 380 В | распространённая запись в России/СНГ |
| 230/400 В | 230 В | 400 В | современный стандарт IEC |
| 240/415 В | 240 В | 415 В | историческая запись; современный UK — 230/400 В |
| 277/480 В | 277 В | 480 В | промышленные сети США |
Если вы видите 127 В на каждом из трёх проводов относительно нейтрали и 220 В между любыми двумя проводами — это 127/220. Если 230 В на каждом относительно нейтрали и 400 В между проводами — 230/400. В обоих случаях это три фазы, а не «два по 110». Номинальные 230/400 В заданы стандартом IEC 60038; отношение 400/230 = 1,739, а √3 — расчётное для 398/230 В, с учётом допусков это одно и то же.
Почему 110 + 110 — не то же самое
В split-phase две половины одной обмотки сдвинуты на 180°, и напряжения складываются арифметически: 110 + 110 = 220. В трёхфазной системе три вектора сдвинуты на 120°, и линейное напряжение получается не суммой 127 + 127, а векторной разностью:
Uл = √(127² + 127² − 2·127·127·cos 120°) = 127·√3 ≈ 220 В.
Именно поэтому «два по 110» и «три по 127» — разные системы. В первой нейтраль — средняя точка одной обмотки; во второй нейтраль — общая точка трёх обмоток. Путать их опасно: схемы защиты, автоматы и распределение нагрузок разные.
Откуда взялись 127/220
Исторически в СССР и некоторых странах использовали 127/220 В. С переходом на 220/380 В и затем 230/400 В старые сети постепенно заменяли, но объекты с 127/220 ещё встречаются. Для них выпускали трёхфазные двигатели и трансформаторы с соответствующими напряжениями.
Если в вашем щите стоит оборудование 127/220, нельзя просто подать 230/400: фазное напряжение 230 В вместо 127 В выведет из строя однофазные нагрузки и создаст недопустимый режим для изоляции. Нужен трансформатор или замена оборудования, а не «подстройка» автомата.
Нейтраль и перекос фаз
В трёхфазной системе нейтраль нужна для однофазных нагрузок. Если нагрузки фаз одинаковы, ток нейтрали близок к нулю. Если одна фаза нагружена сильнее, по нейтрали течёт ток небаланса.
При обрыве нейтрали в системе 127/220 или 230/400 происходит то же, что в бытовой сети при потере нуля: однофазные нагрузки оказываются между фазами, и напряжения перераспределяются. На одной группе нагрузок напряжение может подняться почти до линейного, на другой — значительно упасть; конкретные значения зависят от сопротивлений нагрузок. Это убивает технику и создаёт пожарную опасность.
Защита:
- не разрывать нейтраль без необходимости;
- использовать четырёхполюсные аппараты там, где это требуется проектом;
- не ставить однополюсные автоматы на нейтраль;
- проверять баланс нагрузок;
- для генератора — согласовывать переключение нейтрали с АВР.
«Заземли одну фазу — она станет нулём»
В трёхфазной системе это особенно опасный совет. Если заземлить одну фазу, она получит потенциал земли, но останется фазой относительно других фаз. Напряжения между фазами не изменятся, а напряжения фаз относительно земли станут несимметричными. Что именно произойдёт — зависит от системы заземления: в IT две другие фазы могут подняться до линейного напряжения; в TN нейтраль удерживается у земли, здоровые фазы остаются под фазным, но до отключения возможны переходные процессы.
- TN-S/TN-C-S: заземление фазы — это однофазное замыкание на землю; должен сработать автомат или УЗО. Нейтраль удерживается у земли, здоровые фазы остаются под фазным напряжением; до отключения возможны переходные процессы, но не длительный подъём до линейного.
- IT: первого замыкания на землю может быть недостаточно для отключения; другие фазы поднимаются до линейного напряжения, а сеть продолжает работать с повреждением. Нейтраль может смещаться. Нужен контроль изоляции и поиск повреждения.
- TT: путь тока на землю идёт через заземлитель; для замыкания на землю срабатывание обеспечивает УЗО, а автомат защищает от сверхтока. Зависит от сопротивления и согласования защит.
Поэтому нельзя говорить «заземлил фазу — и она стала нулём». Нейтраль в трёхфазной системе — это общая точка обмоток, а не любая фаза, которую вы заземлили. Заземление одной фазы не создаёт нейтраль; оно создаёт однофазное замыкание на землю и опасный режим. Прикасаться к «нулевой» точке в такой ситуации нельзя: опасность создаёт не сама заземлённая фаза (она около нуля), а сместившаяся истинная нейтраль (в IT или при потере нейтрали) и другие фазные проводники.
Трёхфазный генератор и однофазные нагрузки
Трёхфазный генератор 230/400 В обычно даёт:
- три фазы и нейтраль для однофазных нагрузок 230 В;
- 400 В между фазами для трёхфазных двигателей и оборудования.
Если подключить однофазную нагрузку между двумя фазами, она получит 400 В — не 230. Если между фазой и нейтралью — 230 В. Поэтому важно знать, какая у вас система: 127/220 или 230/400, и какие напряжения допускает оборудование.
Для генератора 127/220 В однофазные нагрузки — 127 В, а не 220. Подключать их к 220 В нельзя. Для 230/400 — 230 В. Это кажется очевидным, но ошибки с «перепутал фазу и ноль» встречаются постоянно.
Как определить систему
- Посмотрите на шильдик генератора или вводного щита: «127/220», «220/380», «230/400».
- Измерьте напряжения: фаза–нейтраль, фаза–фаза, фаза–земля.
- Проверьте, сколько фаз приходит: три фазных проводника и нейтраль — это трёхфазная система; два фазных проводника и нейтраль — это две фазы трёхфазной системы (нагрузка между ними может быть однофазной, но источник остаётся трёхфазным).
- Не ориентируйтесь только на 220 В: это значение есть и в 127/220, и в однофазной сети, и в split-phase.
- Для генератора проверьте схему соединения обмоток (звезда/треугольник) и наличие нейтрали.
Связанные разборы
- Split-phase 110/220: две половины и средняя точка
- Плавающий ноль: 110 В на обоих проводах
- Краткий обзор: 110 + 110 = 220
Источники
- Split-phase electric power — Wikipedia
- IEC 60038 — стандартные напряжения; IEC 60364-1 — проектирование и заземление.
- ГОСТ 29322-2014 — номинальные напряжения; ПУЭ-7 — проверяйте актуальную редакцию и требования региона.