Virtojen ja jännitteiden epäsymmetria

Virtojen ja jännitteiden epäsymmetria  on ilmiö monivaiheisessa (esimerkiksi kolmivaiheisessa ) vaihtovirtaverkossa , jossa vaihejännitteiden (virtojen) amplitudit ja/tai niiden väliset kulmat eivät ole keskenään samat.

Syyt jännitteen epäsymmetriaan voivat olla erilaisia, mutta tärkein niistä on verkon virtojen epäsymmetria, joka johtuu kuormituksen epätasaisuudesta vaiheittain [1] .

Riippuen kolmivaiheisen muuntajan toisiokäämien kytkentäkaaviosta syöttöasemalla , erilaiset epäsymmetrian seuraukset ovat mahdollisia.

Joten kun käämit kytketään tähti- ja nelijohtimisella virtalähteellä kuluttajille (nollajohtimella), seuraavat tilanteet ovat mahdollisia:

• Nollajohtimen katkeaminen  - tässä tapauksessa verkkojännite pysyy muuttumattomana ja vaihejännitteet jakautuvat yksivaiheisten kuluttajien kesken suhteessa niiden sähköiseen vastukseen. Olkoon esimerkiksi kerrostalon sisäänkäynnin nollajohdon katketessa yhdessä huoneistossa (kytkettynä esimerkiksi vaiheeseen A) tietokone, jonka teho on 242 W (resistanssi 200 Ohms) toimii, ja toisessa asunnossa (vaihe B) - silitysrauta, jonka teho on 2420 W (vastus 20 ohmia). Tämä tilanne on vaiheepätasapaino. Kun virta kulkee nollajohtimen läpi, ei ole vaihejännitteen epätasapainoa - molemmilla kuluttajilla jännite pysyy 220 V:ssa. Jos nollajohdin katkeaa, vaiheiden A ja B välinen jännite pysyy samana kuin ennen katkaisua. - yhtä suuri kuin 380 V, mutta katkenneen nollajohdon virran puutteen vuoksi sähkövastaanottimien väliset jännitteet jakautuvat seuraavasti: tietokone vastaanottaa 380 * 200 / (200 + 20) \u003d 345 V, ja rauta - 34,5 V. Tällaisen onnettomuuden seurauksena tietokone epäonnistuu.
• Vaihejohtimen oikosulku nollaan  - tässä tapauksessa, jos oikosulkujen suojaus ei toimi, myös jäljellä olevien vaiheiden ja nollajohtimen välinen jännite kasvaa. Jännitteiden arvoa on tässä tapauksessa vaikea ennustaa, koska ne riippuvat suuresti johtimien resistanssista ja muuntajan sisäisestä resistanssista.

Epäsymmetrian laskeminen

Yleensä epätasapainon (vaiheepätasapainon) laskennan tarkoituksena on jakaa epäsymmetrinen kolmivaiheinen jännite kolmeen symmetriseen komponenttiin: nolla-, suora- ja käänteinen vaihejärjestys. Laskenta on kätevää suorittaa vektoritasolla, joka kuvaa kunkin vaiheen jännitteen vektorina, jossa on moduuli (arvo) ja argumentti (vaihe).

Laskelma voidaan suorittaa verkon vaihe- ja lineaarijännitteiden mittaustulosten perusteella, kun on aiemmin rakennettu vektorikaavio. Kukin symmetrisistä komponenteista voidaan määrittää lisäämällä jännitysvektorit siten, että kahden jäljellä olevan komponentin vektorien summa on nolla.

Symmetrisen kolmivaiheisen jännitteen hetkellisten arvojen summa on nolla. Siksi asymmetrisen vaihejännitteen 3 vektorin summa on yhtä suuri kuin kolme kertaa nollavaihesekvenssin jännitteen arvo.

Kun vaiheen B jännitevektoria kierretään vastapäivään 120 astetta ja vaihetta C käännetään myötäpäivään samalla kulmalla, näiden vektorien ja vaiheen A vektorin summa on kolme kertaa suoran sekvenssin vaiheen A jännitevektori. vaiheista.

Jos vaiheen B vektoria kierretään myötäpäivään ja vaiheet C vastapäivään, niin kolmen vektorin summa on yhtä suuri kuin kolme kertaa negatiivisen vaihesekvenssin jännitteen vaihe A vektori.

GOST 32144-2013 [2] määrittelee kaksi sähköenergian laadun indikaattoria kolmivaiheisen verkon jänniteepätasapainon laskemiseksi:

• K 2U  - jännitteen epätasapainotekijä käänteisessä järjestyksessä (%);
• K 0U  - jännitteen epäsymmetrian kerroin nollasekvenssissä (%).

Kirjallisuus

• Sähkötekninen hakuteos / toim. A. T. Golovana ja muut - 3. painos. – M–L. : Gosenergoizdat, 1962. - T. 1. - S. 140. - 736 s.

Vaiheepätasapainon eliminointi

Vaihevirtojen ja jännitteiden epäsymmetrian poistamiseksi käytetään erityisiä muuntajia, joissa on tasapainotuslaitteet:

• Verkkoihin 6 (10) / 0,38 kV - öljymuuntajat, joissa on tasapainotuslaite (esimerkiksi tyyppi
  TMGSU [3] ).
• 380/220 V verkoille - kolmivaiheinen tasausmuuntaja (esimerkiksi TST-tyyppi [4] ).

Muistiinpanot

1. ↑ Sähkön laadun hallinta / I. I. Kartashev, V. N. Tulsky, R. G. Shamonov ja muut; toim. Yu V. Sharova. - M .: MPEI Publishing House, 2006
2. ↑ GOST 32144-2013 "Sähköenergia. Teknisten välineiden yhteensopivuus on sähkömagneettista. Sähköenergian laatustandardit yleiskäyttöisissä tehonsyöttöjärjestelmissä"
3. ↑ Kolmivaiheiset öljymuuntajatyypit TMGSU, TMGSU11 (TMG ja TMG11 tasapainotuslaitteella) . IA Elek.ru. Haettu 15. maaliskuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 13. maaliskuuta 2012. (Venäjän kieli)
4. ↑ Kolmivaiheiset tasausmuuntajat TST . JSC "Tula Transformers Plant". Haettu 15. lokakuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 15. lokakuuta 2020. (Venäjän kieli)

Kirjallisuus

• Driesen J., Craenenbroeck VT Johdatus epäsymmetriaan  / Dr Johan Driesen & Tri Thierry Van Craenenbroeck, Katholieke Universiteit Leuven; per. englannista. E. V. Melnikova // Energiansäästö: päiväkirja. - 2004. - Nro 6.