Az áramok és feszültségek aszimmetriája

Az áramok és feszültségek aszimmetriája  többfázisú (például háromfázisú ) váltakozó áramú hálózatban előforduló jelenség , amelyben a fázisfeszültségek (áramok) amplitúdói és/vagy a köztük lévő szögek nem egyenlőek egymással.

A feszültség aszimmetriájának okai különbözőek lehetnek, de a fő oka a hálózat áramainak aszimmetriája, amely a fázisok terhelésének egyenlőtlensége miatt következik be [1] .

A háromfázisú transzformátor szekunder tekercseinek csatlakozási sémájától függően az ellátó alállomáson az aszimmetria különféle következményei lehetségesek.

Tehát amikor a tekercseket csillag- és négyvezetékes tápegységgel csatlakoztatja a fogyasztókhoz (semleges vezetékkel), a következő helyzetek lehetségesek:

• A nulla vezeték megszakadása  - ebben az esetben a hálózati feszültség változatlan marad, és a fázisfeszültségek az egyfázisú fogyasztók között oszlanak meg az elektromos ellenállásuk arányában. Legyen például egy lakóház bejáratánál a nulla vezeték megszakadásakor az egyik lakásban (például az A fázishoz csatlakoztatva) egy 242 W teljesítményű számítógépet (ellenállás 200). Ohm) működik, és egy másik lakásban (B fázis) - egy vasaló, amelynek teljesítménye 2420 W (ellenállás 20 ohm). Ez a helyzet fáziskiegyensúlyozatlanság. Amíg az áram a nulla vezetéken folyik, nincs fázisfeszültség kiegyensúlyozatlanság - mindkét fogyasztónál a feszültség 220 V marad. Ha a nulla vezeték megszakad, az A és B fázis közötti hálózati feszültség ugyanaz marad, mint a szakadás előtt - egyenlő 380 V-tal, de a megszakadt nulla vezetékben lévő áram hiánya miatt az elektromos vevők közötti feszültségek a következőképpen oszlanak meg: a számítógép 380 * 200 / (200 + 20) \u003d 345 V feszültséget kap, és a vas - 34,5 V. Egy ilyen baleset következtében a számítógép meghibásodik.
• A fázisvezeték rövidzárása nullára  - ebben az esetben, ha a rövidzárlat elleni védelem nem működik, a fennmaradó fázisok és a nulla vezeték közötti feszültség is megnő. A feszültségek értékét ebben az esetben nehéz megjósolni, mivel nagymértékben függenek a vezetékek ellenállásától és a transzformátor belső ellenállásától.

Az aszimmetria számítása

A kiegyensúlyozatlanság (fáziskiegyensúlyozatlanság) számításának célja általában az, hogy a kiegyensúlyozatlan háromfázisú feszültséget 3 szimmetrikus komponensre bontsák: nulla, közvetlen és fordított fázissorrendre. Kényelmes a számítást vektorsíkon végezni, az egyes fázisok feszültségét vektorként ábrázolva egy modullal (értékkel) és egy argumentummal (fázis).

A számítás elvégezhető a hálózat fázis- és lineáris feszültségének mérési eredményei alapján, előzőleg vektordiagram felépítésével. A szimmetrikus komponensek mindegyike a feszültségvektorok összeadásával határozható meg oly módon, hogy a fennmaradó két komponens vektorainak összege nulla legyen.

A szimmetrikus háromfázisú feszültség pillanatnyi értékeinek összege nulla. Ezért az aszimmetrikus fázisfeszültség 3 vektorának összege egyenlő a nulla fázissorrend feszültségének háromszorosával.

Ha a B fázis feszültségvektorát az óramutató járásával ellentétes irányban 120 fokkal, a C fázist pedig az óramutató járásával megegyező szöggel forgatjuk el, akkor ezeknek a vektoroknak és az A fázis vektorának összege megegyezik a közvetlen sorozat A fázisának feszültségvektorának háromszorosával. fázisok.

Ha a B fázis vektorát az óramutató járásával megegyező irányba forgatjuk, a C fázisokat pedig az óramutató járásával ellentétes irányba, akkor a három vektor összege egyenlő a negatív fázissorrend feszültség A fázis vektorának háromszorosával.

A GOST 32144-2013 [2] két mutatót határoz meg az elektromos energia minőségére vonatkozóan a háromfázisú hálózat feszültség-kiegyensúlyozatlanságának kiszámításához:

• K 2U  - feszültség kiegyensúlyozatlansági tényező fordított sorrendben (%);
• K 0U  - feszültség aszimmetria együtthatója a nulla sorrendben (%).

Irodalom

• Elektrotechnikai kézikönyv / szerk. A. T. Golovana és mások – 3. kiadás. – M–L. : Gosenergoizdat, 1962. - T. 1. - S. 140. - 736 p.

Fázisegyensúlytalanság megszüntetése

A fázisáramok és feszültségek aszimmetriájának kiküszöbölésére speciális transzformátorokat használnak kiegyenlítő eszközökkel:

• Hálózatokhoz 6 (10) / 0,38 kV - olajtranszformátorok kiegyenlítő eszközzel (például
  TMGSU típusú [3] ).
• 380/220 V-os hálózatokhoz - háromfázisú kiegyenlítő transzformátor (például TST típusú [4] ).

Jegyzetek

1. ↑ Energiaminőség-menedzsment / I. I. Kartashev, V. N. Tulsky, R. G. Shamonov és mások; szerk. Yu. V. Sharova. - M .: MPEI Kiadó, 2006
2. ↑ GOST 32144-2013 „Elektromos energia. A műszaki eszközök kompatibilitása elektromágneses. Az általános célú áramellátó rendszerek elektromos energia minőségére vonatkozó szabványok"
3. ↑ Háromfázisú TMGSU, TMGSU11 típusú olajtranszformátor (TMG és TMG11 kiegyensúlyozó szerkezettel) . IA Elek.ru. Letöltve: 2010. március 15. Az eredetiből archiválva : 2012. március 13.. (Orosz)
4. ↑ Háromfázisú kiegyenlítő transzformátorok TST . JSC "Tula Transformers Üzem". Letöltve: 2020. október 15. Az eredetiből archiválva : 2020. október 15. (Orosz)

Irodalom

• Driesen J., Craenenbroeck VT Bevezetés az aszimmetriába  / Dr. Johan Driesen & Dr. Thierry Van Craenenbroeck, Katholieke Universiteit Leuven; per. angolról. E. V. Melnikova // Energiatakarékosság: folyóirat. - 2004. - 6. sz.